BioUnalm

Las ventajas de la prepublicación para los investigadores

2013-05-16T22:44:00.001-05:00

Una prepublicación —o comúnmente llamado preprint— es un artículo científico que es publicado antes de pasar la revisión por pares (peer-review) y ser aceptado por una revista científica. Actualmente, el portal más popular de prepublicaciones es ArXiv, aunque también existen otros no tan glamorosos como PeerJ y figshare.

Las prepublicaciones nacieron con el principal objetivo de poner los resultados de una investigación a disposición de la comunidad científica lo más rápido posible; ya que, muchas veces, todo el proceso de publicación en una revista científica, desde el momento en que envías el artículo hasta que finalmente es aceptado después de pasar la revisión por pares, puede tardar muchos meses, incluso años. Y puede darse el caso de que tu idea o investigación sea tan revolucionaria o bizarra que finalmente sea rechazada.

Compartir una investigación antes de su publicación formal en una revista científica tiene sus ventajas, por ejemplo: la rápida difusión del trabajo a un público mucho más amplio (los preprint son de libre acceso), la revisión casi inmediata por otros científicos expertos en el tema (en vez de los dos que son elegidos arbitrariamente por los editores de las revistas científicas) y, además, es una forma justa de saber a quién se le ocurrió la idea o quién hizo el descubrimiento primero sin depender del tiempo que tome la revista en publicar el artículo.

Esto último es importante. Por ejemplo, si yo descubro que se pueden hacer análisis genéticos para determinar la predisposición al cáncer de próstata a partir de células epiteliales obtenidas de una muestra de orina y envío los resultados a Nature y otro hace el mismo descubrimiento, pero seis meses después, y envía sus resultados a PLOS ONE; puede darse el caso que éste último publique primero su artículo y sea reconocido por ello, mientras que yo, a pesar de haber hecho el descubrimiento antes, no tendré ningún reconocimiento porque mi artículo se demoró más en ser publicado. Pero, si yo mandé un preprint antes de enviar mi artículo a Nature, este será inmediatamente publicado y todos sabrán que yo hice primero el descubrimiento.

Otro punto importante de los preprints es que los artículos son sometidos a un tipo de revisión no formal, realizada por diferentes científicos en todo el mundo, quienes, en base a su experiencia y conocimiento, pueden dar buenas críticas y aportes que mejoran la calidad del trabajo, aumentando así las probabilidades de ser aceptado con mínimas revisiones.

Sin embargo, a pesar del éxito que tiene este tipo de prácticas dentro de las matemáticas, física y astronomía, en biología no son muy frecuentes los preprints, tal como podemos apreciar en la siguiente gráfica:

Los biólogos creen erróneamente que los preprints facilitan el robo de ideas. Aunque como vimos en párrafos anteriores, más bien, esta práctica asegura que uno sea reconocido si es el primero en hacer un descubrimiento. Existe otra preocupación que no hace popular los preprints entre los biólogos y es la famosa “regla de Ingelfinger” la cual establece que un artículo científico no debe ser publicado dos veces para que no pierda su originalidad. No obstante, la mayoría de las revistas aceptan manuscritos que hayan sido preprints, aunque hay otras que se muestran hostiles a este tipo de prácticas o no tienen una posición clara frente a ellas.

Si bien es cierto, los preprints no pasan por un filtro de calidad y pertinencia de la investigación, sería importante notar que la relevancia de un estudio no debe depender de la opinión de un editor y dos o tres revisores, sino de lo que juzguen cientos de científicos expertos en el tema. Tal vez esta práctica cambie el paradigma de las publicaciones científicas en las principales revistas del mundo y esperemos que más biólogos se animen a realizar esta práctica tan buena para el avance de la ciencia.

Referencia:

Desjardins-Proulx, P., White, E., Adamson, J., Ram, K., Poisot, T., & Gravel, D. (2013). The Case for Open Preprints in Biology PLoS Biology, 11 (5) DOI: 10.1371/journal.pbio.1001563

Una chaperona para varias proteínas

2013-04-26T06:43:00.001-05:00

Investigadores españoles han identificado una zona en una chaperona que le permite unirse a diversas proteínas y cambiar con ello su forma y su función.

Según se van sintetizando las proteínas en los ribosomas, éstas tienen que ir tomando la forma adecuada para poder ejercer su función. Aunque las características físico-químicas de los aminoácidos que las forman determinan en gran parte la forma que adquieren, hay muchas proteínas que necesitan ayuda extra de parte de un grupo de proteínas conocidas como chaperonas.

Para comprender mejor cómo funcionan estas proteínas, en su laboratorio del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB), el grupo dirigido por José María Valpuesta ha utilizado la microscopía electrónica. Gracias a esta técnica han podido determinar por primera vez la estructura de un complejo formado por la chaperona DnaJ y su sustrato, lo que les ha permitido observar cómo la chaperona cambia la estructura del sustrato y con ello su función.

En colaboración con la Universidad del País Vasco, el investigador postdoctoral del CNB Jorge Cuéllar ha identificado además en dicha chaperona una zona de gran flexibilidad que le permite adaptarse a la forma de distintas proteínas. Como se puede apreciar en la imagen de portada, la forma que adopta la chaperona DnaJ (en azul) cambia radicalmente en función del sustrato al que se une (RepE1-144, RepE o Rep54; en amarillo). De este modo, una misma chaperona es capaz de unirse a una variedad de proteínas diferentes, consiguiendo en todas ellas que adquieran la forma necesaria para funcionar.

Referencia:

Cuéllar J, Perales-Calvo J, Muga A,Valpuesta JM, Moro F. Structural insights into the chaperone activity of the 40 kDa heat shock protein DnaJ. Binding and remodeling of a native substrate. J Biol Chem 2013 Apr 11. [doi: 10.1074/jbc.M112.430595].

Cortesía del CNB CSIC.

60 años después…

2013-04-25T03:42:00.001-05:00

Un día como hoy en 1953, tres breves artículos publicados en Nature: uno por Francis Crick y James Watson, otro por Maurice Wilkins y colaboradores y otro por Rosalind Franklin; revolucionó todo el campo de la biología porque significó nada menos que el inicio de la “era de la genómica”. La estructura del ADN era finalmente revelada siendo considerado como uno de los más grandes logros científicos del siglo XX.

Imagen | Intech.

La historia de este notable descubrimiento es muy interesante y está lleno de drama y mucha controversia, donde la valiosa contribución de Rosalind Franklin inicialmente no fue reconocida como debió ser. Eran tiempos muy difíciles para las mujeres científicas.

Nominados al Nobel de Química

El 22 de enero de 1960, Watson y Crick fueron nominados por primera vez al Premio Nobel de Fisiología o Medicina de ese año por el virólogo británico Michael Stoker. A esta nominación les siguieron otras dos ese mismo año y tres más al año siguiente. Finalmente, en 1962, Watson, Crick y Wilkins recibieron el Nobel por su importante descubrimiento. Rosalind Franklin no lo recibió porque murió en 1958 y una de las reglas de este galardón es que no se entrega de manera póstuma.

Sin embargo, lo que pocos saben es que Watson, Crick y Wilkins también fueron nominados al Nobel de Química de 1962 según revela una carta firmada por Jacques Monod, Peter Campbell, William Stein, Harold Urey, John Cockroft y Stanford Moore, que fue dirigida al Comité Nobel y que fueron halladas en los archivos del Instituto Pasteur de Francia.

Imagen | Nature.

El Nobel de Química de 1962 cayó finalmente en manos de Max Perutz y John Kendrew por la determinación de las estructuras de la hemoglobina y la mioglobina.

Los gloriosos años 70’s

Esta década fue de las más importantes para la biología molecular. Gracias al descubrimiento de la estructura del ADN veinte años atrás, se lograron muchos avances en el estudio de los genes a nivel individual: cómo almacenaban la información, cómo se expresaban, que proteínas codificaban, qué relación tenían con el fenotipo de un organismo, etc. Sin embargo, aún quedaban muchas interrogantes, entre ellas, la forma cómo eran encendidos o apagados, cómo estaba distribuidos en los cromosomas y a qué distancias se encontraban unos de otros, qué efectos tenían las mutaciones, cómo se daba la evolución éste nivel, etc.

A inicios de la década de 1970, los microbiólogos Hamilton Smith y Kent Wilcox aislaron y caracterizaron la primera enzima de restricción que son como unas tijeras biológicas que cortan el ADN en regiones con secuencias muy específicas. Gracias a esta enzima y el desarrollo una técnica que permitía separar por tamaño los fragmentos de ADN cortados (electroforesis), los científicos empezaron elaborar mapas de restricción (lugares del genoma donde actúa la enzima) y establecer la distancia física entre distintos genes. En otras palabras, los genes dejaron de ser algo abstracto. Ahora ya tenían una ubicación física dentro del genoma.

En 1975, Fred Sanger desarrolló una técnica que le permitía leer los genes letra por letra (nucleótido por nucleótido). Dos años después presentó por primera vez la secuencia completa de un pequeño genoma: el del fago φX174. Así nació la secuenciación del ADN. Esta técnica original era sumamente laboriosa, requería el uso de sondas radiactivas y muchas horas de trabajo para leer pequeñas secuencias de ADN. Sin embargo, el método de Sanger sentó las bases para los primeros equipos de secuenciación automáticos que ya permitían leer miles de pares de base en algunas horas a inicios de la década de 1990. Actualmente, los secuenciadores de última generación permiten leer millones de secuencias —incluso genomas completos— en pocas horas y por una ridícula fracción del costo que tenía hace 10 años.

En 1977, dos equipos de investigadores, uno liderado por Rich Roberts y el otro por Phil Sharp hicieron un extraño descubrimiento: las moléculas de ARN mensajero (ARNm) de un adenovirus eran más pequeñas que sus genes correspondientes. Esto indicaba que los genes tenían regiones que eran removidas durante la formación del ARNm. Al año siguiente, el Walter Gilbert escribió un artículo de opinión sobre este descubrimiento y propuso llamar a esas regiones “intrones” (por intragenic regions).

