tag:blogger.com,1999:blog-61266910831644182062024-02-19T21:36:41.304-05:00La Ciencia explicadaLos descubrimientos más importantes de la ciencia contemporánea, explicados de manera sencilla y al alcance de todos.Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.comBlogger60125tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-71317243518427325472012-10-11T10:32:00.000-04:002012-10-11T10:32:56.152-04:00Evolución en tiempo realLa evolución es un proceso que toma miles de generaciones y es muy difícil de observar en animales o plantas. Por otro lado, las bacterias se reproducen tan rápido que es posible observar miles de generaciones en un tiempo razonable. Aunque los biólogos ya habían sido capaces de observar la evolución de bacterias en el laboratorio, era muy difícil identificar los cambios en el ADN que dan lugar a la evolución de nuevas características, pero con las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN, <a href="http://www.nature.com/nature/journal/v489/n7417/full/nature11514.html" target="_blank">Blount <i>et al</i></a>, lograron identificar las mutaciones responsables de la evolución de una nueva actividad metabólica en una población de bacterias. <br />
<a name='more'></a><br />
La bacteria <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli" target="_blank"><i>E. coli</i></a>, obtiene normalmente su energía un azúcar llamado <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Glucosa" target="_blank">glucosa</a>, también es capaz de utilizar otras moléculas, pero una de ellas, el <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Citrato" target="_blank">citrato</a>, sólo puede ser utilizada en condiciones anaeróbicas (en ausencia de oxígeno). El Experimento de Evolución a Largo Plazo (LTEE por sus siglas en inglés), también conocido como el “experimento de Lenski”, es un experimento diseñado por el biólogo Richard Lenski, en el que una población de <i>E. coli</i>, fue puesta en condiciones donde hay muy poca glucosa, apenas lo suficiente para que no todas las células mueran, y altas concentraciones de citrato, que no puede ser utilizado por el abundante oxígeno en el medio de cultivo. A esta población se le permitió reproducirse por miles de generaciones, hasta que alrededor de la generación 31,000 (unos 20 años) la población original fue remplazada por una población que evolucionó la capacidad de usar citrato en presencia de oxígeno, y por lo tanto se puede reproducir mucho más rápido. <br />
<br />
El experimento de Lenski demostró definitivamente que características novedosas pueden evolucionar en poblaciones de seres vivos existentes, pero los cambios en el ADN (mutaciones) que dieron lugar a la nueva capacidad no pudieron ser identificados. Una ventaja importante de las bacterias como sistemas experimentales, es que puedes congelar a una población y “revivirla” tiempo más adelante. Eso es justamente lo que el equipo de Lenski ha hecho ahora: revivir poblaciones de diferentes etapas de la evolución, y usar nuevas tecnologías para estudiarlas, en particular ahora es bastante sencillo elucidar el <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Genoma" target="_blank">genoma</a> de una bacteria, así que los investigadores secuenciaron 29 genomas de diferentes etapas de la evolución.<br />
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<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhhQDNa9e-5t0kimfQ_N4UdrHsJNnap9K4hPReeX2sypsH9VVx9x4KHaAdggB30Y5P7sA7HX0eWVW7zSb6JFNT8PBZfpX33HaipKvJFJLOIZeGFy9uMkf8X7G7VbY0ihfelj7FdpAHz1aro/s1600/evolucion_citrato.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="300" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhhQDNa9e-5t0kimfQ_N4UdrHsJNnap9K4hPReeX2sypsH9VVx9x4KHaAdggB30Y5P7sA7HX0eWVW7zSb6JFNT8PBZfpX33HaipKvJFJLOIZeGFy9uMkf8X7G7VbY0ihfelj7FdpAHz1aro/s320/evolucion_citrato.png" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;">Los 29 genomas secuenciados corresponden a individuos que vivieron durante distintas etapas de la evolución de la capcidad de usar citrato.</td></tr>
</tbody></table>
<br />
El análisis de los genomas, permitió a los científicos determinar que la capacidad de usar citrato evolucionó gracias a una serie de duplicaciones en un área del genoma que es importante para la internalización del citrato. Este proceso también es conocido como amplificación, y junto con el cambio en la regulación de este gen permitieron que E. coli pudiera internalizar las grandes cantidades de citrato del medio y utilizarlo como fuente de energía. Los investigadores también encontraron que otras mutaciones fueron importantes para que la población pudiera evolucionar, aunque la identidad de la mayoría de estas mutaciones todavía no ha podido ser determinada. <br />
<br />
Con base en estos resultados, los científicos plantearon un modelo en el que la evolución de la capacidad de uso de citrato ocurrió en tres fases: potenciación, actualización y refinamiento. La fase de potenciación se refiere a la acumulación de mutaciones que aumentan la probabilidad de que una nueva mutación permita el uso de citrato. La fase de actualización es la aparición de una subpoblación estable capaz de utilizar citrato. Por último la fase de refinamiento, es la continua mejora en la capacidad de utilizar citrato hasta que la mayoría de las células poseen esta característica. Los dos puntos importantes de este proceso son que puede dar lugar a características que estaban ausentes en la población original, y que puede hacerlo mediante un proceso gradual, lo cual es esencial en la teoría evolutiva. <br />
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<b>Referencias: </b><br />
<ul>
<li>Blount, Z. D., Barrick, J. E., Davidson, C. J., & Lenski, R. E. (2012). <i>Genomic analysis of a key innovation in an experimental Escherichia coli population</i>. Nature, 489(7417), 513–8.
</li>
</ul>
Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com2tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-91944818486946604732012-09-27T23:26:00.000-04:002012-09-27T23:26:46.408-04:00Nueva planta carnívoraLas plantas no pueden moverse de un lado a otro como los animales, y cuando la cantidad de nutrientes en el suelo es pobre, tienen que encontrar la manera obtener los nutrientes necesarios. Algunas plantas forman complejas interacciones con los microorganismos que viven cerca de las raíces, y algunas otras, las llamadas plantas carnívoras, han evolucionado de forma que sus hojas son capaces de capturar y digerir pequeños animales. La especie Drosera glanduligera, es bastante común en Australia y se conoce desde los años 70, pero apenas hasta ahora se ha caracterizado con más detalle (<a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0045735" target="_blank">Poppinga <i>et al</i>. 2012</a>).<br />
<a name='more'></a><br />
Las plantas carnívoras utilizan diferentes mecanismos para atrapar a sus víctimas. Las plantas del género <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Drosera" target="_blank">Drosera</a>, se caracterizan por tener una especie de tentáculos que producen una sustancia adhesiva que sirve como pegamento para atrapar a pequeños insectos. Una vez que el insecto está atrapado, estos tentáculos pegajosos se mueven lentamente (un proceso que tarda de varios minutos a varias horas), para envolver mejor a su presa, y digerirla mediante enzimas que son secretadas por los mismos tentáculos y otros órganos.
Aunque este proceso es ya de por sí fascinante, la especie recientemente caracterizada (<i>D. glanduligera</i>) es especial porque posee un segundo tipo de tentáculos, que rodean a los tentáculos pegajosos, y son capaces de moverse hacia el centro de la planta en una fracción de segundo, catapultando a un insecto contra los tentáculos pegajosos.<br />
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<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgQIJ8o6jtHu87lXw4iJ99irFahi8vkdpRWefWusggGy-D04eyZCV_lFIwi_IdYkpNC3E4gLocmAOw5ozkGqZJyxSztWpjYqNfZPqLS2RfY8_fvLrzFi0Od5VJvSg0R5AOVGrEj8_mIC1Ib/s1600/planta_carnivora.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="214" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgQIJ8o6jtHu87lXw4iJ99irFahi8vkdpRWefWusggGy-D04eyZCV_lFIwi_IdYkpNC3E4gLocmAOw5ozkGqZJyxSztWpjYqNfZPqLS2RfY8_fvLrzFi0Od5VJvSg0R5AOVGrEj8_mIC1Ib/s320/planta_carnivora.png" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;">Imágenes de <i>D. glanduligera</i>.</td></tr>
</tbody></table>
En varios videos publicados por los investigadores, se puede ver como el contacto de los animales con los tentáculos exteriores envía a la presa a la parte central de la planta, donde se encuentran los tentáculos pegajosos (Video <a href="http://www.plosone.org/article/fetchSingleRepresentation.action?uri=info:doi/10.1371/journal.pone.0045735.s002" target="_blank">S1</a> y <a href="http://www.plosone.org/article/fetchSingleRepresentation.action?uri=info:doi/10.1371/journal.pone.0045735.s003" target="_blank">S2</a>). Los tentáculos exteriores pueden moverse muy rápido, con una velocidad máxima de 0.75 m/s y una aceleración máxima de 7.98 m/s2. Sin embargo existe variación en esta velocidad, y los movimientos son especialmente rápidos en mayor temperatura, pero las razones de esto son desconocidas. Una vez que la presa fue atrapada por los tentáculos exteriores y está pegada a los tentáculos pegajosos, éstos se mueven lentamente para llevar a la presa hacia el centro donde es digerida (Video <a href="http://www.plosone.org/article/fetchSingleRepresentation.action?uri=info:doi/10.1371/journal.pone.0045735.s004" target="_blank">S3</a>). Este segundo movimiento es más lento y dura unos dos minutos en promedio.<br />
<br />
Los científicos creen que el movimiento de los tentáculos exteriores ex causado pr un mecanismo hidraúlico, que utiliza el agua que circula por la planta, pero más estudios son necesarios. También es importante que un tentáculo sólo puede realizar el movimiento una vez, probablemente debido a que le provoca una fractura que no puede ser reparada por la planta. Por último, el costo extra de los tentáculos exteriores, debe ser compensado de alguna manera para que haya podido ser seleccionado durante la evolución. Probablemente los tentáculos exteriores reducen la probabilidad de que una presa escape de los tentáculos pegajosos y/o permiten la captura de presas más grandes y con mayor valor nutricional.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul>
<li>Poppinga, S <i>et al</i>. "<i>Catapulting Tentacles in a Sticky Carnivorous Plant</i>" (2012). PLoS ONE 7(9): e45735. doi:10.1371/journal.pone.004573.
</li>
</ul>
Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-78469324588071618142011-12-12T21:49:00.000-05:002011-12-12T21:49:21.550-05:00Más ciencia por MéxicoHace unos días me invitaron a colaborar al <a href="http://www.masciencia.org/blog/" target="_blank">blog de Más Ciencia por México</a>. Se trata de una organización no lucrativa creada recientemente por un grupo de científicos mexicanos dispersos por el mundo, cuyo objetivo es: <i>promover la excelencia y el avance de la ciencia, la ingeniería, la investigación, la innovación y la educación en México</i>.<br />
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Por supuesto acepté la invitación y pueden leer la entrada que escribí <a href="http://www.masciencia.org/blog/bacteriofagos-reyes-en-la-virosfera/" target="_blank">aquí</a>, sobre algunos de los secretos de los bacteriófagos. Espero que la disfrute, y no olviden revisar el blog, noticias y convocatorias de Más Ciencia por México.Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-35656851917254942402011-12-02T23:32:00.000-05:002011-12-02T23:32:30.316-05:00Los gusanos moldearon nuestro genomaEn años recientes se han detectado numerosas instancias que estuvieron bajo <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Selecci%C3%B3n_direccional" target="_blank">selección positiva</a> durante la evolución humana, sin embargo, resulta muy difícil identificar los factores ambientales que hicieron posible este proceso. El clima ha sido considerado tradicionalmente el factor más importante, pero el estudio de <a href="http://www.plosgenetics.org/article/info:doi/10.1371/journal.pgen.1002355" target="_blank">Fumagalli <i>et al</i>. (2011)</a>, sugiere que es la adaptación a patógenos, en especial gusanos parasíticos, la que ha jugado un papel más relevante.<br />
<a name='more'></a><br />
La <i>adaptación local</i> es el proceso en que una población modifica su repertorio genético ante condiciones ambientales específicas en las que vive. Cuando la ventaja otorgada por una variante genética (<i>alelo</i>) específica es lo suficientemente grande, se produce un <i>barrido selectivo</i>, que es la propagación rápida en la población del <i>alelo</i> benéfico. Estos eventos dejan huellas en el genoma y en años recientes se ha logrado determinar que este proceso está involucrado en caracteres humanos como: <a href="http://www.nature.com/scitable/topicpage/evolutionary-adaptation-in-the-human-lineage-12397" target="_blank">la pigmentación de la piel, tolerancia a la lactosa, y resistencia a la malaria</a>. Sin embargo, la mayoría de estos análisis han estado limitados a detectar <i>barridos selectivos</i> fuertes que actúan drásticamente sobre una región pequeña del genoma humano.<br />
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<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgMsTnXMhnGAyEirdVKjJZQneDM59ONe9M4Bsxacu0Qe5F26JKlg0eLr0NdJItA3D6HcJKEEqNRpoVoKkvdJZcvJwwXyML41Nogmk_X-wEd8WMBqOq9Y7MKGEPn5yfSMY1XYjVW_IYJ1ZsR/s1600/schaffner_positiveselection-f1_FULL.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="167" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgMsTnXMhnGAyEirdVKjJZQneDM59ONe9M4Bsxacu0Qe5F26JKlg0eLr0NdJItA3D6HcJKEEqNRpoVoKkvdJZcvJwwXyML41Nogmk_X-wEd8WMBqOq9Y7MKGEPn5yfSMY1XYjVW_IYJ1ZsR/s320/schaffner_positiveselection-f1_FULL.jpg" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;">Ejemplo de <i>barrido selectivo</i>. Los rectángulos azules representan diferentes <i>alelos</i>, y el rojo un <i>alelo</i> benéfico. Cuando ocurre un <i>barrido selectivo</i>, el <i>alelo</i> rojo se propaga en la población y arrastra consigo <i>alelos</i> cercanos.</td></tr>
</tbody></table><br />
