El cerebro de los ciegos sí puede “ver” la luz

Típico: el único rayito de luz, que por la mañana entra por tu ventana, te da justo en los ojos. Tu despertador natural, la luz, ha hecho de las suyas; comienza un nuevo día. La luz regula el que estemos despiertos, nuestra capacidad de aprender y conocer, mejora nuestro estado de alerta y nuestro rendimiento. También sincroniza nuestras funciones vitales y de comportamiento con el ambiente. Pero, ¿qué pasa con las personas ciegas? El cerebro de las personas que no tienen una visión consciente también se activa cuando hay luz.

Los científicos especulaban que unas células específicas en la retina contribuían a la función visual en el cerebro cuando se había perdido la capacidad de recibir o procesar la luz. De hecho, un estudio anterior ya habían probado esta hipótesis en un paciente ciego; pero esta vez, investigadores de diferentes universidades norteamericanas buscaron confirmar estos datos con diferentes personas. Para ello, pidieron la ayuda de tres ciegos.

En un experimento, se les pidió a los tres pacientes decir si una luz azul estaba prendida o apagada, a pesar de que no podían verla. Los tres individuos fueron capaces de determinar correctamente el momento en que la luz estaba encendida. Posteriormente, los investigadores quisieron observar cómo se activaba su cerebro cuando la luz brillaba frente a sus ojos al mismo tiempo que ponían atención a un sonido; esto permitió determinar que la luz afecta sus patrones de atención. Finalmente, los pacientes fueron sometidos a un escaneo cerebral por resonancia magnética para conocer su actividad en tiempo real. Mientras los pacientes desempeñaron una tarea de memoria auditiva, la luz azul activó regiones importantes para realizar dicha tarea. Esto es porque las zonas del cerebro que están relacionadas con estar alerta y la cognición también tienen que ver con una red cerebral que llaman “de modo predeterminado”.

Es posible que la red de modo predeterminado permita tener una fuente mínima disponible de monitoreo para que todos podamos tener información del ambiente cuando no estamos haciendo algo. De ser cierta esta idea, los resultados de esta investigación abriría la posibilidad de que la luz sea clave para poner atención y explicaría por qué la luz es importante para desempeñar tareas. Por lo pronto, este estudio demuestra que el cerebro de las personas ciegas puede “ver” o detectar luz a través de las células ganglionares de la capa de la retina, diferentes de los conos o bastones.

Bibliografía‎:

Artículo original en el Journal of Cognitive Neuroscience | Nota en ScienceDaily | Nota de Historias Cienciacionales 

Generando hígado a partir de tu liposucción

Como si se tratase de una fantasía traída de una historia de ciencia ficción o quizá de un infomercial acerca de un producto fantástico, investigadores de la escuela de medicina de la Universidad de Stanford han desarrollado un método veloz y eficiente para que las células que extraigan en las liposucciones sean transformadas en células de hígado.

Los investigadores realizaron sus experimentos en ratones; sin embargo, las células madre del tejido adiposo eran de gente que se había realizado la liposucción y las células de hígado que se desarrollaron dentro de los ratones eran humanas.

Existen distintos métodos para llegar a la meta a que estos investigadores llegaron, como el producirlas a partir de células madres embrionarias o por inducción de células madres pluripotenciales, pero lo que diferencia a este nuevo método es que, al no pasar por una fase intermedia de pluripotencialidad, las células producidas no muestran señales de producir tumores, como lo hacen las provenientes de los otros métodos. Además, otro método similar creado por un investigador japonés que utiliza células adiposas requiere de mucho más tiempo y de la estimulación química, lo que lo hace ineficiente para su producción.

El proceso toma nueve días, desde el inicio hasta el final y, de acuerdo con Gary Peltz, investigador y coautor del estudio, todos los aspectos de esta nueva técnica son adaptables al uso humano. “Pensamos que nuestro método será transferible a las clínicas y, debido a que el nuevo tejido se deriva de las propias células del individuo (que requeriría el trasplante), no esperamos que se necesiten inmunosupresores (los fármacos que previenen el rechazo del órgano)”, comenta Peltz.

Usando una técnica a la cual los investigadores se refieren como “cultivo esférico”, en donde el cultivo celular se realiza en una suspensión, a diferencia del clásico cultivo en caja de Petri, Dan Xu, autor principal de la investigación, logró la conversión del 37% de las células adiposas a células del hígado; sin embargo, del día que envió a publicar su investigación a la fecha, Xu ha logrado la conversión del 50% de las células adiposas en tan solo 9 días del cultivo.

Usando como modelo a ratones con un sistema inmune deficiente y genéticamente modificados para transformar un antiviral de nombre gancyclovir a una potente toxina, que mata a sus células del hígado rápidamente, los investigadores les inyectaron 5 millones de las células creadas a partir del tejido adiposo. Cuatro semanas más tarde, los investigadores, analizando la sangre de los ratones, encontraron albúmina de suero humana, una proteína que solo se produce en los hígados humanos, encontrando el triple de su presencia a las cuatro semanas siguientes. Estos niveles encontrados en la sangre correspondían a la repoblación de cerca del 10% al 20% de las células hepáticas. Además, dos meses después de la inyección de células, no existía evidencia de formación de tumores, cosa que si sucedió en ratones a los que se les habían inyectado células madre pluripotenciales inducidas.

Con base en esto, si se quisiera sustituir un trasplante de un hígado que se encuentra con alrededor del 50% de daño para obtener un hígado saludable de alrededor de 1,500 gramos, se requeriría de inyectar cerca de mil millones de células hepáticas, las cuales se podrían producir de 1 litro de aspirado de liposucción.

Este nuevo método que nos podría salvar la vida, además de quitar algunas células adiposas de más, se estima esté listo para pruebas médicas dentro de 2 a 3 años.

Bibliografía‎:

Nota fuente en Stanford School of Medicine | Artículo en Cell Transplantation | Nota en Historias Cienciacionales

El largo adiós de las ranas

“Ese día, llovieron ranas en el pueblo.” Lo que podría sonar como el final de una novela de Murakami fue algo que realmente sucedió en la localidad de Rákóczifalva, Hungría, en junio de 2010. Para este y otros casos de lluvias de animales (que quizá podamos bautizar como meteorozoológicos), no contamos con una explicación satisfactoria aún. Lo único que sabemos de cierto sobre las precipitaciones batracias es que ocurrirán cada vez con menos frecuencia, hasta que probablemente no vuelvan a ocurrir. ¿La causa? Las ranas, junto con los demás anfibios, están en un riesgo de extinción sin precedentes.

En estos casos, no sirven las posturas nihilistas de la evolución: «Sí, las ranas se van a extinguir, pero ¿qué no todas las especies acaban por extinguirse?». Los estudiosos de la diversidad tienen un nombre para el proceso de extinción que ocurre a un ritmo constante (sea porque la especie evoluciona o porque realmente se extingue): extinción de fondo. Una respuesta a los cínicos evolutivo-nihilistas es averiguar si el actual declive de las ranas es meramente extinción de fondo o es algo más acelerado. De 1980 a 2007, se podrían haber extinguido desde una docena hasta más de 120 especies de anfibios. Malcolm McMallum, de la Universidad A&M de Texas, calculó en 2007 si el ritmo actual de extinción de los anfibios es diferente al ritmo de su extinción de fondo desde que surgieron como grupo –hará unos 360 millones de años, millones más, millones menos. Sus resultados le decían que el ritmo de desaparición actual es 211 veces mayor. Y eso, sin contar a las cerca de dos mil especies que según la IUCN (Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza) están en grave riesgo de extinción.

¿Por qué nos están abandonando de esta forma los anfibios? Se piensa que son múltiples causas, como en todo fenómeno biológico, pero eso no quiere decir que no podamos apuntar algunos dedos. Para empezar, hay que apuntarnos a nosotros mismos. Cambio climático, contaminación, destrucción de sus hábitats, mayor radiación UV por la pérdida de la capa de ozono, todas consecuencias de nuestro paso por este mundo. ¿Por qué a los anfibios los ha afectado tanto todo eso y a otros grupos no? Al parecer, tenemos un aliado en esta innoble tarea de extinguir a los anfibios: el hongo Batrachochytrium dendrobatidis.

Recién identificado en 1990, a B. dendrobatidis se le encuentra en los cinco continentes, y es particularmente despiadado con las ranas. Hay registros de que ha infectado a 350 especies, y Lee Francis Skerratt, de la Universidad James Cook de Australia, y sus colegas afirman que ya ha causado la extinción de unas 200 especies de ranas. Un agente infeccioso tan cruento es raro, mucho más en un grupo de vertebrados de quienes se sabe que tienen un sistema inmune tan fuerte como el que más. Entonces, ¿por qué no pueden combatir a este hongo?

Louise Rollins-Smith, de la Vanderbilt University en EE.UU., y sus colegas probablemente han encontrado la respuesta. Ellos habían observado que el sistema inmune de las ranas que estudiaban no respondía bien a la infección por el hongo. Sospechaban que el hongo interfería en algún sentido con el sistema inmune batracio, así que pusieron a prueba su idea. Pusieron juntos en un cultivo células del hongo y células del sistema inmune de las ranas. Lo que encontraron fue revelador y trágico a la vez. Normalmente, el sistema inmune de ranas o humanos tiene una primera barrera de defensa, que consiste en que el cuerpo reconozca que algo es ajeno. Las células que participan en esta etapa son los macrófagos y neutrófilos y, al parecer, no tenían problema en reconocer al hongo como extraño. Sin embargo, los linfocitos, la segunda línea de defensa, no sólo no podían reproducirse en presencia del hongo, sino que comenzaban a suicidarse (por un proceso conocido como apoptosis). Al parecer, un compuesto en la pared celular del hongo es el elemento tóxico, pero Rollins-Smith y su equipo no han podido identificarlo con exactitud.