A pesar que no se conocían muchos genes en 1978, el Dr. Gilbert predijo que existía al menos 10 veces más intrones que exones (las regiones que llegan a expresarse en forma de proteínas) y que algunas porciones de los intrones podrían llegar a actuar como exones, lo que ahora se conoce como splicing alternativo. Este mecanismo permite ampliar la diversidad de proteínas y regular la actividad de un gen para que cumpla diferentes funciones según el tejido donde se exprese.

No codifica pero regula

En el 2003 se presentó el genoma humano. Había grandes expectativas en torno a él porque se creía que por fin encontraríamos las causas que provocan el cáncer, el envejecimiento celular, los desórdenes metabólicos, entre otras cosa. Sin embargo, ya pasaron más de 10 años y aún no tenemos respuestas.

Prácticamente, todo el genoma humano (~98%), y en general, de todos los organismos superiores no son codificantes, en otras palabras, nunca llegan a formar proteínas, ni siquiera péptidos. Por algunos años lo consideraron como “ADN basura”, un mal nombre porque el hecho de no saber para que sirve no significa que no sirve para nada. Entonces, ¿qué hace ahí? Para resolver esta interrogante, en el 2003 se formó un consorcio internacional de investigadores que se pusieron a trabajar en un proyecto llamado ENCODE cuya finalidad era encontrar todos los elementos funcionales en el genoma humano.

Los resultados que aparecieron publicados en 30 artículos científicos a fines de 2012 fueron muy interesantes. En resumen se determinó que el 20% del ADN no codificante es funcional y que un 60% adicional llega a ser transcrito hasta ARN pero se desconoce cuál es su función real. La mayor parte de ese 20% se encarga de regular la expresión de genes codificantes, incluso actuando a largas distancias y de manera coordinada con otros factores. Incluso estas regiones no codificantes presentan mutaciones que podrían estar asociadas con el desarrollo de ciertas enfermedades.

Como podemos ver, el descubrimiento de la estructura del ADN hace 60 años nos ha abierto una verdadera caja de pandora. Se han generado muchas más preguntas que respuestas, similar a lo que fue el descubrimiento de la expansión acelerada del universo para la cosmología. El camino iniciado en el siglo XIX por Mendel, Darwin y Wallace no parece tener aún un destino a la vista, el viaje continua y eso es bueno. Es lo bello que tiene la ciencia.

Origen y evolución del virus H7N9

2013-04-11T22:01:00.001-05:00

Hace unos días comentamos acerca de un nuevo brote de gripe aviar en China. A la fecha, ya se han reportado 38 casos de los cuales 10 ya han muerto. El gobierno chino sigue investigando el origen y los reservorios de este virus y la Organización Mundial de la Salud está siguiendo los casos desde muy cerca y a la fecha no se han reportado casos de contagio de humano a humano. Sin embargo, aún se desconoce dónde y cómo se originó este brote de gripe aviar.

Ver H7N9 map China en un mapa ampliado

Un reciente estudio pre-publicado el 9 de abril en ArXiv da las primeras pistas sobre el origen y la evolución genómica de este virus H7N9. Según el Jiankui He, científico de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur de China y líder del equipo de investigación, el H7N9 deriva de una recombinación de tres cepas de virus de la gripe aviar con una serie de mutaciones sustanciales que favorecen su infectividad en humanos.

Reconstrucción de los eventos de recombinación que condujeron a la aparición del tipo H7N9.

He y su equipo obtuvieron y compararon las secuencias genéticas de seis aislamientos del virus —cuatro de origen humano y dos de aves— depositados en la base de datos del GISAID. El análisis genético mostró que el gen de la Hemaglutinina (HA) viene de la familia de los virus H7 muy relacionada con el virus H7N3 aislado en noviembre del 2011 de un pato silvestre en Zhejiang (China), que es la misma región donde aparecieron los primeros casos. La Neuraminidasa (NA), por su parte, viene de los virus del tipo N9 muy relacionado con el virus H11N9 aislado en el 2010 de otro pato silvestre, esta vez en la República Checa. Las secuencias de los seis genes restantes son muy similares (>98%) a los genes de la cepa H9N2 aislada de un pollo también de la región de Zhejiang. Esta cepa ha estado circulando por el este asiático por muchos años.

Si bien los virus típicos del tipo H7N9 han sido reportados desde 1999 en patos silvestres, estos nunca antes habían infectado a humanos. He y sus colegas creen que es muy poco probable que el brote ocurrido en China sea debido a mutaciones adquiridas por esta cepa. Más bien los resultados apuntan a que esta nueva cepa H7N9 ha sufrido una recombinación de tres tipos diferentes de gripe aviar al este de China.

Lo que ha llamado la atención de los investigadores es que uno de los aislamientos secuenciados —el procedente de Shanghái— presenta ocho mutaciones mientras que los otros cinco aislamientos sólo tienen cinco mutaciones. Esto puede convertirse en una preocupación porque el indicaría que el virus está mutando muy rápido y podría volverse más transmisible y virulento.

Además recordemos que el virus apareció en tres regiones diferentes de China al mismo tiempo y, según las investigaciones, las aves de corral no muestran síntomas de la enfermedad por lo que el virus podría no ser detectado y estos animales convertirse en un buen reservorio, provocando brotes esporádicos de la enfermedad en humanos.

Los investigadores recomiendan realizar programas de vigilancia sistemáticos porque estos virus pueden recombinarse unos con otros con relativa facilidad y provocar la aparición de variantes con potencial pandémico en humanos.

Referencia:

Jiankui He, Luwen Ning, & Yin Tong (2013). Origins and evolutionary genomics of the novel 2013 avian-origin H7N9 influenza A virus in China: Early findings ArXiv 1304.1985v2

Distribución global del dengue

2013-04-08T02:00:00.000-05:00

Estudio revela que los datos manejados por la OMS estarían subestimados.

Foto | RPP.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que al año se reportan entre 50 y 100 millones de casos de dengue en el mundo. Pero ¿sabías que este dato es una estimación poco exacta de la realidad, que no considera los casos asintomáticos y que está hecha de manera informal ya que no existen evidencias científicas sólidas que la respalden? Pues, así es. Lo cierto es que la distribución geográfica del riesgo de infección por el virus del dengue y su carga sobre la salud pública está poco entendida.

Un grupo de investigadores, liderados por el Dr. Samir Bhatt de la Universidad de Oxford (Reino Unido), han desarrollado mapas globales del riesgo de dengue, presencia o ausencia de la enfermedad en cada país y una estimación de los del número total de infecciones en base a la población mundial del 2010. Los datos fueron obtenidos a partir de unos 8300 registros georreferenciados presentes en unos 2800 artículos científicos publicados entre 1960 y 2012, así como de otros recursos disponibles en línea. Los resultados fueron publicados el 7 de abril en Nature.

Los mapas revelan que los altos niveles de precipitación y temperaturas son las variables más fuertemente asociadas con el riesgo de transmisión del dengue, así como también, la proximidad a las zonas urbanas más pobres y periféricas de las ciudades.

Bhatt y su equipo estimaron que, en base a la población del 2010, hay 96 millones de casos aparentes de dengue en el mundo (casos sintomáticos), los cuales están distribuidos de la siguiente manera: Asia el 70% (sólo en la India se concentra el 34%), América el 14% (la mitad de ellos en Brasil y México) y África el 16% restante (Oceanía contribuye con menos del 0,2%). No sorprende que en Asia, especialmente en al India, se concentre el mayor número de casos de dengue debido a la gran cantidad de ciudades densamente pobladas que existen en esas regiones.

Por otro lado, los investigadores también estimaron que habría unos 294 millones de casos de infecciones no aparentes de dengue (casos asintomáticos o enmascarados por otras infecciones) que podrían representar un gran reservorio potencial de la infección. En total, sumando los casos aparentes y no aparentes, esta estimación supera tres veces a la estimación considerada por la OMS, lo cual es alarmante porque las estrategias para la controlar las infecciones por este virus están subestimando el número total de infectados y personas en riesgo que hay en el mundo.

Mapas:

Consenso basado en evidencias sobre la presencia (rojo) o ausencia (verde) del dengue en el mundo [Click para ampliar].

Mapa de probabilidad de infección por el virus del dengue. Mayor probabilidad en rojo [Click para ampliar].

Número de infecciones estimadas para el 2010 por país [Click para ampliar].

Más mapas en la información suplementaria del artículo (pdf aquí).

Referencia:

Bhatt, S., Gething, P. W., Brady, O. J., Messina, J. P., Farlow, A. W., Moyes, C. L., Drake, J. M., et al. (2013). The global distribution and burden of dengue. Nature. doi:10.1038/nature12060

Nueva cepa de gripe aviar cobra sus primeras víctimas

2013-04-05T19:48:00.001-05:00

Cada vez que salta a las noticias un caso de gripe aviar se nos pone la piel de gallina (irónico ¿no?). Recientemente, un brote de gripe aviar provocada por el subtipo H7N9 ha puesto en alerta a las autoridades sanitarias mundiales porque a la fecha ya se han reportado al menos 16 casos de personas infectadas y 6 muertes confirmadas en China.

El 31 de marzo se notificaron los tres primeros casos de personas infectadas —dos en Shanghái y una en Anhui, China— por un subtipo de la gripe aviar nunca antes reportada en humanos. Se trata de la H7N9.

Primera vez en humanos

Los virus de la gripe A H7 circulan normalmente entre las aves. Dentro de este grupo existen varios subtipos de los cuales algunos de ellos (H7N2, H7N3 y H7N7) han llegado a infectar ocasionalmente a ciertas personas provocando cuadros leves de conjuntivitis y algunos problemas respiratorios. Sin embargo, el subtipo H7N9, nunca antes ha sido reportado en humanos.

Los síntomas generales de la enfermedad son severos cuadros de neumonía, además de fiebre, tos y dificultades para respirar. Aún se desconoce la fuente original de la infección pero algunos de los casos confirmados tuvieron algún tipo de contacto con aves de corral que pudieron haber estado infectados con este virus. Además, se ha encontrado una paloma portando el virus H7N9 en un mercado de Shanghái. Más información AQUÍ.