La <i>adaptación local</i> también puede detectarse estudiando la correlación entre la frecuencia de un <i>alelo</i>, y factores ambientales en los diferentes hábitats y poblaciones de una especia. El razonamiento detrás de esta estrategia, es que si un <i>alelo</i> confiere una ventaja en ciertas condiciones, tendrá una frecuencia más alta en dichas condiciones. La desventaja de este método es que requiere una muestra mucho más grande, pero los investigadores que realizaron este trabajo lograron obtener datos de unas 500 mil variantes genéticas en más de 1,500 personas provenientes de 55 poblaciones de todo el mundo, y relacionaron esta información con 14 variables ambientales de los lugares de origen de dichas poblaciones.<br />
<br />
Los investigadores encontraron, como es de esperarse, que la gran mayoría (95%) de las variantes genéticas en un individuo, dependen de la población a la que pertenece; lo realmente sorprendente es que del 5% restante, la exposición a patógenos es la variable más importante, explicando el 1.5% de los <i>alelos</i> de un individuo. Muy por debajo quedaron factores climáticos como precipitación, temperatura y humedad.<br />
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<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgKVBzKvPHSR8c0iV9jOxJc0H6X6rjsKOQs8WGBUMAcBTj2_mLq6TCN2XfgbWocYHkMoo39_2EQct5-KmfuPailk2tUyLC8_vgctk_mK8cjyhxrlHSZ0BCRWvuSdY2D5C_OXM9jYXDCDltt/s1600/Schistosoma_mansoni.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgKVBzKvPHSR8c0iV9jOxJc0H6X6rjsKOQs8WGBUMAcBTj2_mLq6TCN2XfgbWocYHkMoo39_2EQct5-KmfuPailk2tUyLC8_vgctk_mK8cjyhxrlHSZ0BCRWvuSdY2D5C_OXM9jYXDCDltt/s1600/Schistosoma_mansoni.jpg" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Schistosoma_mansoni" target="_blank"><i>Schistosoma mansoni</i></a>. Exposición a patógenos como este es responsable de buena parte de la diversidad genética en los seres humanos.</td></tr>
</tbody></table><br />
Dado que es posible que diferentes tipos de patógenos hayan tenido grados de influencia diferente, los investigadores evaluaron el efecto de cada uno de 4 grupos de patógenos (<a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Bacteria" target="_blank">bacterias</a>, <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Virus" target="_blank">virus</a>, <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Protozoo" target="_blank">protozoarios</a> y <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Helminto" target="_blank">helmintos</a>), y encontraron que el un grupo de gusano parasíticos denominado <i>helmintos</i> es tipo de patógeno que más afecta la distribución de variantes genéticas. Aunque las infecciones bacterianas y virales son por mucho las más comunes en las poblaciones humanas, los investigadores especulan que debido a su rápida <i>tasa de <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Mutaci%C3%B3n" target="_blank">mutación</a></i>, son capaces de escapar rápidamente a cualquier adaptación de la población humana, y por lo tanto es poco probable que alguna de estas adaptaciones persista y sea detectada. Por otro lado, los <i>helmintos</i> evolucionan más lentamente y existe un incentivo para mantener <i>alelos</i> que los contrarresten en la población humana.<br />
<br />
Los investigadores se preguntaron qué tipo de genes son afectados por la adaptación a estos patógenos, y encontraron principalmente genes relacionados con el sistema inmune y su regulación. Tal vez esto no es sorprendente, pero los científicos sugieren un vínculo entre el proceso adaptativo y la susceptibilidad a enfermedades autoinmunes. En particular, sugieren que la adaptación a patógenos pudo llevar a la evolución de un sistema inmune más agresivo, que a su vez incrementa la susceptibilidad a enfermedades como <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Esclerosis_m%C3%BAltiple" target="_blank">esclerosis múltiple</a> y <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Diabetes_mellitus_tipo_1" target="_blank">diabetes tipo 1</a>.<br />
<br />
Aunque los científicos presentan evidencia sólida de la relevancia de los patógenos en la evolución humana, no se puede todavía descartar que factores como el propio clima sean más importantes. La relación entre las diferentes variables ambientales también es confusa en esta etapa (ej.: el clima afecta la distribución de patógenos), y más datos son necesarios para una estimación confiable de los efectos de las diferentes variables ambientales. De lo que hay duda, es que los patógenos son, aunque diminutos, son nuestros depredadores y una buena parte de nuestra evolución está guida por la selección natural en favor de mecanismos que nos protejan de ellos.<br />
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<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Fumagalli <i>et al</i>. “Signatures of environmental genetic adaptation pinpoint pathogens as the main selective pressure through human evolution” (2011). <i>PLoS Genetics</i> 7(11): e1002355. doi:10.1371/journal.pgen.1002355.</li>
<li>Schaffner & Sabeti. “Evolutionary adaptation in the human lineage” (2008). <i>Nature Education</i> 1(1).</li>
<li>Wilyard. “Parasites drove human genetic variation” (2011). <i>Nature News</i> doi:10.1038/nature.2011.9345.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-13579860008973857972011-11-11T00:16:00.000-05:002011-11-11T00:16:01.799-05:00Biodiversidad y SaludEn las últimas décadas se ha registrado un declive tan rápido en la biodiversidad del planeta, que se puede decir que estamos en medio de la sexta <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Extinci%C3%B3n_masiva" target="_blank">extinción masiva</a> de la historia natural. Paralelamente, la tasa de enfermedades relacionadas al sistema inmune se ha incrementado de manera significativa, especialmente en los países desarrollados. Aunque a primera vista estos hechos no están relacionados, <a href="http://www.nature.com/embor/journal/v12/n11/full/embor2011195a.html" target="_blank">von Hertzen <i>et al</i>. (2011)</a>, proponen que el declive, comúnmente ignorado, de la biodiversidad microbiana señala un vínculo entre estos dos fenómenos.<br />
<a name='more'></a><br />
De acuerdo al registro fósil, en los tiempos anteriores a la aparición de los seres humanos, había una tasa de extinción de entre el 0.001% y el 0.01% de las especies cada 100 años. En la actualidad, la tasa es del 1% y está en aumento; un tercio de los animales y plantas de los que se tiene suficiente información están amenazados, y se estima que entre 20% y el 30% de las especies se extinguirán en los próximos 100 años. Aunque la vida microbiana como tal no está amenazada (hay muchísimos más microbios que seres macroscópicos, y ellos tendrán mayor probabilidad de sobrevivir una catástrofe ecológica), la biodiversidad de los microorganismos también ha declinado considerablemente, especialmente en espacios urbanos.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhb0J6Iz4Y1Vw3BQdXZ1nxt2X4ffHnEADyb-wElUu3W8BmbNdLu70I9vh8hZAk-7NbkYq7bXQDOypalDUiPdcQRs1H6zEwhsDF_w06ukZ8KM5c3FAnbLpUvNteLgke-QBgo1DTZJahkyB03/s1600/biodiversidad_salud.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="157" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhb0J6Iz4Y1Vw3BQdXZ1nxt2X4ffHnEADyb-wElUu3W8BmbNdLu70I9vh8hZAk-7NbkYq7bXQDOypalDUiPdcQRs1H6zEwhsDF_w06ukZ8KM5c3FAnbLpUvNteLgke-QBgo1DTZJahkyB03/s320/biodiversidad_salud.jpg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
A la izquierda se muestran tres índices independientes de la biodiversidad en las últimas décadas. A la derecha se muestra la incidencia de asma y un tipo de alergias.</span></div><br />
La relevancia de los microorganismos para el buen funcionamiento del sistema inmune ha sido reconocida por algún tiempo. La <i>hipótesis de la higiene</i> dice que la falta de exposición, durante la infancia, a agentes infecciosos incrementa el riesgo de ciertas enfermedades como asma o alergias. Sin embargo, von Hertzen <i>et al</i>. (2011) argumentan que este modelo debe ampliarse para incluir el efecto de la disminución global de la biodiversidad.<br />
<br />
En los últimos años, la evidencia de que la interacción con microorganismos es esencial para una buena salud se ha multiplicado. En particular, el análisis de la comunidad que vive naturalmente en nuestro cuerpo (el <i>microbioma</i> humano), ha mostrado que somos portadores de linajes bacterianos específicos, y en proporciones específicas, que contribuyen a mantener el buen funcionamiento del metabolismo y nuestra salud en general. De hecho se ha identificado un grupo de genes llamados <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Receptor_de_tipo_Toll" target="_blank">receptores tipo Toll</a> (TLRs), y al gen IFN-y como responsables de la inducción adecuada del sistema inmune, y se ha demostrado que requieren de un de un <i>microbioma</i> saludable.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiwOFQJw6DukhssCRj4kU1oVfg7yurpQQEAe0l09wfwsdWy290FFmrfoOpikw2HukdK9eYTc1rOqEYW0ordYOKWfk2qgxCFDHIbl7ed1TjFyHwSNd6dvak-jeJQhRhhMUaFXR34fskJ0N2C/s1600/sistema_inmune_microbiota.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiwOFQJw6DukhssCRj4kU1oVfg7yurpQQEAe0l09wfwsdWy290FFmrfoOpikw2HukdK9eYTc1rOqEYW0ordYOKWfk2qgxCFDHIbl7ed1TjFyHwSNd6dvak-jeJQhRhhMUaFXR34fskJ0N2C/s320/sistema_inmune_microbiota.jpg" width="279" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Diagrama que muestra la red de regulación de la activacion del sistema inmune y su interacción natural con microorganismos.</span></div><br />
Otros estudios han ligado la presencia de un <i>microbioma</i> atipico con un conjunto de enfermedades como: asma, alergias, diabetes tipo 1, enfermedad inflamatoria intestinal, obesidad, cambios en el comportamiento, y enfermedad pulmonar obstructiva crónica. Todos estos padecimientos están a su vez relacionados con el malfuncionamiento de la <i>respuesta inflamatoria</i>, sugiriendo un mecanismo de acción.<br />
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En un individuo sano, la correcta activación de los mecanismos de control del sistema inmune se produce a través de la la interacción con diversos microorganismos, y experimentos en ratones han demostrado que la alteración de la microflora intestinal deriva en el incorrecto funcionamiento del sistema inmune, lo cual permite la colonización por microorganismos diferentes a los normales. Esto crea un círculo vicioso que perpetúa el desarreglo entre el sistema inmune y la microflora, e incrementa la susceptibilidad a desarrollar las enfermedades previamente mencionadas.<br />
<br />
En realidad, la evidencia más sólida en favor de esta hipótesis viene de estudios epidemiológicos en migrantes que se mueven de regiones con baja incidencia de enfermedades crónicas (regiones rurales), hacia regiones de alta incidencia de estas enfermedades (regiones urbanas). Estos individuos suelen gozar de buena salud inicialmente; sin embargo, su salud declina progresivamente hasta los niveles del lugar al que llegan, o incluso a niveles más bajos. Este proceso suele tomar unos 10 años, pero puede ser inmediato y suele ser más grave en estos casos. Estos cambios vienen asociados a una mayor susceptibilidad a enfermedades relacionadas con la microbiota, por lo que los científicos proponen la existencia de un <i>síndrome de adaptación inmune</i>, que implica la incapacidad de adaptarse a regiones con una baja diversidad microbiana.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiSsz4Sj7tXlAQU81u4-lGyViCz4mLKm78vE2u1YRnh-zpZcu3Fw_VqnhD624eD8tgwDVOi3Nd3UQRkDlQdB5lcUagq8rqxWG-aYCPWsvxoMgrutRyTz_6vA2hofsW06MAv6xNu1nlunG5G/s1600/biodiversidad_sistema_inmune.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiSsz4Sj7tXlAQU81u4-lGyViCz4mLKm78vE2u1YRnh-zpZcu3Fw_VqnhD624eD8tgwDVOi3Nd3UQRkDlQdB5lcUagq8rqxWG-aYCPWsvxoMgrutRyTz_6vA2hofsW06MAv6xNu1nlunG5G/s320/biodiversidad_sistema_inmune.jpg" width="311" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br>Cuadro conceptual de la hipótesis propuesta. La pérdida de hábitats deriva en un mayor riesgo de enfermedades inflamatorias.</span></div><br />
La tendencia actual indica que en los próximos 30 años entre el 66% y el 85% de la población mundial vivirá en zonas urbanas con baja biodiversidad. La implicación de la hipótesis planteada por los científicos es que la baja biodiversidad lleva al mal funcionamiento del sistema inmune, y eventualmente al desarrollo de enfermedades que generan una mayor carga sobre los individuos y las sociedades en general. Si no se detiene la devastación masiva de hábitats y se reduce la tasa de extinción que existe en la actualidad, no sólo estaremos privando a las futuras generaciones de las riquezas naturales que poseemos, sino que estamos reduciendo nuestra propia calidad de vida y la de quienes nos sustituirán.<br />
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<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>von Hertzen <i>et al</i>. “Natural immunity” (2011). EMBO Reports Vol 12. pp. 1089-1093.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-59932928280123053842011-11-02T23:18:00.000-04:002011-11-02T23:18:50.952-04:00La peste negraLa <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Peste_negra" target="_blank">peste negra</a> azotó Europa durante el siglo XIV, causando la muerte de la mitad de la población del viejo continente en sólo cinco años. Aunque la enfermedad reapareció varias veces, y la bacteria responsable (<a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Yersinia_pestis" target="_blank"><i>Yersinia pestis</i></a>) todavía circula en las poblaciones humanas, ninguno de los brotes posteriores al de 1347 causó la devastación del primero. Utilizando restos de víctimas de aquélla epidemia, <a href="http://www.nature.com/nature/journal/v478/n7370/full/nature10549.html" target="_blank">Bos <i>et al</i>. (2011)</a> lograron elucidar el genoma de este patógeno medieval, que resultó ser sorprendentemente similar al de las cepas contemporáneas.<br />
<a name='more'></a><br />
La primera epidemia de la peste negra ocurrió entre 1347 y 1351, causando la muerte de unos 30 millones de personas. La diferencia entre la mortalidad y <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Morbilidad" target="_blank">morbilidad</a> de esta primera aparición con las posteriores, han llevado a sugerir que fue causada por una cepa especialmente virulenta de la bacteria <i>Yersinia pestis</i>, sin embargo, dado que no sabemos que cepa específica la causó, esta propuesta era puramente especulativa. En tiempos recientes se ha logrado obtener los genomas de organismos extintos como el <a href="http://cienciaexplicada.blogspot.com/2010/05/el-genoma-del-neandertal.html" target="_blank">Neandertal</a>, y aunque se tienen los restos de víctimas de la peste negra, es difícil aislar el material genético de una bacteria, ya que está contaminado por <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Adn" target="_blank">ADN</a> humano y de otros microorganismos que participan en la descomposición.<br />
