Núcleo

Qué es el núcleo celular

Del latín nucleus, «parte comestible de la nuez», diminutivo de nux, nucis («nuez»), el término llegó a la biología por un camino indirecto: primero designó cualquier elemento central o macizo (el hueso de una fruta, la parte más densa de un astro) y solo en el siglo XIX pasó a nombrar un orgánulo concreto. El núcleo es la estructura membranosa que, en toda célula eucariota, alberga el ADN organizado en cromatina y actúa como centro de coordinación de la actividad celular.

En 1831, el botánico escocés Robert Brown describió esta estructura ante la Sociedad Linneana de Londres mientras estudiaba células de la epidermis de orquídeas, y propuso para ella el nombre de «areola» o núcleo. No fue el primero en advertirla (Antonie van Leeuwenhoek ya había observado un hueco similar en eritrocitos de salmón dos siglos antes, y Franz Bauer la había dibujado en 1804), pero fue la denominación de Brown la que perduró. Brown, de hecho, no llegó a intuir su función: hubo que esperar a los trabajos de Schleiden y Schwann sobre la teoría celular y, más tarde, al redescubrimiento de las leyes de Mendel a comienzos del siglo XX, para que el núcleo se entendiera como el depositario del material hereditario.

Estructura del núcleo

Una doble membrana, la envoltura nuclear, separa el interior del núcleo del citoplasma que lo rodea. Entre sus dos capas queda un espacio perinuclear continuo con la luz del retículo endoplasmático, del que la envoltura deriva embriológicamente. Miles de poros nucleares perforan esta cubierta y regulan, de manera selectiva, el paso de proteínas, ARN y otras moléculas en ambas direcciones.

Bajo la membrana interna se dispone la lámina nuclear (formada por las láminas A, B y C, entre otras proteínas fibrilares), que sostiene la forma del núcleo y ancla parte de la cromatina en su periferia. El interior recibe el nombre de nucleoplasma: un medio de consistencia gelatinosa donde se encuentran el ADN, las enzimas de replicación y transcripción, y uno o varios nucléolos. El nucléolo, sin membrana propia, es la región donde se transcribe el ARN ribosómico y se ensamblan las subunidades de los ribosomas antes de su exportación al citoplasma.

El ADN nuclear no se encuentra libre, sino empaquetado junto con histonas formando la cromatina, cuyo grado de condensación varía según el momento del ciclo celular: descondensada y activa en la eucromatina, compacta y silenciada en la heterocromatina. La unidad estructural mínima de ese empaquetamiento, el nucleosoma, agrupa un segmento de ADN alrededor de un octámero de histonas.

Función del núcleo en la célula

Proteger el ADN de agresiones externas y ponerlo a disposición de la célula cuando hace falta: esas son, en el fondo, las dos tareas inseparables del núcleo. La envoltura nuclear actúa como filtro frente a enzimas y fuerzas mecánicas del citoesqueleto que, sin esa barrera, dañarían la molécula. Dentro, el ADN se replica antes de cada división celular y se transcribe en ARN mensajero, que sale hacia el citoplasma para traducirse en proteínas.

La actividad del núcleo no es uniforme entre tipos celulares: regula qué genes se expresan en cada momento, silenciando unos y activando otros según las señales que recibe. Un hepatocito y una neurona comparten el mismo ADN, pero solo una fracción de esos genes está realmente activa en cada una, y esa selección se decide, en gran medida, dentro del núcleo.

El núcleo y la diversidad celular

No todas las células tienen núcleo. Las procariotas (bacterias y arqueas) carecen de esta estructura membranosa: su material genético se concentra en una región del citoplasma llamada nucleoide, sin cubierta que la delimite. La presencia o ausencia de un núcleo verdadero es, de hecho, el criterio que distingue a los organismos eucariotas de los procariotas.

Dentro de las propias células eucariotas hay excepciones notables. Los eritrocitos maduros de los mamíferos expulsan su núcleo durante la eritropoyesis, en la etapa en que el eritroblasto se convierte en reticulocito, y circulan después sin él durante unos 120 días; a cambio, ganan espacio interno para transportar hemoglobina. En el extremo opuesto están las fibras del músculo esquelético y los osteoclastos, células que fusionan varios núcleos en un citoplasma común y se comportan, a efectos prácticos, como estructuras plurinucleadas.

Diferenciación: el núcleo celular y otros usos del término

En medicina, la palabra núcleo designa también algo distinto: un grupo de somas neuronales agrupados en el interior del sistema nervioso central, con anatomía y función propias (el núcleo caudado o el núcleo arcuato del hipotálamo son ejemplos). Se trata de una coincidencia de nombre, no de estructura: el núcleo celular es un orgánulo presente en prácticamente todas las células del organismo, mientras que un núcleo nervioso es una agrupación de neuronas dentro del encéfalo o la médula espinal, sin membrana propia que la delimite como conjunto. El origen de ambos usos, eso sí, es compartido: la idea latina de una parte central en torno a la cual se organiza un conjunto.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra núcleo?

Del latín nucleus, diminutivo de nux («nuez»): literalmente, la parte comestible del fruto seco. El uso biológico del término es relativamente reciente, de 1831, cuando Robert Brown lo aplicó a la estructura que había observado en células de orquídeas.

¿Todas las células humanas tienen núcleo?

No todas. Los eritrocitos maduros lo pierden durante su formación, y algunas células, como las fibras musculares esqueléticas, tienen varios.

¿Qué diferencia hay entre el núcleo celular y un núcleo nervioso?

Comparten nombre y origen etimológico, pero no naturaleza. El núcleo celular es un orgánulo delimitado por una doble membrana que existe en el interior de prácticamente cualquier célula eucariota, desde una neurona hasta un hepatocito. Un núcleo nervioso, en cambio, es un conjunto de cuerpos neuronales agrupados en una región concreta del sistema nervioso central, sin membrana propia que los delimite como grupo: su cohesión es funcional, no física. El núcleo caudado o el núcleo arcuato del hipotálamo pertenecen a esta segunda categoría. La confusión es comprensible, porque ambos términos comparten la misma raíz latina y la misma idea de fondo: un centro alrededor del cual se organiza algo.

¿Puede una célula funcionar sin núcleo?

Durante un tiempo, sí. El eritrocito maduro lo demuestra: vive alrededor de 120 días sin él, aunque pierde la capacidad de sintetizar nuevas proteínas o de dividirse. La mayoría de las células, sin embargo, no sobrevive mucho tiempo tras perder su núcleo por accidente o manipulación experimental.

¿Qué es el nucléolo?

La región del núcleo, sin membrana que la delimite, donde se fabrica el ARN ribosómico y se ensamblan las subunidades de los ribosomas antes de salir al citoplasma. Un núcleo puede contener uno o varios nucléolos, según el tipo celular y su actividad de síntesis proteica.

Referencias

1. MedlinePlus Genetics. ¿Qué es una célula?
2. National Human Genome Research Institute (NIH). Núcleo celular
3. Museo Virtual de la Ciencia, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). La teoría celular
4. Real Academia Española. Núcleo