Según reporta New Scientist, los casos no parecen estar conectados. La presencia del virus en Shanghái y dos provincias vecinas simultáneamente indicaría que el H7N9 podría estar extendida ya por toda esa región.

Origen y virulencia

Estudios genéticos de muestras aisladas de los tres primeros muertos indica que esta cepa ha combinado elementos de tres virus diferentes. Algunos de sus genes parecen proceder del subtipo H9N2, endémico de esa región. El componente H7 corresponde a un tipo de Hemaglutina —una glicoproteína presente en la superficie del virus que es responsable de su unión a la célula— es similar al H7 encontrado en la cepa H7N3 presente en ciertas aves asiáticas. Sin embargo, el origen del componente N9 correspondiente a la neuraminidasa —una enzima presente en la envoltura viral cuya función es romper la unión entre la hemaglutinina y ácido siálico de la membrana celular— es mucho más misterioso, aunque su secuencia genética muestra cierta relación con la N9 encontrada en la cepa H11N9 aislada hace tres años de patos silvestres en la República Checa.

También se ha identificado una mutación en el componente PB2 que facilita su replicación en el tracto respiratorio de los mamíferos. Sin embargo se desconoce si la mutación fue adquirida antes o después de infectar a las personas. Si fue antes haría más probable su transmisión a otras personas.

Actualmente se está haciendo un seguimiento a las personas que estuvieron en contacto con los infectados para buscar signos de transmisión de persona a persona que podría aumentar la alerta por parte de las autoridades sanitarias mundiales. Hasta el momento, éste no parece ser el caso. Es probable que hayan más personas infectadas por el H7N9 que no presenten algún síntoma y, por lo tanto, el virus esté pasando desapercibido.

Por suerte, el virus H7N9 parece ser susceptible a los antivirales usados contra otras variantes de la gripe, tales como el Tamiflu® (oseltamivir) y el zanamivir. Además, ya se han producido anteriormente vacunas contra otras cepas del grupo de las H7 por lo que quedaría investigar si también son eficaces contra esta nueva variante.

¿Qué tan lejos está Marte?

2013-04-04T22:53:00.001-05:00

Si la Tierra tuviera tan sólo 100 pixeles de diámetro…

la Luna estaría a 3000 pixeles de distancia y tendría sólo 27 pixeles de diámetro.

En cambio, Marte…

en su punto más cercano a la Tierra…

y viajando a una velocidad de 7000 pixeles por segundo…

nos tomaría un minuto en alcanzarlo.

A esta escala, Marte, con sus 53 pixeles de diámetro, estaría ubicado a nada menos que 428.000 pixeles de distancia.

Con la tecnología actual, podemos alcanzar Marte en 150 días.

No se pierdan esta espectacular animación hecha por David Paliwoda: How Far is it to Mars?

Link | http://www.distancetomars.com/

DOCUMENTAL: En busca del primer europeo

2013-03-22T01:52:00.001-05:00

Luis Quevedo, junto al reconocido arqueólogo y geólogo español Eudald Carbonell, emprenden una larga travesía por tres continentes (África, Asia y Europa) con el fin de seguir los pasos evolutivos del género Homo, desde su origen en África, y encontrar al primer europeo. Un documental muy bien elaborado y que vale la pena verlo. Así que ¡a disfrutarlo!

Actividad microbiana en el lugar más profundo de la Tierra

2013-03-18T07:14:00.001-05:00

Es un hecho. No existe un ambiente inhóspito para las bacterias. A 11.000 metros de profundidad y sometidos a una presión hidrostática que supera 1000 veces la presión atmosférica, ellas proliferan al parecer sin inconvenientes según un estudio publicado el 17 de marzo en Nature Geoscience.

Equipo usado para los estudios en el abismo Challenger.

Toda la vida en los océanos depende de los organismos fotosintéticos (microalgas y fitoplancton) que habitan en su superficie, los cuales forman la base de la cadena trófica. A medida que son devorados por otros organismos más grandes se van generando desechos de materia orgánica que se hunden y sedimentan en el fondo del mar (aproximadamente del 1% al 2%). Esta materia orgánica, a su vez, sirve de sustento para microorganismos que se encargan de descomponerla.

Si bien a grandes profundidades la salinidad, los niveles oxígeno disuelto en el agua y la temperatura se mantienen constantes, la presión hidrostática es extrema. Además, se cree que la tasa de deposición de materia orgánica se reduce con la profundidad, limitando así la diversidad de organismos que pueden sobrevivir a estas condiciones. Sin embargo, hasta ahora nadie ha estudiado los sedimentos de las zonas más profundas del planeta.

A fines del 2010, un grupo de investigadores liderados por el Dr. Ronnie Glud usaron un poderoso equipo para estudiar estos sedimentos in situ en el abismo Challenger. El aparato contaba con dos instrumentos: uno servía para medir la distribución de oxígeno con una resolución de 0.5 mm y el otro para colectar núcleos intactos de sedimentos de hasta 50 cm de longitud.

Se colectaron un total de 21 núcleos de sedimento tanto del abismo Challenger como de una región ubicada 58 Km al sur y a 6000 m de profundidad que sirvió como referencia para todas las mediciones.

Contra todo pronóstico, Glud y sus colaboradores vieron que los sedimentos del abismo Challenger mostraban una tasa de consumo de oxígeno dos veces mayor (figura b) que los sedimentos obtenidos a 6000 m (figura a), así como también, una mayor concentración de Carbono y pigmentos fototróficos (clorofila a y faeofitina), los cuales son difíciles de degradar por las bacterias y son un indicio que el sedimento es joven. Todos estos datos apuntan a una actividad microbiana heterotrófica intensa.

Para estudiar la dinámica de la deposición de los sedimentos en el abismo Challenger, Glud y su equipo usaron el método del Plomo-210, un isótopo natural con periodo de desintegración de 22,3 años. Básicamente la técnica consiste en comparar las concentraciones de Pb-210 producido por el decaimiento del Radio-226 y del Radón-222. El Radón, al ser un gas noble, se libera del sedimento y asciende hasta la atmósfera y cuando se desintegra a Pb-210, éste cae de vuelta al océano y se sedimenta. La tasa a la cual éste isótopo se deposita en el fondo marino nos da una idea de la tasa de sedimentación.

Los resultados del estudio del Pb-210 demostraron que la tasa de sedimentación en el abismo Challenger fue 3 veces superior a la de la referencia (6000 m). Sin embargo, aún no hay una explicación clara para este fenómeno. Los investigadores creen que las zonas más profundas de la Fosa de las Marianas actúan como una trampa de sedimentación. Otra explicación es que la actividad geológica a estas profundidades es más intensa, promoviendo así la resuspensión y deposición rápida de los sedimentos.

La conclusión es que gracias la rápida tasa de deposición de materia orgánica en el abismo Challenger, los microorganismos extremófilos que viven a estas presiones pueden florecer ya que cuentan con una fuente de alimento constante. Sería muy interesante poder identificarlos en el laboratorio, pero por ahora es imposible aislarlos y cultivarlos ya que se requeriría de cabinas especiales que simulen las grandes presiones que ellas requieren para vivir. Un estudio metagenómico a partir de las muestras de sedimentos colectados sería mucho más factible.

Referencia:

Glud, R., Wenzhöfer, F., Middelboe, M., Oguri, K., Turnewitsch, R., Canfield, D., & Kitazato, H. (2013). High rates of microbial carbon turnover in sediments in the deepest oceanic trench on Earth Nature Geoscience DOI: 10.1038/ngeo1773

Batman, ten cuidado con Spider-man

2013-03-16T18:01:00.001-05:00

Este consejo le doy a mi amigo Bruce Wayne a raíz de un estudio publicado esta semana en PLOS ONE, en el cual dos investigadores europeos, desde la comodidad de su casa, han encontrado al menos 52 informes sobre murciélagos capturados por arañas. Estas arañas fueron divididas en dos grupos: las que cazan y las que construyen redes.

Nephila pilipes
(Foto por Yasunori Maezono, Kyoto University, Japan)

Los casos han sido reportados en casi todos los continentes (menos la Antártica). El 90% en las regiones tropicales ubicadas entre as latitudes 30°N y 30°S debido a que la mayoría de las arañas gigantes capaces de capturar murciélagos como los nefílidos, los araneidos y los terafósidos (tarántulas), se distribuyen en estas regiones.

Los nefílidos fueron el grupo dominante de arañas cazadoras de murciélagos gracias a su gran tamaño (15 cm de envergadura y 7,1 g de peso) y sus enormes redes las cuales pueden alcanzar 1,5 m de diámetro a una altura de hasta 6 m. Incluso, hay lugares donde las hembras se congregan formando redes de muchos metros cuadrados. Los araneidos son más pequeños pero también construyen redes de gran tamaño.

Puede ser que la finalidad de estas arañas sea cazar grandes insectos y que por pura casualidad caigan atrapadas en sus redes pequeños mamíferos voladores como los murciélagos de las familias Vespertilionidae y Emballonuridae.

Sin embargo, debido a que en este estudio los investigadores sólo han colectado los informes de murciélagos cazados por arañas disponibles en internet, no pueden saber a ciencia cierta si realmente las arañas los cazan para comerlos. De comprobarse esto, las arañas podrían ser catalogadas como “depredadoras de murciélagos”.

Para completar esta entrada, aquí les pongo un video donde se ve a una tarántula matando a un murciélago en un laboratorio para que tengan una idea de lo que podría ocurrir en la selva.

Referencia:

Nyffeler, M., & Knörnschild, M. (2013). Bat Predation by Spiders PLoS ONE, 8 (3) DOI: 10.1371/journal.pone.0058120

Más fotos.