<br />
Para superar esta dificultad, los científicos aprovecharon un método llamado <i>captura de ADN</i>, que aprovecha la <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Adn#Apareamiento_de_bases" target="_blank">complementaridad</a> del ADN para aumentar la concentración de los fragmentos de interés. En términos simples, si te interesa una sección del ADN, y tienes una buena aproximación a su secuencia de nucleótidos, puedes usar una molécula parecida para capturar la que te interesa. Gracias a esta técnica, los científicos fueron capaces de aislar el ADN de la cepa ancestral -usando el genoma de una cepa moderna- de los restos de cuatro individuos muertos por la primera epidemia de la peste negra. Los investigadores obtuvieron suficiente ADN como para secuenciar el genoma de la cepa de <i>Y. pestis</i> responsable de la peste negra.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiI8Kp63L0Hhml5oEXWCiM5-LSLpIEq58LAlmG-D9RhtUTb6NmbfNMD0sOQ0V0KrA3kpjQc1D1EHOclNobu5LEfnkY4hwyxnctYq73z0n0-xN65olL_GnAhMgiLnafQKEpH_YpRfvzpwpfi/s1600/peste_negra_genoma.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="304" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiI8Kp63L0Hhml5oEXWCiM5-LSLpIEq58LAlmG-D9RhtUTb6NmbfNMD0sOQ0V0KrA3kpjQc1D1EHOclNobu5LEfnkY4hwyxnctYq73z0n0-xN65olL_GnAhMgiLnafQKEpH_YpRfvzpwpfi/s320/peste_negra_genoma.jpg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Representación del cromosoma de Y. pestis medieval (azul), sobre el genoma moderno.</span></div><br />
Los científicos compararon el genoma medieval con el de una cepa moderna y encontraron sólo 97 puntos en los cuales difieren sus cromosomas. Comparando con las posiciones equivalentes en la especie cercana <i>Yersinia pseudotuberculosis</i>, los científicos encontraron que la cepa medieval es idéntica a esta otra especie en las 97 posiciones en las que difiere con la cepa moderna. Esto significa que estas variantes se encontraban en la población de <i>Y. pestis</i>, desde antes de la epidemia de la peste negra, y por lo tanto, es poco probable que alguna de ellas sea directamente responsable del incremento en virulencia durante el siglo XIV.<br />
<br />
Gracias a la gran precisión con que pueden fecharse las muertes de las victimas, se puede usar el principio del <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Reloj_molecular" target="_blank">reloj molecula</a>r para fechar la divergencia entre organismos. En pocas palabras, se puede establecer una relación lineal entre la divergencia genética y la divergencia temporal, y si se conoce esta relación para alguna rama del árbol evolutivo, se puede extrapolar a otras ramas que no pueden fecharse directamente. Con esta técnica los científicos determinaron que todas las cepas patógenas de <i>Y. pestis</i> en la actualidad, provienen de un ancestro común que vivió entre 1282-1343. Esto significa que la llamada <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Plaga_de_Justiniano" target="_blank">Plaga de Justiniano</a>, ocurrida en el siglo VI y tradicionalmente atribuida a <i>Y. pestis</i>, fue causada por una cepa que se extinguió posteriormente o por un patógeno diferente.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjMHFL0hQAAT_NLlRIQoljKFAZjB9bO3cCZmxT43pH4gUSw_vc1oAL7EegnlBki6E6TgD2l2Dw1TH891oV3c76BXizzv9YI6nIq_BGBn8qeJ_kTZxUOSpYL6jmSehg7NIVq97ydeQhbgDdG/s1600/peste_negra_dispersion.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjMHFL0hQAAT_NLlRIQoljKFAZjB9bO3cCZmxT43pH4gUSw_vc1oAL7EegnlBki6E6TgD2l2Dw1TH891oV3c76BXizzv9YI6nIq_BGBn8qeJ_kTZxUOSpYL6jmSehg7NIVq97ydeQhbgDdG/s320/peste_negra_dispersion.jpg" width="241" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Origen de cepas modernas de Y. pestis (arriba) y dispersión de la peste negra en el siglo XIV.</span></div><br />
Lo más notable de este trabajo, es el descubrimiento de que la cepa causante de la peste negra es prácticamente idéntica a las cepas que circulan en la actualidad. Esto significa que la composición genética de un patógeno es sólo uno de los aspectos que determinan la etiología de una enfermedad, y también hay que tomar en cuenta factores como la susceptibilidad genética de la población infectada, la dinámica con que se transmite la enfermedad, el clima, las condiciones sociales, las interacciones con otras enfermedades, entre otras. Todo esto es importante para que los programas de salud pública que sean capaces de prevenir y responder ante los retos que aparezcan.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Bos et al. “A draft genome of Yersinia pestis from victims of the Black Death” (2011). Nature Vol. 478 pp 406-510.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-43642135740484055562011-10-26T14:25:00.000-04:002011-10-26T14:25:18.560-04:00Agua espacialDurante su formación, la temperatura terrestre era demasiado elevada como para tener agua en estado líquido, y no había una atmósfera que retuviera el vapor de agua. Esto implica que el agua que hoy ocupa tres cuartos de la superficie terrestre debió llegar una vez que la tierra se había enfriado. Se ha sugerido que los cometas (en los cuales se ha detectado hielo), que se impactaron contra nuestro planeta son una posible fuente de este liquido esencial para la vida. <a target="_blank" href="http://www.sciencemag.org/content/334/6054/338">Hogerheijde <i>et al</i>. (2011)</a> utilizaron los instrumentos del <a target="_blank" href="http://www.esa.int/SPECIALS/Herschel/index.html">observatorio espacial Herschel</a>, para estudiar un sistema planetario en formación, y lograron detectar agua suficiente para miles de océanos terrestres.<br />
<a name='more'></a><br />
El <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Formaci%C3%B3n_y_evoluci%C3%B3n_del_Sistema_Solar">modelo prevalente</a> de la formación de nuestro sistema solar es que, hace unos 4,600 millones de años, había una nube molecular gigante que sufrió un <i>colapso gravitacional</i> que dio origen a la formación del Sol (y probablemente otras estrellas). La parte de la nube alrededor del recién formado Sol, comenzó a rotar alrededor de éste formando una especie de anillo, llamado <i>disco protoplanetario</i>, y las colisiones entre partículas cada vez más grandes dentro de este disco dieron lugar a los planetas. El sistema TW Hydrae se encuentra a 184 años luz de nosotros y la estrella principal (<a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/TW_Hydrae">TW Hdrae</a>) tiene un <i>disco protoplanetario</i> a su alrededor, y se cree que es un sistema planetario en formación.<br />
<br />
Los instrumentos en el observatorio espacial Herschel permiten detectar el espectro químico del vapor de agua, y éste ha sido detectado en la región del disco cercana a la estrella TW Hydrae;en las regiones más distantes, las bajas temperaturas provocan que el agua, de haber, exista en forma de hielo, cuyo espectro químico no puede ser detectado. Sin embargo, la radiación ultravioleta que alcanza estas regiones es capaz de provocar que una fracción minúscula de este hielo se convierta temporalmente en vapor de agua.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5e-U5-3GO6E6d9mfQsHHCsTuPZd-7mOnXltkW1iskGoV3JrrVqFnw5znWGvZxgkU2ICgzY5LKiELEelnTRlfbAHQPcE8YFHLPq1pc9XOk1pZcKoTKmiPGIvTLCKNxJMWl-0b60d1iPSqd/s1600/linea_nieve.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="210" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5e-U5-3GO6E6d9mfQsHHCsTuPZd-7mOnXltkW1iskGoV3JrrVqFnw5znWGvZxgkU2ICgzY5LKiELEelnTRlfbAHQPcE8YFHLPq1pc9XOk1pZcKoTKmiPGIvTLCKNxJMWl-0b60d1iPSqd/s320/linea_nieve.png" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
La llamada <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea_de_congelamiento"><i>línea de la nieve</i></a> indica la distancia de una estrella a partir de la cual el agua, de haber, existe como hielo en un disco protoplanetario. En nuestro sistema solar, esta línea además divide los planetas entre rocosos y gaseosos.</span></div><br />
<br />
Los investigadores lograron detectar el espectro este vapor de agua, que equivale a 0.05% de la masa de los océanos terrestres; sin embargo la cantidad de hielo necesaria para generar esta cantidad de vapor es mucho mas grande y, usando simulaciones detalladas, los científicos estimaron que la cantidad de hielo que debe existir en el disco protoplanetario, es de unos 9x10<sup>27</sup> g, que es varios miles de veces la masa del agua en los océanos terrestres.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgaRMTDOaeGwy0v8f2WLliOaVOXNlN8ubX_fBYhdfGQj5uNCJiewIcqxdGp9NV7ELkUHkO4Yrt6mn2PWtdxKjqbTkLSmQ7loXJC1dLf4Ieyz-rXgElZ_8raR4utolK6juIpzt5w8qHovu0u/s1600/orto_para.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgaRMTDOaeGwy0v8f2WLliOaVOXNlN8ubX_fBYhdfGQj5uNCJiewIcqxdGp9NV7ELkUHkO4Yrt6mn2PWtdxKjqbTkLSmQ7loXJC1dLf4Ieyz-rXgElZ_8raR4utolK6juIpzt5w8qHovu0u/s320/orto_para.png" width="288" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
La <i>firma química</i> de vapor detectado por el observatorio espacial Herschel.</span></div><br />
Por último, los investigadores compararon el espectro químico de varios cometas individuales, y determinaron que es consistente con las propiedades químicas del hielo en el <i>disco protoplanetario</i>. Dado que los cometas suelen contener mezclas heterogéneas de compuestos químicos de diferentes partes del sistema planetario al que pertenecen, los científicos proponen que actúan como distribuidores de estos compuestos, incluyendo agua, en las etapas tempranas de la formación de un sistema solar y es posible que esta sea la manera en que el agua llegó a la Tierra.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Akeson. “Watery disks” (2011). Science Vol. 334 No. 6054 pp.316-317.</li>
<li>Hogerheijde <i>et al</i>. “Detection of water reservoir in a forming planetary system” (2011). Science Vol. 334 No. 6054 pp.338-340.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-69396461217293484162011-10-18T11:15:00.000-04:002011-10-18T11:15:08.181-04:00El milagro reveladoLa <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Synsepalum_dulcificum" target="_blank">fruta milagrosa</a> (<i>Synsepalum dulcificum</i>) es una planta de África occidental. Cuando sus frutos entran en contacto con la lengua humana, los sabores ácidos se tornan dulces durante algún tiempo. Se sabe que los nativos africanos la utilizaban como edulcorante y desde hace algún tiempo se identificó a la <i>miraculina</i>, una proteína producida por la planta que es responsable del cambio de sabor; sin embargo, el mecanismo de acción de la miraculina es desconocido, en parte porque es difícil de cuantificar y estudiar. Recientemente, <a href="http://www.pnas.org/content/108/40/16819" target="_blank">Koizumi <i>et al</i> (2011)</a>, desarrollaron un sistema experimental que les permite cuantificar la acción de la miraculina e identificaron un receptor humano que parece ser el blanco de esta singular proteína.<br />
<a name='more'></a><br />
La planta de la fruta milagrosa pertenece a la familia <i>Sapotaceae</i>, igual que el zapote y el mamey, prefiere los suelos ácidos, su altura máxima es de unos 10 metros, y requiere de unos 10 años para alcanzar la madurez. Debido a sus propiedades edulcorantes, han habido varios intentos de comercializarla pero hasta ahora sin mucho éxito.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgeV2RYwiiWglqXtluu9KL9uIXjPRx1O0gPsDNguc2iNf1d_vEI-gbMl-2V5dd6zodoeoAB_N2Uo_i3OjvQ9pO6ztct26Z0yS5WEiVT6qLAGcS6ajfMQPAfPUzp42PUBWBpK6-WQWF8I4ZG/s1600/fruta_milagrosa.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgeV2RYwiiWglqXtluu9KL9uIXjPRx1O0gPsDNguc2iNf1d_vEI-gbMl-2V5dd6zodoeoAB_N2Uo_i3OjvQ9pO6ztct26Z0yS5WEiVT6qLAGcS6ajfMQPAfPUzp42PUBWBpK6-WQWF8I4ZG/s320/fruta_milagrosa.jpg" width="240" /></a><span style=" font-size: xx-small"><br>Una planta de la fruta milagrosa.</span></div><br />
Los científicos japoneses responsables de este estudio habían demostrado previamente que la <i>neculina</i>, otra proteína que torna dulces sustancias ácidas, afecta la acción del receptor hTIR2-hTIR3; por otro lado, la neculina y la miraculina son completamente diferentes por lo que no tendrían que seguir el mismo mecanismo. Sin embargo, los científicos notaron que el químico lactisole, un inhibidor de hTIR2-hTIR3, también inhibe la acción de la miraculina, sugiriendo que esta también actúa a través de este receptor.<br />
<br />
Para poder cuantificar el efecto de la miraculina, los investigadores usaron un tipo de células llamadas HEK293, que son realmente células de riñón que no expresan el receptor hTIR2-hTIR3, pero son fáciles de cultivar y manipular. Los científicos modificaron estas células para que expresaran el receptor de interés y añadieron un gen <i>reportero</i> que emite fluorescencia cuando el receptor es activado. De esta manera se puede medir cuantitativamente el efecto de la miraculina sobre el receptor. Los investigadores demostraron la utilidad de su nuevo sistema, recapitulando las propiedades conocidas de la miraculina; ésta sólo afecta sabores ácidos y no tiene efecto en un pH (una medida de la acidez de una solución) neutro.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgqCCSMEDIAW_CcY3qXphHwEplmZew_FCKkGQvx50BAz-8AJWdUPu7_hbewgnc606l22fa1myohb9gfjZotPulYM2qkPnyhU0vYdYQPKaUVuuYz8mSAh2bYxRNBxT_CW1rIyGonibUL-L81/s1600/HEK_miraculina_pH.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="144" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgqCCSMEDIAW_CcY3qXphHwEplmZew_FCKkGQvx50BAz-8AJWdUPu7_hbewgnc606l22fa1myohb9gfjZotPulYM2qkPnyhU0vYdYQPKaUVuuYz8mSAh2bYxRNBxT_CW1rIyGonibUL-L81/s320/HEK_miraculina_pH.png" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Sistema experimental desarrollado por los investigadores. A la derecha se observa la diferencia en fluorescencia en un pH ácido (5.0) y neutro (7.0). A la izquierda se observa la fuerza de la respuesta a miraculina con respecto al pH.</span></div><br />
Los investigadores extendieron sus resultados y cuantificaron el efecto de la dosis de miraculina en la fuerza de la respuesta y, estimulando repetidamente células pre-incubadas con miraculina, obtuvieron evidencia de que esta proteína se une directamente al receptor hTIR2-hTIR3. Los científicos también evaluaron el efecto de la miraculina en combinación con varias moléculas dulces en un pH neutro y determinaron que, en ese pH, la miraculina es un <i>antagonista</i> (reduce la actividad), del receptor hTIR2-hTIR3, mientras que en un pH ligeramente ácido, es un regulador positivo (<i>agonista</i>) de dicho receptor.<br />
