Cómo las mitocondrias organizan su «segundo genoma»: el mecanismo oculto que ordena el ADN mitocondrial
Un mecanismo hasta ahora desconocido permite a las mitocondrias —las centrales energéticas de las células— distribuir con precisión su ADN, diferente al del núcleo celular. El descubrimiento arroja luz sobre la organización del llamado «segundo genoma» y el papel que juega en determinadas enfermedades.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Mitocondrias (hilos de color) en una célula cancerosa. Cortesía: Dr. Reto Paul Fiolka / The University of Texas Southwestern Medical Center / https://www.nikonsmallworld.com/
Un gran avance sobre el ADN mitocondrial (mtDNA)
Las mitocondrias, esas estructuras diminutas que funcionan como centrales energéticas de nuestras células, esconden un secreto que va mucho más allá de su papel en la producción de energía.
En su interior albergan un pequeño genoma propio, el ADN mitocondrial (mtDNA), al que a menudo se alude como el «segundo genoma» humano; el otro, mucho más grande, es el que permanece alojado en el núcleo de las células.
Comprender cómo se organiza este material genético —presente en cientos o miles de copias por célula— resulta ser clave para entender tanto el funcionamiento celular como el origen de numerosas enfermedades.
¿Qué son las enfermedades mitocondriales?
Recordemos que las enfermedades mitocondriales son un grupo de trastornos causados por fallos en las mitocondrias. Su origen puede estar en mutaciones del ADN mitocondrial (mtDNA) o del ADN nuclear que regula su funcionamiento, lo que altera la capacidad de generar energía.
Este tipo de dolencias suelen ser progresivas y multisistémicas, ya que afectan especialmente a órganos con alta demanda energética, como los músculos esquelético y el cardíaco, el sistema nervioso central, la retina, el riñón y las glándulas endocrinos, aunque prácticamente cualquier tejido puede verse implicado; de hecho, la afectación de tres o más sistemas sin una causa clara suele hacer que le médico sospeche de alguna enfermedad de las mitocondrias.
Aunque individualmente son raras, en conjunto tienen una incidencia estimada de alrededor de 1 de cada 5.000 personas, lo que las convierte en una de las enfermedades genéticas más frecuentes. Entre los ejemplos más conocidos se encuentran el síndrome de Leigh, la encefalomiopatía mitocondrial (MELAS) y la neuropatía óptica de Leber, todas ellas caracterizadas por una gran variabilidad clínica y dificultad diagnóstica.
El problema científico: un patrón sin explicación
Hay que decir que el ADN de las mitocondrias, que heredamos vía materna, no está disperso al azar. Se agrupa en estructuras llamadas nucleoides, que se distribuyen de manera sorprendentemente regular a lo largo de las mitocondrias.
Esta disposición no es trivial: garantiza que el material genético se reparta correctamente cuando la célula se divide y que los genes se expresen de forma uniforme. Sin embargo, durante años, los científicos han intentado sin éxito explicar cómo se logra ese patrón tan preciso.
«Los mecanismos propuestos relacionados con la fusión mitocondrial, la fisión mitocondrial o el anclaje molecular no pueden explicarlo, ya que el espaciado de los nucleoides se mantiene incluso cuando estos procesos se alteran», explica Suliana Manley, profesora del Laboratorio de Biofísica Experimental (LEB) de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, y una de las autoras de la investigación.
UNA PERLA MITOCONDRIAL
Animación del fenómeno de pearling mitocondrial, en el que la mitocondria adopta una forma de collar de perlas para redistribuir y espaciar de manera uniforme su ADN, el llamado segundo genoma. Cortesía: Yihui Quek (EPFL)
La respuesta: el fenómeno del «pearling» mitocondrial
El trabajo que lidera Manley, junto al investigador posdoctoral Juan Cruz Landoni, aporta ahora una respuesta inesperada, ya que han logrado identificar como pieza clave un fenómeno poco valorado hasta ahora: el llamado pearling mitocondrial (literalmente, formación de perlas).
Se trata de una transformación transitoria en la que la mitocondria adopta una apariencia similar a un collar de cuentas.
Ese cambio de forma, lejos de ser anecdótico, permite separar los grupos de ADN y redistribuir los nucleoides, logrando así una notable uniformidad en su disposición.
Cómo se descubrió: observando mitocondrias en acción
Para observar este proceso en vivo y en directo, los investigadores recurrieron a una combinación de técnicas avanzadas de microscopía. Utilizaron desde imágenes de superresolución hasta microscopía correlativa de luz y electrones, junto con métodos más suaves como el contraste de fases.