Diarrea, cerdos y cabras transgénicas

2013-03-16T03:03:00.001-05:00

- Jaimito, ¿qué es más rápido, el rayo o la luz?
- La diarrea señorita.
- ¡Qué! ¿De dónde sacas eso?
- Es que anoche me desperté como un rayo, prendí la luz… y ya me había cagao’.

Por lo general, una diarrea te da en el momento menos oportuno, ya sea en un día de playa, en una reunión importante de trabajo o en la casa de tu enamorada. Sin embargo, las diarreas causadas por infecciones gastrointestinales (IG) cobran la vida de más de un millón de niños cada año.

Las IG son causadas principalmente por la famosa E. coli. Si bien esta bacteria forma parte de nuestra flora intestinal desde que tenemos 48 horas de edad, ciertas variantes pueden desencadenar graves infecciones. Estas E. coli malas se caracterizan por liberar toxinas que activan una respuesta inflamatoria, disgregar las células que revisten nuestra pared intestinal y alterar la regulación de los canales iónicos causando la afluencia de iones y agua al lumen del intestino provocando diarreas agudas. Como consecuencia, se producen graves deshidrataciones y se reduce la absorción de nutrientes causando serios cuadros de desnutrición que afectan el desarrollo del niño.

Los seres humanos contamos con un antibiótico natural de amplio espectro muy efectivo llamado lisozima. La podemos encontrar en nuestras lágrimas y saliva protegiéndonos contra diversas infecciones gracias a su capacidad de romper las paredes celulares de las bacterias. Esta enzima también está presente en la clara de los huevos y desde 1998 es usada como un aditivo en la industria alimentaria.

Entonces, ¿podríamos usar la lisozima para combatir las IG provocadas por bacterias como E. coli? La respuesta es sí. Es más, la leche materna es una buena fuente de lisozimas que contribuye al establecimiento de bacterias beneficiosas en los infantes. Sin embargo, la mayoría de niños consume leche de vaca o de cabra, las cuales tienen bajas concentraciones de lisozimas. Había que hacer algo.

Ya desde 1987 los científicos estaban interesados en incorporar lisozimas humanas (hLZ) a la leche de consumo diario. Para ello tenían que introducir el gen de la hLZ en embriones de algún animal lechero. Las cabras fueron la mejor elección debido a su menor tiempo de desarrollo comparado con el de las vacas. Doce años después, obtuvieron la línea de cabras transgénicas Artemis.

Estas cabras Artemis producen 270 mg de hLZ por cada litro de leche. Esto equivale al 68% de la lisozima presente en la leche materna. La pregunta que queda es si esta leche será efectiva para el tratamiento de las IG en niños.

Como no se puede experimentar la eficacia de esta leche directamente en niños humanos con IG sin antes demostrar que este producto derivado de un animal transgénico es inocuo, investigadores de la Universidad de California Davis infectaron 12 cerditos* con una cepa de E. coli patogénica llamada O149:F4+ (ETEC) para provocarles una IG y luego les dieron 250 ml de leche pasteurizada y enriquecida con hLZ tres veces a día como tratamiento.

*Los cerdos y los humanos presentan una respuesta fisiológica similar ante una IG.

Los cerditos que recibieron la leche enriquecida con hLZ se recuperaron mucho más rápido que los cerditos del grupo control, además mostraron menor grado de deshidratación y daño intestinal. Los leucocitos en sangre regresaron a sus niveles normales rápidamente y la expresión de citoquininas IL-8 (proinflamatorias) fue menor comparado con el grupo control.

Estas pruebas demostraron que la alimentación con leche de cabra enriquecida con hLZ en el inicio de una infección intestinal causada por E. coli podría ser un tratamiento rápido y eficaz, al menos en cerditos. La enzima mata a las bacterias mientras que la leche rehidrata y recompone los iones perdidos.

Como la lisozima presente en la leche de esta cabra transgénica es de origen humano, en teoría no causaría reacciones alérgicas en los niños que la consuman, tal como la insulina humana producida por bacterias no afecta a los diabéticos que se la administran.

Referencia:

Cooper, C., Garas Klobas, L., Maga, E., & Murray, J. (2013). Consuming Transgenic Goats' Milk Containing the Antimicrobial Protein Lysozyme Helps Resolve Diarrhea in Young Pigs PLoS ONE, 8 (3) DOI: 10.1371/journal.pone.0058409

Importancia del maíz en el Arcaico Tardío de Perú

2013-02-28T02:51:00.001-05:00

Si bien se reconoce a México como el centro de origen del maíz, el Perú es uno de los principales centros de diversificación de este cultivo ya que hasta la fecha se han descrito más de 50 razas.

El maíz llegó al Perú mucho antes de lo que se pensaba. En enero del 2012, un equipo liderado por el Dr. Alex Grobman reportó haber hallado restos de maíz en el complejo arqueológico de Paredones y Huaca Prieta (Valle de Chicama). Las pruebas de radiocarbono estimaron su antigüedad en 6700 años, siendo catalogados como los maíces más antiguos de Sudamérica.

Sin embargo, aún se debate su importancia en las primeras civilizaciones peruanas que emergieron durante el periodo arcaico tardío (de 3000 a 1800 años a.C). Para algunos investigadores, el maíz sólo era usado en rituales ceremoniales, mientras que para otros, el maíz formaba parte importante de su dieta diaria.

Un estudio publicado esta semana en PNAS revela que el maíz fue ampliamente cultivado en el norte chico de Perú (Valle de Fortaleza), a unos 200 Km de la ciudad de Lima, durante el periodo arcaico tardío.

Las excavaciones realizadas en estas regiones entre los años 2002 y 2008 permitieron hallar una gran cantidad de restos de maíz en forma de polen, tallos y almidón. Los análisis de radiocarbono confirmaron que los restos pertenecían al periodo Arcaico Tardío.

Lo más interesante fue hallar restos de almidón de maíz incrustados en las herramientas y coprolitos (heces fosilizadas) encontrados en distintos lugares del Valle de Fortaleza, lo que indicaría que esta planta era consumida de manera frecuente por los antiguos pobladores de la zona y no exclusivamente en actividades ceremoniales.

Sin embargo, aún queda por determinar si el maíz era cultivado por los azúcares y almidones presentes en los tallos o por las mazorcas y los granos.

Referencia:

Haas, J., Creamer, W., Huaman Mesia, L., Goldstein, D., Reinhard, K., & Rodriguez, C. (2013). Evidence for maize (Zea mays) in the Late Archaic (3000-1800 B.C.) in the Norte Chico region of Peru Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1219425110

Imagen:

Polen de maíz fechado 2560 a.C. (Fuente: UPCH)

El Hombre Araña… científicamente correcto

2013-02-26T23:33:00.001-05:00

Si el Hombre Araña (Spider-Man) fuera científicamente correcto, en otras palabras, que sus características físicas fueran propias de una araña, sería un súper-héroe muy aterrador.

Las arañas no son lampiñas como lo es Peter Parker sino que están cubiertas de pelos por todo el cuerpo, es más, en las puntas de sus patas poseen alrededor de 624.000 pelos microscópicos llamados sétulas con los cuales puede trepar las paredes de las casas con relativa facilidad. Entonces, un verdadero Hombre Araña estaría lleno de pelos por todo el cuerpo.
La mayoría de las arañas poseen cuatro pares de ojos que varían en su posición y tamaño dependiendo de la especie. Sólo imaginen la cabeza del Hombre Araña con ocho penetrantes ojos negros alrededor de la frente.
La telaraña no sale de las patas de las arañas (mucho menos de las manos porque no tienen) sino de unos órganos especiales llamados hileras ubicados cerca de su trasero. Cada hilera tiene unas pequeñas aberturas llamadas espitas que es por donde sale una hebra de seda muy fina que luego se une con otras para formar la telaraña. Entonces, lo más exacto sería que el Hombre Araña libere su telaraña desde su trasero (a menos que se le incorpore unas hileras).
En la mayoría de los arácnidos no hay un verdadero órgano copulador (no tienen pene) sino apéndices modificados que actúan como tales llamados pedipalpos. Una de las estrategias que han desarrollado los machos de las arañas para asegurarle la paternidad es la mutilación de sus pedipalpos que quedan insertados en los orificios genitales de la hembra. Un hombre araña real y científicamente correcto se debería cortar el pene al momento de aparearse.
Las tripas de las arañas son muy estrechas por lo que no pueden comer alimentos sólidos directamente. Entonces, deben digerir los alimentos fuera de su cuerpo secretando sus enzimas digestivas sobre ellos. Si nos encontráramos con el Hombre Araña en un restaurante, lo veríamos vomitar sus jugos digestivos sobre su plato de cebiche.

Éste video animado resume todo lo que acabamos de mencionar:

Por ahí mencionan que las arañas tiene comportamientos homosexuales y producen leche pero esto no lo he podido corroborar.

Vía | Laughing Squid.

Efecto de la adicción a Internet en el cerebro

2013-02-26T07:22:00.001-05:00

Muchos de nosotros pasamos varias horas del día frente a una computadora conectados a Internet, ya sea buscando información, comentando en blogs, conversando con un amigo, viendo videos de gatos, escuchando música, poniendo Like a cualquier tontería que escribe la chica que te gusta o envueltos en un juego en línea (!Está a mi derecha, está a mi derecha… agáchate!). ¿Esto nos vuelve adictos a Internet?.

Nueva condición médica

La adicción a Internet puede ser considerada como una nueva condición médica que aún no tiene un diagnóstico establecido. Si bien existe un test de 20 preguntas que te permite saber si eres adicto o no, aún se debate su inclusión en el Manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales.

Sin embargo, se han realizado muchos estudios usando imágenes cerebrales en personas identificadas como adictas a Internet y se ha observado algunos cambios en la estructura y función cerebral, las cuales incluyen: poca disponibilidad de los receptores y transportadores de dopamina (un importante neurotransmisor) y anormalidades en la materia gris.

Usando imágenes por resonancia magnética funcional (fMRI) en estado de reposo, investigadores del Instituto de Psicología de la Academia China de Ciencias estudiaron la dinámica funcional del cerebro y su alteración en 90 regiones corticales y subcorticales de 12 adolescentes adictos a Internet y 11 adolescentes sanos. Los resultados fueron publicados el 25 de febrero en PLOS ONE.

