¿Qué pasaría si la célula no tuviera ADN?

Una célula sin ADN tiene muchas limitaciones que pueden acelerar su desaparición. Las células requieren ADN para llevar a cabo funciones vitales esenciales, transmitir material genético, ensamblar las proteínas adecuadas y adaptarse a las condiciones ambientales fluctuantes. Algunas células altamente especializadas mudan su núcleo para realizar de manera más eficiente una tarea específica, como transportar hemoglobina y dióxido de carbono. Las células anucleadas, como los glóbulos rojos maduros, son más susceptibles a la toxicidad ambiental y tienen una vida útil relativamente corta.

El ácido desoxirribonucleico (ADN) contiene las instrucciones de codificación genética de los organismos vivos. El ADN está compuesto por bases de adenina, citosina, guanina y timina que se emparejan y conectan a través de enlaces de hidrógeno. Un par de bases complementarias, como la adenina (A) y la timina (T), unidas a las moléculas de azúcar y fosfato se llama nucleótido. Largas hebras de nucleótidos forman la ahora famosa doble hélice de ADN descubierta en 1952 por James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, científicos del King's College de Londres.

Las células eucariotas replican el ADN y luego comparten una copia cuando la célula se divide a través del proceso de mitosis o meiosis. La meiosis incluye un paso adicional durante la división celular en el que fragmentos de ADN se desprenden de un cromosoma y se vuelven a unir al cromosoma correspondiente. Los cromosomas divididos se empujan hacia los extremos opuestos de la célula y las envolturas nucleares se vuelven a formar alrededor de la cromatina.

El núcleo sirve como comandante en jefe que transmite órdenes a las unidades de mando. El ADN alojado en el núcleo proporciona todas las instrucciones para codificar las proteínas que necesita el organismo. Perder el núcleo causaría un caos dentro de la célula. Sin un conjunto claro de instrucciones, la célula somática típica no tendría idea de qué hacer a continuación.

Las células también necesitan un núcleo para ayudar a regular el movimiento de sustancias a través de la membrana celular. Las moléculas se mueven hacia adelante y hacia atrás por ósmosis, filtración, difusión y transporte activo. Los diferentes tipos de vesículas también juegan un papel en el movimiento de sustancias dentro o fuera de la célula. Sin un núcleo que dirija el espectáculo, una célula podría colapsar o hincharse y estallar.

La envoltura nuclear es una estructura de doble membrana que acorrala el ADN (cromatina) dentro del núcleo. Durante la interfase, el núcleo obtiene nutrientes y proporciona un entorno óptimo para la duplicación del ADN. Una vez que la célula está lista para comenzar a dividirse, la envoltura nuclear se desmonta y libera los cromosomas en el citoplasma. El ADN está protegido y resguardado en el núcleo porque contiene todo el genoma del organismo necesario para la propagación de especies.

¿Puede existir la vida sin ADN? ¿Están vivos los virus? ¿Están vivas las células tumorales? Responder a estas preguntas requiere comprensión y acuerdo sobre el significado de la vida, pero no en un sentido filosófico arcano. De acuerdo a Astrobiólogos de la NASA, "La vida es un sistema químico autosuficiente capaz de la evolución darwiniana". Sin embargo, las definiciones de vida difieren y eso afecta, por ejemplo, cómo se clasifican los virus que contienen solo ARN.

Las células eucariotas contienen ADN en su núcleo, que supervisa los procedimientos operativos normales. El propósito de la división celular es crecer y multiplicarse. La evolución y la adaptación son el resultado de emparejamientos únicos de nucleótidos de ADN. Las células sin ADN no tendrían material genético para transmitir.

Las moléculas de ácido ribonucleico mensajero (ARNm) actúan como intermediarias entre el ADN nuclear y el resto de la célula. Como sugiere el nombre, el ARNm copia (transcribe) partes del ADN y envía mensajes legibles a los orgánulos, indicando cuándo dividir o ensamblar ciertos tipos de proteínas. Si una célula perdiera su núcleo y ADN, la célula eventualmente se debilitaría y llamaría la atención de los devoradores de microfagos en el sistema inmunológico.