Así pues, B. dendrobatidis ataca a las ranas descomponiendo sus defensas. Con una estrategia tan despiadada, uno pensaría que el hongo puede tomar toda la responsabilidad de haber eliminado tantas ranas, mas no sería verdad. Esta misma semana, Jason R. Rohr, de la Universidad de Florida del Sur, y sus colegas encontraron que las ranas se vuelven particularmente sensibles al hongo si durante su juventud de renacuajo tuvieron algún contacto con la atrazina, uno de los herbicidas más usados en la producción agrícola. De modo que no nos preocupemos; también podemos asumir el crédito por esta extinción.

¿Por cuánto tiempo más podremos escuchar a las ranas croar? No es claro, pero por ahora todo parece indicar que van de mal en peor. Si pudieran hablar, seguro tendrían unas palabras para los nihilistas de la evolución: «Sí, al final todos vamos a extinguirnos, pero que quede claro que es diferente un “me extinguí” a un “me extinguieron”».

Bibliografía‎:

Nota fuente, en el sitio de noticias de la Vanderbilt University | Artículo de Rollins-Smith y sus colegas, publicado en Science | Artículo de Rohr y su equipo, publicado esta semana en el Proceedings of the Royal Academy B | Artículo de McMallum, que publicó en el Journal of Herpetology en 2007 | Artículo de Skeratt y sus colegas, publicado en EcoHealth también en 2007 | Nota de Historias Cienciacionales

¿Cómo me muevo si no me gusta donde vivo y… soy una planta?

Cuando las condiciones no están a nuestro favor, ya sea por desastres naturales, escasez de alimentos, desempleo u otros factores, los seres humanos tendemos a migrar hacia lugares con mejores oportunidades. Lo mismo ocurre con otros animales; por ejemplo, la fantástica migración que ocurre en África, donde cientos de miles de ñus, gacelas y cebras migran del Serengueti, Tanzania, a Maasai Mara, en Kenia, en búsqueda de pastos para alimentarse. Pero, ¿qué ocurre con las plantas si las condiciones en donde se establecieron no son las ideales?

Sabemos que la única forma que tienen las plantas de trasladarse de un lugar a otro es cuando su vida apenas comienza, en forma de semillas, y, cuando crecen, son incapaces de decidir si las condiciones en donde crecieron son las ideales para quedarse o moverse de sitio. Sin embargo, para cambiar sus condiciones, requerirían obtener y procesar información del ambiente y, de alguna manera, cambiar las forma que tienen sus semillas. Esto, de acuerdo con Carlos Martorell y Marcela Martínez, investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México, es exactamente lo que pasa en la planta Heterosperma pinnatum.

En entrevista con Historias Cienciacionales, Martorell, especialista en la ecología de ambientes limitantes, comenta: “Existen muy pocos estudios que tratan este tema; sin embargo, hay muchas especulaciones en el mundo al respecto”

En la planta que estudiaron se encontró que cuando el ambiente que la rodea es muy seco o la competencia por los recursos es alta, la misma planta promueve la producción de semillas con una alta capacidad de dispersión, siendo completamente diferentes a las semillas producidas por las plantas que se encuentran en zonas donde las condiciones son favorables (mayor humedad y menor competencia por recursos).

“Esencialmente, las estructuras que poseen las semillas con alta capacidad de dispersión las ayudan a adherirse al pelaje de los animales y, conforme se les cae el pelo, se dispersan las semillas, lo que hace que viajen distancias de cientos de metros, ¡que para una planta es muchísimo!”. Las semillas producidas por plantas en buenas condiciones de crecimiento, por su parte, sólo se separan de su madre unos 10-20 cm.

El estudio, de acuerdo con Martorell, fue una serendipia: “Nos encontrábamos estudiando la respuesta hídrica de muchas especies. Al principio no nos interesaba mucho el tema de las semillas pero, conforme avanzó el proyecto, nos dimos cuenta de que los datos eran muy interesantes”.

Por medio de la regulación de la proporción de cada tipo de semilla, dependiendo de las condiciones ambientales, la planta es capaz de decidir si sus descendientes continuarán explotando los recursos locales o si se enfrentarán al riesgo de explorar nuevas tierras para mejorar sus oportunidades de sobrevivir y reproducirse.

Bibliografía‎:

Nota fuente en Oikos: Synthesising Ecology | Artículo original en Oikos | Historias Cienciacionales agradece al Dr. Carlos Martorell, Investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México por concedernos la entrevista.

¿Cuál será la razón de que nuestro rostro sea único?

Todos los humanos somos diferentes. Te podrás parecer a alguien: a tu padre, tu madre e incluso a algún desconocido. Pero aún si tienes un hermano gemelo, nunca serán exactamente iguales. La cara humana es tan única como una huella digital: nadie se ve igual a ti y esto, de acuerdo con investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de Estados Unidos, involucra potenciadores de genes, secuencias regulatorias del ADN que activan o amplifican la expresión de un gen específico y, aparentemente, son una parte importante en el desarrollo cráneo-facial.

Se sabe de algunos defectos genéticos responsables de patologías cráneo-faciales, tales como las hendiduras de labio o del paladar hendido. Sin embargo, los genes que dirigen a una variación cráneo-facial normal han sido escasamente entendidos.

En trabajos previos, el equipo responsable del trabajo, dirigido por Axel Visel, genetista de la División Genómica del Laboratorio de Berkeley, han mapeado potenciadores de genes en el corazón, el cerebro y otros sistemas, demostrando que pueden regular a sus genes objetivo desde distancias de cientos de miles de pares de bases. Ahora, para entender si estos potenciadores podrían tener el mismo impacto a larga distancia en el desarrollo cráneo-facial, el equipo de Visel realizó estudio con ratones transgénicos.

“Realizamos una caracterización in vivo usando una combinación de perfiles epigenómicos de candidatos de secuencias potenciadoras, y marcamos experimentos de deleción para examinar el papel de los potenciadores que actúan a larga distancia en el desarrollo cráneo-facial de nuestros ratones”, comenta Catia Attansio, autora principal de la investigación. “Esto nos permitió identificar paisajes reguladores complejos que consisten en potenciadores que impulsan los patrones de expresión de desarrollo espacialmente complejos. Los análisis en las líneas de ratones en donde potenciadores cráneo-faciales individuales habían sido borrados revelaban alteraciones significativas en la forma cráneo-facial, demostrando la importancia funcional de los potenciadores en la definición de la morfología de la cara y el cráneo.

El equipo de investigadores identificó más de 4,000 secuencias potenciadoras candidatas que afinan la expresión de los genes envueltos en este desarrollo, además de señalar su localización en el genoma del ratón. Por otra parte, los investigadores también lograron caracterizar en detalle la actividad de cerca de 200 de estos genes.

La mayoría de estos potenciadores se encuentra, al menos de manera parcial, conservados entre humanos y ratones, y muchos de ellos están localizados en regiones cromosómicas humanas asociadas a la morfología facial normal o a los defectos cráneo-faciales de nacimiento.

“Nuestros resultados ofrecen una oportunidad para los genetistas que buscan mutaciones específicas en los potenciadores. Este tipo de secuencias juegan un papel importante en los defectos de nacimiento y su estudio podría ayudar a desarrollar mejores diagnósticos y terapias”, añade Visel.

Bibliografía‎:

Nota fuente publicada por el Berkeley Lab | Artículo en Science | Nota de Historias cienciacionales 

Generan una explicación para el comportamiento homosexual en insectos y arañas

Algunas especies de insectos y arañas presentan una actividad homosexual en comportamientos como el cortejo o la monta. Al igual que en el comportamiento heterosexual, estas conductas entre individuos del mismo sexo implica inversión de tiempo y energía, con la diferencia de que no se genera descendencia. Ahora, dos investigadores han propuesto que el comportamiento homosexual en insectos es, en muchos casos, accidental.

¿Qué significa que sea accidental? Los machos que realizan el cortejo y la monta (activos) no hacen una adecuada identificación del sexo del otro individuo. Uno de los autores menciona que “el costo de tomarse el tiempo para identificar el género de la pareja o el costo de la duda parece ser más grande que el costo de cometer algún error”.

En un estudio anterior, los investigadores habían demostrado que el desperdicio de esperma, la pérdida del tiempo (que pudo haber sido empleado para otras actividades), la exposición a heridas, enfermedades y depredación, acorta la vida de los machos activos cerca de un 25%. Los investigadores mencionan que cerca del 80% de los casos de comportamiento homosexual que revisaron en alrededor de 110 especies de insectos y arañas fue resultado de errores de identificación o una identificación tardía de género. Esto se puede deber a que, algunas veces, los machos tienen feromonas femeninas en su cuerpo provenientes de alguna hembra con la que recién se aparearon, o que a veces tanto machos como hembras tienen un aspecto similar, lo cual dificulta su identificación.