Conectividad cerebral

Las imágenes cerebrales mostraron una clara reducción en la conectividad funcional cerebral, específicamente en la región fronto-temporo-parietal. Esto indica que hay una alteración en las conexiones inter e intrahemisféricas (de corto y largo alcance), similar a la encontrada en otros tipos de trastornos adictivos, por ejemplo, en individuos dependientes de la cocaína o la heroína (reducción en la conectividad frontal-parietal) y en personas que sufren de esquizofrenia (reducción en la conectividad frontal-temporal).

La adicción al internet también mostró un efecto sobre el putamen, una región del cerebro encargada de la liberación de una gran variedad de neurotransmisores, entre ellos la dopamina, que tiene una gran importancia en la conectividad funcional del cerebro. Estos resultados sugieren que cambios en la conectividad interhemisferica refleja la vulnerabilidad a los desordenes adictivos.

Por otro lado, no se observó alteraciones en los parámetros topológicos de las redes estructurales del cerebro. La topología y la conectividad son distintas propiedades del conectoma y anomalías en uno no implica necesariamente anormalidades en el otro.

Es importante resaltar que a diferencia de otros trastornos de adicción cuyos efectos sobre el cerebro suelen confundirse o enmascararse por efectos secundarios provocados por la sustancia psicoactiva (droga), la adicción a Internet está libre de estos efectos y su diagnóstico se hace a través del comportamiento de la persona.

Falta más estudios

Si bien este trabajo muestra indicios de algún tipo de alteración cerebral en personas adictas a Internet, los resultados aún no pueden considerarse como concluyentes debido al pequeño número de muestra. Además, aún no se ha determinado si es la baja conectividad funcional cerebral la responsable de la vulnerabilidad a los desórdenes adictivos o viceversa. Sin embargo, es un gran avance que permitirá ahondar más en el tema de si incluir o no la adicción a Internet en el manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales.

Referencia:

Hong, S., Zalesky, A., Cocchi, L., Fornito, A., Choi, E., Kim, H., Suh, J., Kim, C., Kim, J., & Yi, S. (2013). Decreased Functional Brain Connectivity in Adolescents with Internet Addiction PLoS ONE, 8 (2) DOI: 10.1371/journal.pone.0057831

Un cielo repleto de… arañas

2013-02-10T01:06:00.001-05:00

Mi peor pesadilla se hizo realidad…

Santo Antônio da Platina es una pequeña ciudad ubicada al sur de Brasil donde, antes del anochecer, ocurre un extraño fenómeno. Cientos —tal vez miles— de arañas salen de sus escondites y construyen su telaraña entre los cables de electricidad, postes de alumbrado público y los árboles. Parece que las arañas estuvieran suspendidas en el aire o cayeran del cielo como un aguacero.

El domingo pasado, un residente local llamado Erick Reis estaba grabando una fiesta de compromiso de uno de sus amigos cuando vio las arañas flotando en el aire al momento de retirarse. Nunca antes vio algo similar.

El video que verán a continuación es espectacular…

La bióloga Marta Fischer de la Pontificia Universidad Católica de Paraná, experta en arañas, examinó la grabación y dijo que este fenómeno es normal por esa región.

Se trata de ~~Anelosimus eximius~~ Parawixia bistriata que, a diferencia de la gran mayoría de especies de arañas, presenta un comportamiento social. Se reúnen en grandes colonias y forman telarañas muy grandes, las cuales pueden cubrir por completo varios árboles. En este caso, las ~~A. eximuis~~ P. bistriata que viven en las ciudades, salen de los árboles al caer la noche y forman redes muy grandes entre los postes de alumbrado público y los cables de electricidad, con la finalidad de capturar insectos.

Personalmente confieso que tengo miedo a las arañas, sean grandes o pequeñas. Nunca imaginé que un fenómeno que sólo podía ocurrir en mis peores pesadillas fuera real.

Actualización (11/02/13, 10:10 p.m.): Según un artículo publicado hoy en Wired Science no se trataría de la especia A. eximius sino Parawixia bistriata. Las A. eximius son mucho más pequeñas.

¿Por qué se arrugan las yemas de los dedos cuando se sumergen mucho tiempo en el agua?

2013-01-09T03:13:00.001-05:00

Hasta ahora creía que era debido al fenómeno de osmosis. Sin embargo, un estudio publicado hoy en Biology Letters propone una explicación alternativa mucho más convincente…

Desde hace cientos —o tal vez miles— de años, los humanos han visto con extrañeza cómo sus dedos se arrugan cada vez que son sumergidos en el agua por largos periodos de tiempo. Nosotros mismos nos percatamos de este suceso cada vez que nos damos un baño caliente o un chapuzón en la piscina.

La explicación más popular le echaba la culpa a la osmosis: un fenómeno físico típico de las membranas semipermeables, las cuales dejan pasar sólo determinados iones o moléculas de una solución. En este caso, las células que forman parte de la capa externa de la piel dejan pasar el agua provocando un hinchamiento y arrugamiento de la yema de los dedos.

Sin embargo, en la década de 1930, se hizo un inesperado descubrimiento: si los nervios de los dedos estaban dañados o si la piel que recubría la yema de los dedos era cortada y reinjertada, simplemente no se daba el arrugamiento. Esto apuntaba a que el cambio en la textura de la piel era, en realidad, una reacción involuntaria o reflejo del sistema nervioso autónomo del cuerpo y no un producto de la osmosis.

Entonces, si el arrugamiento es un proceso activo gobernado por un nervio, este debería tener alguna función evolutiva. En el 2011, el Dr. Mark Changizi, un neurobiólogo de los laboratorios 2AI en Idaho (EEUU), propuso una interesante teoría. Para él los pliegues y las arrugas en los dedos mejoran el agarre de objetos húmedos o sumergidos bajo el agua tal como los surcos de los neumáticos mejoran la tracción de los autos de Fórmula 1 en pistas mojadas.

Como la hipótesis se veía bastante atractiva, el biólogo evolutivo Tom Smulders de la Universidad de Newcastle (Inglaterra) decidió probarla a través de un ingenioso experimento.

Smulders y sus colegas reclutaron a un grupo de voluntarios para que recogieran 45 diferentes objetos —canicas y plomos de pesca— de una bandeja con su mano derecha y los pasaran a su mano izquierda a través de un pequeño agujero. Un grupo de los participantes tendrían los dedos secos y el otro grupo los dedos arrugados después de ser sumergidos en agua tibia por 30 minutos. El primer experimento consistía en recoger los objetos mojados y el segundo experimento en recoger los mismos objetos pero secos.

Los resultados del primer experimento mostraron que el grupo de los dedos arrugados recogieron los objetos húmedos un 12% más rápido que el grupo que tenía los dedos secos. Mientras que en el segundo experimento, no se observaron diferencias significativas entre los dos grupos de participantes. De esta manera, Smulders demostró el arrugamiento de la yema de los dedos mejora el agarre de los objetos cuando están húmedos.

La importancia evolutiva radicaría en que las arrugas ayudaron a nuestros antepasados a colectar las plantas húmedas que crecían cerca a la rivera de los ríos. De manera análoga, la arruga en los dedos de los pies evitaba que resbalaran durante las lluvias.

Aún queda precisar cómo las arrugas mejoran el agarre de los dedos. Una hipótesis dice que estas proporcionan una mayor área de contacto entre los dedos y los objetos. Otra hipótesis sugiere que ayudan a canalizar el agua lejos de la yema de los dedos evitando así que los objetos se deslicen. Incluso una hipótesis plantea que la exposición prolongada al agua hace que la piel libere aceites que aumentan la fricción de los dedos.

Si bien las arrugas nos confieren una ventaja con los objetos húmedos pero ninguna desventaja con los objetos secos, no está claro por qué nuestros dedos no se mantienen siempre arrugados. La explicación que da Smulders es que las arrugas podrían disminuir la sensibilidad en la punta de nuestros dedos o aumentar las probabilidades de sufrir daños cuando se atrapen objetos.

Referencia:

Kareklas, K., Nettle, D. & Smulders, T. V. Biol. Lett. doi: 10.1098/rsbl.2012.0999 (2013).

Vía | ScienceNOW & Nature News.

Las enfermedades y la evolución humana

2013-01-04T13:00:00.000-05:00

Ningún ser vivo puede vivir aislado de otro. Hasta la bacteria más simple necesita de compañía para poder sobrevivir. Y ni que hablar de los virus, que a pesar de encontrarse en el limbo entre lo vivo y lo inerte, necesariamente deben infectar a otro organismo para poder multiplicarse.

Todos los seres vivos habitamos regiones o espacios con condiciones ambientales específicas que pueden ser estables por largos periodos de tiempo o altamente cambiantes de un año para otro. Muchos de estos ambientes son compartidos por varias especies a la vez. Esta interacción puede traer consigo la aparición de simbiontes y comensales, de parásitos y hospederos, de depredadores y presas, que finalmente moldearán la evolución de todas las especies del planeta.

La influencia de la dieta

Es interesante ver que cuanto más relacionadas están las especies, hay más probabilidades de que compartan los mismos comensales y parásitos, ya sean beneficiosos como los de la flora intestinal o perjudiciales como las tenias y las ladillas. Por ejemplo, la microbiota intestinal depende de muchos factores tales como la dieta, la geografía, la fisiología del hospedero, el estado de salud y las características del mismo intestino; y es debido a esto que también muchas veces encontramos discordancias entre las relaciones filogenéticas de los hospederos y de sus comensales [1].

La figura muestra una representación esquemática del impacto que tiene la filogenia de los hospederos, la morfología del tracto digestivo y sus respectivos tipos de dieta, sobre la composición de la comunidad microbiana en las heces de estos animales. Los animales más relacionados tienen el mismo tipo de tracto intestinal. Sin embargo, la composición microbiana está fuertemente influenciada por la dieta.

