Añanako Gatz Harana eta bertako biztanle txikienen bizi moldapenak…

Urteak ziren Añanako gatzaga ez nuela bisitatzen. Unibertsitatean negoela, hara eraman gintuztenetik alegia. Jose Iganico Perezek (@Uhandrea) irakatsi zigun Akuikultura ikasgaiko protagonista nagusi izan zen Artemiasalina ezagutu genuen. Krustazeo txiki horrek ur haien izugarrizko gazitasun mailak baimentzen zituen eta poz-pozik zebilela zirudien. Baina, egia esan, eta berarekiko errespetu guztiarekin, bost axola Artemia…

                        

               Añanako Gatz Harana

Hortxe, muturren aurrean izaki ezezagun, zahar eta izugarri bat neukan. Eta horrek gutxi izatearen antzik badu, begientzako ikusezina izateak misterio atmosfera areagotzen zuen. Izaki zelulabakar batek gatz kontzentrazio horiek, ez bakarrik baimendu, baizik eta haietaz iseka egiten du. Bere erreinuak dira. Halofiloak (halo = gatza eta filo = “gustuko” izatea dela esango dugu).

Gatzaga horiei so eta ezin kendu burutik, batxilergotik ikasitako osmosi ditxosoa. Nola egingo dute zelula “zahar” horiek kanpo medioan (extrazelularrak) duten gatz kontzentrazio altuari aurre egiteko? Izan ere, 210 gramo ur litroko; uraren asetasun mailatik gertu. Osmosiaren botereak ez lituzke lehertuko? Edo zanpatuko lirateke, mahaspasen moduan geratuz? Nola funtzionatzen zuen Osmosiaren asunto hori?

Natura behatu ondoren, galderak datuz. Nola izan daiteke? Zergatik? Eta abar… metodo zientifikoa hasi da martxan. Ezin gelditu daitekeen indar bat jarri da abian; hipotesiak planteatzeko ikerketa eta hasierako datuen biltze prozesua aurrera daramat.

Lurra hartzeko, osmosia gogoratu beharko dugu.

Osmosia, sinpleki adieraztearren, mintz erdi-iragazkor batean zeharreko ur mugimendua adierazten duen fenomenoa da. Baina ura mugitu, nondik nora eta zergatik? Eta noiz arte? Zeintzuk efekturekin?

Utzi iezadazue hasi aurretik, mintz erdi-iragazkorraren kontzeptua azaltzen, gauza asko argituko dizkigu eta. Mintz honetan zehar urak baino ez du alde batetik bestera zeharkatzeko baimena. Gatzek eta, ez dute baimen hori.

Gauzak horrela, jar dezagun holako mintz batez egindako puxika bat (zelula baten metafora), urez eta disolbatutako gatzez beteta dagoena, edalontzi baten barnean jartzen dugula. Imajinatu edalontzia, hau da puxikaren kanpo medioa, gatz kontzentrazio oso baxuko ur disoluzio batez betetzen dugula...

Honi, medio HIPOSMOTIKOA (hipotonikoa) deritzogu...

Puxika betetzen duen disoluzioa baino gatz-kontzentrazioa baxuagoko medioa, alegia. Ezinezkoa da gatzak puxikatik irtetea kanpo medioaren kontzentrazioa handitzeko eta ondorioz bi medioak berdintzeko. Ezinezkoa da, gatzek mintz hau ezin dutelako zeharkatu. Baina urak, kontrako bidea eginez, puxikan barneratuz, barne medioa gehiago diluitu dezake (horrek kanpoa kontzentratuko luke ere, noski) eta bi medioen kontzentrazioak berdindu.

Prozesu honetan, uraren sarreraren ondorioz, zelula (puxika) puztuko litzateke. Honi zelularen hanpadura deritzogu.

Hanpadura hau, zelularen funtzionaltasunaren galera ekar dezake muga batzuetatik aurrera. Izan ere zelula leher egitera ailegatu daiteke. Azken honi lisi zelularra deritzogu (zelularen apurketa). Aldameneko adibide hau globulu gorri batekin denez (animalia zelula eukariotoa), hemolisia deituko genioke.