Los autores del trabajo aseguran que los insectos y arañas probablemente no discriminan entre sus opciones porque el costo de rechazar una oportunidad con una hembra es mayor que el de equivocarse y montar a un macho. Esta explicación se sustenta en el hecho de que muchas especies que presentan un comportamiento homosexual también montan objetos inanimados, como botellas de cerveza. Otra posible explicación es que este comportamiento esté relacionado con otros rasgos evolutivos, y que la conducta homosexual sea sólo un resultado de esto.

Bibliografía:

Artículo original | Nota de la Universidad de Tel aviv | Nota de Historias cienciacionales

Hay casi tantos árboles en la Amazonia como estrellas en la Vía Láctea

En Historias Cienciacionales somos entusiastas de las analogías exageradas, así que frases como "un número más grande que árboles en la selva del Amazonas" nos parecían muy adecuadas para hablar de un número tan grande que probablemente no se podía calcular. Estábamos equivocados. Un multitudinario equipo internacional de científicos ha hecho un estimado no sólo de cuántos árboles hay en la selva amazónica sino del número probable de especies que podríamos encontrar en ella.

Sus cálculos están basados en datos reales tomados de más de mil puntos de muestra distribuidos a lo largo de toda la cuenca del Amazonas, que comprende regiones de Brasil, Perú, Colombia y Ecuador, y una región de selva llamada Escudo de Guyana, en Venezuela, las Guyanas y Surinam. (Los puntos del mapa en la imagen son los puntos de muestreo). Diferentes científicos han recolectado datos por más de 10 años sobre la cantidad de árboles y las especies encontradas en esos puntos particulares. En su nuevo estudio, publicado esta semana en Science, retomaron esos datos para hacer una proyección de la cantidad total de árboles y la cantidad de especies en toda la selva. No se necesitan analogías exageradas: la cifras son soprendentes por sí mismas.

Hay cerca de 400 mil millones de árboles en la selva del Amazonas, según los cálculos de los científicos. "Casi tantos como estrellas en la Vía Láctea", menciona Nigel Pitman, uno de los autores principales del estudio, en entrevista para el Chicago Tribune. Él y su equipo también calcularon que hay cerca de 16,000 especies de árboles.

"Sabíamos que había muchas especies allá abajo, pero no podíamos decir cuántas, ni cuáles eran comunes y cuáles raras a lo largo de la cuenca, ni dónde eran comunes ni dónde raras", sigue Pitman. Hay lugares del Amazonas que todavía están sin explorar. Pero si los científicos no pudieron contarlas todas, ¿cómo supieron cuántas especies y cuántos árboles hay?

Es un rasgo bien conocido por los ecólogos que en una comunidad (por ejemplo, una selva) suele haber muchos individuos de un número pequeño de especies, mientras que todas las demás especies se limitan a pocos individuos. A esas especies abundantes se les llama especies dominantes. Con este principio en mente y sentándose a hacer números, los ecólogos han encontrado fórmulas mátematicas que pueden predecir los índices de biodiversidad de una comunidad a partir del número de especies y el número de individuos encontrados en puntos de muestreo particulares. El equipo de Pitman utilizó estas fórmulas para extrapolar a toda la cuenca lo que les decían los datos sus puntos de muestreo.

Como era de esperarse, se encontró que pocas especies, sólo 227, son dominantes en el Amazonas. De hecho, el equipo las bautizó como "hiperdominantes" porque probablemente representen la mitad de todos los árboles de la selva. Entre ellas están el asaí, el aricagua, la catirina y la nuez de Brasil. Como muchas de estas especies eran cultivadas por los pobladores precolombinos, los investigadores no están seguros si su sobreabundancia se debe a esa práctica o a razones ecológicas.

Las restantes 15,773 especies se deben repartir la otra mitad de los árboles. Lo que es peor, el equipo encontró que unas 6,000 especies probablemente tienen menos de 1,000 individuos cada una. Eso es suficiente para que se consideren inmediatamente en peligro de extinción. ¿De qué especies se tratan? Los científicos no lo saben, pues todavía no las han descubierto. Encontrar 1,000 árboles específicos entre 400 mil millones sí debe ser más difícil que encontrar una aguja en un pajar o, más apropiadamente, una hoja en un bosque.

El ecólogo Miles Silman, otro de los autores del estudio, explica el problema con otra analogía. "Al igual que los modelos de los físicos les dicen que la materia oscura compone una gran parte del universo, nuestros modelos nos dicen que las especies demasiado raras como para encontrarlas componen la mayor parte de la biodiversidad del planeta," comenta en el comunicado de prensa del Museo Field, una de las instituciones involucradas en el estudio. Silman llama a este fenómeno "la biodiversidad oscura". Y advierte: "es un verdadero problema para la conservación, porque las especies en mayor riesgo de extinción podrían desaparecer antes de que las encontremos."

Bibliografía:

Comunicado de prensa del Museo Field | Aquí el artículo original, publicado en Science | Aquí una galería de fotos de algunas de las especies hiperdominantes (en inglés) | Nota de Historias cienciacionales

Gracias a los virus, que nos han dado tanto

«Hay muchos más virus en la Tierra que estrellas en el universo. Tantos, que si unieras todos ellos, uno tras otro en una sola fila, alcanzarían a medir casi 100,000 años luz», explica entusiasmado Carl Zimmer. Es mayo de 2011, y hace tan solo unos meses el reconocido divulgador científico publicó su libro "A Planet of Viruses". Ira Flatow, el locutor que lo entrevista en la National Public Radio, comienza el bombardeo de preguntas. Mientras habla, cuatro trillones de virus dentro de su cuerpo infectan bacterias y mantienen el balance del complejo ecosistema que existe en su intestino. A pesar de su mala reputación, los virus han formado parte de nuestra vida por tanto tiempo, caminando al paso de nuestra evolución, que nosotros mismos tenemos un lado viral: 8.3% del genoma humano –y quizá mucho más– proviene de algún virus. Principalmente de retrovirus (el mismo tipo al que pertenece el VIH), aquellos cuyo material genético consiste de una sola hebra de ARN. Para multiplicarse y generar cientos de minúsculos clones virales, los retrovirus usan una estrategia ingeniosa: convierten su ARN en ADN, molécula que compone nuestro propio genoma, y lo insertan dentro de una desafortunada célula, muy profundo en su núcleo. La célula, entonces, lee los genes virales como los suyos propios y comienza a fabricar nuevos invasores diminutos que terminarán por matarla.

Pero la historia no siempre ocurre así. Hace millones de años, un retrovirus infectó a un despistado mamífero pero falló en su tarea de convertirlo en una fábrica viral. Sus genes quedaron atrapados dentro del genoma de una célula germinal del anfitrión –fuese un espermatozoide o un óvulo– y pasaron a su descendencia. Los bebés del mamífero crecieron y tuvieron retoños a su vez, y los hijos de sus hijos también tuvieron hijos. Y así el retrovirus, paciente y silencioso, acompañó por miles de generaciones a estos animales que, ignorantes de su presencia, nunca imaginaron que su destino estaba a punto de cambiar.

En este punto, los genes del virus ya no eran los mismos: después de tantos años habían mutado hasta perder por completo su capacidad de multiplicarse. Pero uno de ellos se despertaría del largo invierno que lo había sumergido en coma celular y comenzaría a sintetizar una proteína que más tarde conoceríamos como sincitina. Esta molécula, que tiempo atrás había permitido a los virus fusionar varias células entre sí para poder dispersarse entre ellas, ahora desempeña un papel fundamental para varias especies animales.

"Sincitiotrofoblasto" es un nombre presuntuoso para referirse a una capa de células que se forman durante el desarrollo del embrión, pero se lo tiene bien ganado por la importancia que tiene: permite a la placenta fusionarse con el útero materno y funciona como una vía a través de la cual el feto recibe nutrientes de su madre. Sin esta microscópica capa celular, cuya existencia representa tan sólo un momento efímero en la vida del organismo, nosotros no estaríamos aquí. De hecho, ningún primate podría haber nacido jamás. Ningún ratón o conejo. Ni siquiera los gatos o los perros.

En febrero de 2000, un grupo de científicos estadounidenses descubrió un gen bastante peculiar en nuestro genoma y observó que se expresaba únicamente en el sincitiotrofoblasto. Al publicar su trabajo, nombraron a la proteína de este gen como "sincitina" y, al no parecerse a ninguna proteína humana, indagaron su origen: provenía de un virus. De un retrovirus, para ser exactos.

En otro artículo se encontró que el gen también estaba presente, letra por letra, en otros organismos como el ratón. Al mutarlo, los roedores generaban placentas deformes e inútiles, falleciendo a los pocos días dentro de su madre. Después se halló en los genomas del conejo, de otros primates y de muchos carnívoros –grupo de mamíferos que engloba a los felinos y caninos–. De manera sorprendente, en todos los casos, el gen estaba ubicado en la misma posición pero no venía de una misma infección viral: los ancestros de cada grupo de animales se habían infectado de manera independiente por un virus y, a través del tiempo, el gen de la sincitina, secuestrado en el genoma de sus anfitriones, intervino en un proceso vital para todos ellos: la formación del sincitiotrofoblasto. Gracias a esto, la mayoría de los mamíferos con placenta comenzaron a ocupar su lugar en la Tierra.

