Hemoglobina de mamut

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Ya me he ocupado antes aquí de los mamuts (del género Mammuthus). Tenían un conjunto de características muy adecuadas para hacer frente a las bajas temperaturas; gracias a su grueso y oleaginoso pelaje, y a tener orejas y cola pequeñas limitaban considerablemente la pérdida de calor. Si los comparamos con los elefantes actuales, esas son las características morfológicas más distintivas de los mamuts.

Pero además de las características anatómicas, los mamuts tenían un rasgo diferencial fisiológico relacionado con la temperatura. Cualquiera que esté leyendo estas líneas pensará, seguramente, que no es posible conseguir en la actualidad información de un mínimo fuste sobre el funcionamiento de un animal que se extinguió hace miles de años. Pero lo es. Maravillas de la biotecnología.

Han tomado el ADN de los restos de un mamut que había muerto hace aproximadamente cuarenta y cuatro mil años y lo han amplificado. De la cadena de ADN así obtenida, se han tomado los loci que codifican la hemoglobina y los han insertado en el genoma de bacterias de la especie Escherichia coli. De esa forma, las bacterias han transcrito el ADN y han sintetizado las cadenas peptídicas que conforman la molécula de hemoglobina. En definitiva, se han utilizado las bacterias para fabricar hemoglobina de mamut. Y con esa hemoglobina se han realizado después las determinaciones experimentales que se suelen hacer con la hemoglobina o cualquier otro pigmento respiratorio de otras especies o de seres humanos.

El grupo de investigación que hizo ese trabajo estaba especialmente interesado en la relación entre la función de la hemoglobina y la temperatura. Sabemos que la afinidad de un pigmento por el oxígeno disminuye al aumentar la temperatura. Por esa razón, a temperaturas bajas el oxígeno tiende a estar combinado con la hemoglobina, y eso podía resultar un gran inconveniente para los mamuts.

Los mamuts, como es lógico, eran animales homeotermos, mantenían constante la temperatura corporal. Pero como ya he señalado en más ocasiones, en un organismo animal la constancia térmica no suele ser total y menos si las condiciones ambientales son extremas. En las zonas cálidas puede variar a lo largo del día. Y en las frías, varía de unas partes a otras del cuerpo: las extremidades se enfrían, y a veces mucho, puesto que haría falta gastar demasiada energía para mantenerlas calientes. El ejemplo de los pingüinos es muy claro, ya que corren un gran riesgo de sufrir una pérdida de calor excesiva solo por andar por encima del hielo; por eso sus extremidades se mantienen cerca de 0ºC, pero sin permitir que lleguen a congelarse. El caso del mamut no era seguramente tan extremo, pero es más que probable que las patas y la trompa se enfriasen bastante. Por ello, la hemoglobina tendría serias dificultades para ceder el oxígeno a los tejidos de esas extremidades, puesto que tendería a quedar combinado con ella por culpa de las bajas temperaturas.

Al analizar el proceso de combinación y liberación del oxígeno, han observado que la hemoglobina del mamut es diferente de la del elefante. La del mamut, a temperaturas bajas, se descarga de oxígeno en la misma medida que se descarga la hemoglobina de elefante a temperaturas altas. Y ello ocurre gracias a una pequeña diferencia molecular entre las hemoglobinas. Si no fuera por esa variación, el oxígeno pasaría de los pulmones a la sangre pero luego no sería cedido por la hemoglobina sanguínea a los tejios, sino que permanecería combinado con ella. Y de ese modo, los tejidos de las patas del mamut no serían capaces de metabolizar ningún sustrato energético para el que se requiriera oxígeno.

