¿Qué son los cilios y flagelos?

Dr. Charles Lindemann

Los cilios y los flagelos son apéndices en forma de látigo de muchas células vivas que se usan para mover líquidos o para impulsar las células. Los cilios golpean con un movimiento similar a un remo y los flagelos tienen un movimiento similar a una serpiente como se ilustra en la Figura 1. Los cilios en los pulmones evitan que la suciedad y el polvo obstruyan los tubos respiratorios (los bronquios) al mover una capa de mucosidad pegajosa para limpiar fuera de las vías respiratorias. Los espermatozoides usan un flagelo como hélice para mover la célula a través del líquido del oviducto para llegar al óvulo. Miles de animales y plantas usan cilios y flagelos para nadar (por ejemplo: paramecium) o alimentarse (por ejemplo: almejas y mejillones) o aparearse (por ejemplo: algas verdes). Es un hecho curioso que todos estos cilios y flagelos tienen una disposición interna muy similar de tubos (los dobletes externos) y conectores de proteínas (los enlaces de nexina y los brazos de dineína) que sugieren que hay algo muy especial en esta forma particular de construir Una hélice celular. La figura 2 es un diagrama de estas partes internas de un flagelo. La naturaleza tiende a mantener diseños que funcionan bien. Si podemos entender por qué este diseño en particular funciona tan bien, ¡podríamos ser capaces de diseñar dispositivos en miniatura que usen los mismos principios de operación!

Figura 1

Figura 2

Una imagen de microscopía electrónica de un axonema de toro numerado y un axonema de ratón, respectivamente.

EL MODELO DE EMBRAGUE GEOMÉTRICO

El modelo de embrague geométrico del latido ciliar y flagelar es una hipótesis que intenta explicar cómo funcionan los cilios y los flagelos. Un modelo de computadora basado en esta hipótesis puede imitar un cilio o un flagelo. La idea básica subyacente de la hipótesis del embrague geométrico es bastante simple de entender. Cuando se activan los motores moleculares (brazos de dineína en la imagen) que activan el latido del cilio o flagelo, tiran y empujan los dobletes exteriores e inducen una tensión en la estructura que hace que el cilio se doble. Esta parte de la historia de cómo los latidos de los cilios está de acuerdo con todos los científicos que estudian los cilios y los flagelos. (La idea del embrague geométrico se basa en la ida de que cuando los motores empujan y tiran de los dobletes exteriores, la tensión en cada doblete crea una fuerza lateral que es transversal al doblete. Esta fuerza transversal (o fuerza t) empuja algo de los dobletes se juntan y otros se separan. Los motores de los dobletes que se juntan entran en acción y generan fuerza; los motores de los dobletes que se separan se ven obligados a dejar de tirar. En el modelo de embrague geométrico este es el principio de funcionamiento La fuerza t controla los motores y actúa como un “embrague”, al igual que el embrague que activa o desactiva el motor de su automóvil. Cuando este principio de funcionamiento se integra en una simulación por computadora de un cilindro o flagelo, el flagelo simulado puede produce ritmos repetitivos que se parecen mucho a los de un cilio o flagelo real. Una copia de trabajo de la simulación de computadora Embrague geométrico se puede descargar desde la página “modelo de embrague” de este sitio web (AQUÍ). Si usted sigue las instrucciones que se construyen en la versión de demostración se puede hacer que el modelo simula un golpeo de 10 micras de largo cilio (siempre y cuando se trabaja desde un PC compatible con IBM).