Hay excepciones, como siempre. Los cerdos y los caballos, por ejemplo, no tienen la misma estructura placentaria que nosotros. Algunos investigadores se han dedicado a encontrar el enigma de estos casos, pero la respuesta puede ser más sencilla de lo que se pensaba: sus ancestros nunca enfermaron con el virus correcto.

Sin embargo, siempre habrá lugar para ellos. Como menciona Carl Zimmer en medio de su entrevista, «tengan esto en mente: los genes que sí codifican proteínas en nuestro genoma representan sólo el 1.2 por ciento. Al parecer, somos más virus que humanos ».

Bibliografía:

Artículo de Carl Zimmer sobre los virus en The New York Times y su entrevista para la NPR | Artículo original de la sincitina, publicado en la revista Nature | Nota de Historias cienciacionales 

¡Agua a la vista!

Un grupo de astrofísicos de las Universidades de Warwick y Cambridge han reportado la primera evidencia de un planeta rocoso fuera de nuestro sistema solar y rico en agua, a tan solo 170 años luz de distancia y alrededor de una enana blanca.

Toda el agua de nuestro planeta, en comparación con la masa que lo conforma, tan solo representa el 0.023% de su masa total, así que, cuando los astrofísicos usan la palabra “rico en agua” se refieren a un planeta cuya masa total de agua equivalía al 23% de la masa total de todo el planeta. “Equivalía” porque los resultados provienen de la observación de escombros y polvo que antes formaban al húmedo planeta.

El agua fuera de nuestro sistema solar no es cosa nueva, pues ya se había observado de gigantes gaseosos; sin embargo, es la primera vez que se observa en un cuerpo rocoso.

Los investigadores sugieren que lo más probable es que el agua detectada alrededor de la enana blanca, de nombre GD 61, provenga de un planeta menor de al menos 90 km de diámetro, pero potencialmente de mayor tamaño, que alguna vez orbitó a su estrella madre. Sin embargo, debido a que sus observaciones son de la “historia reciente”, los estimados de su masa son un tanto conservadores.

Aproximadamente hace 200 millones de años, GD 61, que se presume era más grande que el sol, comenzó a “morir” y se transformó en la enana blanca que es ahora, pero partes de su sistema planetario sobrevivieron. El planeta menor fue sacado de su órbita y jalado a una órbita mucho más cercana, en donde fue destrozado por la fuerza gravitacional de su madre. Sin embargo, los investigadores piensan que, para sacar de orbita al planeta menor, se requeriría la fuerza de otro planeta más grande que, por el momento, aún no se ha observado.

“En este punto, todo lo que queda de este cuerpo rocoso es, simplemente, polvo y escombros que han sido jalados a la órbita de la enana blanca. Sin embargo, este cementerio planetario que gira alrededor de la estrella es una rica fuente de información que nos dice cómo era. En estos restos quedan pistas químicas que señalan la existencia previa de un cuerpo rocoso rico en agua”, comentó Boris Gänsicke del departamento de Física de la Universidad de Warwick.

Por otro lado, Jay Farihi, investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge y líder de la investigación comenta: “Estos bloques constructores ricos en agua, y los planetas que construyen, pueden ser comunes. Un sistema no crea cosas tan grandes como los asteroides y evadir el construir planetas, y GD 61 tenía los ingredientes para entregar mucha agua a sus superficies. Nuestros resultados demuestran que definitivamente había potencial para planetas habitables en este sistema exoplanetario”.

Las observaciones se realizaron con el telescopio espacial Hubble y con el gran telescopio Keck, en Hawaii. Ambos telescopios obtienen datos que permiten a los investigadores identificar diferentes elementos químicos que se encuentran alrededor de las capas externas de la enana blanca. Usando un modelo computacional de la atmosfera de la enana blanca, desarrollado por Detlev Koester, de la Universidad de Kiel, permite inferir la composición química del ahora, planeta menor destruido.

Bibliografía: 

Nota fuente de la Universidad de Warwick | Artículo original en Science | Nota de Historias Cienciacionales

Dos mil años de convivencia entre agricultores y colectores-cazadores

Mucho antes de las primeras civilizaciones, las comunidades humanas, descendientes de los primeros humanos modernos que llegaron a colonizar Europa, hasta hace unos 7,500 años, eran comunidades dedicadas a la colecta y a la caza de alimentos. Siendo a partir de esa fecha, cuando nos dividimos y, algunas comunidades, se comenzaron a dedicar a la agricultura. Lo común es asumir que en cuanto llegó esta nueva forma de vida humana, los colectores-cazadores desaparecieron o se unieron a esa forma de vida. Sin embargo, los resultados provenientes de un estudio realizado por el Instituto de Antropología de la Universidad de Johannes Gutenberg, Mainz, dirigido por Joachim Burger, indican que, los descendientes de los europeos del mesolítico mantuvieron su forma de vida de colector-cazador de forma paralela con los agricultores durante 2,000 años. Por lo que, la desaparición de esa forma de vida fue mucho más tarde de lo que se creía, unos 5,000 años atrás.

Los primeros humanos modernos que colonizaron Europa llegaron a la zona hace aproximadamente 45,000 años. Aquellos humanos fueron testigos y sobrevivientes de la última Era de Hielo y, del inicio del calentamiento de la Tierra que comenzó hace 10,000 años. Investigaciones anteriores del grupo dirigido por Burger indican que la agricultura y el modo de vida sedentario llegaron a Europa Central hace unos 7,500 años, por medio de agricultores inmigrantes. A partir de esa fecha, hay poca evidencia en el registro arqueológico de los humanos dedicados a la colecta y la caza, por lo que se asumía que habían desaparecido o habían sido absorbidos por la nueva forma de vida humana.

Ahora, de acuerdo con esta investigación, se piensa que los colectores-cazadores se mantenían próximos a las comunidades agricultoras, tuvieron contacto entre ellas por miles de años, y enterraban a sus muertos en la misma cueva. Resaltando que estos contactos no sucedían sin ninguna consecuencia ya que, las mujeres de las comunidades colectoras-cazadoras se llegaban a casar con personas de las comunidades agricultoras, sin que sucediera en viceversa.

Para el estudio, el equipo examino el DNA de huesos provenientes de la cueva de “Blätterhöle”, en Westphalia, Alemania, la cual contiene piezas raras de evidencia acerca de la presencia continua de colectores-cazadores por un periodo cercano a los 5,000 años. Durante mucho tiempo, los investigadores no lograban darle sentido a los descubrimientos. “Fue solo a través del análisis de isótopos en los restos humanos, realizados por nuestros colegas canadienses, que las piezas del rompecabezas empezaron a encajar”, comenta Bollongino, investigador involucrado en el proyecto.

Los investigadores comentan que a ninguna de las dos poblaciones se les puede atribuir ser los ancestros de los europeos modernos, siendo más una mezcla de ambas comunidades. Sin embargo, la pregunta ahora es ¿Cómo y hasta donde se extendió esta mezcla?

Bibliografía:

Nota fuente en Alpha Galileo | Artículo original en Science | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Dormir limpia el cerebro

Ya se sabía que dormir es importante para almacenar recuerdos y, ahora, un estudio realizado en ratones demostró que dormir cambia la estructura celular del cerebro y lo limpia.

¿Qué sucede durante el sueño para que nuestro cerebro se limpie? Al analizar el cerebro de ratones, los investigadores de este estudio observaron que el espacio entre las neuronas de nuestro cerebro aumenta durante el sueño. Esto es porque un sistema de tuberías en el cerebro, llamado en inglés “glymphatic system”, se abre y deja que el líquido cefalorraquídeo lo recorra y así elimine los desperdicios que resultan de la actividad celular.

Los autores del trabajo estudiaron el cerebro al inyectar tinta en el líquido cefalorraquídeo de ratones y observaron cómo fluía en el cerebro mientras monitoreaban la actividad eléctrica del cerebro. Lo que detectaron es que la tinta fluyó rápidamente cuando los ratones estaban inconscientes, dormidos o anestesiados, a diferencia de cuando estaban despiertos, cuando la tinta apenas fluía.

Los investigadores se dijeron sorprendidos por lo poco que fluye el líquido cefalorraquídeo cuando los ratones están despiertos. Para probar la idea de que el espacio entre las neuronas cambia entre el estado consciente e inconsciente, utilizaron electrodos insertados en el cerebro de ratones para medir directamente el espacio entre las neuronas. Observaron que el espacio aumentó 60% cuando los ratones estuvieron dormidos o anestesiados.

Esto no termina aquí. Estudios anteriores han sugerido que las moléculas tóxicas relacionadas con desórdenes neurodegenerativos se acumulan en los espacios entre las neuronas. Así que en este trabajo, los investigadores estudiaron si el sistema glinfático tiene algo que ver con esto. Inyectaron en los cerebros de los ratones beta-amiloide, una proteína asociada con el Alzheimer, y observaron que esta molécula desapareció más rápido de los cerebros cuando los ratones estaban dormidos.

Este trabajo tiene implicaciones importantes para múltiples desórdenes neurológicos, ya que el sistema linfático puede ser el nuevo blanco para tratarlos. También resalta el papel del sueño, pues significa que necesitamos dormir para limpiar nuestro cerebro.