<br />
En este punto, la evidencia de que la miraculina actúa a través de hTIR2-hTIR3 ya era bastante sólida; sin embargo, los detalles moleculares de la interacción no habían sido develados. Los científicos notaron que el receptor equivalente en los ratones mTIR2-mTIR3, es insensible a la miraculina y construyeron receptores <i>quiméricos</i> (con partes de la proteína humana y partes la del ratón) y lograron identificar una región del receptor, llamada hTIR2 ATD, que es requerida en su variante humana para que la miraculina tenga un efecto.<br />
<br />
Después de esto, los investigadores utilizaron modelos computacionales del receptor y una técnica denominada <i>docking</i>, que intenta predecir sitios de interacción entre moléculas, para identificar la posición específica donde la miraculina se une. Con las predicciones de este método, se construyeron nuevas quimeras de hTIR2-hTIR3 con variantes en la región entre las posiciones 448-494 de hTIR2 ATD, y se determinó que es en esta pequeña sección del receptor donde la miraculina interactúa con el receptor.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEje-LWjfg5cpWAP17jSTUNTfB0-5HbVxQHKJgFuD_u6AShiJED3ZiTuY669ATWRXZFbkHybwbZeJMuuPiUVO7CulGMdUuTj5LyeTO_zLkto52OBEIXi9heFb_YLEkxb4YDzTb9Ml_XS1Y2A/s1600/docking_miraculina_hTIR2hTIR3.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="192" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEje-LWjfg5cpWAP17jSTUNTfB0-5HbVxQHKJgFuD_u6AShiJED3ZiTuY669ATWRXZFbkHybwbZeJMuuPiUVO7CulGMdUuTj5LyeTO_zLkto52OBEIXi9heFb_YLEkxb4YDzTb9Ml_XS1Y2A/s320/docking_miraculina_hTIR2hTIR3.png" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Resultados del <i>docking</i>, el cuadro naranja indica la región donde ocurre la interacción.</span></div><br />
Más allá de elucidar los componentes responsables del efecto de la fruta milagrosa, la relevancia de este articulo radica en que vincula mediante un mecanismo general el efecto de dos proteínas (neculina y miraculina) no relacionadas, lo que es un ejemplo de convergencia evolutiva. Por otro lado la función biológica de estas proteínas sigue siendo un misterio, otras como la <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Capsaicina" target="_blank"><i>capsaicina</i></a> (proteína que da el sabor picante al chile) le sirven a las plantas como un mecanismo de defensa contra herbívoros, pero dado que la miraculina sólo afecta a primates y no a otros mamíferos, su utilidad no está muy clara. Es posible que el fenómeno que percibimos sea un efecto colateral de alguna otra función no identificada, pero la convergencia en el mecanismo con neculina es evidencia de lo contrario.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
Koizumi <i>et al</i>. “Human sweet taste receptor mediates acid-induced sweetness of miraculin” (2011). <i>Proceedings of the National Academy of Sciences</i> 4;108(40):16819-24.Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-4559920254547202402011-10-18T00:11:00.000-04:002011-10-18T00:11:36.012-04:00Regresamos!Después de algunos meses en silencio por problemas de tiempo, <i>La Ciencia explicada</i> regresa a la actividad. Se le agradece a todos los seguidores por su paciencia y esperamos que sigan disfrutando los artículos que se publican en este sitio.Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-16508627839084299342011-06-24T17:33:00.000-04:002011-06-24T17:33:48.193-04:00Lógica molecularLas computadoras modernas se basan en su capacidad de convertir entre ceros y unos. Las reglas para esta conversión se denominan <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica" target="_blank">puertas lógicas</a> que toman valores de entrada (input) y dan como resultado un valor de salida (output). De manera análoga a los circuitos integrados, se ha intentado reproducir estas operaciones dentro de un ser vivo, donde la puerta lógica es codificada en el ADN y es operada mediante otras biomoléculas. Aunque ha existido cierto éxito, la complejidad de las operaciones que se pueden implementar en una célula está severamente limitada; para superar esta limitante, <a href="http://www.nature.com/nature/journal/v469/n7329/full/nature09565.html" target="_blank">Tamsir <i>et al</i>. (2011)</a> desarrollaron una colección de células, cada una de las cuáles realiza una operación sencilla, que son luego combinadas para obtener funciones más complejas.<br />
<a name='more'></a><br />
Los investigadores implementar primero una un tipo de puerta lógica denominada <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica#Puerta_NO-O_.28NOR.29" target="_blank">NOR</a>, que toma dos valores de entrada y regresa un solo valor de salida. En el sistema desarrollado, la célula detecta la ausencia (0) o presencia (1) de dos moléculas diferentes, que son capaces de activar de forma independiente la producción de un gen llamado CI, cuando éste se encuentra presente, reprime la producción de un segundo gen, llamado YFP, que emite fluorescencia detectada con una cámara, y funciona como output . De esta forma, la presencia de cualquiera de las dos moléculas originales activa a CI lo cual detiene la producción de YFP (0), mientras que cuando ninguna de las dos moléculas está presente, CI no es activado y YFP es producido (1).<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgWVG6VTw-b1xxgRFFRoeSBnlY3r-eGM8WOIpIn29e6BjeSnjTWms3EbIfNtxwDZZk3JaEN4qFZd5ENXTfcDVSmrKxqX0qDEbNJK1DyRcAOhDFl6AMksbh389zcf3YjcoLPXCelRjq-LRcW/s1600/puertaNOR.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="121" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgWVG6VTw-b1xxgRFFRoeSBnlY3r-eGM8WOIpIn29e6BjeSnjTWms3EbIfNtxwDZZk3JaEN4qFZd5ENXTfcDVSmrKxqX0qDEbNJK1DyRcAOhDFl6AMksbh389zcf3YjcoLPXCelRjq-LRcW/s320/puertaNOR.jpg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Diseño de la puerta lógica NOR implementada. La tabla muestra las posibles combinaciones de los dos valores de entrada (In1, In2), y el output producido por cada uno de los posibles inputs.</span></div><br />
Una vez que los científicos determinaron que su puerta lógica funcionaba correctamente, decidieron implementar funciones más complicadas con combinaciones de la puerta NOR, cuya elección no fue accidental, sino que es una de las dos puertas lógicas <i>funcionalmente completas</i>, lo que significa que cualquier operación lógica puede ser obtenida a partir de combinaciones de NORs. Sin embargo, existen dos problemas fundamentales que complican la implementación de múltiples puertas lógicas en una misma célula: el primero es que se encuentran aisladas y puede ocurrir interferencia entre los componentes de las diferentes puertas lógicas; el segundo es que cada uno de estos sistemas impone una carga metabólica para el organismo, que debe invertir recursos y energía en producir los componentes, por lo que sistemas más complejos, puede afectar el crecimiento y eficiencia del sistema en conjunto.<br />
<br />
Los investigadores resolvieron el problema utilizando una colección de células, cada una de las cuáles tiene una puerta NOR esencialmente idéntica, pero que cambia en los detalles de qué moléculas puede usar como input y qué molécula produce como output, de esta forma los investigadores pueden conectar a placer las diferentes operaciones. Los científicos implementaron una puerta <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica#Puerta_OR-exclusiva_.28XOR.29" target="_blank">XOR</a>, la cual toma dos valores de entrada, y da como resultado 1 (producción de YFP) cuando sólo una de las moléculas de input está presente, y 0 (sin producción de YFP) cuando ambas o ninguna de las moléculas de input están presentes.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhsv2KDpavE61VRz5Cauufs5vgnoeLBDBL5KQCFgX6WRVSMaY8A7n9ZMDApyh-KjsVxAfDPnFeSA21mDAS5SrYy5aDmLvgJ5STRx8I8_ig0MX6j8Le3_cJ1L0q7sM8EZW-uSG43GJamcBuq/s1600/puertaXOR.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="189" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhsv2KDpavE61VRz5Cauufs5vgnoeLBDBL5KQCFgX6WRVSMaY8A7n9ZMDApyh-KjsVxAfDPnFeSA21mDAS5SrYy5aDmLvgJ5STRx8I8_ig0MX6j8Le3_cJ1L0q7sM8EZW-uSG43GJamcBuq/s320/puertaXOR.jpg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Diseño de la puerta lógica XOR implementada. Se muestran los cuatro tipos de célula y la tabla que especifica la relación entre los inputs y outputs.</span></div><br />
Una puerta XOR se construye con 3 puertas NOR, y para obtener mayor robustez en la respuesta, los científicos añadieron una <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica#Puerta_S.C3.8D_o_Buffer" target="_blank">puerta buffer</a>, que reduce el ruido de la respuesta final, esto es importante porque cada puerta lógica es una especie de amplificador que amplifica no sólo la señal sino también el ruido.<br />
<br />
Debido al éxito obtenido con la puerta XOR, los científicos ampliaron su colección de células que realizan funciones sencillas y las combinaron de diferentes maneras para obtener todas las puertas lógicas posibles que toman dos valores de entrada y dan uno de salida, y lograron implementarlas con éxito.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPkUCjPMfLvHUQftMTtmplFs59-XW-DErrVwmjpUfQoAgkwAaTXvgL8fCX00IfgYS-4npE3VJy6LDWovObGnA9BkO3fEoRw08N_mstacW0L_pRcmWKpQylTvpOV6p-moCawRdv_YjZir16/s1600/coleccion_puertas_logicas.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPkUCjPMfLvHUQftMTtmplFs59-XW-DErrVwmjpUfQoAgkwAaTXvgL8fCX00IfgYS-4npE3VJy6LDWovObGnA9BkO3fEoRw08N_mstacW0L_pRcmWKpQylTvpOV6p-moCawRdv_YjZir16/s320/coleccion_puertas_logicas.jpg" width="300" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
A la Izquierda se muestra la colección de funciones que se implementaron, cada una en una célula diferente, y a la derecha las combinaciones que dan lugar a las diversas puertas lógicas.</span></div><br />
Aunque la compartimentación es un principio que ha sido usado por los ingenieros en electrónica desde hace años, y es un principio que los propios seres vivos aprovechan para organizar sus funciones, no había sido posible aprovecharlo completamente en el desarrollo de estas pequeñas computadoras biológicas. Aunque seguimos estando muy lejos de tener una computadora como la que usamos diariamente hecha de circuitos biológicos, estamos un poco más cerca.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Tamsir <i>et al</i>. “Robust multicellular computing using genetically encoded NOR gates and chemical ‘wires’” (2011). Nature Vol 469, pp. 212-215.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-14445829456645133182011-06-13T17:02:00.000-04:002011-06-13T17:02:21.450-04:00Alimentando a los inquilinosLas bacterias que viven en el tracto digestivo de todos los mamíferos, son fundamentales para la buena salud de sus portadores; sin embargo, los factores que determinan la composición y estructura de sus comunidades son poco entendidos. Aunque hay evidencia de que la dieta juega un papel importante, la enorme complejidad de las comunidades naturales, y la variación en los estilos de vida de sus portadores, limitan seriamente nuestra capacidad de entender el fenómeno; con esto en mente, <a href="http://www.sciencemag.org/content/early/2011/05/18/science.1206025.abstract">Faith <i>et al</i>. (2011)</a>, utilizaron comunidades bacterianas sintéticas y sencillas en ratones <i>gnotobióticos</i>, sometidos sistemáticamente a variaciones en su dieta, y desarrollaron un modelo matemático que permite predecir los cambios en estas comunidades artificiales.<br />
<a name='more'></a><br />
Un organismo <i>gnotobiótico</i>, es aquél no tiene una microbiota asociada, lo cuál se logra manteniéndolos en un ambiente completamente estéril desde el nacimiento. Estos animales pueden ser inoculados con con bacterias o combinaciones de bacterias específicas para estudiar su efecto de forma aislada. Los científicos eligieron 10 bacterias conocidas, que representan los grupos taxonómicos normalmente encontrados en el tracto digestivo de ratones salvajes, e inocularon a varios ratones con una comunidad sintética, formada por estas diez bacterias, que es mucho más sencilla que las comunidades que se encuentran de manera natural que suelen estar conformadas por cientos de especies bacterianas.<br />
<br />
Los ratones inoculados con esta comunidad artificial, fueron sometidos sistemáticamente a varias dietas de forma consecutiva y en diferentes secuencias, y se midió la abundancia de cada una de las diez especies bacterianas, en respuesta a cada una de las dietas. Las dietas estaban formadas por una combinación de 4 elementos en diferentes concentraciones: <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Case%C3%ADna">caseina</a>, que es una proteina y sirve de fuente de aminoácidos y nitrógeno; aceite de maíz, como fuente de grasas; almidón, que es un carbohidrato complejo; y sacarosa, que es un carbohidrato simple.<br />
<br />
Los científicos desarrollaron un modelo matemático basado en la regresión lineal, para predecir la abundancia de cada uno de los diez organismos en la comunidad original de acuerdo a la dieta. El modelo fue <i>entrenado </i>con dos terceras partes de los datos, y el tercio restante fue usado para evaluar la calidad del modelo, que logró explicar el 60% de la varianza. Para confirmar la calidad de las predicciones, se diseñaron 6 nuevas dietas con los mismos ingredientes básicos y se utilizó el modelo <i>entrenado</i> con las primeras dietas para predecir el efecto de las 6 nuevas sobre la comunidad microbiana, y la calidad de las predicciones fue casi idéntica, y lo mismo se observó cuando se usaron ocho nuevos ingredientes comunes en la dieta humana.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj_NWuOcAD4Bc3gg-LvW5_OtM5aSFjun9KPyhEFgLLzJtNPZp6uBHBtp9UxySf5AyzdwvtYQx5NX2f3j2-KK2JMwIsNjH6KlS0vDYNA-bx0VtpOJNrrM_anYepHnB5MZDkKNXMY7DMoy1oF/s1600/Erectatle_response.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="245" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj_NWuOcAD4Bc3gg-LvW5_OtM5aSFjun9KPyhEFgLLzJtNPZp6uBHBtp9UxySf5AyzdwvtYQx5NX2f3j2-KK2JMwIsNjH6KlS0vDYNA-bx0VtpOJNrrM_anYepHnB5MZDkKNXMY7DMoy1oF/s320/Erectatle_response.jpeg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Efecto de ingredientes complejos en la abundancia de una bacteria.</span></div><br />