Entonces, la dieta ha jugado un papel muy importante en la evolución humana, sobre todo en el desarrollo de sus enfermedades. El ancestro común de los gorilas, chimpancés, orangutanes y humanos tenía una determinada composición microbiana que fue transmitida a sus descendientes; y tal como nosotros evolucionamos de manera independiente, también lo hicieron nuestros comensales a través de la influencia del ambiente donde se desarrollaron.

Hace decenas de miles de años, los primeros homínidos empezaron a cazar a otros animales para usarlos como alimento. Aún no se descubría el fuego y las carnes se comían crudas. Esto aumentaba las probabilidades de ingerir —sin darse cuenta— los parásitos de sus presas. Muchos de ellos causaron la muerte de su hospedero y no llegaron a desarrollarse a lo largo del tiempo, mientras que otros lograron adaptarse sin causarles daño alguno, permitiéndoles desarrollarse y evolucionar de tal manera que se estableció una relación comensal —y hasta mutualista— entre ellos.

Entonces, dependiendo de la dieta que tenían los humanos primitivos con respecto a otros homínidos, los parásitos y la flora intestinal serán muy diferentes y tal vez se vean reflejadas en las relaciones evolutivas que existen entre estas especies.

Gracias a las técnicas de secuenciamiento de última generación hemos podido analizar el genoma de toda la flora intestinal de los humanos, chimpancés, bonobos y gorilas [2] en su conjunto (metagenoma), encontrando que el árbol filogenético basado en la composición de la microbiota intestinal es similar al árbol evolutivo de los primates basado en las secuencias de ADN mitocondrial.

La figura a muestra la filogenia de los primates en función al ADN mitocondrial, mientras que la figura b muestra la filogenia en base a la composición de su microbiota. Las líneas negras corresponden a los humanos, las celestes, turquesas y azules a los chimpancés, las verdes a los bonobos, y las amarillas y naranjas a los gorilas. A grandes rasgos se puede observar cierta correspondencia entre las topologías de los dos árboles. Por ejemplo, se aprecia claramente que la microbiota humana está más relacionada con dos de las tres subespecies de chimpancés estudiadas (celeste y azul claro) que con la microbiota de los gorilas Esto concuerda con las relaciones evolutvas que hay entre estas tres especies de primates.

El estudio también muestra una estrecha relación entre la microbiota de una persona que vive en Arizona (EEUU) y otra que pertenece a una tribu nativa africana a pesar que sus dietas sean completamente diferentes. Esto demostraría que la dieta no es el único factor que determina la composición de la microbiota de una determinada especie.

La influencia de la ubicación geográfica

A parte de la dieta, otra fuente importante de diversidad de especies de microorganismos y parásitos es la región geográficas donde uno habite.

Los humanos primitivos eran nómades, este estilo de vida les hacía descubrir nuevos territorios, cada uno con su propia diversidad de especies de animales, insectos y parásitos. Si los parásitos eran oportunistas, sería más fácil que se adaptaran a la vida dentro de los humanos primitivos. Un claro ejemplo son los virus transmitidos por insectos hematófagos (arbovirus), los cuales encontraron en el hombre un buen ambiente donde desarrollarse [3]. Otros parásitos, incluso llegaron a ajustar sus ciclos de vida a sus hospederos para así garantizar su óptimo desarrollo.

Una vez que los humanos desarrollaron la agricultura, formaron comunidades más estables y dejaron de migrar. Esto provocó que el flujo genético se redujera considerablemente. Cada población humana que vivía en diferentes regiones del planeta tenían sus propios parásitos y enfermedades. Debido a las distancias entre una población y otra, los parásitos ya no aumentaban su variabilidad genética, llegando a un equilibrio con el sistema inmunológico del hospedero.

Los humanos dejaron de ser nómadas y se establecieron en sociedades comunitarias. Empezaron a domesticar animales. Esto jugó un rol sumamente importante en la evolución cultural de la humanidad, y sobre todo, en la evolución de un nuevo tipo de enfermedades: las zoonóticas. Los humanos empezaron a tener un mayor contacto con los animales y empezaron a intercambiar parásitos. Entre las más conocidas tenemos al virus de la rabia. Otra enfermedad común entre animales y el hombre es el provocado por el virus del sarampión, que está bastante relacionado con el virus de la distemper de los perros.

Sin embargo, las pocas migraciones de poblaciones humanas que se registraban por aquellas épocas, debido a las grandes distancias que tenían que recorrer, provocó que las enfermedades se aislen en determinadas regiones (endemismo). Así fue como nacieron las enfermedades endémicas.

En la década de 1940 hubo una revolución en los sistemas de transporte. Los viajes intercontinentales se hicieron más rápidos y frecuentes. Muchas especies de animales fueron sacados de sus ambientes naturales y llevados a las grandes ciudades y a los campos de cultivo. Se convirtieron en ganado, fuentes de alimento y mascotas. Al salir de su ambiente natural empezaron a ser infectados por organismos con los que nunca antes estuvieron en contacto. También introdujeron parásitos en lugares donde nunca antes los había. Y muchos de estos novedosos agentes infecciosos fueron transmitidos al hombre.

Por otro lado, en el momento que nos adentrarnos en territorios inexplorados en busca de nuevos terrenos de cultivo o actividades extractivas, nos exponemos a la infección por organismos que nos pueden encontrar como un buen hospedero y desarrollarse dentro de nosotros causando enfermedades antes desconocidas. Realmente, son muchas las actividades desarrolladas por el hombre moderno que han propiciado la emergencia de nuevas enfermedades [4].

Pérdida de biodiversidad

Los antibióticos crean una fuerte presión selectiva en los agentes infecciosos provocando que aumente su virulencia. Cuando los usamos solo matamos a los organismos patógenos que son vulnerables al fármaco, quedando vivos aquellos que no lo son. Los sobrevivientes presentan algún mecanismo fisiológico o condición genética que les permite resistir su efecto. Esta ventaja selectiva les da un mayor grado de virulencia, provocando infecciones más severas.

Por otro lado, los antibióticos también provocan la muerte de los organismos que son beneficiosos para nuestra salud, por ejemplo, aquellos que viven en nuestro tracto digestivo. Muchos estudios han demostrado que nuestra microbiota ayuda a reducir la incidencia de muchas enfermedades infecciosas. Por ejemplo, la vaginosis es el resultado de la pérdida de biodiversidad de las comunidades microbianas que habitan normalmente el tracto vaginal de la mujer, mientras que la infección por Clostridium difficile es debido a la pérdida de diversidad en la flora intestinal.

Otro ejemplo es el caso de la enfermedad de Lyme. Esta enfermedad es causada por una bacteria llamada Borrelia burgdorferi cuyo vector de transmisión son unas pequeñas garrapatas que infestan a dos pequeños animales silvestres: ratones y zarigüeyas. Las garrapatas se desarrollan mejor en los ratones porque las zarigüeyas tienden a matarlos. Sin embargo, las poblaciones de zarigüeyas se han visto reducidas en los últimos años debido a la expansión de las ciudades y la degradación de los ambientes naturales. Esto ha provocado que el mejor reservorio de las garrapatas —en este caso, los ratones silvestres— sea el más abundante, aumentando así la incidencia de esta enfermedad en las personas.

En resumen...

Estos ejemplos nos permiten concluir que, tanto la domesticación de animales como la pérdida de la biodiversidad, han influido directamente en la aparición de nuevas enfermedades zoonóticas. La reducción en la diversidad de hospederos —unos no tan buenos como otros— genera una gran presión selectiva en los patógenos o los agentes vectores debido a la alta competencia por conseguir al mejor organismo donde desarrollarse, aumentando así su virulencia y transmisibilidad.

Además, la pérdida de biodiversidad facilitaría el encuentro de los patógenos con sus mejores hospederos, ya que tendrían menos especies de donde escoger y sería más probable que lleguen al hospedero indicado [4].

Finalmente, las enfermedades no sólo aparecen a través de la interacción entre especies. La mala alimentación ha promovido el desarrollo de enfermedades metabólicas que antes eran muy raras. Asimismo, hay elementos químicos que a pesar de estar presentes sólo en trazas en nuestro organismo cumplen roles importantes en nuestros procesos fisiológicos. La carencia de vitaminas puede traer graves consecuencias como la pérdida de la vista o la deformación de los huesos. La falta de Iodo puede causar daños cerebrales irreparables y el mal funcionamiento de las glándulas tiroideas. Simplemente, nuestra especie ha evolucionado de tal manera que la carencia de cualquier molécula que forma parte de nuestro metabolismo celular provoca estragos en nuestro organismo.

Referencias:

1. Ley, R. E. et al. Nat Rev Microbiol. 6(10): 776–788 (2008) doi:10.1038/nrmicro2540

2. Ochman, H. et al. PLoS Biol. 8(11): e1000546 (2010) doi:10.1371/journal.pbio.1000546

3. Ciota, A. T. & Kramer, L. D. Viruses. 2(12): 2594–2617 (2010).

4. Keesing, F. et al. Nature. 468(7324): 647–652 (2010).

Las rosas y la ingeniería de colores de las flores

2013-01-03T07:26:00.001-05:00

La floricultura, una de las ramas de la horticultura, se define como la ciencia que se dedica al cultivo familiar o industrial de flores y plantas ornamentales. El ser humano a través de su historia ha creado y desarrollado múltiples procesos para la producción masiva de flores y plantas ornamentales. Desde tiempos inmemoriales hasta la actualidad la investigación científica ha evolucionado significativamente. Pero no fue hasta después del Renacimiento que la teoría y práctica de esta ciencia evolucionó notablemente. La teoría mendeliana fue redescubierta y aplicada a inicios del siglo XX, lo que incremento exponencialmente la reproducción de estos productos.

Desde entonces, la ingeniería genética ha sido utilizada para controlar diferentes detalles de forma y color en el cultivo de flores y plantas ornamentales. La coloración de una flor está determinada por tres clases de pigmentos: flavonoides, carotenoides y betalaínas. Los flavonoides, que son los pigmentos más comunes, producen gamas de colores que van desde el rojo y morado hasta el amarillo y anaranjado.