Bibliografía: 

Artículo original en Science | Nota en Sciecedaily | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Sostenibilidad energética usando aguas residuales

Nada como producir energía usando agua residual y la energía del Sol. Esto es lo que seguramente piensan Hanyu Wang, pasante de la Universidad de California, Santa Cruz, y Yat Li, profesor asociado de química en la misma universidad, quienes desarrollaron un dispositivo capaz de producir energía sostenible de esa manera.

Al combinar una celda de combustible microbiano, en donde las bacterias degradan la materia orgánica de las aguas residuales, generando energía en el proceso, y un tipo de celda solar llamada “celda fotoelectroquímica” que realiza la electrólisis –reacción que separa la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno– para producir hidrógeno, Yat y Hanyu crearon un nuevo dispositivo que fue presentado en la revista American Chemical Society.

Ambas partes pueden funcionar de manera autónoma para producir gas de hidrógeno. Sin embargo, para funcionar por separado, cada una requiere de un pequeño voltaje adicional para superar la barrera de energía termodinámica necesaria para reducir los protones a hidrógeno gaseoso. Esto aumenta de manera significativa la complicación y el costo de los aparatos transformadores de energía si uno quiere proyectarlos a una mayor escala. Por tanto, el aparato desarrollado por Li y Wang, que compensa esa energía faltante con aguas residuales y bacterias, es suficiente para llevarlo al rumbo de la sostenibilidad.

“La demostración exitosa de este aparato microbiano sostenible para la generación de hidrógeno puede proveer una nueva solución que, de manera simultánea, aborda las necesidades para el tratamiento de aguas residuales y la demanda por energías limpias”, comentó Li.

Las bacterias que usa este aparato no son comunes y se conocen como bacterias electrogénicas; éstas generan electricidad mediante la transferencia de electrones producidos por su metabolismo a través de sus membranas celulares a un electrodo externo.

En funcionamiento, el híbrido solar-bacteriano mostró una producción de hidrógeno a una tasa promedio de 0.05 metros cúbicos de gas por día y, mientras más tiempo pasaba, más clara se volvía el agua.

Por ahora, los investigadores se muestran optimistas con la potencial comercialización de su invento. Actualmente planean realizar un prototipo de 40 litros que alimentará de manera continua con aguas residuales municipales. Si los resultados son prometedores, probarán su aparato en una planta de tratamiento de aguas residuales.

Bibliografía:

Nota fuente de la Univeristy of California, Santa Cruz | Artículo original en la American Chemical Society | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

PSO J318.5-22: El planeta “Forever alone”

A escasos 80 años luz de nuestro planeta y con la masa de 6 planetas como Júpiter, hay un planeta llamado PSO J318.5-22 que se encuentra solo en el espacio, al no estar orbitando ninguna estrella.

El peculiar planeta fue reportado por un grupo internacional de astrónomos y fue descubierto gracias a su única y escasa firma de calor por medio del telescopio de rastreo de campo amplio en Haleakala, Maui, de nombre Pan-STARRS 1. Una vez descubierto, los investigadores usaron otros telescopios para observarlo y descubrieron que sus propiedades son similares a aquellos planetas de gas gigantes que orbitan estrellas jóvenes. Sin embargo, este planeta se encuentra solo.

“Nunca habíamos visto un objeto flotando libre en el espacio que se viera de esta forma. Tiene todas las características de los planetas jóvenes encontrados alrededor de otras estrellas, pero está a la deriva por ahí, completamente solo”, comentó Michael Liu, investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawaii en Manoa y jefe de la investigación.

Desde la última década, el descubrimiento de planetas que se encuentran fuera de nuestro sistema solar ha avanzado a velocidades impresionantes. De esos, la mayor parte se ha descubierto gracias a observaciones indirectas, como la oscilación o el oscurecimiento que ocurre en las estrellas provocado por el planeta. Mientras que la otra minoría, como es el caso de este planeta, se ha descubierto por observaciones directas. Sin embargo, esa minoría siempre se había visto alrededor de una estrella joven (200 millones de años), hasta ahora.

“Los planetas encontrados de manera directa son increíblemente difíciles de estudiar, debido a que están a un lado de su estrella. PSO J318.5-22 no está orbitando una estrella por lo que será mucho más fácil estudiarlo. Se va a proporcionar una vista maravillosa acerca del funcionamiento interno de los planetas gaseosos gigante como Júpiter poco después de su nacimiento”, comentó Niall Deacon, investigador del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania y coautor del estudio.

El descubrimiento se realizó mientras los investigadores se encontraban buscando una enana marrón, las cuales presentan bajas temperaturas (relativamente) y tienen colores débiles muy rojos. Para eludir estas dificultados, los investigadores habían estado escrudiñando los datos del telescopio, cuando de pronto, observaron algo más rojo que la más roja de las enanas marrones, dando con uno de los planetas más peculiares descubiertos hasta ahora. Los mismos investigadores lo calificaron como “encontrar una aguja en un pajar”.

En la imagen observamos la representación artística del planeta PSO J318.5-22 realizada por MPI/V. Ch. Quetz. Tomada de la nota fuente.

Bibliografía‎:

Nota fuente del Institute for Astronomy de la University of Hawaii | Artículo en el Astrophysical Journal Letters | Nota en el blog de Historias Cienciacionales 

IV Congreso Internacional de Biotecnología y Genómica: Día 2

El día viernes 22 de Noviembre se llevó a cabo el segundo día del congreso GenoBiotec13. El día de hoy las presentaciones estuvieron más enfocadas hacia la biología sintética, la rama de las ciencias que implementa principios teóricos de la ingeniería para estudiar y manipular a los distintos componentes celulares de modo que se logre con ello “programar” a las células para realizar tareas específicas.

La primera conferencia fue impartida por el Dr. Octavio Mondragón-Palomino, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en Inglés). El Dr. Mondragón-Palomino está interesado en el estudio de sistemas celulares oscilatorios, los cuales actúan como relojes moleculares que proveen a las células con una referencia temporal para llevar a cabo los diferentes procesos metabólicos en una línea de tiempo definida. Pero no sólo esto, sino que en un organismo multicelular los diferentes “relojes celulares” deben estar sincronizados de manera que un conjunto de células que pertenecen al mismo órgano o tejido respondan de la misma manera ante un estímulo externo. En el laboratorio del Dr. Mondragón utilizan técnicas de biología sintética, dinámica de microfluidos y modelado computacional para estudiar de manera cuantitativa cómo estos relojes moleculares pueden ser autoajustables al responder a las distintas condiciones en las cuales crece una célula.

La siguiente ponencia fue impartida por el Dr. James Ferrell, de la Universidad de Stanford, y estuvo muy relacionada a la presentación del Dr. Mondragón, pues uno de los eventos en los cuales se requiere de la sincronización de las células es el desarrollo de los embriones a partir de un óvulo fertilizado:

Como puede observarse en el video anterior, las divisiones que dan lugar a un organismo multicelular deben realizarse con una exactitud temporal muy estricta, pues un desajuste en la sincronía de estas divisiones tendría consecuencias severas en el desarrollo de un nuevo organismo. El Dr. James Ferrel utiliza una aproximación teórico-experimental para estudiar estas oscilaciones durante el desarrollo de la rana Xenopus laevis, pero el conocimiento que está generando a partir de sus estudios pudiera sentar las bases para estudiar, por ejemplo, la sincronización de las células cardiacas durante los latidos del corazón, la regulación de los ciclos circadianos (aquellos que se repiten aproximadamente cada veinticuatro horas) y las dinámicas de oscilación de calcio, el cual es un regulador importante en diversos procesos biológicos.

La siguiente plática tuvo por título “Programación del autoensamblaje de cadenas sencillas de ADN”, y fue impartida por el Dr. Peng Yin, de la Universidad de Harvard. Su trabajo es excepcional y visualmente muy atractivo: utilizando las propiedades de complementaridad de las bases nitrogenadas del ADN, el Dr. Peng Yin diseña cadenas cortas de ADN que pueden ser utilizadas como piezas de Lego® para construir estructuras bi- y tridimensionales. Durante el transcurso de su investigación el Dr. Yin se cuestionó la utilidad de su proyecto y sus posibles aplicaciones, las cuales parecían nulas en un inicio. Sin embargo llegó a la conclusión de que no le prestaría mucha atención al panorama que parecía indicarle que su proyecto no podría tener ningún futuro. Curiosamente, hoy existen diversas aplicaciones para las nanopartículas de ADN autoensamblables que desarrolló el Dr. Peng Yin: desde el aumento en la resolución de las técnicas de microscopía, hasta la codificación de información en estructuras robustas, sencillas y resistentes. Y sólo para deleitarles la pupila, les dejo aquí una muestra de las diferentes estructuras que el Dr. ha logrado obtener. En la siguiente imagen, el área amarilla de las figuras es nada más y nada menos que aglomerados de ADN:

Después de la conferencia del Dr. Peng Yin, fue el Dr. Michael Leavell quien compartió con los asistentes su experiencia en la industria biotecnológica. El Dr. Leavell forma parte de la compañía Amyris, la cual es una compañía joven que está enfocada en la generación de distintos productos obtenidos mediante la modificación del metabolismo celular de la levadura Saccharomyces cerevisiae. El Dr. Leavell nos comparte cómo en Amyris se utilizan técnicas de biología sintética para la producción de biodisel como combustible para aviones, cómo producen aditivos que al agregarlos durante la fabricación de neumáticos aumentan la vida útil de los mismos y, finalmente, cómo se pudo producir un antimalárico que anualmente salva miles de vidas en regiones muy pobres, como algunos países africanos, donde la malaria es una enfermedad muy extendida.