Para identificar cual de los componentes de la dieta tienen mayor peso en determinar la abundancia de las 10 especies bacteriana utilizadas, se utilizó una técnica automatizada de selección de variables, que determinó que la caseína es el único ingrediente significativamente asociado a los cambios en abundancia en todas las bacterias, para 7 tiene un efecto positivo y para 3 un efecto negativo.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiODhRfCM6SjLKRLptXeds80UfiT_r9AYiB9p5fEqLLdcp0ZX80hW4EpD1pgq7J4VHMceai3rucoC1A-reT7qvXvu0WKVkiM_hkTnnoL1e6nwywVz6J-mEx4idxgrDOW0EN5PPM5xtVai2A/s1600/caseina_respuesta.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="170" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiODhRfCM6SjLKRLptXeds80UfiT_r9AYiB9p5fEqLLdcp0ZX80hW4EpD1pgq7J4VHMceai3rucoC1A-reT7qvXvu0WKVkiM_hkTnnoL1e6nwywVz6J-mEx4idxgrDOW0EN5PPM5xtVai2A/s320/caseina_respuesta.jpg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Correlación entre la concentración de caseína y 2 bacterias</span></div><br />
La hipótesis que está detrás de todos estos experimentos, es que diferentes organismos realizan diferentes funciones dentro del tracto digestivo, y que modificando composición de la comunidad, se altera la capacidad metabólica total. Los investigadores midieron qué genes bacterianos se encuentran activos, y su grado de actividad, y encontraron que en las bacterias cuya abundancia está positivamente correlacionada con la concentración de caseina, los genes para la utilización de aminoácidos están mucho más activos que en las otras tres bacterias. Esto sugiere que la comunidad responde a la presencia de diversos compuestos en el medio para optimizar el uso de los nutrientes; además, la disminución en la abundancia que se observa en tres bacterias cuando aumenta la caseina, indica que ocurren interacciones de competencia con los otros miembros de la comunidad.<br />
<br />
En resumen, este estudio muestra el poder de usar modelos simplificados, para aislar el efecto de cada una de las variables, con la limitante que implica la dificultad de extrapolar las conclusiones a sistemas naturales. Los investigadores lograron demostrar que la dieta es un factor muy importante en el ensamblaje de la comunidad bacteriana en el tracto digestivo, pero quedan abiertas preguntas sobre el papel del organismo portador en este proceso. Aunque anteriormente se ha demostrado que la microbiota de los ratones afecta decisiones sobre que toma sobre su alimentación, no hay evidencia hasta la fecha de que el organismo portador modifique directamente la comunidad bacteriana en respuesta a un estímulo ambiental.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Faith <i>et al</i>. “Predicting a human gut microbiota’s response to diet in gnotobiotic mice ” (2011). Science DOI: 10.1126/science.1206025.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-38467383510057128802011-05-08T23:57:00.000-04:002011-05-08T23:57:37.495-04:00Nuevas alasToda la biodiversidad que existe en nuestro planeta es producto de la evolución que actúa modificando características existentes en los seres vivos. Debido a esto, explicar la aparición de características complejas es uno de los problemas más difíciles en biología. En una investigación reciente, <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v473/n7345/abs/nature09977.html">Prud’homme <i>et al</i>. (2011)</a>, demuestran que características morfológicas novedosas pueden surgir del potencial de desarrollo preexistente.<br />
<a name='more'></a><br />
Los insectos de la familia <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Membracidae"><i>Membracidae</i></a>, son muy similares a las <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Cicadidae">cícadas</a>, pero destacan por la presencia de una <i>cornamenta</i>, una estructura compleja en la parte dorsal, que es bastante prominente y muy variada, cuyos colores y texturas imitan los de semillas, espinas e incluso hormigas. Esta estructura se encuentra sólo en los miembros de esta familia, que se originó hace 40 millones de años, y por mucho tiempo se ha asumido que es una proyección del protórax, pero el análisis anatómico demostró que se trata realmente de una extremidad.<br />
<br />
Todos los <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Insecta">insectos</a> se caracterizan por tener el tórax dividido en tres segmentos: protórax, mesotórax y metatórax, cada uno de los cuales tiene un par de patas, mientras que (en la mayoría de los insectos) el mesotórax y metatórax tienen un par de alas cada uno. Alas y patas en conjunto se consideran <i>extremidades </i>o<i> apéndices</i> y se caracterizan por la presencia de articulaciones móviles en la unión con el tórax. Los científicos encontraron que la <i>cornamenta</i> se une bilateralmente al protórax en una articulación compleja idéntica a las articulaciones que unen a las alas en el mesotórax y metatórax.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiRTQL96DjLr0vcK8kRwPv2VNKd_zFRKwg9HLqUOua_9IF1YUpj5J3Al-lIGPMFuNV0n31BitdCuhEhpUXdmFcK18Xkg4f-c__ZXUSM5o7AK1ANFJOCsl8FTsqF7sqbRcQ5sPyO_lBAgVsj/s1600/cornamentas_membranacidos1.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="202" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiRTQL96DjLr0vcK8kRwPv2VNKd_zFRKwg9HLqUOua_9IF1YUpj5J3Al-lIGPMFuNV0n31BitdCuhEhpUXdmFcK18Xkg4f-c__ZXUSM5o7AK1ANFJOCsl8FTsqF7sqbRcQ5sPyO_lBAgVsj/s320/cornamentas_membranacidos1.jpg" width="320" /></a></div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh6s2rEMJtX-uAfIdARN1FQ-mBcAy3iFYNeQ2WnyTVjAi8LpicfoIM7mKjqS_nWAoNocpjohFEUp4EZ6oY_H_KqjFnZXJsZGwNgJW9i87mF_jPwNA7DZTMwsAPQkilHnuixtLytsohrDIzo/s1600/cornamentas_membranacidos2.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="298" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh6s2rEMJtX-uAfIdARN1FQ-mBcAy3iFYNeQ2WnyTVjAi8LpicfoIM7mKjqS_nWAoNocpjohFEUp4EZ6oY_H_KqjFnZXJsZGwNgJW9i87mF_jPwNA7DZTMwsAPQkilHnuixtLytsohrDIzo/s320/cornamentas_membranacidos2.jpg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Ejemplos de la diversidad de cornamentas en los membranácidos</span></div><br />
Debido a que las otras extremidades vienen en pares, los científicos investigaron el desarrollo de la cornamenta mediante la disección de <i>ninfas </i>(insectos no maduros), y determinaron que la cornamenta surge de dos primordios que se fusionan en la línea media dorsal durante el desarrollo. Salvo por la fusión, el desarrollo y la anatomía de la articulación de la cornamenta es idéntica a las articulaciones que unen las alas al tórax, por lo que los investigadores se preguntaron si existe un mecanismo genético conservado entre ambos tipos de extremidades.<br />
<br />
Una proteína denominada <i>Nubbin</i> es responsable del desarrollo de las alas y de distinguirlas de otras extremidades, los científicos analizaron la distribución espacial de esta y otras dos proteínas, durante el desarrollo de la <i>cornamenta</i>, y encontraron que siguen el mismo patrón que las alas, indicando que el mismo mecanismo de control genético que determina la formación de las alas está involucrado en la formación de la <i>cornamenta</i>.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg7vWCYggCodsGPFTq-X28DY_0UpCrwNOKIDm3jrjUVZhjshstNymYi0dGQbSb102_KheIzYPBokpNPFkz6UTR_FHpv7CjN94KYAfFQNAnyWCTZiVI1Xs0834nKc4Nu5w4hgbhEXY6eAT1D/s1600/nubbin.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg7vWCYggCodsGPFTq-X28DY_0UpCrwNOKIDm3jrjUVZhjshstNymYi0dGQbSb102_KheIzYPBokpNPFkz6UTR_FHpv7CjN94KYAfFQNAnyWCTZiVI1Xs0834nKc4Nu5w4hgbhEXY6eAT1D/s320/nubbin.jpg" width="173" /></a></div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhoGWymXoowri0tQLYPlkh0Og-9JHzf3vxFvhIaBQIoBDuKVySx6SJBjURZr02hWSHzqC_WC63JC0VjF23SMOcGf59s_MhDEMCvMUN6d4wzfkVYweRmterbpw-BUFzgD0l13JeDpxUAXXob/s1600/scr.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="202" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhoGWymXoowri0tQLYPlkh0Og-9JHzf3vxFvhIaBQIoBDuKVySx6SJBjURZr02hWSHzqC_WC63JC0VjF23SMOcGf59s_MhDEMCvMUN6d4wzfkVYweRmterbpw-BUFzgD0l13JeDpxUAXXob/s320/scr.jpg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Expresión de <i>Nubbin</i> (arriba) y <i>Scr</i> (abajo). Las flechas indican los lugares donde se localiza la expresión, y corresponden a la <i>cornamenta</i> durante su desarrollo en ninfas.</span></div><br />
La anatomía de los insectos modernos (tres segmentos torácicos, 3 pares de patas, 2 pares de alas), apareció hace unos 350 millones de años y fue el resultado de la desaparición progresiva de múltiples segmentos y apéndices, la cual ocurrió debido a una familia de genes llamados <i>Hox</i>, que es capaz de reprimir la formación de extremidades. Uno de los genes de esta familia, denominado <i>Scr</i>, es el responsable de detener la formación de alas en el protórax.<br />
<br />
Aunque <i>Scr</i> está presente en los membranácidos, una posibilidad es que no se exprese en el protórax, o que haya perdido su capacidad represora; sin embargo los investigadores confirmaron que <i>Scr</i> se expresa en el protórax y la <i>cornamenta</i>, y que es capaz de remplazar al gen <i>Scr</i> de otros insectos, por lo que no ha perdido su función. Esto significa que la formación de la cornamenta ocurre gracias a un cambio independiente de <i>Scr</i>, pero la identidad de este cambio sigue siendo un misterio.<br />
<br />
La relevancia de esta investigación es que demuestra como la evolución puede utilizar el potencial de desarrollo presente en un organismo, para dar origen a características complejas y novedosas; además sugiere que uniformidad anatómica de los insectos modernos se debe a restricciones selectivas, ya que el desarrollo parece tener la plasticidad suficiente para dar lugar a nuevos apéndices. Por último, la enorme diversidad morfológica de la <i>cornamenta</i> de los membranácidos, que contrasta con la de las alas, se puede explicar debido a que aquéllas están sometidas a una presión selectiva muy fuerte para mantener su función, mientras que la evolución tiene menos restricciones para explorar el espacio morfológico de la cornamenta.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Moczek. “The origins of novelty” (2011). Nature Vol. 473 pp.34-35.</li>
<li>Prud’homme et al. ”Body plan innovations in treehoppers through the evolution of an extra wing-like appendage” (2011). Nature Vol. 473 pp. 83-86.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-36052918816399368902011-04-25T12:42:00.000-04:002011-04-25T12:42:40.822-04:00Anillos corrugadosDesde que fueron descubiertos por Galilelo, los anillos de <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Saturno_%28planeta%29">Saturno</a> siempre han resultado interesantes para los astrónomos, que intentan obtener modelos cada vez más precisos de su formación y estabilidad. En agosto de 2009, el Sol iluminó los anillos en un ángulo casi completamente recto, lo que reveló un curioso patrón de sombras en el <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Anillo_C">anillo C</a>, que no había sido observado anteriormente. <a target="_blank" href="http://www.sciencemag.org/content/early/2011/03/30/science.1202238.abstract">Hedman <i>et al</i>. (2011)</a>, analizaron las imágenes de la sonda <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Cassini-Huygens">Cassini</a>, y determinaron que el patrón observado se debe a que se encuentran corrugados u ondulados en el anillo C.<br />
<a name='more'></a><br />
Saturno es el segundo planeta más grande del sistema solar, se encuentra entre <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/J%C3%BApiter_%28planeta%29">Júpiter</a> y <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Urano_%28planeta%29">Urano</a>, y posee el sistema de anillos más grande que se conoce. Los anillos están conformados por partículas pequeñas, que varían desde unos micrómetros (una millonésima de metro) hasta varios metros de diámetro, orbitando alrededor del planeta.<br />
<br />
Las imágenes de la sonda Cassini, revelaron un patrón de zonas claras y oscuras que representan ondas verticales que se extienden a lo largo del anillo. Estas ondas tienen una amplitud de entre sólo 2 y 20 metros y una frecuencia de entre 30 y 80 kilómetros que decrece conforme la distancia a Saturno aumenta.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhXeLO6jQNkVQVytQpmHRVV_dNmJwrK1Oe_cyYCuI8eq77u7nHYgnDAS3jKXmOrbVbUeAxx_4MORNnt-z2jqnUwI1ZcLwUSZ_shUeZ30vEsKSWy38Hy57j5PKMzWJm3Cgy_mGT2yLRqWmAZ/s1600/anilloC_corrugado_saturno.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="193" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhXeLO6jQNkVQVytQpmHRVV_dNmJwrK1Oe_cyYCuI8eq77u7nHYgnDAS3jKXmOrbVbUeAxx_4MORNnt-z2jqnUwI1ZcLwUSZ_shUeZ30vEsKSWy38Hy57j5PKMzWJm3Cgy_mGT2yLRqWmAZ/s320/anilloC_corrugado_saturno.jpeg" width="320" /></a><span style=" font-size: xx-small"><br>Imágenes que muestran el patrón de bandas que muestra que el anillo C está corrugado.</span></div><br />
Para explicar la aparición de este patrón, los científicos proponen un modelo que inicia con un anillo ligeramente inclinado con respecto al ecuador de Saturno; debido a cambios en el plano orbital alrededor del planeta (<i>regresión nodal</i>), que ocurren porque la rotación hace que los planetas no sean esferas perfectas, sino que estén ligeramente aplanados en los polos y abultados en el ecuador; estos cambios afectan a cada cuerpo de manera independiente, y como el efecto depende de la altitud e inclinación con respecto al ecuador, un anillo inclinado sufriría grados diversos de regresión nodal en diferentes partes dando lugar al patrón ondulado observado.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh_-RuTYT5cua4TeMWrC4FqvHDXA3erjhUt4wPt3M7KSPOurbJoY_JdrzbW1DXcA9Z_cpl1m6teV9pXG-6q7ICAeqfVnK3Xbm9DpcygnRo-tim6PvQwUDVlar4n9eT7FcXlz9hePdJglmDJ/s1600/diferential_nodal_regression.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh_-RuTYT5cua4TeMWrC4FqvHDXA3erjhUt4wPt3M7KSPOurbJoY_JdrzbW1DXcA9Z_cpl1m6teV9pXG-6q7ICAeqfVnK3Xbm9DpcygnRo-tim6PvQwUDVlar4n9eT7FcXlz9hePdJglmDJ/s320/diferential_nodal_regression.jpeg" width="244" /></a><span style=" font-size: xx-small"><br>Modelo que muestra como a partir de una órbita inclinada se puede dar lugar a ondas verticales como las observadas en saturno. El proceso se denomina <i>regresión nodal diferencial</i>.</span></div><br />
Tomando la amplitud de las ondas como indicador de la inclinación original, los científicos calcularon cuanto tiempo es necesario para dar lugar al patrón actual, y encontraron que el proceso de corrugación podria haber iniciado entre agosto y octubre 1983, lo que representa un instante en términos astronómicos. Esto significa que algo debe haber causado una inclinación de los anillos alrededor de seas fechas.<br />
<br />
