Diversos estudios presentados en esa conferencia señalaron, por ejemplo, que las mitocondrias son las que deciden qué óvulos de la madre deben madurar para ser fecundados y cuáles deben morir. De ellas también parece depender cuántos años se va a vivir, y parecen, además, desempeñar roles importantes en el desarrollo del Alzheimer y el Parkinson. Finalmente, las fallas en su DNA explican la aparición de numerosas y raras enfermedades. John LeMaster, de la Universidad de North Carolina, manifiesta su sorpresa al señalar que hay una serie de acciones que nadie se podría haber imaginado que fueran responsabilidad de las mitocondrias".


La tiranía de las mitocondrias

Desde luego, llama la atención que las mitocondrias aparecen como ajenas a las células mismas. En su interior están en gran cantidad, variando en las células de los diferentes tejidos. Lo extraño es que tiene su propio DNA, independiente del DNA del núcleo, y poseen además su propio mecanismo de síntesis de proteínas. Es decir, aparecen como células pequeñas dentro de una gran célula que las cobija. Tan extraño es todo esto, que muchos expertos creen que originalmente ellas eran pequeñas bacterias independientes y que, miles de millones de años atrás, decidieron invadir bacterias más grandes, quedando definitivamente incorporadas en su interior. El hecho es que de todo esto se habría producido una asociación conveniente para ambas; invadidas e invasoras. Las primeras les proporcionan oxígeno y nutrientes, y ellas devuelven la gentil acogida produciendo la energía que la célula necesita. Durante la evolución, esta asociación se ha mantenido en todas las células hasta incluir a los animales multicelulares y finalmente las células del organismo humano.

En cada célula hay cientos o miles de mitocondrias, todas ellas con igual identidad genética. Para guardar las proporciones, cabe señalar que el DNA del núcleo de la célula humana contiene aproximadamente 100.000 genes, mientras que cada mitocondria tiene sólo 37. Con tan pocos genes, todo hacía pensar que la función de las mitocondrias sólo se restringiría a producir energía (ATP). Pero ahora parece que las mitocondrias, pueden ejercer incluso una especie de veto sobre el resto del genoma. Tal vez ello es parte del arreglo que surgió durante la colonización. Siendo tan importante su función de producir la energía que la célula necesita, se dan el lujo de dar órdenes. De acuerdo a un trabajo recién publicado el año pasado por los investigadores David Kraukauer y Alex Mira del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, las mitocondrias son las que deciden qué óvulos van a Iiberarse del ovario durante el proceso de ovulación, para que más adelante tengan posibilidades de ser fecundados (Nature, vol.400, pág. 125, 1999).

Esta conclusión se deriva de la observación de un misterioso proceso llamado "atresia" que ocurre en los ovarios del embrión femenino. En el ovario embrionario original, hay aproximadamente un millón de potenciales óvulos. De ellos, casi el 80% termina suicidándose (apoptosis). Este aparente desperdicio sin sentido de células, parece tener algún oculto beneficio, no para el embrión en formación, pero sí para el futuro descendiente de éste.

Dentro del trabajo diario de las mitocondrias de producir energía en las células del ovario, ellas codifican sus propias proteínas usando su propio DNA. Pareciera que estas mismas proteínas son las que actúan con proteínas codificadas por el DNA de los cromosomas del núcleo y por esta interacción seleccionan qué óvulos van a continuar desarrollándose y cuáles van a entrar en atresia. A las mitocondrias de los óvulos que coinciden con el núcleo se les permite seguir desarrollándose, mientras que las otras se suicidan en forma programada.

Este celo de las mitocondrias por mantener su dictadura, se traduce también en otro fenómeno para el cual no hay una explicación clara. Cuando un óvulo es fecundado por un espermio, ambas células traen sus propias mitocondrias. El espermio penetra el óvulo y fusiona su DNA nuclear con el DNA nuclear del óvulo, sin embargo no pasa lo mismo con el DNA de las mitocondrias del espermio, ya que tan pronto como las mitocondrias del espermio penetran al óvulo, éstas son activamente destruidas en el interior del óvulo, desapareciendo totalmente (fig. 1) (Nature, vol. 402, pág. 371, 1999), con lo que de allí en adelante, las células del embrión van a tener sólo las mitocondrias originarias del óvulo.


Las fallas del DNA de las mitocondrias

Tan vitales son las funciones que desempeñan las mitocondrias en el proceso de producción de energía, que los expertos pensaban que nunca se podría producir una enfermedad genética como consecuencia de alguna mutación de su DNA. "Si ello llegaba a ocurrir, el embrión no podría crecer más allá de sólo algunas células, para luego morir" decía Michael Yaffe de la Universidad de California en San Diego. Sin embargo, a partir de 1988, los genetistas han descrito cientos de enfermedades debidas a mutaciones del DNA mitocondrial. Muchas de ellas afectan a los músculos o al cerebro, lo que no es extraño ya que estos dos órganos requieren la mayor cantidad de energía. Otras pueden causar vómitos, sordera, debilidades después de algún ejercicio, diabetes, retardo mental, infartos cardiacos, defectos en el hablar y enanismo. Es extraño que tal variedad de enfermedades se pueda producir por mutaciones de sólo 37 genes que poseen las mitocondrias y que tienen que ver con el proceso de producción de energía (Fig. 2).

