Los motores de cualquier tipo son un testimonio de un Diseño Inteligente. Mientras pensaba en los motores, bajé las escaleras y le pregunté a mi hijo de ocho años: “¿Cuál es la diferencia entre un destornillador y un taladro eléctrico?”. Respondió de inmediato: «Un destornillador es algo que giras con la mano. Un taladro es algo que aprietas el gatillo y un motor lo hace girar». ¿No es fascinante? Incluso a una edad temprana, es capaz de reconocer similitudes y diferencias en la estructura y la función. Supo de inmediato que ambas herramientas necesitaban moverse para funcionar, e identificó correctamente la diferencia en cómo se logra el movimiento de cada herramienta. ¡Vaya, es increíble cómo se diseñan los motores para realizar tareas específicas!

Piense en la multitud de motores que encontramos a diario. Desde el simple motor que mueve nuestro elegante cepillo de dientes automático de un lado a otro, hasta el complejo motor que impulsa nuestro vehículo mientras viajamos al trabajo. ¿Qué tal el motor que hace girar el carrusel en nuestro microondas, o el poderoso motor eléctrico que hace girar un impulsor a alta velocidad para generar baja presión dentro de nuestra aspiradora? Los actuadores lineales mueven el asiento eléctrico de nuestro coche hacia delante, hacia atrás, hacia arriba y hacia abajo. ¿Qué pasa con las puertas corredizas automáticas del supermercado (sí, mi hijo de ocho años todavía finge ser Luke Skywalker cada vez)? Estos motores funcionan de diferentes maneras porque han sido diseñados para fines específicos… para realizar distintos tipos de trabajo. Es relativamente fácil para nosotros ver estos motores en acción y apreciar su intrincado diseño.

Motores biológicos

¿Qué pasa con los motores que hay dentro de nuestras células y que no podemos ver con nuestros ojos? Los motores moleculares son enzimas que utilizan energía química para generar fuerza mecánica y movimiento dentro de las células. Hay muchos tipos diferentes de motores moleculares, incluidos los motores citoesqueléticos, los motores rotatorios, los motores de ácidos nucleicos, la maquinaria de síntesis de proteínas y los biopolímeros dinámicos. Estos motores realizan una amplia gama de tareas dentro de las células: transporte, respiración celular, motilidad celular, manipulación de ácidos nucleicos y división celular. Estos motores moleculares son diminutos (solo unos pocos nanómetros de largo) y se requieren metodologías experimentales sofisticadas para poder obtener una visión de su intrincado diseño. Una comprensión profunda de su química, estructura y física es crucial para comprender las complejidades de estos motores moleculares y para desentrañar las enfermedades asociadas con su mal funcionamiento.

El caballo de batalla de la célula

Dentro de nuestras células, tenemos polímeros largos y similares a cuerdas (llamados microtúbulos) que funcionan como caminos por los que pueden caminar los motores moleculares. Mira este video:

Una amplia investigación se ha centrado en caracterizar la estructura y la función de un grupo de proteínas llamadas kinesinas. Las kinesinas convierten la energía química de la hidrólisis del ATP en un movimiento mecánico dirigido a lo largo de los microtúbulos. Por lo general, las kinesinas están formadas por 1) un conjunto de motores de dominios responsables de aprovechar la energía del ATP y generar fuerza, 2) un dominio central de tallo que mantiene unidos los motores de dominios y 3) un dominio de cola con funciones especializadas para unir diferentes cargas.

Caminantes, saltadores y más

Lo sorprendente de las kinesinas es que todas obtienen su energía del mismo lugar (hidrólisis de ATP), pero parecen utilizarla de forma diferente para distintas tareas dentro de la célula. Algunas kinesinas son caminantes de potencia (como la del vídeo anterior), que dan cientos de pasos a lo largo del microtúbulo antes de caerse. Otras son saltadoras, que dan solo unos pocos pasos antes de soltarse de la pista. Algunas kinesinas caminan hacia delante, otras hacia atrás y otras en ambas direcciones (créanme… esta observación sigue siendo bastante desconcertante desde una perspectiva biofísica). Otras kinesinas no caminan en absoluto, pero de alguna manera utilizan su energía de ATP para hacer que la pista de microtúbulos se deshaga debajo de ellas.

En las últimas cuatro décadas, desde que se descubrió el primer motor de kinesina en 1985, apenas hemos rozado la superficie. ¿Son estas diferencias de funcionamiento resultado de un azar fortuito, de un ajuste estocástico de las secuencias genéticas para dar lugar a perturbaciones infinitesimalmente pequeñas de aminoácidos dentro del motor que, con el tiempo (a lo largo de miles de millones de años), produzcan una mezcla heterogénea de elegantes máquinas como la familia de las kinesinas? Muchos miembros de la comunidad científica tienen fe en esta teoría darwiniana sin potencial. Afortunadamente, hay varios científicos que ven el mundo a escala nanométrica con asombro y están abiertos a la idea de que las máquinas moleculares reflejan un propósito y un diseño. Consideran que los motores moleculares están diseñados de manera inteligente por una razón. Estas máquinas deben funcionar correctamente para que las células se dividan, para que se entregue la carga esencial, para que la energía bioquímica se convierta de los gradientes químicos en energía almacenada para el metabolismo, para que la propulsión de una célula en una dirección determinada evite el peligro. Estudiar su química, estructura y física es nuestro gozo y privilegio. Tenemos mucho que aprender.

Artículo publicado originalmente en inglés por Jared Cochran Ph.D. en Evolution News & Science Today