La última conferencia magistral del día fue impartida por el Dr. Mauricio Antúnez, de la Universidad de Colorado. El Dr. Antúnez investiga estrategias de modificación de componentes celulares de las plantas que permitan utilizar a los organismos vegetales como detectores moleculares de sustancias nocivas para el humano. El ejemplo del cual nos habló durante su presentación es la modificación de ciertos receptores en la planta del tabaco que le permiten reconocer al trinitrotolueno (TNT). Una vez que las plantas crecen en un ambiente en el cual absorben TNT a partir del suelo, cambian la coloración de las hojas, pasando del verde característico a una coloración blanca. Una de las grandes limitantes con las cuales se ha encontrado el Dr. Antúnez es el diseño de receptores que permitan el reconocimiento de moléculas diferentes al TNT, pero confía en que el avance en las tecnologías de predicción y diseño de estructura de proteínas le permitan, en un futuro cercano, diseñar receptores nuevos con diferentes aplicaciones.

Así terminan las conferencias magistrales del día de hoy, pero GenoBiotec13 es más que eso. Después del receso para la comida tuvimos plenarias cortas sobre distintos temas; una sesión de carteles científicos en la cual los estudiantes de posgrado mostraron los avances de sus proyectos de investigación; y una presentación del iGEM, sobre la cual hablaremos con más detalle en una de las entradas posteriores.

Hasta aquí la nota sobre el segundo día del GenoBiotec13, nos leemos mañana con la información del tercer y último día de este congreso, el cual nos ha sorprendido a todos con la calidad de las ponencias y los trabajos presentados. ¡Hasta pronto!

 [hozbreak] Acerca del autor Gustavo Rodríguez Alonso es estudiante del doctorado en ciencias bioquímicas de la UNAM. Su proyecto está enfocado en el estudio de los genes que controlan el desarrollo de la raíz en las plantas cactáceas. Puedes encontrarlo en twitter como @RodAG_

Y el Nobel de Medicina o Fisiología va para...

La célula es compleja y fascinante. Una ciudad microscópica donde la precisión molecular de distintos procesos es fundamental para mantener el equilibrio entre sus distintos componentes. Representa la forma de vida más básica que existe en el planeta y, sin embargo, el trabajo organizado de trillones de ellas hace posible que realicemos las maniobras más simples o las actividades más desafiantes. Esta diminuta metrópoli, además, es capaz de generar nueva vida pero también de terminarla cuando el sistema comienza a fallar. Como en toda ciudad, es necesario transportar –de manera eficiente y a tiempo– cargamento de un lado a otro en la propia célula, fuera de ella (si se eliminan deshechos) o dentro de la misma (si se ingieren nutrientes). Sin embargo, no fue sino hasta investigaciones recientes que permanecía como un misterio la manera en que nuestras células regulan y orquestan este tránsito de sustancias.

Este año, James Rothman, de la Universidad de Yale, Randy Schekman, de la Universidad de Berkeley, y Thomas Südhof, de la Universidad de Standford, son reconocidos con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología "por sus descubrimientos sobre la maquinaria que regula el tráfico de vesículas, un sistema de transporte importante en nuestras células".

Randy Schekman dormía cuando el teléfono de su casa comenzó a sonar. Del otro lado de la línea estaba Göran Hansson, miembro del Comité Nobel, llamando desde Estocolmo para comunicarle que era el nuevo laureado de este año junto con sus colegas. "¡Oh, dios mío! ¡Oh, dios mío!", exclamó Randy mientras saltaba alrededor de su desconcertada esposa. Su trabajo, que involucró mucho años de identificar casi 50 genes que controlan distintas facetas del transporte de vesículas –pequeños paquetes que albergan proteínas, hormonas y otras sustancias– y de determinar, paso por paso, cuál es el orden y rol de cada uno de ellos, por fin era reconocido.

A unos 5,000 kilómetros de distancia, en su laboratorio de la Universidad de Yale, se encontraba James Rothman. "Yo veo a ese movimiento de vesículas, todas esas moléculas que están siendo transportadas, como una refinada maquinaria", confiesa a la prensa. "Cuando observas las cosas a una escala microscópica, encuentras que todos estos objetos se comportan como si fueran parte de un proceso mecánico". James, quien originalmente se formó como físico, comenzó a estudiar en la década de los ochentas el problema de cómo las vesículas liberan su cargamento. Encontró, al fragmentar algunas células, que existen proteínas en la parte externa de la vesícula que pueden unirse a las membranas, abriendo el paquete como quien desliza una cremallera.

Si bien ya se conocía qué genes son responsables de que las vesículas se formen y vayan a donde tienen que ir, y cómo es que éstas descargan su contenido, todavía no se sabía qué estímulo provoca que lo liberen. Este paso fundamental inquietó la mente de Thomas Südhof, quien siempre ha sido reconocido por su alta productividad científica. Thomas estudió las vesículas sinápticas, aquellas involucradas cuando nuestras neuronas se comunican entre sí, demostrando que el calcio es el responsable de que las sustancias atrapadas en estos paquetes celulares salgan. Además, identificó las proteínas necesarias para reconocer este calcio y comprobó que no sólo están presentes en las neuronas sino en muchas otras células.

Juntos, Randy, James y Thomas han expandido un poco más el conocimiento que se tiene sobre la delicada dinámica que gobierna el equilibrio celular. Sus descubrimientos son esenciales para comprender mejor la vida que nos rodea y para diseñar nuevas estrategias contra enfermedades, como la diabetes, en las que el transporte de algunas sustancias se ve alterada.

La reacción de Thomas Südhof al enterarse de las buenas noticias agrupa el sentimiento general de los tres galardonados: "¿Me estás hablando en serio? ¡Oh, dios mío! […] Es maravilloso. No te puedo decir cuánto disfruto lo que hago; siempre consideraré un enorme privilegio ser científico. Este honor es muy… muy hermoso".

Para darte una idea de cómo se ve y funciona una célula, ¡juega con esta increíble animación de la Universidad de Utah!   Para aprender más sobre las vesículas, busca el retículo endoplásmico, los lisosomas y el aparato de Golgi.

Fuentes: Aquí las entrevistas con James Rothman, Thomas Südhof y Randy Schekman | Entrada en el blog de Historias Cienciacionales

IV Congreso Internacional de Biotecnología y Genómica: Día 1

Recientemente compartimos con ustedes mediante este blog una serie de entradas sobre el congreso de la Sociedad Americana de Neurociencias (Society for Neurosciences). En esta ocasión les proporcionaremos también una crónica detallada del IV Congreso Internacional de Biotecnología y Genómica, GenoBiotec13, que se lleva a cabo en la ciudad de Monterrey, Nuevo León, México . Este congreso tiene como objetivo reunir a estudiantes, investigadores y empresarios en un foro cosmopolita que tiene como premisa básica promover y difundir la investigación biotecnológica y genómica a nivel nacional e internacional, además de proporcionar un espacio en el cual los investigadores y empresarios puedan establecer colaboraciones que impacten distintos sectores, como el agrícola, farmacéutico, computacional y nanotecnológico. GenoBiotec es un evento bianual organizado por la Asociación Estudiantil de Biotecnología Genómica y la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León.

La conferencia inaugural tuvo lugar este 21 de noviembre a las 10 am y fue impartida por el Dr. Eric Davidson, del Instituto de Tecnología de California (Caltech), cuya investigación está enfocada en el estudio de las redes genéticas que regulan el desarrollo de los organismos y cómo estas redes han evolucionado a lo largo del tiempo. En su línea de investigación, el grupo del Dr. Davidson utiliza como modelo de estudio a los erizos marinos desde la perspectiva de la Biología de Sistemas, una ciencia interdisciplinaria en la cual los procesos celulares de un organismo se representan y estudian mediante modelos matemáticos. Durante su conferencia, el Dr. Davidson compartió parte del conocimiento generado en su laboratorio con particular énfasis en cómo los distintos factores de transcripción (proteínas que regulan qué genes se expresan o reprimen en un momento determinado), son importantes para especificar la identidad de un tejido, pero más importante aún es la manera en la cual distintos subconjuntos de factores transcripcionales se conectan entre sí para orquestar el desarrollo de los tejidos y órganos de manera espacial y temporal. Es decir, aunque los componentes físicos que controlan el desarrollo (los factores transcripcionales) son importantes y pueden compararse a switches electrónicos, es en realidad la manera en la cual están conectados estos switches (el “cableado” del circuito eléctrico) lo que permite que a partir de un conjunto finito de moléculas puedan regularse finamente las distintas respuestas necesarias para instruir a la célula qué tipo celular debe ser dentro del organismo. Con esta aproximación Davidson construyó distintas redes a partir de las cuales ha podido reproducir in-silico los efectos de alterar o perturbar el desarrollo de los organismos, e incluso, ha podido corroborar experimentalmente la fiabilidad y el poder predictivo de las redes regulatorias genéticas que modeló.