Las antocianinas son las formas más comunes de pigmentos flavonoides. Se puede aplicar la ingeniería genética para modificar la biosíntesis de flavonoides y así obtener variedades de flores con colores casi imposibles de conseguir a través del mejoramiento genético convencional (selección artificial e hibridación). Un ejemplo es la producción de las rosas azules. Estas no existen en la naturaleza, a pesar de los grandes esfuerzos de mejoramiento mediante la reproducción selectiva.

Una compañía japonesa abordó esta problemática a través de los cambios genéticos en una antocianina llamada delfinidina. A pesar que el resultado ha sido criticado por muchos, sigue siendo un gran paso en la creación de flores de gran demanda como es el caso de la rosa azul.

El estudio de color de la flor en sus aspectos genéticos y fenotípicos continuará con futuras pruebas de campo. Hasta entonces, apreciar el resultado visual en diferentes tipos de eventos sociales aumenta el interés científico y ornamental.

Este artículo nos lo envía Jesús Garay, escritor independiente con interés en la investigación de la biotecnología y el uso de herramientas como los colorímetros para medir con precisión los rasgos físicos.

TOP TEN del 2012

2012-12-31T02:18:00.001-05:00

Y llegó el 31 de diciembre. De seguro a muchos les ha quedado la sensación de que el año se ha pasado volando. Y no hay mejor forma de cerrarlo con las 10 mejores entradas del blog en el 2012.

Si bien este año no he sido tan productivo como el año anterior, por lo cual pido disculpas, en el blog hemos cubierto interesantes investigaciones que espero hayan disfrutado leerlas tanto como yo disfruté escribiéndolas. Así que sin más preámbulo, este es el Top 10…

10. Las propiedades mecánicas de la telaraña

Las propiedades de la seda de las arañas son espectaculares. Con un grosor menor al de un cabello humano puede llegar a ser más resistente que una fibra de acero del mismo espesor, a parte de ser cientos de veces más elástico. Por esta razón, muchos científicos en el mundo está buscando la forma de sintetizarla en el laboratorio; una tarea sumamente complicada por ahora. Pero ¿a qué se debe las extraordinarias propiedades de las telarañas?.

9. Células madre desde el “más allá” y neuronas obtenidas a partir de la orina

Los cadáveres pueden ser una nueva fuente de células madre… ¡No es broma! Resulta que un grupo de investigadores liderados por Shahragim Tajbakhsh y Fabrice Chrétiendel del Instituto Pasteur (Francia), han logrado aislar células madre musculares de cadáveres humanos y de ratones dos semanas después de muertos, y han demostrado que al ser trasplantados en los ratones son capaces de regenerar el tejido dañado.

Por otro lado, científicos chinos del Instituto del Sur de China para la Biología de las Células Madre y la Medicina Regenerativa han logrado generar progenitores de células neuronales humanas a partir de las células epiteliales que se desprenden cuando orinamos. Estérate como…

8. H5N1: Cuatro mutaciones y toda una controversia

En el 2003 apareció una cepa muy patógena del virus de la gripe H5N1, también conocida como gripe aviar. Desde entonces ha infectado a unas 600 personas en el mundo matando al 60%. Sin embargo, este virus no se disemina efectivamente entre los humanos porque es incapaz de aferrarse a las células de la nariz y garganta de las personas.

El año pasado, dos grupos de investigadores —uno del Centro Médico Erasmus (Holanda) y el otro de la Universidad de Wisconsin-Madison (EEUU)— manifestaron haber desarrollado dos nuevas versiones del virus que pueden transmitirse fácilmente entre los hurones, unos pequeños mamíferos considerados como buenos modelos biológicos para el estudio de la transmisión de la gripe en humanos.

7. Reconstruyendo el metabolismo más primitivo

Usando herramientas bioinformáticas, investigadores americanos han reconstruido una red metabólica representativa del último ancestro común de todos los seres vivos.

6. Colaboraciones

Este año fue particularmente bueno para mí. Tuve el privilegio de ser invitado a colaborar con uno de los mejores portales de divulgación científica en español: Naukas (antes Amazings.es). Naukas congrega a más de 100 colaboradores, muchos de ellos reconocidos divulgadores de la ciencia en español, asegurando así la calidad de los artículos. Sin pensarlo dos veces asumí este gran reto y les puedo decir que ha sido una de las más gratas experiencias que he tenido en esta labor que desempeño en mis ratos libres: divulgar la ciencia. Espero que mis tres colaboraciones de este año les haya gustado. Si no las leyeron, aquí se las presento:

“El misterio de los virus gigantes”

“¿Cómo se hace un radiofármaco?”

“¿Cómo empaquetan los virus su ADN?”

5. Araña escultora de arañas

En medio de la Reserva Nacional de Tambopata (Perú), el entomólogo americano Phil Torres descubrió una pequeña araña con la extraña habilidad de crear señuelos y autorretratos a mayor escala para despistar a sus depredadores.

4. Transposones en virus

Científicos descubren una matrioska infecciosa: un fragmento de ADN que se integra en el genoma de un virófago, que se integra en el genoma de un virus gigante, que se integra en el genoma de una ameba, que infecta el ojo de un humano.

3. Siete formas cómo los animales usan la nanotecnología

La nanotecnología ha tenido un gran desarrollo en los últimos años. Gracias a ella, hoy contamos con dispositivos electrónicos cada vez más pequeños y eficientes. Sin embargo, la naturaleza lleva usándola por millones de años. Este artículo hace un recuento de siete usos de la nanotecnología en el mundo natural: pieles adherentes, lentes microscópicas, alas iridiscentes, nanofibras, paneles solares, escamas superdeslizantes, fibras superresistentes.

2. Astrobiología: No solo es buscar vida fuera del planeta

A principios del siglo XX, el astrónomo William Pickering usó el telescopio del Observatorio de la Universidad de Harvard —uno de los más avanzados de su época— para corroborar su extravagante teoría en la cual afirmaba que las manchas oscuras de la Luna eran causadas por enjambres de insectos en plena migración estacional. Una interesante historia sobre la evolución de la Astrobiología.

1. ¿El ATN fue el primer material genético de la vida?

La información se transmite a través del ADN y se expresa gracias al ARN. Pero, ¿por qué la naturaleza eligió los azúcares de cinco carbonos (las ribofuranosas) y no otros como el componente central del material genético? Descúbrelo aquí…

Bonus Track: Las peores cosas de trabajar en un laboratorio:

Tus amigos no-científicos no entienden lo que haces, tu horario está determinado por cosas intangibles, tu trabajo es peligroso, los laboratorios no son propicios para el sexo, y más…

Y así terminamos el año, con las 10 entradas que más me han gustado. Espero que también estén entre sus favoritas. Ahora solo me queda desearles un Feliz Año 2013 lleno de éxitos y mucha felicidad. ¡Nos vemos!

¡Virus gigantes!

2012-12-27T06:25:00.001-05:00

Hace un año hablé sobre el descubrimiento del virus más grande de todos. Es tan grande que supera en tamaño a muchas bacterias intracelulares, tales como, los mycoplasmas, las clamidias, entre otros. Y no sólo eso, su genoma tiene más de 1.200.000 pares de bases el cual codifica alrededor de 1200 genes. Lo enigmático de este y otros virus de su tipo es que posee genes que no deberían estar ahí ya que corresponden a organismos más complejos como las bacterias, las arqueas y los eucariotas. ¿A qué se debe esto? Para averiguarlo, no dejes de leer: “El misterio de los virus gigantes”, mi tercera colaboración para Naukas.

Navidad en una placa de Petri

2012-12-23T16:26:00.001-05:00

El espíritu navideño también llega a los laboratorios…

Los hongos, por lo general, son mal vistos en los laboratorios porque contaminan las placas donde se cultiva algún microorganismo de interés. Sin embargo, pese a su mala reputación, en el Instituto Craig Venter buscaron la forma de cambiar su imagen cultivándolos de la manera adecuada para hacer arte con ellos.

El árbol de navidad que vemos en la imagen superior fue hecho usando cuatro especies de hongos: las ramas con Asperigullus nidulans, el tronco con Aspergillus terreus, los adornos con Penicillium marneffei y la estrella en la punta del árbol con Talaromyces stipitatus.

Si bien en nuestro país estamos en pleno verano y no es común —por no decir: es imposible— ver hombres de nieve en las calles, en los países del hemisferio norte si lo es, y no podía faltar uno en versión fúngica:

En este caso, los ojos, el sombrero, la boca y los botones están hechos con Aspergillus niger, las manos con Aspergillus nidulans, la nariz con Aspergillus terreus y Penicillium marneffei, y el cuerpo con Neosartorya fischeri.

Tampoco podía faltar el gordo bonachón, Santa… bueno, al menos su gorro:

Para hacer un gorro de santa necesitas lo siguiente: Neosartorya fischeri para la base del gorro y la bolita, Penicillium marneffei para el resto del gorro y Aspergillus flavus para las letras (Ho-Ho-Ho).

Como pueden ver, la ciencia además de ser apasionante, es creativa y divertida.

Vía | JCVI Blog.

Araña escultora de arañas

2012-12-20T08:15:00.001-05:00

En medio de la Reserva Nacional de Tambopata, ubicado en la región suroriental del Perú, vive una diminuta araña con una extraña habilidad.

Hace unos meses, Phil Torres, un conservacionista graduado en entomología por la Universidad de Cornell (EEUU) organizó una expedición para unos visitantes que habían llegado a la reserva. Durante el trayecto observaron lo que aparentaba ser una araña muerta atrapada en una telaraña. Tenía un aspecto escamoso, como el cadáver de un artrópodo cubierto por hongos. Al acercarse un poco más, el cadáver extrañamente empezó a moverse. Una observación más detallada reveló el truco: no era una araña muerta sino un señuelo hecho con restos hojas, escombros e insectos muertos. Una pulgada más arriba había una pequeña arañita de medio centímetro que movía el señuelo como si fuera una marioneta.