Las células eucariotas tienen un núcleo que contiene ADN. Por definición, los organismos eucariotas no existirían sin ADN. Además de un núcleo, los organismos eucariotas contienen muchos tipos de orgánulos que funcionan en el momento justo:

• La retículo endoplásmico (ER) es una membrana plegada adherida al núcleo. La capa exterior se llama ER rugosa porque está cubierta de ribosomas irregulares. Las moléculas de proteína se juntan entre el RE rugoso y la capa interna lisa del RE. Las vesículas mueven las proteínas recién ensambladas al Aparato de Golgi para su posterior procesamiento y distribución.

• Ribosomas son estructuras proteicas diminutas pero importantes. Los ribsomas decodifican el ARN mensajero copiado del ADN y juntan los aminoácidos prescritos en el orden correcto. Después de formarse en el nucleolo, los ribosomas flotan en el citoplasma o se unen al retículo endoplásmico rugoso.
  

• La citoplasma es un líquido semifluido dentro de la célula que facilita las reacciones químicas. El citoesqueleto, compuesto de proteínas fibrosas, ayuda a colocar los orgánulos en el citoplasma. Las cromátidas se condensan en la mitosis y se alinean a lo largo del medio de la célula antes de ser separadas por el huso mitótico, que consta de microtúbulos en el citoplasma.
  

• Vacuolas son bolsas de almacenamiento en la celda que retienen temporalmente alimentos, agua y desechos. Las plantas tienen una gran vacuola que almacena agua, regula la presión del agua y refuerza la pared celular.
  

• Mitocondrias se conocen comúnmente como la planta de energía de la célula. La energía del trifosfato de adenosina (ATP) se produce a través de la respiración celular. Las células con grandes necesidades energéticas contienen una gran cantidad de mitocondrias.
  

El ADN de las células procariotas se encuentra en una región nucleoide. El ADN procariótico y los orgánulos no están rodeados por membranas. Los ribosomas que producen proteínas son el orgánulo predominante en el citoplasma. Las bacterias ejemplifican formas de vida procariotas; algunos tienen flagelos en forma de látigo que son orgánulos sensoriales.

La mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo (ADN nuclear), pero también hay pequeñas cantidades en las mitocondrias (ADN mitocondrial). El ADN nuclear regula el metabolismo celular y transmite material genético de una célula en división a la siguiente. El ADN mitocondrial sintetiza proteínas, produce enzimas y se replica. Las células procariotas también contienen ADN, pero no hay membrana ni envoltura nuclear.

Una célula requiere un núcleo por algunas de las mismas razones por las que un cuerpo necesita un corazón y un cerebro. El núcleo gestiona las operaciones diarias de la célula. Los orgánulos necesitan instrucciones del núcleo. Sin un núcleo, la célula no puede obtener lo que necesita para sobrevivir y prosperar.

Una célula sin ADN carece de la capacidad de hacer muchas otras cosas que no sean su única tarea. Los organismos vivos dependen de genes en el ADN para guiar proteínas y enzimas. Incluso las formas de vida primitivas tienen ADN o ARN. Dentro de los 46 cromosomas del cuerpo humano, hay aproximadamente 20,500 genes en el ADN que son responsables de los billones de células en el tejido humano, de acuerdo a Compendio de genética.

Todos los organismos comienzan con una pequeña bola de células que se especializan en muchos tipos diferentes de células, como neuronas, glóbulos blancos y células musculares. Al principio, todas las células necesitan un núcleo que les diga qué hacer. Las instrucciones pueden incluso incluir muerte programada. Por ejemplo, el cabello, la piel y las uñas son células muertas llenas de queratina.

La clonación reproductiva o terapéutica implica extraer el núcleo de un óvulo y reemplazarlo con el núcleo de una célula donante somática. Luego, la celda se pone en marcha eléctrica o químicamente. En condiciones cuidadosamente controladas, las células crecerán y se diferenciarán en un nuevo órgano, tejido u organismo que posea el ADN del donante.