El congreso continuó con conferencias plenarias impartidas por estudiantes de posgrado de distintos centros de investigación que se dedican al estudio de una gran diversidad de temas, desde la detección molecular de toxinas producidas por hongos que infectan a las manzanas, hasta el uso de fotones para la manipulación de nanopartículas. Las conferencias plenarias fueron sucedidas por un breve receso, durante el cual se propició la comunicación entre colegas y entre líderes de grupos de investigación consolidados. Como apreciación meramente personal, cabe resaltar que durante este congreso los asistentes han tenido una participación muy activa, acercándose  a los ponentes después de sus conferencias para discutir puntos de interés. Los ponentes, por su parte, han recibido con mucho agrado el interés mostrado por los asistentes y aclaran gustosamente las dudas de quien se anime a preguntar. Durante el receso, algunos participantes del congreso decidieron conocer mejor el Parque Fundidora, lugar en el cual se realiza el evento y que además es un sitio emblemático de la ciudad de Monterrey.

La segunda conferencia magistral versó sobre el uso de herramientas de la biofísica y la biología sintética para la modificación de organismos vivos,  así como el potencial aprovechamiento de los mecanismos de transferencia de electrones y de síntesis de polímeros o macromoléculas para la generación de energía bio-solar y el ensamblaje de nanoestructuras, respectivamente. Esta conferencia fue impartida por la Dra. Caroline Ajo-Franklin, de la Universidad de Berkeley, quien además invitó a todos los asistentes a visitar su laboratorio en California y realizar estudios de posgrado o estancias de investigación con ella.

Otra de las conferencias que se impartieron estuvo a cargo del Dr. J. Rubén Morones, del grupo de investigación en nanobiotecnología perteneciente a la Universidad Autónoma de Nuevo León. En su grupo de investigación, el Dr. Morones estudia diversas alternativas para el desarrollo de nuevos antibióticos al utilizar nanopartículas de plata. En particular, destacó el uso de bacteriófagos para la administración específica de nanopartículas a bacterias patógenas (bacterias causantes de enfermedad). Como proyecto adicional, el Dr. Morones mencionó una segunda estrategia que se explora en su laboratorio: el uso de “termómetros de ARN”, los cuales son moléculas de ARN (ácido ribonucleico) que en condiciones normales tienen una estructura secundaria que impide la traducción de determinados genes, pero que al aumentar la temperatura cambian su estructura y entonces la traducción puede llevarse a cabo. Esta estrategia podría utilizarse en combinación con las nanopartículas de plata para controlar específicamente la expresión de ciertos genes al hacer incidir luz sobre ellas. A partir de esta hipótesis, en el laboratorio del Dr. Morones se evalúa el uso potencial de los termómetros de ARN para la síntesis de proteínas u otros metabolitos celulares con actividad antimicrobiana.

El primer día de actividades de GenoBiotec13 concluyó con una mesa de discusión en la cual los investigadores mencionados en esta nota y el Dr. Michael Leavell (de quien hablaremos con más detalle el día de mañana), atendieron a las dudas y comentarios de los asistentes respecto a la ciencia básica y aplicada. Este ejercicio fue muy interesante y productivo. La sesión empezó con el Dr. Davidson, quien definió a la ciencia básica como aquella que estudia un proceso con el fin único de entenderlo, mientras que definió a la ciencia aplicada como aquella que hace uso de ese conocimiento para lograr un beneficio. La ciencia básica, según el Dr. Davidson, nos dice cómo funcionan las cosas, mientras que la ciencia aplicada nos ayuda a convertir ese entendimiento en diferentes productos que impactan positivamente a la sociedad. Algo en lo que coinciden los cuatro ponentes es que los tiempos están cambiando: durante los albores de la ciencia se podía estudiar un proceso sin preocuparse demasiado por la ciencia detrás de él (por ejemplo, se observaba el efecto de la penicilina en las bacterias sin entender cómo era que la penicilina ejercía su actividad antibiótica), sin embargo, el futuro requiere de un entendimiento amplio de los distintos sistemas para poder resolver cabalmente problemáticas humanas, como las enfermedades infecciosas y degenerativas, la escasez de energéticos y alimentos, etcétera. El Dr. Morones afirma que la sociedad debe confiar más en la ciencia. Puntualiza que en México nuestra mentalidad se caracteriza, de manera general, por creer en supersticiones o en corrientes religiosas. Esto, aunado al desconocimiento que la sociedad tiene respecto a la labor científica, dificulta los aumentos de presupuesto a los rubros de ciencia y tecnología: si la gente no entiende de ciencia, no es sorprendente que no quieran invertir en ella. Uno de los comentarios que recibió el panel por parte de los estudiantes, es que los científicos tienen una responsabilidad con la sociedad: es necesario que la comunidad científica asuma su papel como comunicador de la ciencia, de manera que nuestra labor permee en los ciudadanos. Finalmente uno de los asistentes preguntó cuán difícil es conseguir un empleo en la academia considerando que anualmente existen más egresados que plazas disponibles para ellos. En este respecto, Michael Leavell comenta que él tuvo que esperar 3 años después de terminar sus estudios de posgrado y antes de tener el puesto que ostenta ahora (director de química analítica en una empresa biotecnológica). La Dra. Ajo-Franklin reconoce que su tutor de doctorado le aconsejó buscar empleo un año antes de que recibiera su grado de Doctor, de esta manera, al finalizar su doctorado, ella ya había enviado su currículum a diversas Universidades en busca de una plaza como investigador. El público también preguntó qué tan fácil es iniciar una empresa biotecnológica cuando los apoyos federales son escasos o nulos y considerando que la mayoría de los programas de formación de científicos preparan a los estudiantes específicamente para la academia y no para el mundo empresarial. Sobre este asunto, el Dr. Leavell puntualizó que la compañía en la que él labora han tenido inversión privada por parte de filántropos como Bill Gates, quien a través de su fundación financió el desarrollo de un antimalárico que costó cinco años producir. La Dra. Ajo-Franklin menciona que un factor determinante al momento de elegir entre el mundo académico y el de la industria es la personalidad: si prefieres la independencia y libertad de pensamiento, entonces deberías estar en la academia; si prefieres, por el contrario, trabajar en conjunto con un equipo más numeroso y participar en proyectos simultáneos, entonces quizá la industria es mejor opción. El resto de los ponentes coinciden en esta afirmación. El tiempo de preguntas se agotó aunque entre el público se observaban varias manos en el aire de asistentes que ya no tuvieron tiempo de expresar sus dudas; sin embargo los Doctores estarán aún entre nosotros en los siguientes días y son bastante accesibles, de manera que aún finalizada esta última actividad del día de hoy en el GenoBiotec13 varios estudiantes se acercaron a platicar personalmente con los investigadores. El día de mañana continuaremos con la crónica del congreso, habrá sesión de carteles, conferencias magistrales y plenarias. ¡Nos leemos mañana con la crónica del segundo día de GenoBiotec13! ¡Hasta entonces!

Sobre el autor:

Gustavo Rodríguez Alonso es estudiante del doctorado en ciencias bioquímicas de la UNAM. Su proyecto está enfocado en el estudio de los genes que controlan el desarrollo de la raíz en las plantas cactáceas. Puedes encontrarlo en twitter como @RodAG_

¿Qué tiene el cerebro de Albert Einstein que no tenga el tuyo?

En 1955, unas horas después de que Einstein falleció, el patólogo Thomas Harvey removió el cerebro del cráneo de uno de los físicos más importantes del Siglo XX, y fotografió algunas secciones. Si la simple extracción ha causado controversia por más de cincuenta años, las características de su cerebro han sido el centro de atención y de discusiones, ya que muchos aseguran que es ahí donde está la clave de su inteligencia. Ahora, una nueva investigación analizó las imágenes que el patólogo capturó en la década de los 50’s, y reveló que su cerebro presenta un cuerpo calloso, el puente de comunicación entre ambos hemisferios, más grande que el promedio.

Los investigadores midieron el grueso del largo de una porción específica del cuerpo calloso del cerebro de Einstein y lo compararon con el de 15 hombres maduros y 52 jóvenes. El grosor del de Einstein fue mayor que el del promedio de los dos grupos de hombres. Los autores proponen que esto se debe a que existen más fibras nerviosas que conectan regiones clave, como las dos partes de la corteza prefrontral, parte responsable de que los humanos tengamos un pensamiento complejo y la capacidad de tomar decisiones. De hecho, ya se tenía evidencia de que algunas partes del cerebro de este notable físico son muy grandes y con muchos pliegues intrincados.

No nos desanimemos. La variación existe en toda la naturaleza. Tanto el cerebro de Einstein, como el nuestro, y el de todo aquel organismo con uno, tienen ciertos atributos que los hacen únicos. Por medio de algún escaneo cerebral podemos conocer las características de nuestro cerebro, o incluso podemos estudiar el de alguien que ya lo haya donado. Por ejemplo, el análisis del cerebro del matemático Carl Gauss, el Princeps mathematicorum (palabras en latín que en español significan “príncipe de las matemáticas”), arrojó que su órgano presentaba muchas circunvoluciones, característica que han relacionado con su inteligencia.