Torres quedó asombrado porque era la primera vez que veía una araña con esta habilidad. Entonces se puso en contacto con su colega Linda Rayor, experta en arácnidos de la Universidad de Cornell. Ella le dijo que este tipo de comportamiento no había sido reportado antes y que era muy probable que se tratase de una nueva especie del género Cyclosa.

Este género se caracteriza por crear adornos en sus telarañas que se parecen mucho a saco de huevos o a detritos de plantas. Un estudio realizado en Cyclosa mulmeinensis sugiere que la función de estos adornos es camuflarse o despistar a sus depredadores. Aunque también se ha observado que una telaraña más decorada aumenta las probabilidades de capturar la cena.

Sin embargo, esta araña descubierta en la Amazonía peruana construye una réplica muy exacta de sí misma pero a una mayor escala. "Teniendo en cuenta que las arañas pueden hacer diseños geométricos realmente impresionantes con sus telas, no es de extrañar que puedan dar ese salto para hacer un diseño impresionante a parir de escombros y otras cosas", mencionó Torres.

Tres días después de su extraño descubrimiento, Torres se enrumbó en una nueva expedición encontrando cerca de 25 individuos cerca a las instalaciones del centro de investigación. Al extender su búsqueda a otras áreas no arrojó buenos resultados. Torres cree que estas arañas tienen una distribución muy limitada, al menos a nivel local.

Ahora, ¿cuál es el siguiente paso? Torres dice que se necesita de mucho tiempo y esfuerzo para describir el comportamiento de las arañas en campo. Además se deberá solicitar un permiso formal para colectar algunos especímenes que serán enviados a taxónomos especializados en arácnidos para que las comparen con otras especies descritas anteriormente. También podrán harán disecciones que les permitan analizar sus genitales (las especies arañas se distinguen en base a la estructura de sus órganos genitales). Finalmente, en base a toda la información colectada, se hará la descripción escrita y se enviará a una revista especializada para demostrar que se trata de una nueva especie.

Por el momento, Torres está buscando expertos en arañas que colaboren con él en la descripción de este extraño individuo que esconde la selva peruana. Mientras tanto disfrutará enseñándola a los turistas que visitan constantemente la Reserva Nacional de Tambopata.

Vía | WiredScience & Perunature.

Nuevo tipo de división celular

2012-12-17T23:50:00.001-05:00

Miren con atención el siguiente video:

Lo primero que salta a la vista es que las células del cultivo tienen dos núcleos. Luego vemos que una de estas células se divide espontáneamente en dos más pequeñas. Resulta que este video es la evidencia de un nuevo tipo de división celular recientemente descubierto por el Dr. Mark Burkard y sus colaboradores de la Universidad de Wisconsin – Madison.

Error en la división

En todo momento, miles de células de nuestro cuerpo están dividiéndose. El proceso se desarrolla, básicamente, en cuatro etapas. En la primera, el material genético se duplica y luego se condensa formando los cromosomas. En la segunda, los cromosomas migran al centro de la célula. En la tercera, los cromosomas se dividen por la mitad para dirigirse hacia los polos gracias al huso mitótico. Finalmente, en la cuarta, la célula se divide en dos a través de un proceso llamado citocinesis.

Sin embargo, a veces el proceso falla y la citocinesis no ocurre. Esto provoca que la célula termine con cuatro copias de cada cromosoma (poliploidía). Estudios previos han reportado la presencia de células poliploides en el 14% de los casos de cáncer de mama y en el 35% de los casos de cáncer de páncreas. Esto sugiere que la poliploidía es un factor que podría desencadenar la aparición de células cancerosas.

Un resultado inesperado

Con el fin de estudiar el mecanismo por el cual una célula poliploide se transforma en una célula cancerosa, Burkard y su equipo cultivaron células del epitelio pigmentario retinal en un medio enriquecido con una sustancia que inhibía la citocinesis, provocando así que las células no completen el proceso de división y terminen con dos núcleos. Luego, estas células binucleadas fueron transferidas a un nuevo medio de cultivo para ver lo que pasaba.

Lo que Burkard esperaba observar al cabo de cierto tiempo es que las células binucleadas formaran pequeños tumores. Sin embargo, esto no ocurrió. Es más, la tercera parte de las células binucleadas desarrollaron colonias de células hijas normales y el 90% de su progenie eran células con un número normal de cromosomas.

Para determinar exactamente qué era lo que había ocurrido, el Dr. Burkard decidió hacer un seguimiento a las células en tiempo real. Para ello puso los cultivos bajo un microscopio que toma fotos automáticamente cada cierto tiempo para crear con él un time-lapse del proceso. Cuando reconstruyeron los videos observaron que las células binucleadas, al cabo de cierto tiempo, crecían y se dividían en dos de manera espontánea, cada una portando uno de los núcleos.

Pero lo más interesante del proceso era que las células se dividían sin la presencia de las proteínas habituales necesarias para activar la citocinesis. Esto indicaba que lo que estaban observando era un nuevo mecanismo de división celular al cual bautizaron como “clerocinesis” (“cleros”: del vocablo griego que significa “herencia asignada”).

Burkard cree que la clerocinesis es un mecanismo de respaldo que tienen las células ante un eventual fallo de la citocinesis.

Vía | Quantum Day.

Necrofilia anura

2012-12-15T16:32:00.001-05:00

Los pequeños sapos amazónicos de la especie Rhinella proboscidea tienen un comportamiento sexual explosivo. Durante la época de apareamiento, los machos se reúnen en grupos para atraer a las hembras provocando feroces luchas entre ellos. A veces, varios machos tratan de aparear a una sola hembra causándole una muerte dolorosa por aplastamiento o ahogamiento.

Desde un punto de vista evolutivo, esto podría ser contraproducente porque se disminuye el éxito reproductivo de la especie. Los machos gastan mucha energía compitiendo contra otros para que finalmente sólo les quede una hembra muerta.

Sin embargo, investigadores del Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Brasil) liderados por Thiago Izzo descubrieron que este pequeño sapo es capaz de extraer los óvulos de la hembra ya fallecida para fertilizarlos y lograr producir embriones. Esto sugiere que la necrofilia permite la selección de machos cada vez más fuertes y agresivos que tendrán más probabilidades de pasar sus genes a la siguiente generación (mayor éxito reproductivo).

Vía | Journal of Natural History.

Imagen | Flickr @euprepiosau.

Neuronas obtenidas de la orina

2012-12-10T16:29:00.001-05:00

Parece un encabezado sensacionalista pero no lo es. Resulta que científicos chinos del Instituto del Sur de China para la Biología de las Células Madre y la Medicina Regenerativa han logrado generar progenitores de células neuronales humanas a partir de las células epiteliales que se desprenden cuando orinamos.

Estudios previos demostraron que las células humanas ya diferenciadas y especializadas pueden transformarse en otras distintas simplemente dándoles un coctel de factores de transcripción —proteínas que encienden o apagan genes— que permiten reprogramarlas.

En el blog ya vimos algunos ejemplos. En el 2011, un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford (EEUU) lograron transformar células de la piel en neuronas, mientras que otro equipo de la Universidad de Kyushu (Japón) convirtieron células del fibroblasto en células hepáticas.

En estos estudios, los genes que codifican los factores de transcripción necesarios para reprogramar las células se insertaron a través de un virus (vectores) que, por su propia naturaleza, integra su material genético en el genoma de la célula infectada. Sin embargo, la integración puede ocurrir en una región crítica del genoma provocando problemas en el proceso de desarrollo.

Para evitar los problemas asociados a los vectores virales, los investigadores chinos liderados por el Dr. Duanqing Pei usaron episomas. Los episomas son pequeñas porciones de ADN libre con la capacidad de replicarse y transcribirse de manera autónoma y que no llegan a integrarse en el genoma del hospedero. Un ejemplo típico de un episoma son los plásmidos.

Entonces, los episomas portando todos los factores de transcripción necesarios para la reprogramación celular (OCT4 (POU5F1), SOX2, SV40LT, KLF4 y los microARN MIR302–367) fueron introducidos en las células epiteliales obtenidas de la orina de un hombre de 37 años mediante la electroporación (una técnica que usa pulsos eléctricos para permeabilizar las membranas celulares y permitir el ingreso de moléculas de ADN externo). Un par de semanas después, el 0.2% de las células epiteliales se transformaron en progenitores de células cerebrales.

Cuando Pei y su equipo pusieron a las células reprogramadas en medios usados para cultivar neuronas, éstas expresaron marcadores específicos de células mucho más especializadas como las neuronas glutamatérgicas, GABAérgicas y dopaminérgicas y los astrocitos. Incluso mostraron potenciales de acción lo que indicaba que eran completamente funcionales.

Finalmente, para demostrar su potencial uso en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, los investigadores trasplantaron las células reprogramadas en ratones recién nacidos. Cuatro semanas después del trasplante, se observó que las células se integraron bien al sistema nervioso del animal y no desarrollaron tumores.

Sin dudas, el estudio es un gran avance hacia el uso de la reprogramación celular en el tratamiento de enfermedades asociadas al sistema nervioso. Las ventajas que presenta con respecto a otras técnicas es que los genes de los factores usados para la reprogramación celular no se integran al genoma de las células tratadas, reduciendo el riesgo de que ocurran problemas en el desarrollo. Además, el tiempo que tomó en transformar una célula epitelial en neuronal fue mucho más rápido comparado con el uso de células madre pluripotente inducidas (iPSC). Y al usarse células del mismo paciente al cual se le hará el tratamiento, las probabilidades de rechazo del tejido o reacciones alérgicas son menores.

Referencia:

Wang, L., Wang, L., Huang, W., Su, H., Xue, Y., Su, Z., Liao, B., Wang, H., Bao, X., Qin, D., He, J., Wu, W., So, K., Pan, G., & Pei, D. (2012). Generation of integration-free neural progenitor cells from cells in human urine Nature Methods DOI: 10.1038/Nmeth.2283