Físicos
y biólogos pertenecientes a la Universidad de California, San
Diego, podrían haber encontrado la respuesta a una cuestión casi
centenaria: ¿por qué muchos organismos utilizan la fermentación a
pesar de que parece un desperdicio a la hora de generar energía en
lugar de emplear la respiración aeróbica, incluso cuando el
oxígeno está fácilmente disponible?
El
vino, la cerveza y el yogur se producen cuando los microorganismos
convierten el azúcar en alcohol, gases o ácidos, pero este proceso
de fermentación -que es utilizado por bacterias, hongos y otras
células de crecimiento rápido para generar energía en ausencia de
oxígeno- es una forma mucho menos eficiente de generar energía para
las células que la respiración aeróbica.
Los
biólogos han reflexionado sobre este enigma durante casi un siglo y
lo han apodado el "efecto Warburg" en honor al biólogo
celular ganador del Premio Nobel Otto Warburg, quien descubrió en la
década de 1920 que las células cancerosas generan energía por la
fermentación de la glucosa, generando una gran cantidad de desechos
metabólicos como el ácido láctico.
En
la revista 'Nature', estos científicos explican su trabajo, en el
que examinaron los costos metabólicos de la síntesis de las enzimas
y otros aparatos biológicos necesarios para la fermentación dentro
de la bacteria 'E. Coli', así como los ahorros metabólicos de la
generación de energía a través de la respiración aeróbica. De
ésta forma, encontraron que el costo de la síntesis de proteínas
necesarias para la respiración aeróbica anula los ahorros
metabólicos conseguidos por ésta para las células de crecimiento
rápido.
El
grupo de científicos ha demostrado que las enzimas para la
respiración son voluminosas y más lentas en comparación con las de
la fermentación, por lo que se necesita sintetizar una gran cantidad
de estas enzimas y atar una gran cantidad de ribosomas, para que la
respiración se produzca en tasas sustanciales. Este es un costo
importante porque el número de ribosomas es el factor limitante del
crecimiento.
"Lo
que descubrimos podría compararse a la diferencia entre la
generación de energía por una fábrica de carbón frente a una
planta de energía nuclear. Las fábricas de carbón tienen una
eficiencia menor que las plantas de energía nuclear , pero son mucho
más baratas de construir. Una fabrica de carbón puede ofrecer el
20% del abastecimiento de energía a una ciudad, y aun siendo menos
eficientes, asumir el coste de construcción de otras fábricas puede
ser mas sencillo que lograr la construcción de una planta nuclear,
cuya eficiencia es más elevada, pero su costet ambien es mayor. Así
que la decisión de qué camino elegir para la generación de energía
depende de la disponibilidad de carbón y el presupuesto disponible
para la construcción de plantas de energía", pone como ejemplo
el director del estudio, Terry Hwa,profesor de Física y Biología en
la Universidad de California en San Diego.
El
coste de las enzimas de la respiración aeróbica son el doble de
caras que las de fermentación. En el caso en que la célula se
encuentre en condiciones óptimas de recursos, La creación de ribosomas aumentará, y con
ello la síntesis de enzimas necesarias para la respiración, pero en el caso
en el que los recursos sean limitados o la célula busque un rápido
crecimiento, menos ribosomas estarán disponibles para la sintesis de enzimas y la fermentación será la via mas
rápida de crecimiento.
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Esta información se puede relacionar con el tema 12 ( Metabolismo) del libro de biologia de 2º de Bachillerato
