Proceso Evolutivo analoga con ordenadores Los programadores usan

Proceso Evolutivo (analogía con ordenadores) Los programadores usan un lenguaje para escribir Programas (… X = Y + 17 …) 1 Por ejemplo el lenguaje Java (esto es Software). 2 El Programa Java es traducido (compilado) al lenguaje de máquina formado por ceros y unos, (pasando por un Lenguaje Intermedio) 3 1001000111010101 01100100011101010010 Ordenador Programador 3 1 Proteínas 2 CÉLULA Núcleo El Programa escrito en ADN es traducido a Proteínas (que generarán todas las partes del cuerpo), pasando por un lenguaje intermedio: los Aminoácidos. Como veremos pronto, las Proteínas, son secuencias de Aminoácidos en forma tridimensional. Los circuitos del ordenador (Hardware) sólo entienden el lenguaje Binario (Ceros y unos) No pueden sumar números decimales (como el 17). ¿Cuál es el lenguaje que entiende el cuerpo? Dentro del Núcleo de la CÉLULA, hay un “programa”, que está escrito en un lenguaje: el ADN. La función que debe cumplir el programa es “sumar algo” Una 1° pregunta es: ¿Cómo cumplen sus funciones las Proteínas? Por ejemplo, la (principal) función de la proteína hemoglobina es oxigenar. ¿Cómo se “ejecuta” el proceso de oxigenación de la hemoglobina? En otras palabras ¿Cuál es el “Hardware” que usan las células?

Las proteínas cumplen muchísimas funciones vitales. La hemoglobina (componente que le da color rojo a los glóbulos rojos y a la sangre) tiene como principal función, transportar Oxigeno ( ), desde los O 2 pulmones al resto del cuerpo. Ver figura. Hardware ? 2 Los pulmones Oxigenan ( ) O 2 3 Los glóbulos rojos contienen hemoglobina: Proteína que lleva el al y O 2 del al resto del cuerpo. La sangre O 2 Una vez que una proteína (como la hemoglobina) ya existe en el cuerpo, ¿Cómo “ejecuta” la función que debe cumplir (“para la cual fue programada”)? 1 El “bombea” sangre sin Oxigeno ( ) O 2 En los ordenadores, son los circuitos (el hardware) los que ejecutan el programa escrito en Lenguaje Binario (de ceros y unos). Mucha presión 4 El “bombea” para que la sangre tenga suficiente presión para recorrer todo el cuerpo ¿Cómo se formaron los primeros “circuitos vivientes” que “ejecutan” las funciones de las proteínas? ¿cómo es que la información genética pasa selectivamente de una generación a la otra, si hasta que no esté todo el sistema funcionando, los estados intermedios no van a exhibir ventaja evolutiva. Si le falta una parte al sistema (las venas, las arterias, los glóbulos rojos, etc. ) el sistema no funciona. 6 Con poca presión y sin la sangre O 2 regresa al En el caso de los primates, las nuevas características generadas por variedad genética (ojos frontales), terminan creando nuevas redes neuronales (en la corteza visual), que hacen que la nueva característica tenga una ventaja evolutiva (vista tridimensional). Pero, ¿las nuevas redes neuronales, tienen algún diseño, como los controladores del mouse en una computadora, o pueden provenir sólo del tiempo y del azar? Nuevamente, hasta que los ojos frontales no tengan desarrolladas las redes neuronales que les permitan ver tridimensionalmente, los estados intermedios no van a exhibir ventaja evolutiva. Este argumento se denomina complejidad irreducible. Arterias venas 5 Los músculos y otros tejidos del cuerpo, consumen el O 2 Ver video en sección “ciencia y poesía” El bombea más de 400 litros de sangre por hora, más de 100. 000 veces al día por más de 96. 000 km de vasos sanguíneos.