Desafortunadamente, durante la segunda mitad de 1983 , Saturno estuvo en el lado opuesto del Sol con respecto a la tierra, por lo que no hay imágenes directas que puedan utilizarse para investigar el proceso, así que los científicos recurrieron al análisis teórico de varios escenarios posibles. En particular se enfocaron en el estudio de impactos interplanetarios sobre los anillos, debido a que en 1994 el cometa <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Cometa_Shoemaker-Levy_9">Shoemaker-Levy 9</a> impactó júpiter causando una inclinación en los anillos de este planeta. Los resultados indican que es necesaria una nube de partículas con una masa de entre 10<sup>11</sup> y 10<sup>13</sup> Kg para causar la inclinación necesaria.<br />
<br />
Aunque se desconoce la frecuencia con la que Saturno encuentra este tipo de nubes, los investigadores estiman que debe ocurrir cada 5 mil o 10 mil años, por lo que no sería tan raro que esto haya pasado en los últimos 30 años.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Hedman et al. “Saturn’s curiously corrugated rings” (2011). Science DOI:10.1126/science.1202238.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-53364065479541727842011-03-31T12:43:00.000-04:002011-03-31T12:43:47.716-04:00Ahora son dos...¿Y luego?Uno de los mecanismos más poderosos de la evolución es la <i>duplicación génica</i>; cuando esto ocurre, la <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Selecci%C3%B3n_natural">presión selectiva</a> se relaja, dando oportunidad de que se mantengan mutaciones que puedan ser favorecidas o eliminadas en el futuro. Este proceso se denomina <i>duplicación y divergencia</i>, y aunque su relevancia está fuera de duda, los pasos precisos después de la duplicación son motivo de debate. El trabajo de <a target="_blank" href="http://www.nature.com/msb/journal/v6/n1/full/msb201082.html">VanderSluis <i>et al</i>. (2010)</a>, basado en el estudio de interacciones genéticas, es el intento más completo, a la fecha, para dar una respuesta a este problema.<br />
<a name='more'></a><br />
La levadura común (<a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_cerevisiae"><i>Sacharomyces cerevisiae</i></a>) es un excelente modelo para estudiar los procesos de duplicación génica; ya que pasó por una <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v428/n6983/abs/nature02424.html">duplicación del genoma completo</a> hace unos 100 millones de años, lo que permite estudiar cientos de pares de genes que provienen del mismo evento (<i>genes hermanos</i>). Estudios previos han demostrado que existe cierta superposición entre las funciones de genes hermanos, pero no hay modelos que reconcilien estas observaciones con su diversidad funcional.<br />
<br />
Una interacción genética, también llamada <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Epistasia">epistasis</a>, ser refiere a un <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Fenotipo">fenotipo</a> inesperado al combinar dos variantes genéticas, este fenotipo es inesperado en el sentido de que no puede explicarse como la simple suma de los fenotipos observados con cada una de las variantes genéticas de forma independiente. La interacción puede ser de varios tipos, y el caso más extremo es la <i>letalidad sintética</i>, una forma de interacción negativa, que ocurre cuando eliminar los genes A ó B por separado no tiene efecto alguno, pero eliminar los dos simultáneamente lleva a la muerte del organismo.<br />
<br />
Los autores del estudio proponen que, después de una duplicación génica, los genes hermanos son idénticos y redundantes, por lo que la única interacción genética de cada uno es con el otro; conforme se acumulan mutaciones, nuevas interacciones genéticas aparecen que son una combinación de las interacciones del gen ancestral, y de nuevas funciones adquiridas por alguno de los genes hemanos. De acuerdo a este modelo, el estudio de los patrones de interacción genética revelaría las trayectorias evolutivas seguidas por los genes duplicados.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjmETwFNXJ7_rXzNQBk11e8OS_exwuOR9DB6PmKDSC06vuepVfxf-9DJUgYgr-0WEZEdxQ-IF7yTppCIVHSc37LHHZou9PR8rPSrua5loi0JyR3oErAp650S4WA7aYoqlHXm5H1i-ApP2qp/s1600/modelo_interacciones_duplicacion.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="267" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjmETwFNXJ7_rXzNQBk11e8OS_exwuOR9DB6PmKDSC06vuepVfxf-9DJUgYgr-0WEZEdxQ-IF7yTppCIVHSc37LHHZou9PR8rPSrua5loi0JyR3oErAp650S4WA7aYoqlHXm5H1i-ApP2qp/s320/modelo_interacciones_duplicacion.jpeg" width="320" /></a><span style=" font-size: xx-small;"><br>Modelo de evolución de los genes duplicados, y perfiles de interacción genética predichos por el modelo.</span></div><br />
Se utilizaron datos de interacciones genéticas de más de 500 parejas de genes duplicados, y cerca de 1700 de genes únicos, las observaciones más importantes fueron que: los genes hermanos son más propensos a interactuar negativamente que una pareja de genes únicos; los genes duplicados tienen menos interacciones genéticas en promedio que los genes únicos; los genes hermanos tienen perfiles de interacción más diferentes entre si, que con genes que interaccionan físicamente con ellos; y, los genes duplicados para los que se favorece una mayor <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Expresi%C3%B3n_g%C3%A9nica">expresión</a>, tienen perfiles de interacción genética estadísticamente indistinguibles de los genes únicos. Los detalles de cada una de estas observaciones están más allá del alcance de esta entrada, pero lo importante es que todas son consistentes con el modelo propuesto.<br />
<br />
Una vez establecida la validez del modelo, los científicos abordaron dos aspectos fundamentales de la segunda parte del proceso de <i>duplicación y divergencia</i>. El primero es si la divergencia ocurre paralelamente en ambos genes hermanos, o preferencialmente en uno de ellos. Se encontró que el proceso es altamente asimétrico; en cada pareja hay un gen que tiende a retener la función del gen ancestral, mientras que el otro adquiere funciones diferentes.<br />
<br />
El segundo aspecto se refiere al tipo de funciones adquiridas durante la divergencia, y existen dos grandes modelos: el de <i>neofuncionalización</i>, que postula que se trata de funciones completamente diferentes a la original;y el de <i>subfuncionalización</i>, que dice que los genes se especializan en algún aspecto de las funciones originales. Mediante el análisis detallado de casos específicos, los científicos concluyeron que el modelo de subfuncionalización es el más apropiado, los genes que adquieren más cambios parecen especializarse en la regulación temporal o espacial de alguna de las funciones ancestrales.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjZag_dxXd7cFJP27XXYfui09F-Sm3Z-gNNHqaf_sk3pYD962hZNmY-779bg5kvqBH4YmxrQVI_-BW2aLhVsQBPEsooLl8We9JJT74ekg4cfr2UtZK65HxEpNwr9ojVT139j6I6UGUrMDkr/s1600/modelo_refinado.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="96" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjZag_dxXd7cFJP27XXYfui09F-Sm3Z-gNNHqaf_sk3pYD962hZNmY-779bg5kvqBH4YmxrQVI_-BW2aLhVsQBPEsooLl8We9JJT74ekg4cfr2UtZK65HxEpNwr9ojVT139j6I6UGUrMDkr/s320/modelo_refinado.jpeg" width="320" /></a><span style=" font-size: xx-small;"><br>Modelo refinado de evolución de los genes duplicados. Incluye la divergencia asimétrica y la <i>subfuncionalización</i>.</span></div><br />
Los autores concluyen con una versión refinada de su modelo original, que incluye la divergencia asimétrica y la preponderancia de la subfuncionalización. Es importante recalcar que este modelo no excluye la participación de otros procesos, sino que marca una tendencia general en la evolución de genes duplicados. Los autores también señalan las virtudes del estudio de interacciones genéticas, en particular el hecho de que mide directamente fenotipos sujetos a selección, por lo que los resultados suelen ser más sólidos que estudios basados en otro tipo de evidencia.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>VanderSluis <i>et al</i>. “Genetic interactions reveal the evolutionary trajectories of duplicate genes” (2010). Molecular Systems Biology 6:429.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-75477651541509109402011-03-30T18:52:00.001-04:002011-04-04T09:40:15.351-04:00Mercurio!!La sonda espacial <a target="_blank" href="http://messenger.jhuapl.edu/index.php">MESSENGER</a> de la <a target="_blank" href="http://www.nasa.gov/home/index.html">NASA</a>, entró a la órbita de <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_%28planeta%29">Mercurio</a> el pasado 17 de marzo, y el día de ayer empezó a enviar las primeras imágenes capturadas. La nave fue lanzada el 3 de agosto de 2004, pasó por Venus en 2006-2007, y ha maniobrado alrededor de Mercurio desde 2008, aprovechando su campo gravitacional para finalmente insertarse en su órbita. Los científicos esperan obtener datos de la composición química, la geología, así como información del campo magnético. Los verdaderos experimentos están programados para iniciar el 4 de abril, pero las primeras imágenes son impresionantes.<br />
<a name='more'></a><br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjM0nmL3XYXEuEYWVXNt9QIUNtAniQpbKrBdD5I4Bibx1TmusV1koXuuHeJMo3HR2wJ3aiwUi-Q2aZ9kyWcIe3G9QJNyf5cStwFFPapKy89bxLHQmnN9VgNOFyHbbiYsUlt5nhXsqFC9hz3/s1600/first_color.coreg.rgb.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjM0nmL3XYXEuEYWVXNt9QIUNtAniQpbKrBdD5I4Bibx1TmusV1koXuuHeJMo3HR2wJ3aiwUi-Q2aZ9kyWcIe3G9QJNyf5cStwFFPapKy89bxLHQmnN9VgNOFyHbbiYsUlt5nhXsqFC9hz3/s320/first_color.coreg.rgb.png" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
La primera imagen en color que se ha obtenido desde la órbita de Mercurio.</span></div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgWjYV5UG7hQzwsmhDDo0dc-isGLluyGDKwgc9w38l3QbJNKtNvtbo0O4ilJBrbjZKFYaih_Kglxf8L2Hzd99NsIjM_Ps6hLby0qfDnA45Rspehh3O7B7HSzwBkv14qfMY_8xTq_uobRJgW/s1600/532119main_MESSENGEROrbitImage4_full_full.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgWjYV5UG7hQzwsmhDDo0dc-isGLluyGDKwgc9w38l3QbJNKtNvtbo0O4ilJBrbjZKFYaih_Kglxf8L2Hzd99NsIjM_Ps6hLby0qfDnA45Rspehh3O7B7HSzwBkv14qfMY_8xTq_uobRJgW/s320/532119main_MESSENGEROrbitImage4_full_full.jpg" width="314" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Esta imagen fue captada con una cámara especial que es capaz de detectar más allá del espetro visible para los seres humanos. Con ella se puede determinar las diferencias entre la composición química en diferentes regiones de la superficie del planeta.</span></div><br />
Vale la pena visitar el sitio de la <a target="_blank" href="http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/main/index.html">NASA</a> y del <a target="_blank" href="http://messenger.jhuapl.edu/index.php">MESSENGER</a> para ver más imágenes y obtener más infomación. El artículo sobre <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_%28planeta%29">Mercurio</a> en Wikipedia también es excelente.Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-42713306247901653242011-03-20T13:39:00.001-04:002011-04-04T09:40:56.342-04:00Bacterias, energía y cervezaUna de las estrategias más prometedoras de la biotecnología para la producción de energía, es la <i>digestión anaerobia</i> de aguas residuales. Este proceso convierte material orgánico en metano (que puede usarse como combustible) mediante el tratamiento en bioreactores, que contienen comunidades bacterianas no definidas en su interior; aunque se conocen los organismos más abundantes de estas comunidades, no se entiende como la estructura de dicha comunidad se relaciona con la eficiencia del bioreactor, lo cual motivó el estudio de <a href="http://www.pnas.org/content/108/10/4158.abstract" target="_blank">Werner <i>et al</i>. (2010)</a>, que parece indicar que la clave para una buena eficiencia del bioreactor está en la <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Resiliencia_%28ecolog%C3%ADa%29" target="_blank">resiliencia</a> de las comunidades que en él se encuentran.<br />
<a name='more'></a><br />
A pesar de nuestra ignorancia, la digestión anaerobia es, en la actualidad, la tecnología de bioenergía más exitosa. Modelos matemáticos han sugerido que procesos caóticos controlan el funcionamiento de los bioreactores, mientras que experimentos en pequeña escala han dado resultados contradictorios, detectando tanto la presencia de comunidades estables, como inestables, así como de procesos caóticos.<br />
<br />
Los investigadores tomaron muestras mensualmente de 9 bioreactores durante un año, y realizaron diversas mediciones de parámetros sobre el funcionamiento y la eficiencia del proceso. Utilizando un método estadístico, llamado <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_componentes_principales" target="_blank">análisis de componentes principales</a>, se encontró que cada instalación tiene una estructura característica y claramente identificable. Además mediante la aplicación del <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Aprendizaje_autom%C3%A1tico" target="_blank">aprendizaje automático</a>, que es una técnica computacional que permite a un programa identificar patrones en sistemas complejos, se identificaron 145 organismos (de los cerca de 5 mil detectados), que pueden ser usados para distinguir entre los bioreactores.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj0savW3jHZx3povEctdbO0mgdTnxZOQR2OZUa49-B8XpbLiuUPW3GDI0dV0ZGZDiMjzSETXnlMWEyOYErw4iVuhJDYFvcLj47c34yr4OyqHQ2AblQHYd__EQdcXevyzVZl6lpZEhzHD-UN/s1600/diferentes_comunidades.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="149" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj0savW3jHZx3povEctdbO0mgdTnxZOQR2OZUa49-B8XpbLiuUPW3GDI0dV0ZGZDiMjzSETXnlMWEyOYErw4iVuhJDYFvcLj47c34yr4OyqHQ2AblQHYd__EQdcXevyzVZl6lpZEhzHD-UN/s320/diferentes_comunidades.jpeg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
A la izquierda se muestra como las muestras provenienetes de diferentes reactores son claramente distintas, mientras que a la derecha se muestran las frequencias de los 145 organismos (en las columnas) identificados mediante aprendizaje automático.</span></div><br />
