¿Qué es la ciclosis?
La ciclosis, o movimiento citoplasmático, es el desplazamiento que puede realizar el citoplasma dentro de la célula de algunos seres vivos, como las plantas superiores, las bacterias y los animales. Gracias a este, nutrientes, orgánulos y proteínas, entre otros, pueden transportarse.
Es un movimiento continuo y giratorio de algunos orgánulos celulares vegetales, que se realiza al interior de los cloroplastos.
La ciclosis juega un papel relevante en algunos procesos biológicos, como el crecimiento rápido que ocurre en los extremos de los pelos radiculares y el desarrollo del tubo polínico. Asimismo, gracias a dicho movimiento, los cloroplastos pueden desplazarse dentro de las células vegetales.
Se han hecho diversas investigaciones sobre cómo ocurre el desplazamiento citoplasmático. Algunas están orientadas hacia el planteamiento de que las proteínas “motoras” son las impulsoras de este proceso. Estas contienen dos proteínas, que se movilizan gracias al ATP.
En este sentido, la miosina está unida a los organelos y se desplaza por las fibras de actina, formada por proteínas motoras. Debido a esto, los orgánulos y otros contenidos del citoplasma podrían verse arrastrados también.
Sin embargo, actualmente se plantea una teoría donde se involucran, como elementos participantes en la ciclosis, la viscosidad del citoplasma y las características de la membrana citoplasmática.
Características de la ciclosis
- Es responsable del movimiento de las estructuras celulares. Las células, bien sean animales, vegetales o fúngicas, poseen organelos. Estos componentes cumplen diversas funciones vitales, como el procesamiento de los nutrientes, la participación en el proceso de división celular y la dirección de las diversas acciones de la célula. También contienen el material genético que garantiza la transmisión de los caracteres propios de cada organismo. Estas estructuras, a diferencia de los órganos de los animales y de las plantas, no están fijos. Se encuentran “flotando” y moviéndose dentro del citoplasma, a través de la ciclosis.
- Su desplazamiento es motorizado. Existe una teoría que trata de explicar este movimiento, que sugiere que es el resultado de la actuación de las proteínas motoras. Estas son fibras, formadas por actina y miosina, que se encuentran en la membrana de la célula. Actúan debido al empleo del ATP, un combustible energético producido dentro de la célula. Gracias a esta molécula de adenosina trifosfato y a la autoorganización, entre otros procesos internos, los orgánulos y las proteínas pueden moverse dentro del citoplasma. Un claro ejemplo es el desplazamiento de los cloroplastos en el citoplasma. Esto ocurre debido a que el fluido es arrastrado por los efectos de las moléculas motoras. Mientras las moléculas proteicas de miosina se trasladan por las fibras de actina, arrastran a los cloroplastos que se encuentran unidos a esta última.
- En las células vegetales existen diversos patrones de este desplazamiento. Uno de ellos es la fuente de flujo. Este se caracteriza por tener un flujo central en la celda que está en la dirección contraria a la periferia. Un ejemplo de dicho patrón de movimiento ocurre en el tubo de polen de los lirios.
- También existe la transmisión rotacional en forma de espiral, presente en la Chara, un género de alga verde que forma parte de la familia Characeae.
- En investigaciones recientes ha surgido un nuevo modelo. Este plantea que posiblemente los motores proteicos de miosina no requieran asociarse de manera directa con alguna red de tipo elástico. El desplazamiento podría deberse a la alta viscosidad que tiene el citoplasma, además de una delgada capa de deslizamiento. Probablemente, esto podría ser suficiente para que el citoplasma se mueva en un gradiente de velocidad plano, cosa que realiza casi a la misma velocidad que lo hacen las partículas activas.
- Los movimientos citoplasmáticos generalmente ocurren en células mayores de 0,1 milímetros. En las células de menor tamaño, la difusión molecular es rápida, mientras que en las células más grandes se ralentiza. Debido a esto, posiblemente las células de gran tamaño necesitan de la ciclosis para tener una función orgánica eficiente.