• Kontutan izan zelula honen kanpo medioa odola dela. Beraz odolean disolbatutako gatz kontzentrazioak gure odol zelulen fisiologia ondorioak izan ditzake.
• Landare zeluletan, inguruan horma zelular zurruna dutenez, hanpadura ez litzateke leherketara helduko. Beraz esan dezakegu, horma edo pareta zelularrak eztanda egitetik babesten dituela landare zelulak, medio hiposmotiko batean daudenean. Turgentzia deitzen diogu honi.
• Azken notatxo bat, buruari buelta pare bat emateko; bakterioek ere horma zelularra dute.

Bigarren sistema bat proposatuko dizuet...

Kasu honetan medio HIPEROSMOTIKO (hipertonikoa) batean izango genuke gure zelula...

Suposatu oraingoan puxika hori (zelula hori) bere barnean baino gatz kontzentrazio altuagoa duen medio batean sartzen dugula.

Kasu honetan, zelularen barneko ura irteten hasiko litzateke kanpo medioa diluitzeko intentzioarekin. Beraz barne medio gehiago kontzentratuz. Baina ordainean, gure zelula gaizoak barne bolumena galduko luke eta uzkurtuko litzateke. Honi zanpatura deritzogu. Kasu honetan, muga batzuetatik aurrera, zitoplasmaren gehiegizko galeragatik eta, zelularen heriotza gerta daiteke.

• Pentsa, zelula hauek, globulu gorriak izango balira berriro ere (animalia zelula eukariotoak), kanpo medioa berriro ere odola izan zitekeen, beraz odoleko gatz kontzentrazioen igoerak, gure zelulengan kalte larriak suerta ditzake.
• Gogoratu landare zelulek horma zelularra dutela. Lagunduko die honek efektu honi aurre egiteko? Egia esan, EZ.
• Horma zelularra bere zerean jarraituko du. Forma mantenduko du zurruna delako. Baina bere mugen barnean, zelula zanpatu egingo da, mintz-zelularra (plasmatikoa) hormatik askatuz. Berdin-berdin beraz, zelularen heriotza suposa dezake.
• Bakterioetan horma zelularra dagoela ikusi dugu, hala ere, landareen kasuarekin ikusi dugun bezala, honek ez ditu babestuko zitoplasmaren deshidrataziotik. 
• Gero eta gatz kontzentrazioaren aldea handiagoa izan kanpo-medio eta barne-medioaren artean, orduan eta ur gehiago irten edo sartuko da (kontzentrazio maila handiena non dagoenaren arabera).

Honaino osmosiari buruzko oinarriak. Orduan, nire buruari zera galdetu nion, nola demontre dira kapazak bakterioak gatzagako uren gatz-kontzentrazio ikaragarriari aurre egiteko? Nola moldatzen dira? Osmosiari buruz dakigunarekin, ur oso gatzatu batean zelula bat sartzean, zelularen zitoplasmatik ura irtengo litzateke, zelula guztiz zanpatuz eta hiltzera ere ailegatuz. Eta horma zelularrak ez dio itxurazko abantailarik ematen (landareekin ikusi ahal izan dugun bezala). Beraz ze teknika garatu dute eboluzioan zehar habitat hauetan bizirauteko?

Horretarako, eta seguruenik zuetariko askori burutik pasatu zaion hirugarren egoera osmotiko batean erreparatuko dugu; medio ISOTONIKOAK. Pentsatzen ibiliko zineten honi buruz hitz egiteko intentziorik ez neukan edo ahaztu ote zitzaidan...

Bi medioen gatz kontzentrazioa berdina bada, ez dago uraren mugimendu garbirik, beraz, zeluletan ez dago inolako aldaketa esanguratsurik. 

Erantzunaren bidean gaude nonbait... nork daki...

Lot ditzagun aske ditugun lokarri hauek guzti hauek.

Horretarako zehaztu dezagun; ohiz kanpoko izaki bizidun mikroskopiko hauek Arkeobakterioak dira (Archaea domeinua). Monera erreinuan kokatzen direnak eta, orokorrean muturreko baldintzak dituzten habitaten zaleak direnak; extremofiloak. Momentuz osmosiaren indarrari nola egiten dioten aurre aztertzen zentratuko gara. Halofiloak.