Fuente: Kevin I. Campbell et al (2010): “Substitutions in woolly mammoth hemoglobinconfer biochemical properties adaptive for cold tolerance”, Natur Genetics 42: 536-540

9 Comentarios

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wachovskywachovsky

¿Se sabe porque los eritrocitos compuestos de hemoglobina pierden el núcleo y mitocondrias convirtiéndose en algo parecido a procariotas? es decir quedando carentes de ADN durante toda la vida del organismo ¿se sabe porque solo sucede en la sangre?
Los rusos quieren clonar un mamut siberiano, sabiendo lo del envejecimiento acelerado del clon ¿funcionaría el siguiente experimento? consistiendo el mismo a saber en: lograr el nacimiento en oocito dividiéndose de elefante hembra de un especímen XY y de un segundo XX, cruzarlos luego en edad adulta si es que poseen fertilidad y que esta vez la meiosis arroje un organismo completamente jóven que carezca de envejecimiento del reloj citológico telomérico previo. Muchas gracias por toda respuesta.

Txema M.Txema M.

Entonces, ¿debemos suponer que la mutación afortunada se dio antes de que los antecesores de los mamuts habitaran en el frío? No podrían haberlo colonizado con eficacia sin esa adaptación, ¿no?
¿Se ha datado cuándo pudo originarse? ¿Se sabe si se seleccionó en su colonización del Norte, en una glaciación o cuándo?

Miguel EspinosaMiguel Espinosa

Creo que eso sólo lo sabríamos si tuviésemos muestras de sangre de ancestros del mamut. Quizá la mutación ocurrió antes y se expresaba en climas cálidos como una enfermedad sanguínea.

Txema M.Txema M.

Quizás podría bastar con tener muestras de ADN de antecesores del mamut. Lo que han sabido sobre la hemoglobina no lo han hallado en la sangre, sino en el genoma.

El problema es que si la mutación existía desde antes de conquistar la zona circumpolar, probablemente fuera minoritaria en la población. Y entonces sería muy difícil dar con ella. Pero cabe la posibilidad de que surgiera cuando los mamuts habitaran ya zonas frías, aunque no tan al norte como después llegaron y resultara rápidamente seleccionada. En ese caso los fósiles deberían encontrarse en zonas que entonces no estuviesen heladas una parte importante del año. Supongo.

Juan Ignacio Pérez

Para saber eso habría que hacer estudios similares a los que han determinado la fecha de la mutación del gen regulador de la actividad lactasa y la intensidad de presión selectiva que ha experimentado tras producirse. Soy ignorante en esos temas, pero creo que para eso harían falta bastantes ejemplares.

wachovskywachovsky

Intensidad de presión selectiva suena como conminación a variar y mutar. Sabido es que nadie entre nosotros los humanos que no hemos visto la selección natural en acción sabemos nada de esto, pero sabemos que en selección artificial cuando se cruzan razas, etnias, subespecies siempre dentro de la misma especie las crías son fértiles y por ese camino hay descendencia pero no hay especiación. Si la intensidad de presión selectiva tuviese alguna magnitud cuantificable entonces podríamos calcular como es que llega a la línea germinal para la generación siguiente y como sin modificar ADN como ahora los genetistas hacen con sus tijeras y uniones moleculares en la doble hélice la naturaleza moldea la plastilina de la vida para lo mismo: variación y biodiversidad en los tipos de hemoglobina. O dicho de otra manera cuánto dolerá de forma aguda o crónica en una vida de mamut dicha modificación del genotipo.

Juan Ignacio Pérez

Me cuesta entender lo que dices Wachovsky.
Intensidad de presión selectiva si ha de entenderse como “conminación”, lo sería a que se fijen determinadas mutaciones que son furto de variaciones que ocurren de forma aleatoria. No hay ninguna razón para pensar que significa “conminación” a variar y mutar.
A partir de esa frase no he entendido bien.

Jose Manuel Herzog de Bustos.Jose Manuel Herzog de Bustos.

Puesto que el enfriamiento de cualquier nicho ecológico resulta gradual, permite el paso de tiempo y de sucesivas generaciones en el mecanismo de adaptación. Así aumenta “el número de pujas” y con ello la posibilidad de presentación de la mutación que será favorecida por selección natural.

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