También se analizaron las comunidades bacterianas a lo largo del tiempo. En términos generales, la dinámica de una comunidad puede clasificarse en: <i>resistencia</i> (si las frecuencias no cambian en el tiempo), <i>resiliencia</i> (cuando la comunidad se recupera después de una perturbación), y <i>redundancia</i> (cuando una población es reemplazada por otra que cumple la misma función después de una perturbación). Lo que se observa en la siguiente figura (paneles A y B), es que la comunidad se recupera después de dos perturbaciones importantes, estas perturbaciones parecen ser causadas por disminuciones drásticas en la tasa con la que se añade material orgánico al bioreactor (panel C).<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhyGvVoPtj5nkBK5N2Bxe6Si0FkHammxj2zs-vtwEzrMbORr1xzh7SeD6ecGiXHT9RKNoY9SZXXI1AkCbsH-5YuHNNV4EdoUiNa5XhzFJZII2ohn9rckGcziuG6j8OuxF3b65BT_8nhCDIU/s1600/dinamicaU1.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhyGvVoPtj5nkBK5N2Bxe6Si0FkHammxj2zs-vtwEzrMbORr1xzh7SeD6ecGiXHT9RKNoY9SZXXI1AkCbsH-5YuHNNV4EdoUiNa5XhzFJZII2ohn9rckGcziuG6j8OuxF3b65BT_8nhCDIU/s320/dinamicaU1.jpeg" width="316" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Se observa la resiliencia de la comunidad bacteriana, aunque las frecuencias cambian después una perturbación, el reactor recupera su comunidad original.</span></div><br />
Por último, los científicos demostraron que la <i>equitatividad </i>de la comunidad también es importante. La equitatividad mide que tanta variación hay entre las frecuencias de diferentes especies; una comunidad más equitativa, es aquélla en que todas las especies son igual de abundantes, y esta propiedad suele asociarse con mayor estabilidad. Esto parece ser cierto en el sistema estudiado, pues existe una clara correlación entre mayor equitatividad, y mayor producción de metano.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhakIjiGoIzLBbSQQhItbKqliKsMK0HgmpK1IJ67JaGe6bXghAbHVnCk78BRtvz_hLwSLel1UYohvO-8Q1vzerBJ79RC2oibT8m3OFhJ3SJz0WINRVQS4gX4JrvE9pNeZXX77ej4WjWjgUb/s1600/equitatividad.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="219" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhakIjiGoIzLBbSQQhItbKqliKsMK0HgmpK1IJ67JaGe6bXghAbHVnCk78BRtvz_hLwSLel1UYohvO-8Q1vzerBJ79RC2oibT8m3OFhJ3SJz0WINRVQS4gX4JrvE9pNeZXX77ej4WjWjgUb/s320/equitatividad.jpeg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Correlación entre la equitatividad de la comunidad bacteriana y la producción de los bioreactores.</span></div><br />
La digestión anaerobia es un ejemplo de que no es necesario conocer todos los detalles de un sistema para obtener alguna aplicación práctica; sin embargo, también es un ejemplo de las limitaciones de este enfoque. Muchos de los reactores estudiados tuvieron una eficiencia inestable a lo largo del tiempo, por lo que este trabajo aporta las bases para un perfeccionamiento del diseño y operación de estos sistemas.<br />
<br />
¿Y la cerveza? bueno pues resulta que las nueve instalaciones estudiadas trabajan acopladas a cervecerías, por lo que la materia que es digerida es el desecho que viene de los fermentadores donde se prepara la cerveza, lo cuál otorga una nueva utilidad a esta bebida.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Werner <i>et al</i>. “Bacterial community structures are unique and resilient in full-scale bioenerg systems” (2010). Proceedings of the National Academy of Sciences Vol. 108, No. 10, pp. 4158-4163.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-11914408802339786512011-02-11T15:06:00.000-05:002011-02-11T15:06:26.943-05:00Perros doctoresEl <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ncer_colorrectal">cáncer de colon</a> tiene una de las tasas más altas de mortalidad entre los diferentes tipos de cáncer, y la capacidad de tratarlo depende en gran medida de su diagnóstico temprano. Anteriormente se ha reportado que perros entrenados son capaces de distinguir a personas enfermas con algunos tipos de cáncer, y un estudio de <a target="_blank" href="http://gut.bmj.com/content/early/2011/01/17/gut.2010.218305.full">Sonoda <i>et al</i>. (2011)</a>, realizó una prueba a <a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Doble_ciego">doble ciego</a> para demostrar que los perros pueden detectar esta enfermedad con mucha mayor eficiencia que las pruebas tradicionales.<br />
<a name='more'></a><br />
La gran capacidad olfativa de los perros ha sido aprovechada históricamente por los seres humanos, y una labrador fue entrenada para sentarse cuando detecta una muestra de algún paciente con cáncer. La perra ha sido entrenada para detectar 12 tipos de cáncer, pero sólo su habilidad con cáncer de colon ha sido estrictamente medida.<br />
<br />
Los científicos recolectaron muestras de aliento y heces fecales de gente con este padecimiento y gente sana. Luego la prueba consiste en hacer un grupo de 5 muestras (una de un paciente, y cuatro de una persona sana) de forma aleatoria y colocarlas en línea de forma también aleatoria. Al perro se le da una muestra del cáncer que se busca y luego olfatea las cinco muestras sentándose cuando cree haber detectado algo. Ni el perro, ni el manejador del perro ni las personas que colocaron las muestras saben cuales provienen de verdaderos pacientes, de ahí el nombre de doble ciego, ya que ni e el evaluado ni los evaluadores conocen las respuestas correctas.<br />
<br />
El perro fue capaz de detectar entre el 91-97% de los pacientes con cáncer y sólo asignó incorrectamente a una persona sana el 1% de las veces. Para darse una idea de lo que esto significa, la prueba de sangre oculta en las heces (<a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ncer_colorrectal#Prueba_de_sangre_oculta_en_las_heces">PSOH</a>), que es la prueba estándar para monitorear este padecimiento, sólo detectó el 70% de los casos, y dio resultados erróneamente positivos en el 15% de las muestras sanas.<br />
<br />
Los investigadores también encontraron que el perro piensa que una muestra artificial, creada mezclando varias muestras provenientes de personas sanas y una de un paciente de cáncer, proviene de una persona enferma, lo que significa que la persona enferma produce un compuesto ausente en las personas sanas. Este descubrimiento, abre las puertas para la identificación de dicho compuesto como indicador de la enfermedad.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Sonoda <i>et al</i>. “Colorectal cáncer screening with odour material by canine scent detection” (2011). Gut doi:10.1136/gut.2010.218305.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-75636718152202430372011-01-31T17:23:00.000-05:002011-01-31T17:23:21.439-05:00CulturómicaEn los libros se concentra una buena parte del conocimiento y la historia de la humanidad, gracias a ellos los especialistas son capaces de hacer abstracciones y conjeturas que permiten entender mejor los fenómenos sociales. Sin embargo, este proceso está inevitablemente limitado por aspectos tan simples como la cantidad de libros que uno puede leer. El proyecto de digitalización de libros de Google, incluye a la fecha más de 15 millones de libros desde el siglo XVI hasta la actualidad, lo cual, según argumentan <a target="_blank" href="http://www.sciencemag.org/content/331/6014/176.abstract">Michel <i>et al.</i> (2011)</a>, permite un análisis cuantitativo de la cultura.<br />
<a name='more'></a><br />
Primero que nada, los investigadores tuvieron que depurar la cantidad de información. Ya que los libros son digitalizados automáticamente con programas que reconocen la escritura, la calidad es muy variable y la lista original se redujo a un tercio, casi 5.2 millones de libros en 7 idiomas: inglés, español, francés, alemán, chino, ruso y hebreo. Esta colección representa alrededor del 4% de todos los libros alguna vez publicados, y su secuencia de letras es 1000 veces más larga que el genoma humano.<br />
<br />
Los científicos definieron el <i>1-grama</i>, como una secuencia de caracteres delimitada por espacios, y un <i>n-grama</i> como una secuencia de n <i>1-gramas</i>; posteriormente, calcularon la frecuencia por año de cada uno de los n-gramas (sólo hasta n = 5 por el momento), y estudiaron las trayectorias de algunos de ellos en el idioma inglés. La información total está disponible libremente y puede ser consultada <a target="_blank" href="http://ngrams.googlelabs.com/">aquí</a>.<br />
<br />
Los investigadores encontraron varios datos interesantes. Como es de esperarse el uso de diversos términos se correlacionan con eventos sociales, por ejemplo el término esclavitud (<i>slavery</i> en inglés), fue mucho más frecuente durante la guerra civil estadounidense y el movimiento de derechos civiles de los sesenta; por otro lado, la misma búsqueda en español, revela que este término fue más popular en diversos momentos del siglo XIX, coincidiendo con los movimientos de independencia de Latinoamérica. Mientras tanto, el término revolución tiene su punto más alto entre los años sesenta y setenta.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh_eHpJHwbGCJ40t0h8e4GMlQlePYCIyhUfDu9t4fml76XQhqeiRLPWGUQv5lYfoBvookZvbN6dWRit-TPsUrq2nhe_eYalx_CAsJcEV3hM3KQtJ3_cvq37O2rt9ffwiSUuvh0sC785HmnR/s1600/esclavitud_revolucion_ngram.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="117" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh_eHpJHwbGCJ40t0h8e4GMlQlePYCIyhUfDu9t4fml76XQhqeiRLPWGUQv5lYfoBvookZvbN6dWRit-TPsUrq2nhe_eYalx_CAsJcEV3hM3KQtJ3_cvq37O2rt9ffwiSUuvh0sC785HmnR/s320/esclavitud_revolucion_ngram.jpeg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
El uso de los <i>1-gramas</i> "esclavitud" y "revolución" en el idioma español.</span></div><br />
La censura también deja marcas, y los científicos identificaron la reducción en la frecuencia de nombres considerados indeseables por los nazis en la literatura alemana de los años 30, y el aumento en los temas pro-nazis durante la segunda guerra mundial.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjUb7bWq7Y3TnnXEmwF6vNUiJ4gKgWZHfMp2TBCIgOqmZvgFuZckskSYpZwbupIAymrRKKJjei2sa4G3t2BoQaVET-yJPwVBnVpliLutEa-iP3iAazcUW33MQvxM0iEWvAI_a4T3Kmxpnj-/s1600/censura_nazi.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="269" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjUb7bWq7Y3TnnXEmwF6vNUiJ4gKgWZHfMp2TBCIgOqmZvgFuZckskSYpZwbupIAymrRKKJjei2sa4G3t2BoQaVET-yJPwVBnVpliLutEa-iP3iAazcUW33MQvxM0iEWvAI_a4T3Kmxpnj-/s320/censura_nazi.jpeg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Se muestra la frecuencia combinada de personajes censurados por los nazis según su disciplina. La línea gruesa en naranja muestra la frecuencia de los temas pro-nazis. Idioma alemán.</span></div><br />
Procesos lingüísticos también pueden ser estudiados; por ejemplo, se encontró que los verbos irregulares del idioma inglés tienden a hacerse regulares con el paso del tiempo, aunque existen algunas excepciones. También se descubrió que los diccionarios están altamente atrasados con respecto al vocabulario impreso, y que la mayoría de las palabras son añadidas mucho tiempo después de que entran al vocabulario común, y en ocasiones, cuando han caído en desuso.<br />
<br />
Un cuarto aspecto interesante es el estudio del pasado, se utilizaron los 4-gramas desde 1800 hasta 2000, como indicadores de que tanto se menciona un año particular en los libros, y se encontró que se habla de un año en particular sólo en los años inmediatamente posteriores y luego se <i>olvida</i> rápidamente. En el idioma inglés incluso parece que la tasa de <i>olvido</i> está en aumento, mientras que en español este patrón no es tan claro.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiDM2nZS48sUrIRUngy_W7gcGRcSWGgyt0WLRP9hCOrudHX5Wmy44hCTEHedHGhyhCJln9mSgsv0sf5rAMXuBm_XhElso_opUTO-8yJ1MOcAxTfMQGGXz0Uh8A2aSG82OIBNcohu7MqCXyA/s1600/historia_olvido_en.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="215" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiDM2nZS48sUrIRUngy_W7gcGRcSWGgyt0WLRP9hCOrudHX5Wmy44hCTEHedHGhyhCJln9mSgsv0sf5rAMXuBm_XhElso_opUTO-8yJ1MOcAxTfMQGGXz0Uh8A2aSG82OIBNcohu7MqCXyA/s320/historia_olvido_en.jpeg" width="320" /></a></div><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhxDFeF0s1HGnS64qMA2UgVbhm5663DcQP3gvffjD9ZKTaJs9U-Wx_67crYMp_YdOtOl5ARtBO8bflMUHLUZWaCp72RQlJNw2doRK8z3TJ7Zhyphenhyphen_yt9cxcpWmiS_-jSWNZsVJFNGMGNKhMp2/s1600/historia_olvido_es.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="117" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhxDFeF0s1HGnS64qMA2UgVbhm5663DcQP3gvffjD9ZKTaJs9U-Wx_67crYMp_YdOtOl5ARtBO8bflMUHLUZWaCp72RQlJNw2doRK8z3TJ7Zhyphenhyphen_yt9cxcpWmiS_-jSWNZsVJFNGMGNKhMp2/s320/historia_olvido_es.png" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Frecuencia de los <i>4-gramas</i> "1883", "1910" y "1950" en inglés (arriba) y español (abajo).</span></div><br />
Como dato curioso, esta información puede ser utilizada para medir la “fama” de diversos personajes. Es muy claro que las figuras políticas y los escritores son los individuos más populares y que casi nadie escribe sobre los matemáticos (o tal vez los matemáticos no escriben libros); a no ser que tu nombre sea Bertrand Russell quien es, históricamente, <a target="_blank" href="http://www.sciencemag.org/site/feature/misc/webfeat/gonzoscientist/episode14/index.xhtml">el científico más mencionado</a> por encima de Darwin y Einstein, aunque tal vez por cuestiones más políticas que científicas.<br />
<br />
A una persona le tomaría 80 años (sin detenerse a comer o dormir), leer los libros publicados en el año 2000 solamente, por lo que, aún con todas sus limitaciones, el estudio cuantitativo de la cultura, bautizado <i>culturómica</i> por sus autores, tiene un enorme potencial como fuente de información histórica; y como punto de partida para el análisis exploratorio.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Michel <i>et al</i>. “Quantitative analysis of culture using millions of digitized books” (2011). Science Vol. 331, pp. 176-182.</li>
<li>Veres & Bohannon. “The Science Hall of Fame” (2011). Science Vol. 331 no. 6014 p. 143.</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.sciencemag.org/site/feature/misc/webfeat/gonzoscientist/episode14/index.xhtml">The Science Hall of Fame</a>.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-39396658982922011502011-01-18T21:20:00.000-05:002011-01-18T21:20:28.017-05:00Cerebros diferentesLos insectos sociales como la abeja mielera (<a target="_blank" href="http://es.wikipedia.org/wiki/Apis_mellifera"><i>Apis mellifera</i></a>) vive en colonias formidables basadas en una estricta división del trabajo entre sus integrantes. Dicha división, se logra gracias a diferencias morfológicas y de comportamiento entre las diferentes castas dentro de la misma colonia; lo más interesante es que tanto las abejas obreras, como la abeja reina, son hermanas con la misma información genética. ¿Cómo un mismo genoma da lugar a organismos tan diferentes? se trata de un problema fundamental de la biología contemporánea, en el que los procesos epigenéticos son particularmente relevantes. El trabajo de <a target="_blank" href="http://www.plosbiology.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1000506">Lyko <i>et al</i>. (2010)</a>, sugiere que la metilación del ADN podría ser la respuesta en el caso de las abejas.<br />