Voy a comentar en forma muy simplificada el “ Motor eléctrico”, porque… 1) Es la base para comprender el funcionamiento del “Flagelo bacteriano”, el ejemplo más representativo de “complejidad irreducible”. 2) Es el principio básico de muchísimos aparatos que usamos comúnmente: ventilador, Licuadora, lavarropas, bomba de riego, etc. 3) Tiene una relación con la Hostería. El agua que sale por los propulsores del yacusi, usa una bomba de agua que se basa en este principio. 4) En la Hostería tenemos este pequeño sistemita funcionando, de modo que los niños (y los adultos) pueden experimentar y entenderlo mejor. 1 El cable debe ser “conductor”, esto es, los 2 electrones deben poder trasladarse (conducirse) de un átomo a otro con facilidad. Los electrones del cable negro, son repelidos (“-” y “-” se repelen) , mientras que los electrones del cable rojo son atraídos (“-” y “+” se atraen). Cuando los electrones se están desplazando, está pasando corriente. 4 3 Los electrones son “empujados” (fuera de la trayectoria que llevaban) por el efecto del campo magnético del imán. Los electrones “saltan” del clip al cable de cobre. Se pueden ver claramente “las chispas” Este “desvió” de los electrones (por efecto del imán), hace rotar todo en sentido horario. No lea esto, o no se queje - - - Cable de cobre - - imán - + - buje Imán rotor (que rota, je je, con el eje dentro del buje) Para entender por qué gira en sentido horario, busque en internet “regla de la mano derecha”, y verá que el electrón de abajo, es “empujado” (por el campo magnético) perpendicularmente a la pantalla, hacia donde está usted, haciendo girar el rotor en el sentido horario. El electrón de arriba, también será “empujado” hacia donde está usted, “frenando” el giro, pero la fuerza de giro del electrón de abajo es mayor que la de arriba (ver ley de Coulomb). Solución: Buscar “colector motor electrico” en internet.

Vimos que los gametos masculinos usaban una “colita”, llamada flagelo (del latín, flagellum: látigo) para “nadar”, hasta llegar al gameto femenino, mediante graciosos movimientos vibratorios como si fuera un pescadito. Los flagelos de las Bacterias, en cambio, son complejos mecanismos en los que el flagelo (la colita), gira como una hélice, impulsado por un motor muy similar a un motor eléctrico, pero en miniatura. La mayor parte de este microscópico motorcito, está dentro de la membrana que recubre la célula, pero el flagelo (la colita) queda afuera de la célula. Estos motores moleculares impulsan a las bacterias a través del liquido flagelo donde fluyen, pero no “nadan” aleatoriamente, tienen un mecanismo sensorial que recibe información del entorno! Howard Berg (Univ. de Harvard) la calificó como la máquina mas eficiente del universo. Algunas de ellas giran a 100. 000 revoluciones por minuto, pero solo les toma un cuarto de vuelta detenerse y comenzar a girar a 100. 000 revoluciones pro minuto en dirección contraria! Como el motor eléctrico, tienen rotor, tienen Estator (la parte que no rota), eje, buje, etc, pero… ¿cuáles don los imanes? No tiene imanes, lo que tiene son proteínas: Mot. A y Mot. B que cumplen la función de los imanes, mediante el movimiento de protones! Incluso el flagelo, es una proteína, que se llama “flagelina”. ¿Por qué necesita ser tan eficiente? Desde el punto de vista de la lucha por la supervivencia, la capacidad para moverse puede significar la diferencia entre la vida o la muerte de la célula. El argumento de la complejidad irreducible, es que las partes que componen el motor no pueden funcionar aisladamente, y la selección natural no puede actuar hasta que estén ensambladas y calibradas todas las piezas. El espesor de la membrana es de 27 “nanómetros”. Un nanómetros es un millón de veces menor a un milímetro! gancho flagelo que Se comunica con el mundo externo buje parte externa de la membrana parte interna de la membrana Rotor (rota) Estator buje