Izaki bizidun paregabe hauek gatz kontzentrazio oso altuak metatzen dituzte euren zitoplasman. Zelularen zitoplasmaren bolumen, gatzagaren ur bolumenarekin alderatuz oso txikia da. Beraz, barnealdea kontzentratuz kanpo-medioarekiko oreka lortu daiteke. Egoera ISOTONIKO bat lortuz.

Hori nola lortu? Azalpen teknikoegietan sartu gabe, ikertzen jarraitu nuen eta honako aurrerapen txikiak egiten joan nintzen...

Horretarako, nondik aterako ditu gatzak? Mintz plasmatikoan dituen hainbat garraiobideren bidez (garraio aktiborako kanalak) gatz ioiak kanpo mediotik zitoplasmara bonbatuko ditu; gogoratu gatzek berez ezin dutela mintz zeharkatu garraio proteinaren baten laguntzarekin ez bada. Garraiobide hauen artean argiaren bidez aktibatzen diren proteina bereziak nagusi; Bakteriorodopsina eta Halorodopsina.

bakteriorodopsina

- Bakteriorodopsina (BR): Mintzean dagoen hidrogeno protoien garraiatzaile bat da. Energia, argitik (500-650 nm; kolore berdeak) aterata zitoplasmatik kanpo mediora bonbatzen ditu, protoien gradiente bat sortuz. Gero, ATP sintetasa (Arkeoetan A-ATPasa) batek protoi horiek zitoplasmara bueltatuz (indar-protomotriza) ATP (energia kimikoa) sortuko du. Horrela, bestelako garraio aktiboak (kontzentrazio gradienteen aurkako mugimenduak mintzean zehar, garraio proteina kanal berezi batzuek bideratua) beharko lukeen energia eskuragarri izango du. Garraio hau beharrezkoa izango da gatzak zitoplasmara sartzen behartzeko, zitoplasma kontzentratu eta oreka osmotiko hori lortzeko. Pigmentu honek kolore moreak ematen ditu eta bakteria hauek agertzen diren inguruneak kolore gorrikoak dirudite. Batzuetan oso agerikoa izaten da (salbuespena; Tinto ibaiaren kasuan urak disolbatuta dituen burdin mineralen ondorio da kolore hori). Begiratu behean Teoria Kimiosmotikoa.

- Halorodopsina (HR): Transmintz proteina berezi honek, argi energiari esker berriro ere (argi berde-horia), oraingoan kloro ioiak sartuko ditu zitoplasman. Barne-medioa kontzentratzeko.

- Beste Proteina Garraiatzaile batzuk ere badira, potasio eta sodio ioiak sartuko dituztenak zitoplasman. Hau gehiago kontzentratuz. Garraio aktiboa burutzen dute; bai ATPtik aterata, bai argiaren bidezko energiaz baliatuz ere (channelrhopsin; adibidez argi urdinarekin aktibatzen direnak, argi gorria emitituz, ingurua gorrituko duenak).

- Aminoazido eta bestelako molekulak metatuz ere, zitoplasmaren kontzentrazioan laguntzen dute.

- Foto-taxia aurkezten dute. Hau da, argiaren indarrez flageloak mugitzen edo, azken finean, desplazatzen dira. Ikusi Zentzumen Rodopsina (sensory rhodopsin I eta II; SRI, SRII)

Nota: nire helburua ez da ezer berririk kontatzea. Nire jakin-minak sortzen dizkidan egonezinak eta hauek ebazten saiatzeko jarraitzen ditudan ikerketa prozesuak dira. Besterik ez. Eta gai guzti hauetan benetan adituak direnengandik ikasteko BETI PREST!

• Peter Dennis Mitchell (Mitcham, Ingalaterra, 1920 - 1992) kimikariak TEORIA KIMIOSMOTIKO proposatu eta Nobel Saria irabazi zuen 1978an.
• Artikulu interesgarria Argia eta Neurobiologiaren arteko erlazioari buruz.
• [Frontiers in Bioscience 5, d796-812, September 1, 2000] 796 OSMOADAPTATION AND OSMOREGULATION IN ARCHAEA Mary F. Roberts Merkert Chemistry Center, Boston College, Chestnut Hill, MA 02467 - pdf