Hij@s de la mitocondria

Noemí Matías-Ferrer¹ y Juan Esteban Martínez-Gómez¹

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 14 de noviembre 2022

El ADN mitocondrial, ha jugado un papel muy importante para rastrear la edad y origen geográfico de la humanidad moderna a través de linajes maternos humanos entre otros organismos.  

Palabras clave: herencia matrilineal, evolución, origen geográfico.

La mitocondria es un organelo cuya función principal es la producción de energía para la actividad celular, la cual se obtiene a través de la síntesis de ATP (Trifosfato de Adenosina, la molécula de la energía) usando como “materia prima” moléculas de azúcar (glucosa), grasas (ácidos grasos) y proteínas (aminoácidos). 

La estructura de las mitocondrias es muy parecida a las bacterias en el tamaño, la morfología, los componentes de su membrana y en los mecanismos para producir energía. Estas similitudes sugieren que una célula bacteriana pudo haber sido ingerida (fagocitada) por otra célula, y al no ser “digerida” se produjo una simbiosis en las que ambas células resultaron beneficiadas, y así la célula fagocitada se convirtió en la mitocondria. A esta teoría se la conoce como endosimbiosis propuesta por Lynn Margulis sobre el origen de las mitocondrias.

Las mitocondrias tienen un genoma pequeño y sus propios mecanismos de herencia. Su único cromosoma (en la célula humana hay 23 pares cromosómicos) está compuesto por una molécula de ADN mitocondrial (ADNmt) arreglada en una doble hélice circular enrollada. El ADNmt está formado de nucleótidos, cada nucleótido se compone de tres elementos: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbones (2-desoxirribosa) y una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), citocina (C), timina (T) y guanina (G). El orden de estos nucleótidos forma el código genético para la creación de proteínas y en general, el tamaño del genoma es de 16 500 pares de estas bases. 

Una de las particularidades de las mitocondrias es que su ADNmt se hereda vía materna. No importa si es hijo o hija, cada individuo está conectado a su madre, a su abuela y así, de manera ininterrumpida se forma una cadena de madres y abuelas hacia atrás. De esta forma podemos rastrear el pasado genético de cualquier organismo que tenga mitocondrias, y por tanto el árbol genealógico materno. Lo anterior se debe a que, durante la fertilización, las mitocondrias del espermatozoide no pasan al citoplasma del óvulo, y si llegara a suceder el mismo ovulo las destruye. Es así como se ha logrado rastrear el origen de la “Madre mitocondrial” la mujer de cuyo genoma mitocondrial comenzó la radiación humana moderna, y fueron Rebecca Cann y su equipo de genetistas quienes elaboraron un árbol genealógico con el que confirmaron el origen africano de la humanidad, sino también la existencia de un linaje común, el de una mujer que vivió en África hace unos 200 000 años y cuyo linaje sobrevive hasta el día de hoy. 

Para los biólogos que estudian la evolución, el ADN de la mitocondria es uno de los marcadores moleculares preferidos para entender los cambios que ocurren a través de generaciones, el origen geográfico y la dispersión de muchas especies poblaciones. Gracias a las altas tasas de mutación del genoma mitocondrial, también es posible evaluar como estas variantes se comparten y se distribuyen entre especies o poblaciones. Inclusoha permitido detectar diferencias genéticas entre grupos de animales morfológicamente similares o que se han separado muy recientemente.  A estas especies se les llama crípticas, pues a pesar de su separación reciente y similitud morfológica, presentan diferencias genéticas suficientes para considerarlas distintas. 

A través de los árboles genealógicos derivados del ADN mitocondrial se han identificado las relaciones entre especies hermanas o cercanamente emparentadas. Entre los ejemplos que nos brindan las islas mexicanas, tenemos que, con 2800 pares de bases de ADNmt se pudo confirmar que la culebra nocturna de isla Clarión (Archipiélago de Revillagigedo) es una especie distinta a las continentales y que está estrechamente relacionada con la culebra nocturna de isla Santa Catalina en el Golfo de México, y con las culebras nocturnas de Sonora y Sinaloa. Estas relaciones no sólo evidencian el parentesco entre las culebras nocturnas de cada región sino también su origen y la posible ruta de colonización desde el continente al archipiélago de Revillagigedo. Una historia similar se revela para las lagartijas azules del mismo archipiélago, con aproximadamente 3400 pares de bases de ADNmt. Las lagartijas de Isla Clarión e Isla Socorro tienen un parentesco muy estrecho entre sí, y con las lagartijas arborícolas del continente de la misma región de Sonora-Sinaloa. Estas relaciones indican una dispersión del continente hacia las islas seguido de la separación de las especies. Este caso también se ha confirmado a través del genoma nuclear. 

Referencias

• Cann, R. L., Stoneking, M., & Wilson, A. C. (1987). Mitochondrial DNA and human evolution. Nature, 325(6099), 31-36.

• Feldman, C. R., Flores-Villela, O., & Papenfuss, T. J. (2011). Phylogeny, biogeography, and display evolution in the tree and brush lizard genus Urosaurus (Squamata: Phrynosomatidae). Molecular Phylogenetics and Evolution, 61(3), 714-725.

• Mulcahy, D. G., Martínez-Gómez, J. E., Aguirre-León, G., Cervantes-Pasqualli, J. A., & Zug, G. R. (2014). Rediscovery of an endemic vertebrate from the remote Islas Revillagigedo in the Eastern Pacific Ocean: The Clarión Nightsnake lost and found. PLoS One, 9(5), e97682.

• Romero, O. A. M., & Almazan, A. T. M. (2018). Mitocondrias–El “ying-yang” de la vida. Recursos Naturales y Sociedad.

Slider: Mitocondrias y fragmento de ADN

¹ Red de Interacciones Multitróficas