Pero más extraño es aún el hecho de que algunas mutaciones del DNA mitocondrial puedan producir diferentes enfermedades en diferentes personas. Así por ejemplo, se ha descrito que una mutación producida en el gene mitocondrial denominado MTND6LDYTI144569A, en el adulto produce una degeneración del nervio óptico, mientras que en el niño produce la llamada enfermedad de Leihg, con baja estatura, problemas en el hablar y retardo mentaI.(Fig 3).

¿Cómo explicarse que una misma mutación pueda afectar algunos órganos en algunas personas y otros en otras? Parte de la explicación puede estar en que las mitocondrias se reproducen independientemente del núcleo de la célula. Las mutaciones del DNA mitocondrial en los óvulos originales son raras, posiblemente porque si se producen son eliminados en el proceso de atresia. Pero esas pocas que persisten, pueden tener diferente suerte en la medida en que se van formando los órganos. Es así como es posible que durante el desarrollo, algunas células llegaran a tener mitocondrias mutantes y mientras otras no las tendrían. En esta forma, algunos órganos tendrían las mitocondrias defectuosas, mientras otros no.

Aun dentro de una misma célula, la relación de mitocondrias buenas y malas, puede cambiar con el tiempo. Así por ejemplo, E.Schon observó que células elongadas como las células musculares, pueden acumular mitocondrias defectuosas en algunas zonas que parecen rojas al teñirlas con algunos colorantes, mientras en otras se encuentran mitocondrias normales (Nature Gennetic, vol. 5, pág. 359, 1992). De este modo pueden existir diversos grados de mitocondrias defectuosas, que pueden ir cambiando lentamente en un mismo individuo, en un órgano o en una célula. Cuando el nivel de mitocondrias sanas cae bajo ciertos límites, la célula o el órgano comienza a fallar.


El Parkinson y el Alzheimer

Como ya hemos señalado, las mitocondrias suministran la energía que la célula necesita. Ello lo logra desarrollando las etapas básicas de la respiración aeróbica, que en el fondo es una versión controlada de la combustión. Con la respiración captamos oxígeno que llega a las mitocondrias, donde es necesario para quemar los nutrientes y liberar energía que se almacena en la molécula de ATP. Pero esta central de energía a veces crea peligrosos subproductos, conocidos como especies de oxígenos reactivos (Los radicales libres: los manipuladores de la química) que pueden dañar el DNA. De hecho, aun en células normales, el DNA mitocondrial muta 10 veces más rápido que el DNA nuclear (Fig 4).

Muchos investigadores especulan que, con el tiempo, en las mitocondrias se pueden ir acumulando mutaciones hasta llegar gradualmente a erosionar las mitocondrias normales. Es así como pacientes que sufren enfermedades propias de la vejez, como es el Alzheimer o el Parkinson, tienen una mayor cantidad de mutaciones mitocondriales que sus congéneres sanos de la misma edad. Por otra parte, Garielie Boulianne y sus colaboradores de la Universidad de Toronto, descubrieron que la mosca de la fruta, modificada genéticamente para que produjera la enzima humana llamada "superoxidismutasa", podía vivir un 40% más que la mosca corriente. Esta enzima tiene la propiedad de detoxificar de radicales libres a las mitocondrias (Nature Genetics, vol. 19, pág. 171, año 1998).


Las mitocondrias y la vejez

Giuseppe Attardi y sus colegas del Instituto Tecnológico de California, en Pasadena, examinaron el DNA mitocondrial de las células de la piel en individuos cuyas edades iban de recién nacidos hasta 100 años de edad (Science, vol 286, pág. 774, año 1999). En 14 personas sobre 65 años encontraron un alto nivel de mutaciones del DNA mitocondrial, mientras que ellas no se observaron en 13 individuos jóvenes.

Por otra parte son varias las investigaciones que relacionan la longevidad con Ia normalidad de las mitocondrias. Massashi Tanaka y sus colegas del Gifu International Institute of Biotechnology en Mitake, Japón, descubrieron una secuencia del DNA mitocondrial, llamada Mt5178A, que estaba presente en el 62% de los japoneses centenarios, pero sólo en el 45% de la población general del Japón (The Lancet, vol.351, pág. 185, año 1998). Estos hallazgos sugieren que los que poseen esta secuencia tienen propensión a la longevidad.

Un hallazgo similar con una variante del DNA mitocondrial, reportan investigadores franceses. La variable la encuentran presente en el 14 % de la población centenaria, pero sólo en el 7% de la población general (Gerontology, vol. 44 Pág. 349, 1998). Recientemente, han presentado resultados similares investigadores italianos ( (Faseb Journal, vol.13, pág. 1532, 1998).

Con todo, basándonos en los antecedentes aún disponibles, sólo podemos afirmar que la relación entre las mitocondrias y el envejecimiento, aún debemos considerarla en el terreno especulativo, y que se necesitará más investigación para afirmar o rechazar esta posibilidad.

En resumen, las mitocondrias que están en gran número dentro de cada célula parecen ser el producto de una simbiosis ocurrida hace muchos millones de años, y que esta asociación ha persistido porque trajo beneficios a ellas y a las células que las cobijaron. Las reglas de esta simbiosis aún hay que aclararlas, pero las recientes investigaciones muestran que son más complejas de lo que se pensaba hasta ahora.