Una posible relación con ordenadores Programador Programa escrito en el lenguaje Java … 10 + 15… Programa escrito Lenguaje de maquina 1001000111010101 01100100011101010010 Circuito Integrado Función del “Programa”: sumar Ordenador Red 25 Lenguaje que entiende el Hardware Función del “Programa”: distribuir O 2 Cuerpo Humano Programador Programa “escrito” en el “lenguaje” ADN Programa escrito en el Lenguaje de las Proteínas Lenguaje que entiende el “Hardware” O 2 ? Célula Hardware? O 2 Aun no queda tan claro cuál es el Hardware, pero esta explicación, constituiría una respuesta muy simplificada a la pregunta ¿Cómo se “ejecuta” el proceso de oxigenación de la hemoglobina? o en otras palabras ¿cómo se ”ejecuta” el programa que codifica la hemoglobina? Ahora surge una nueva pregunta ¿Cómo se forma la hemoglobina? o en términos más generales, ¿Cómo se forman las proteínas a partir de secuencias de ADN?

¿Cómo se forma una PROTEÍNA a partir del ADN? Transcripción (“fotocopia” de sólo “una página”) 1 Cuando cualquiera de las 100. 000 millones de células en el cuerpo necesita una proteína, se envían mensajes mediante hormonas (especie de “mensajeros”), a unas maquinitas (enzimas), que seleccionarán sólo la parte del ADN que codifican la proteína requerida. Esto es como buscar una página de un libro, dentro de una biblioteca. Dentro del núcleo de la CÉLULA, el Programa inicial, escrito en el lenguaje ADN, se transcribe a otro lenguaje (no muy diferente): el ARN. Es casi como “sacar una copia” muy parecida “al original”. Pero no de todo el programa inicial (secuencia completa de ADN), sino sólo “una página” (la parte que va a generar la proteína requerida). Traducción de ARN a Aminoácidos 2 Esta “copia” (el ARN) sale del núcleo CÉLULA Núcleo de la célula, y se va a otro lugar de la célula, una verdadera Fábrica en miniatura llamado ribosoma. Ribosomas Aparato de Golgi plegando y adopta una forma tridimensional. Esta forma tridimensional es una proteína 4 Finalmente, otra “maquinita” (otra enzima), lleva la proteína a otro lugar, el Aparato de Golgi, una especie de Correo, donde “empaquetará” la proteína y le colocará una especie de “rótulo” (“dirección”) para ser transportada al lugar correcto. En el ribosoma, la “copia” (la secuencia de ARN) se traduce a un nuevo lenguaje, bien diferente, a una secuencia de Aminoácidos. 3 Esta secuencia de aminoácidos se va ADN 5 Cada segundo, el ser humano pierde 10 millones de células, y se reponen en 1 segundo. Esto significa que este complejo proceso, se realiza 10 millones de veces cada segundo!

El Ribosoma es efectivamente una fábrica asombrosa 1 En una Línea de Producción, cada sección de la Fábrica realiza una tarea hasta obtener el Producto Final. Aminoácidos ARN Proteína ADN Transcripción Traducción 2 El Ribosoma también usa una Línea de Producción pero muchísimo más compleja y en miniatura (esta presentación está muy simplificada) 3 Cuando no tiene la capacidad de fabricar algunos productos semi-elaborados, los adquiere externamente para obtener el producto final. 4 A diferencia de las plantas, los animales y los humanos, pueden generar sólo la mitad de los aminoácidos. ¿Cómo obtenemos el resto de aminoácidos? De los alimentos. Cuando comemos proteínas, los aminoácidos están “tridimencionalizados”. Lo que hacemos entonces es “desensamblarlos” (obtener los aminoácidos, el producto semi-elaborado) y luego lo plegamos para formar la proteína tridimensional, obteniendo la proteína casi idéntica (porque se deshidrata mientras se va plegando). Casi “somos lo que comemos”. desensablado Plegado