Fuentes: Artículo original en Brain | Nota en Science | Entrada en el blog de Historias Cienciacionales

Cuando el rojo se vuelve negro

Peter Paul Rubens terminó “La adoración de los magos” para la abadía de San Miguel de Amberes en 1624. A la izquierda de la composición, se observa a Melchor, vistosamente cubierto con una túnica roja, ofreciéndole oro al niño. Para algunos, la elección del rojo en este cuadro refleja la atracción del pintor flamenco por el exotismo oriental. En efecto, probablemente fueron los chinos los primeros en sintetizar, a partir de azufre y mercurio, el pigmento llamado “bermellón”, el más usado para el color rojo en Europa desde el renacimiento hasta inicios del siglo XX. Podría haber varias razones para esa predilección, aunque probablemente ninguna sea que el sulfuro de mercurio, compuesto químico del bermellón, sea tóxico y se vuelva negro con el tiempo.

La mayoría de los pintores europeos sabían que el bermellón (o cinabrio, como también era conocido este pigmento porque se le podía extraer del mineral del mismo nombre) se oscurecía al contacto con el aire. “Mantenga en mente que no está en su naturaleza estar expuesto al aire, sino que se sostiene mejor en el panel que en la pared”, decía el pintor renacentista Cenninno Cenninni. Es por eso que el rojo bermellón fue rápidamente sustituido por el rojo cadmio a principios del siglo XX. Como era de esperarse, ahora que “La adoración de los magos” está resguardada en el Museo Real de Bellas Artes de Amberes, la túnica de Melchor está manchada de negro, lo cual pone en duda las intenciones del rey mago al ofrecer oro al niño. Con todo, la pregunta que nos interesa es ¿por qué el bermellón se oscurece con el tiempo? Y, lo que quizá importa más a los restauradores, ¿cómo puede evitarse?

En fechas recientes, se ha investigado por qué este pigmento tan famoso se vuelve negro. En 2002, J. K. McCormack, de la Universidad de Nevada, propuso que el oscurecimiento del bermellón se debe a que el mineral del cual proviene contiene impurezas, principalmente compuestos de cloro u otros elementos halógenos (flúor, bromo, yodo o astato). McCormack explicaba que esas impurezas, bajo la luz del sol, provocaban un cambio químico en el sulfuro de mercurio. Sin embargo, no propuso qué compuesto era el que producía el color negro. Tres años después, Katrien Keune y sus colegas en la Universidad de Amsterdam propusieron que el sulfuro de mercurio, en presencia de luz y de iones de cloro, seguía una serie de reacciones que terminaban con la producción de mercurio metálico, el mismo que encontramos en los termómetros. Este elemento sería el culpable del efecto oscurecedor. Esta semana, científicos de la Universidad de Amberes han mostrado experimentalmente que el bermellón en efecto puede producir mercurio metálico bajo esas condiciones, y que las manchas negras en las obras maestras del pasado muy probablemente sean causados por este elemento.

Karolien de Wael y su equipo colocaron un poco de bermellón en una superficie de platino y la sumergieron en agua con cloruro de sodio (es decir, sal de mesa). Después de alumbrar el pigmento sumergido, éste adquiría manchas negras. Para saber si esas manchas eran mercurio metálico, calcularon el voltaje que necesitarían los iones del mercurio para liberarse del mineral del pigmento y se lo aplicaron al agua: el resultado fue que las manchas se perdían.

Con este conocimiento, los restauradores y conservadores de arte pueden desarollar mejores técnicas para evitar que el rojo se vuelva negro en tantas obras de arte clásicas. Resultaría inviable proteger las pinturas de la luz, pero definitivamente se podría evitar que entraran en contacto con iones de cloro en el aire (mezcla que no sería rara en museos cercanos al mar, por ejemplo), aunque eso implique delicadas medidas de protección. Como mencionan Marika Spring y Rachel Grout de la Galería Nacional de Londres en un reporte especial sobre el tema, el sudor de los visitantes al museo puede traer los temidos iones de cloro al ambiente, por lo que se necesitaría desarrollar sistemas de ventilación que puedan filtrarlos eficientemente. Aún falta averiguar más detalles y aplicaciones sobre esta transmutación de color, pero al menos los científicos nos han podido esclarecer el misterio principal del rojo que se vuelve negro en la pintura de Rubens y en cientos de obras clásicas más.

Fuentes:

Nota fuente en Nature | Artículo original de De Wael y sus colegas, publicado  en la revista Angewandte Chemie | Reporte de la Galería Nacional de Londres, publicado en su boletín en 2002 | Entrada en el blog de Historias Cienciacionales

Diversidad funcional: una nueva forma de ver a los seres vivos

El concepto con el cual nos basamos para medir la biodiversidad se basa en el número de especies que existen en un algún medio ambiente determinado. Sin embargo, actualmente en la rama de la ecología marina existe una nueva corriente que se encuentran cuestionando si realmente este enfoque “tradicional” podría estar perdiendo aspectos importantes de conservación y en consecuencia, estar errando en enfocar esfuerzos de conservación en ciertas zonas. Para entender esta visión, imaginemos el caso de restauración que se realizó en el Parque Yellowstone, EU, en donde después de 70 años de haber visto al último lobo (Canis lupus), se realizó su reintroducción en el periodo de 1995-1996, y como resultado, 15 años después, William J. Ripple y Robert L. Beschta (2011) de la Universidad estatal de Óregon reportaron una recuperación significativa en todo el ecosistema; los sauces crecen más altos y frondosos, las poblaciones de alces bajaron por la caza y ya no se comen todos los arbustos y pastos, los castores y los bisontes aumentaron sus números y en general todo el ecosistema está más saludable que antes. Algo así como el cumplimiento del ciclo de la vida que Mufasa le describe a Simba en aquella roca de la Sabana Africana. Definitivamente un bello ejemplo de restauración ecológica, pero también un gran ejemplo de como una sola especie puede tener una función tan importante en el ecosistema que su desaparición pueda traer consecuencias tan grandes. De eso se trata esa “nueva” corriente, la de la “diversidad funcional”.

Con el concepto de la “diversidad funcional”, Rick Stuart-Smith, investigador de la Universidad de Tasmania en Hobart, Australia, y sus colegas usaron los datos de 4,357 encuestas de peces arrecifales conducidos por buzos en 1,844 sitios de todo el mundo para determinar no solo el número de especies en cada sitio, sino también, la “diversidad funcional” de cada individuo con base en ocho “rasgos funcionales” que se sabe influyen en su papel funcional en un conjunto que incorpora la historia de vida, su posición en la red alimenticia, el comportamiento y las asociaciones de hábitat.

“Se asume frecuentemente que más especies se traduce a mas funcionalidad natural de cualquier sistema en particular pero, por supuesto, las especies no están haciendo lo mismo y con frecuencia sólo puede haber uno o dos individuos de muchas especies, en comparación con los cientos de algunas otras”, comentó Rick.

Cuando los investigadores mapearon la riqueza de especies estándar, el patrón clásico de las aguas tropicales con alta diversidad y las aguas más frías con menos diversidad apareció. Pero cuando usaron la “diversidad funcional” como medida, los mapas mostraron mucho menos zonas de alta diversidad en zonas tropicales y algunos sitios fuera de los trópicos con una mayor diversidad funcional que los sitios tropicales.

Lo relevante de medir la diversidad de esta nueva forma está en la capacidad de reconocer áreas que no estaban reconocidas para la conservación y mejorar nuestros esfuerzos para proteger a la biodiversidad.

Fuentes: Nota en Nature | Artículo en Nature | Artículo acera de los primeros 15 años después de la reintroducción de lobos en el parque Yellowstone en Biological Conservation | Entrada en el blog de Historias Cienciacionales

El sistema inmune de mamá interrumpe nuestro desarrollo neuronal

La activación del sistema inmune durante el embarazo provoca que las células neuronales del feto detengan su desarrollo; además, daña su habilidad de transmitir señales y comunicarse entre sí. Esto, de acuerdo a un estudio realizado por investigadores del Centro Davis para Neurociencias de la Universidad de California.

“Esta es la primer evidencia de que las neuronas en el cerebro en desarrollo de los recién nacidos se altera por la activación del sistema inmune materno. Hasta ahora, se ha sabido muy poco acerca de cómo la activación del sistema inmune conduce en la descendencia a un trastorno autista, y a la fisiopatología y comportamientos similares a la esquizofrenia”, comentó Kimberlet McAllister, investigadora de la UC Davis.

El estudio fue realizado comparando el cerebro de crías de ratones cuyas madres habían activado su sistema inmune y crías que provenían de ratonas cuyo sistema inmune estaba inactivo. Las primeras crías resultaron estar expuestas a más infecciones virales; además, se encontró que en su cerebro tenían niveles mucho más elevados de moléculas inmunes conocidas como MHC1 (abreviatura que significa "Complejo de Histocompatibilidad Mayor 1").

Los investigadores encontraron que la elevada presencia de este complejo afecta la habilidad de las neuronas para formar sinapsis exitosas, proceso mediante el cual las células neuronales se comunican unas con otras. De manera experimental, los investigadores lograron reducir a niveles normales la presencia de esta molécula, forzando que la densidad de sinapsis regresara a la normalidad.

Por otra parte, el estudio logró identificar una nueva vía de señalización biológica que no había sido descubierta, y notó que se encontraba más activa en madres cuyo sistema inmune se encontraba activo.

El descubrimiento ayudará a desarrollar pruebas diagnósticas y terapias para mejorar la vida de individuos con trastornos del desarrollo neurológico.

Fuentes: Boletín de prensa del Sistema de Salud de la Universidad de California, Davis | Artículo en Journal of Neuroscience | Entrada en el blog de de Historias Cienciacionales