Los glóbulos rojos maduros y las células epiteliales de la piel y el intestino son propensos al desgaste, las lesiones y las mutaciones debido al transporte de desechos o al contacto con toxinas ambientales. No es sorprendente que las células que no tienen núcleo mueran más rápido que otros tipos de células. La ausencia de un núcleo en tales células ofrece un factor protector. Si estas células tuvieran un núcleo, las probabilidades de daño cromosómico serían mayores y posiblemente fatales para el organismo si se le permite dividirse y transmitir mutaciones potencialmente mortales, causando enfermedades y Tumores.

Sin ADN, las células no podrían reproducirse, lo que significaría la extinción de la especie. Normalmente, el núcleo hace copias de ADN cromosómico, luego los segmentos de ADN se recombinan y, a continuación, los cromosomas se dividen dos veces, formando cuatro óvulos o espermatozoides haploides. Los errores en la meiosis pueden resultar en células con ADN faltante y enfermedades hereditarias.

Al igual que las células animales, las células vegetales tienen un núcleo encerrado en una membrana que contiene ADN. Además, las plantas contienen clorofila, que captura la energía solar para su uso en la fotosíntesis y la recolección de energía alimentaria. A su vez, las plantas producen alimento para el resto de la red alimentaria. Las plantas también mejoran el medio ambiente al liberar oxígeno y al hundir el dióxido de carbono atmosférico.

La presencia de un núcleo permite que las plantas se reproduzcan y mantengan la estabilidad de la población. Si las plantas no tuvieran un núcleo que dirija las actividades de la célula, no podrían fabricar alimentos. En consecuencia, las plantas se extinguirían. A su vez, los herbívoros estarían en peligro si se eliminara su fuente de alimento.

La biodiversidad es la clave para la supervivencia de las especies de organismos multicelulares. Las especies de plantas no pueden migrar a un nuevo hogar si los cambios climáticos o los vectores de enfermedades amenazan repentinamente la supervivencia de una especie aislada en un área en particular. A través de la recombinación genética en la meiosis, existe una variación genética dentro de las poblaciones que hace que ciertas plantas sean más resistentes y resistentes, gracias a su genoma único. Aunque las plantas del mismo tipo pueden parecer todas iguales a primera vista, normalmente hay diferencias pequeñas pero significativas observables para el ojo entrenado.

Por ejemplo, dos plantas aparentemente idénticas que crecen una al lado de la otra pueden tener ligeras variaciones en el tamaño medio de las hojas, la nervadura y la estructura de las raíces debido a su genotipo único. Estas diferencias sutiles pueden ser útiles o perjudiciales si cambian las condiciones ambientales. Por ejemplo, durante los períodos de sequía, las plantas enfrentan tasas más altas de evaporación del agua. Las plantas con hojas pequeñas y muy veteadas pueden ser más aptas para sobrevivir y reproducirse en condiciones áridas, por ejemplo.

Los virus pueden representar una seria amenaza para el ADN de la célula huésped. Un virus infecta a su huésped inyectando moléculas de ADN o ARN viral en una célula huésped. El ADN viral ordena a la célula que produzca copias de proteínas virales en lugar de las propias de la célula, para crear más virus que continúen replicándose. Con el tiempo, la célula puede explotar y morir, propagando virus que se dividirán una y otra vez. Las enfermedades comunes como la varicela y la influenza son causadas por virus, que no responden a los antibióticos.

Los estudiantes que estudian biología celular y molecular deben tener una comprensión firme del papel y la importancia del ADN en todas las fases del ciclo celular. Sin ADN, los organismos vivos no podrían crecer. Además, las plantas no pueden dividirse por mitosis y los animales no pueden intercambiar genes a través de la meiosis. La mayoría de las células simplemente no serían células sin ADN.

Ejemplos de preguntas de la prueba:

Si faltaban su núcleo y ADN, un célula vegetal sería incapaz de cual ¿de los siguientes?

1. Completa el ciclo celular.
2. Crecer más grande.
3. Dividir por mitosis.
4. Todo lo anterior.

Si faltaban su núcleo y ADN, un célula animal sería incapaz de hacer cual ¿de los siguientes?

1. Completa el ciclo celular.
2. Crecer más grande.
3. Dividir por meiosis.
4. Todo lo anterior.