Este arsenal tecnológico les permitió seguir nucleoides individuales dentro de células vivas, capturar cambios rápidos en la forma de las mitocondrias y desentrañar su organización estructural.
Las observaciones revelan que el pearling no es un evento raro: puede ocurrir varias veces por minuto. Durante estos episodios, las mitocondrias forman constricciones regularmente espaciadas —las perlas— cuya separación coincide con la distancia habitual entre nucleoides. En la mayoría de los casos, cada perla alberga un nucleoide cerca de su centro, aunque estas estructuras también pueden formarse sin ADN.
Qué mecanismos controlan el «pearling»
A medida que avanza el proceso, los grandes conglomerados de ADN tienden a fragmentarse en unidades más pequeñas, que se reparten entre perlas vecinas. Cuando la mitocondria recupera su forma tubular, esos nucleoides permanecen separados, consolidando así el patrón regular que los científicos habían observado durante décadas sin comprender su origen.
Manley, Landoni y sus colegas también identificaron los mecanismos que controlan este fenómeno. Mediante enfoques genéticos y farmacológicos, demostraron que la entrada de calcio en la mitocondria puede desencadenar el pearling.
Además, ciertas estructuras internas de la membrana mitocondrial ayudan a mantener la separación de los nucleoides. Cuando estos mecanismos fallan, el ADN mitocondrial tiende a agruparse en agregados en lugar de distribuirse de forma homogénea.
Imagen coloreada de la bióloga celular Margaret Adaline Reed Lewis, pionera en la observación del pearling mitocondrial en 1915, un fenómeno que durante más de un siglo fue considerado una anomalía y que hoy se revela como clave para entender cómo las mitocondrias organizan su ADN.
Un fenómeno ignorado durante más de un siglo
El hallazgo obliga a revisar una idea que se remonta a más de un siglo. «Desde que la bióloga celular y embrióloga estadounidense Margaret Reed Lewis dibujó por primera vez el pearling mitocondrial en 1915, se ha considerado en gran medida una anomalía asociada al estrés celular —señala Landoni. Y añade—: Más de un siglo después, está emergiendo como un mecanismo elegantemente conservado en el corazón de la biología mitocondrial. Este proceso biofísico ofrece un medio simple y eficiente energéticamente para distribuir el genoma mitocondrial».
Más allá de su interés fundamental, el descubrimiento tiene implicaciones médicas de calado. Las alteraciones en las mitocondrias y en su ADN están relacionadas con enfermedades metabólicas y enfermedades neurológicas, como la insuficiencia hepática o la encefalopatía, y con procesos asociados al envejecimiento, incluidos trastornos neurodegenerativos como el alzhéimer y el párkinson.
Entender cómo se organiza este segundo genoma podría arrojar luz sobre el origen de estas patologías y abrir nuevas vías terapéuticas.
El estudio, en el que también han participado investigadores de la Pontificia Universidad Católica de Chile, el Howard Hughes Medical Institute y la Universidad de California en San Francisco, subraya una idea cada vez más presente en la biología contemporánea: las células no solo dependen de complejas máquinas moleculares, sino también de principios físicos básicos. En este caso, una sencilla transformación de forma basta para ordenar el material genético con una precisión que hasta ahora parecía inexplicable.▪️(4-abril-2026)
PREGUNTAS&RESPUESTAS: Mitocondrías y «Pearling»
🧬 ¿Qué es el ADN mitocondrial?
Es el material genético propio de las mitocondrias, distinto del ADN nuclear, y esencial para la producción de energía celular.
🧬 ¿Qué son los nucleoides?
Son agrupaciones de ADN mitocondrial organizadas dentro de la mitocondria.
🧬 ¿Por qué es importante su distribución?
Porque asegura la correcta función celular y la transmisión del ADN durante la división.
🧬 ¿Qué es el pearling mitocondrial?
Un proceso físico en el que la mitocondria forma estructuras tipo perlas para redistribuir su ADN de forma uniforme.
🧬 ¿Qué papel tiene el calcio?
El calcio puede activar el proceso de pearling dentro de la mitocondria.
Información facilitada por la Escuela Politécnica Federal de Lausana
Fuente: Juan C. Landoni et al. Pearling drives mitochondrial DNA nucleoid distribution.Science (2026). DOI:10.1126/science.adu5646
