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El asombroso funcionamiento de los músculos: por qué mi definición influyó en el desarrollo de la fisiología del ejercicio
El movimiento muscular siempre ha sido un tema candente en la investigación fisiológica, especialmente el mecanismo de contracción muscular. Desde su introducción en 1954, la teoría del filamento deslizante se ha convertido en una base importante para la comprensión de la contracción muscular. Según esta teoría, el filamento grueso del músculo, la miosina, se desliza más allá del filamento delgado, la actina, promoviendo así la contracción muscular. Esta teoría fue propuesta a partir de una investigación independiente de dos equipos de investigación, Hugh Huxley y Rolf Niedergerke. Este descubrimiento histórico no sólo reveló los principios operativos básicos de los músculos, sino que también tuvo un profundo impacto en el desarrollo de la fisiología del ejercicio.
"La teoría del filamento deslizante no sólo cambió nuestra comprensión de los músculos, sino que también sentó las bases teóricas para este campo."
Antes de que se propusiera la teoría del filamento deslizante, había muchas teorías en competencia para explicar la contracción muscular, incluida la atracción eléctrica, el plegamiento de proteínas, etc. El núcleo de la teoría de los filamentos deslizantes reside en la teoría de los puentes cruzados, un mecanismo que describe cómo las proteínas musculares generan movimiento formando puentes cruzados. La teoría es que cuando la cabeza de miosina se une a la actina, se forma un puente cruzado que promueve la contracción muscular.
Trabajo temprano
La historia de la investigación sobre los músculos se remonta al siglo XIX, cuando el científico alemán Willy Kühne extrajo por primera vez y nombró miosina en 1864. Investigaciones posteriores descubrieron que la miosina tiene la actividad enzimática de descomponer el ATP para liberar energía, lo que brindó a las personas una comprensión más profunda de la fuente de energía de los músculos. En 1942, el descubrimiento del fisiólogo húngaro Albert Szent-Györgyi señaló además que el ATP es la fuente de energía para la contracción muscular.
"Observé que las fibras musculares que contienen miosina B se acortaban en presencia de ATP. Este fue el momento más emocionante de mi vida".
Con el tiempo, Szent-Györgyi, en colaboración con Brunó Ferenc Straub, acabó identificando la relación entre la miosina B y otra proteína, la actina, y la denominó miosina. Este descubrimiento allana el camino para futuras teorías sobre la contracción muscular.
Desarrollo de la teoría del filamento deslizante
En la década de 1950, Hugh Huxley comenzó a estudiar en profundidad la estructura muscular después de obtener su doctorado en la Universidad de Cambridge. Durante el proceso de investigación, colaboró con Jean Hanson para utilizar microscopía electrónica para explorar los detalles de las proteínas musculares y finalmente confirmó la estructura filamentosa de las proteínas musculares.
"Si asumimos que el proceso de estiramiento del músculo no se debe al alargamiento de los filamentos, sino al deslizamiento entre los dos conjuntos de filamentos, entonces se inhibirá el enlace miosina-actina".
En la edición del 22 de mayo de 1954 de Nature, Huxley, Hanson y Niedergerke publicaron simultáneamente varios artículos basados en la teoría del filamento deslizante que estudiaron. Aunque sus conclusiones son similares, los datos experimentales y los supuestos difieren. La investigación de Huxley y Niedergerke creía que durante la contracción muscular, los filamentos de actina entran entre los filamentos de miosina, mientras que Huxley y Hanson prestaron más atención a los cambios estructurales de las fibras.
Aceptación e influencia de la teoría
Aunque la teoría del filamento deslizante encontró mucho escepticismo en sus inicios, finalmente obtuvo una aceptación generalizada. Hugh Huxley reformuló su teoría en una conferencia celebrada en 1972, lo que llevó la investigación relacionada a una nueva etapa. No fue hasta la década de 1980 que los científicos utilizaron herramientas avanzadas para demostrar directamente el movimiento deslizante de las fibras musculares, dando un punto de apoyo firme a la teoría del filamento deslizante.
"El deslizamiento es un hecho, aunque no puedo explicar el mecanismo."
A través de continuos experimentos y acumulación de evidencia, Huxley finalmente propuso formalmente el modelo de puente cruzado en 1969. Este modelo no solo explica el proceso de contracción muscular, sino que también sienta las bases para investigaciones fisiológicas del ejercicio posteriores. Un elemento central de esta teoría es la asociación y disociación periódica entre actina y miosina, que ahora se acepta ampliamente como el ciclo de puentes cruzados.
Aunque la teoría del filamento deslizante goza de amplio reconocimiento en la comunidad académica, todavía quedan muchas cuestiones por explorar. Esta teoría no sólo tuvo un profundo impacto en la fisiología, sino que también abrió nuevos horizontes para nuestra investigación actual en ciencias del deporte. Entonces, ¿qué otros diseños se inspirarán en esta teoría para futuras investigaciones biomédicas?