- El desplazamiento citoplasmático depende de la temperatura intracelular y del pH. Los estudios arrojan que la temperatura en la ciclosis tiene una relación proporcional directa con los altos valores térmicos.
- En las células de tipo vegetal, los cloroplastos se mueven. Esto probablemente se encuentra relacionado con la búsqueda de una mejor posición, que le permita absorber la luz más efectiva para hacer la fotosíntesis. La velocidad con que se haga este desplazamiento está influenciada por el pH y la temperatura.
- De acuerdo a las investigaciones realizadas en torno a este tema, el pH neutro es el óptimo para garantizar un rápido movimiento citoplasmático. Esta eficiencia disminuye notablemente en pH ácidos o básicos.
Ejemplos de ciclosis
Paramecium
Algunas especies de Paramecium presentan una movilización del citoplasma de tipo rotacional. En esta, la mayor parte de las partículas y orgánulos citoplasmáticos fluyen a todo lo largo de una ruta permanente y en un sentido constante.
Algunos trabajos de investigación, donde se utilizaron novedosos métodos de observación, inmovilización y registro, han descrito varias propiedades del movimiento del citoplasma.
En este sentido, se destaca que el perfil de velocidad en las capas coaxiales plasmáticas tiene una forma de parábola. Además, el flujo en el espacio intercelular es constante.
Como consecuencia, las partículas empleadas como marcadores de este desplazamiento tienen movimientos de índole saltatoria. Estas características del Paramecium, propias de una ciclosis rotatoria, pudieran servir de modelo para estudios relacionados con la función y la dinámica de la motilidad del citoplasma.
Chara corallina
Los tallos de los entrenudos del alga verde Chara corallina tienen células individuales con un diámetro aproximado de 1 milímetro y algunos centímetros de longitud. En células de este gran tamaño, la difusión térmica no es una opción viable para movilizar eficientemente sus estructuras internas.
Modelo de movimiento citoplasmático
En este caso, la ciclosis es una alternativa eficaz, debido a que moviliza todo el fluido intracelular.
El mecanismo de este desplazamiento involucra el flujo dirigido de la miosina en las pistas de actina, donde pudiera haber un arrastre del líquido citoplasmático. Esto a su vez moviliza a la vacuola, entre otros organelos, ya que transfiere el impulso por medio de la membrana que la separa del citoplasma.
El hecho de que las fibras por donde se movilizan los motores proteicos son helicoidales genera un problema, en lo relacionado con la dinámica de fluidos. Para solventar esto, los investigadores incluyeron la existencia de un flujo secundario.
Elodea canadensis
Es una planta acuática comúnmente utilizada en estudios de biología debido a su ciclosis fácilmente observable en las células de sus hojas sumergidas.
Vallisneria spiralis
Otra planta acuática de hojas largas y cintiformes, que muestra ciclosis en las células de sus hojas sumergidas.
Zea mays
El maíz es una planta en la que se puede observar la ciclosis en las células de los pelos radiculares y de las hojas.
Mimosa pudica
Esta planta, conocida como “dormilona”, presenta ciclosis en sus células foliares, lo que le permite plegar rápidamente las hojas cuando son estimuladas.
Spirogyra sp.
Es un género de algas filamentosas que exhibe ciclosis en sus células, facilitando la circulación de los nutrientes a lo largo de los filamentos.
Referencias
- Cytoplasmic streaming. Recuperado de britannica.com.
- Liu, H., Liu, M., Lin, F., Xu, T., J. Lu. Intracellular Microfluid Transportation in Fast Growing Pollen Tubes. Recuperado de sciencedirect.com.
- Cytoplasmic streaming in Paramecium. Recuperado de link.springer.com.
- Cytoplasmic streaming in plant cells emerges naturally by microfilament self-organization. Recuperado de pnas.org.
- Wolff, D., Marenduzzo, M., E. Cates. Cytoplasmic streaming in plant cells: the role of wall slip. Recuperado de royalsocietypublishing.org.