<a name='more'></a><br />
En una colonia de abejas, las larvas son todas idénticas pero algunas son seleccionadas desde el principio para ser reinas. Estas abejas son alimentadas con <i>jalea real</i> que, además de nutrientes, tiene una constitución química particular. Por ejemplo, posee fenilbutirato que ha sido implicado en procesos epigenéticos y cognitivos en otros organismos. Esta dieta particular es la responsable de la diferenciación de las abeja reina.<br />
<br />
Las modificaciones epigenéticas, son aquellos que no alteran la secuencia del ADN, pero que pueden perpetuarse entre generaciones celulares. La metilación del ADN es una alteración de este tipo; consiste en añadir un metilo en las citosinas del ADN, que no altera la secuencia del gen, pero puede servir como una señal para diferentes procesos. La metilación del ADN se estudia mediante la secuenciación por bisulfito; este método consiste en tratar el ADN con bisulfito, que cambia las citosinas por uracilo, sin afectar a las citosinas metiladas, de manera que comparando este resultado con la secuenciación del ADN normal (sin bisulfito) se puede determinar qué citosinas estaban metiladas.<br />
<br />
Los científicos decidieron comparar los patrones de metilación del ADN entre abejas reinas (hembras, fértiles) y obreras (hembras, infértiles) en el cerebro adulto y encontraron que de los poco más de 5 mil genes que son metilados, 561 muestran niveles diferentes entre las dos castas. Para confirmar su resultados, los científicos se enfocaron luego en 8 genes de los 561, y repitieron el experimento pero con mucha mayor resolución y añadieron la casta de los zánganos (machos, fértiles). Los resultados confirmaron que cada casta muestra patrones de metilación diferentes en el cerebro, y son consistentes con la hipótesis de que las diferencias entre castas se deben a cambios epigenéticos.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a target="_blank" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiOVApr-5WgPCwdUoE3ZI4Fzhq6PCTBxdAVdC-OwTBsbtnSk7QY-EXe_5_qjelEfNrnBNBUi6spPxUH5AMdcPLj3sj2nrgskSBjBGi7JAlheaMBgKOh5Cv2EJMe3RhFM1xjMWvO2ZRnsW9D/s1600/Amellifera_metilacion_cerebro.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="294" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiOVApr-5WgPCwdUoE3ZI4Fzhq6PCTBxdAVdC-OwTBsbtnSk7QY-EXe_5_qjelEfNrnBNBUi6spPxUH5AMdcPLj3sj2nrgskSBjBGi7JAlheaMBgKOh5Cv2EJMe3RhFM1xjMWvO2ZRnsW9D/s320/Amellifera_metilacion_cerebro.png" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Patrones de metilación en los 8 genes estudiados con detalle en las tres castas. Las castas son obreras (W), reinas (Q) y zánganos (D).</span></div><br />
Cuando analizaron con más detalle la metilación dentro de un gen, los investigadores notaron que esta ocurre cerca de sitios de <i>splicing alternativo</i>; este es un proceso que permite que un solo gen de lugar a productos funcionalmente diferentes, y los científicos especulan que la metilación diferencial entre las castas, puede ser una manera de regular el <i>splicing alternativo</i>, dando lugar a las diferencias observadas entre las castas.<br />
<br />
Aunque diferencias de metilación se han encontrado anteriormente entre individuos y tejidos, ha resultado casi imposible establecer un mecanismo de acción debido a la enorme cantidad genes que son potencialmente metilados, y a que, en otros organismos, no sólo los genes son metilados. Debido a la simplicidad de sus patrones de metilación, y a la existencia de castas fácilmente controladas por la dieta, la abeja mielera promete ser un modelo importante en el desarrollo de nuestro conocimiento sobre la epigenética.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Lyko <i>et al</i>. “The honey bee epigenomes: differential methylation of brain DNA in queens and workers” (2010). PLoS Biology 8(11): e1000506. doi:10.1371/journal.pbio.1000506.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-69953101145591221132011-01-09T17:55:00.000-05:002011-01-09T17:55:02.881-05:00Los patógenos tienen ventaja<a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Salmonella_typhimurium" target="_blank"><i>Salmonella typhymirium</i></a> es una bacteria patogénica común del tracto digestivo, causante de inflamación, vómitos y diarrea. Como todos los patógenos, necesita sobrevivir al sistema inmune para establecer una infección exitosa, y al mismo tiempo, superar la competencia de los demás microorganismos que viven en el intestino. Cuando el sistema inmune detecta la presencia de patógenos, monta una <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Inflamaci%C3%B3n" target="_blank">respuesta inflamatoria</a>, y al igual que otros patógenos <i>S. typhymirium</i>, sobrevive gracias a proteínas efectoras que libera en su víctima. Sin embargo, no era sabido como esta bacteria puede reproducirse más rápido que otros microorganismos. Con una serie de elegantes experimentos, Winter <i>et al</i>. (2010) demostraron que la bacteria utiliza a la respuesta inmune de su víctima para generar más energía y así dividirse con mayor velocidad.<br />
<a name='more'></a><br />
Desde hace casi un siglo era sabido que <i>S. thyphymirium</i> puede usar tetrationato (S<sub>4</sub>O<sub>6</sub><sup>2-</sup>) en lugar de oxígeno como aceptor de electrones durante la <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Respiraci%C3%B3n_celular" target="_blank">respiración celular</a>, esta habilidad es conferida por los genes <i>ttrSR ttrBCA</i>, pero se suponía irrelevante para la infección, ya que normalmente no se encuentra tetrationato en el tracto digestivo. Sin embargo, lo que si se encuentra es aćido sulfhídrico (H<sub>2</sub>S) que es producido por la flora intestinal, y convertido a tiosulfato (S<sub>2</sub>O<sub>3</sub><sup>2-</sup>) por la mucosa intestinal; este compuesto, puede ser convertido a tetrationato en presencia de un agente oxidante, como los radicales libres de oxigeno (ROS), que son producidos durante la respuesta inflamatoria.<br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhpSQDE8jOQtbhwQvxXX3szEO4ccAOk3PuwnAHBkd_uA-5ZSIZ7YD38CY6t4tWNbCFQjaacYWstP1Wr9T5Ez6oQuQ7COIqyZ6EaUGLH7HLPe3gmtt952jJqWIrzK_HGQVhMKWKQevdnDNSV/s1600/tetrationato.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhpSQDE8jOQtbhwQvxXX3szEO4ccAOk3PuwnAHBkd_uA-5ZSIZ7YD38CY6t4tWNbCFQjaacYWstP1Wr9T5Ez6oQuQ7COIqyZ6EaUGLH7HLPe3gmtt952jJqWIrzK_HGQVhMKWKQevdnDNSV/s320/tetrationato.jpeg" width="280" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Diagrama que muestra como se forma tetrationato en el tracto digestivo.</span></div><br />
Los investigadores entonces demostraron que sí se produce tetrationato durante la respuesta inflamatoria, pero no en ausencia de la misma, y eliminando los genes para el uso de tetrationato, demostraron que estos sólo confieren una ventaja durante la respuesta inflamatoria. Estos resultados, permiten inferir que la capacidad de utilizar tetrationato le da la ventaja a S. typhimirium frente otros organismos, y esta ventaja es maximizada en las condiciones anaerobias del epitelio intestinal, ya que ante la ausencia de oxígeno, la capacidad de sustituirlo por otro compuesto es extremadamente útil.<br />
<br />
Un corolario de esta conclusión, es que a la bacteria no le conviene pasar completamente desapercibida del sistema inmune, ya que requiere del mismo para superar a otros competidores de su ambiente.<br />
<br />
Los patógenos han desarrollado a lo largo de la evolución, muchas y muy variadas estrategias para evadir y sobrevivir al sistema inmune, pero un aspecto que ha recibido menos atención, es la necesidad de superar la competencia de la microflora natural del organismo hospedero. Este trabajo demuestra que los patógenos no sólo sobreviven la respuesta inmune, sino que la utilizan para obtener una ventaja adaptativa frente a los demás organismos presentes. Esto representa un avance conceptual importante, y que podría tener aplicaciones médicas, por ejemplo: ya que los genes para el uso del tetrationato se encuentran sólo en patógenos del intestino, son buenos candidatos para desarrollar drogas contra ellos.<br />
<br />
<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Winter <i>et al</i>. “Gut inflammation provides a respiratory electron aceptor for Salmonella” (2010). Nature Vol. 467, pp 426-429.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-54787609052071722972011-01-09T17:54:00.002-05:002011-01-09T17:54:19.050-05:00Feliz año 2011!<i>La Ciencia explicada</i> les desea a sus lectores un muy feliz y próspero año 2011, y reinicia sus publicaciones.Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-90771149391420705092010-12-08T00:16:00.001-05:002010-12-08T11:35:22.313-05:00¿Vida de arsénico?...Sin evidenciaHace unos días la NASA anunció a bombo y platillo, el descubrimiento de una nueva bacteria que sería capaz de incorporar arsénico en lugar de fósforo. El anuncio fue acompañado por la <a href="http://www.sciencemag.org/content/early/2010/12/01/science.1197258" target="_blank">publicación <i>express</i></a> de un artículo en una de las revistas científicas más prestigiosas de la actualidad, y alcanzó los titulares en prácticamente todos los grandes medios informativos, ya que se presumía que dicho descubrimiento implicaba una redefinición de la química de los seres vivos. Sin embargo, el análisis independiente de la información publicada ha demostrado que la evidencia no apoya dichas afirmaciones.<br />
<a name='more'></a><br />
Los seres vivos están compuestos de materia, principalmente por seis tipos de átomos: Carbono (C), Hidrógeno (H), Nitrógeno (N), Oxígeno(O), Fósforo (P) y Azufre (S), comúnmente referidos como <a href="http://biologia-jct.iespana.es/curtis/libro/c1e.htm" target="_blank">CHNOPS</a>; el P juega un papel importante en muchísimas reacciones con estos átomos debido a sus propiedades catalíticas y la estabilidad de los compuestos que forma. El Arsénico (As), es un elemento muy parecido al P, y debido a esto es tóxico para prácticamente todos los seres vivos. Los átomos de As pueden <i>engañar</i> a muchas moléculas biológicas y ocupar el lugar del P, sin embargo estos átomos no poseen las características para llevar acabo otras reacciones esenciales por lo que el efecto de los átomos de arsénico en un organismo es el de <i>secuestrar</i> a moléculas biológicas, <strike>inutilizándolas</strike> tornándolas inútiles en el proceso.<br />
<br />
Los investigadores de la NASA buscaron en el <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Lago_Mono" target="_blank">lago Mono</a>, localizado en EEUU, por una <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Bacteria" target="_blank">bacteria</a> que fuera capaz de sobrevivir a altas concentraciones de As. Debido a las filtraciones provenientes de montañas cercanas, este lago tiene de manera natural alta concentraciones de arsenatos (-AsO<sub>4</sub>), y los esfuerzos llevaron a la identificación de la bacteria GFAJ-1, que es capaz de reproducirse en altas condiciones de arsenatos. Esta es una observación interesante pero esperada, después de todo la bacteria tiene que sobrevivir de alguna manera en su ambiente natural; valdría la pena estudiar el mecanismo que usa para sobrevivir, pero los investigadores no abordaron este problema.<br />
<br />
En lugar de eso, los científicos aumentaron artificialmente la concentración de arsenatos en rondas sucesivas sin añadir fosfatos (-PO<sub>4</sub>). Esto no significa que el P haya sido eliminado sino que su concentración se redujo drásiticamente. Lo verdaderamente importante, es que los científicos sólo lograron que la bacteria se reprodujera con una concentración de arsenatos de la mitad que en su ambiente natural, y que la bacteria se reproduce mucho más rápido cuando se añaden fosfatos (-PO4) al medio. Esto sugiere que las bacterias realmente utilizan P y que son capaces de contener, de alguna forma desconocida, las altas concentraciones de As.<br />
<br />
El <a href="http://www.nasa.gov/topics/universe/features/astrobiology_toxic_chemical.html" target="_blank">comunicado de prensa de la NASA</a>, está acompañado de un video en el que se muestran varios tipos de moléculas en los que los átomos de P han sido sustituidos por As. Sin embargo, la publicación técnica sólo indica que se purificó ADN, y este proceso se realizó sin lo controles adecuados para eliminar el arsénico que los mismos investigadores añadieron al medio para demostrar que la bacteria podía sobrevivir. En otras palabras, el hecho de que se encontrara As en el producto purificado, no demuestra que dicho elemento esté realmente unido a las moléculas que dicen, podría tratarse de átomos disueltos en la solución que contiene el ADN.<br />
<br />
Otro dato importante, es que los investigadores nunca midieron la cantidad de As directamente, sino solamente las proporciones As/C y P/C. Los detalles técnicos de dichas mediciones están más allá del alcance de esta entrada, pero la Profa. Rosie Redfield de la University of British Columbia, <a href="http://rrresearch.blogspot.com/2010/12/arsenic-associated-bacteria-nasas.html" target="_blank">demostró contundentemente</a> que las proporciones reportadas significan que cada genoma de dicha bacteria tendría 200-400 átomos de As, contra unos 2,000,000 (10 mil veces más) de átomos de P.<br />
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En resumen, los científicos demostraron que si colocas a las bacterias en un medio con alta concentración de arsenatos y sin añadir fosfatos, la proporción de As aumenta y la de P disminuye. A partir de ahí los investigadores hicieron un montón de suposiciones injustificadas para llegar a una conclusión que no tiene validez científica. Como lo mencioné antes, la adaptación de la bacteria GFAJ-1 a su ambiente natural altamente alcalino y rico en arsenatos, es un fenómeno digno de investigarse por si mismo, pero uno sólo puede concluir lo que los datos indican, no lo que le gustaría que pasara. También es importante mencionar que muchos medios sólo repiten lo que dicen los comunicados de prensa que, por su naturaleza, no son imparciales, es necesario cierto grado del escepticismo y acudir a las publicaciones científicas directas.<br />
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<b>Referencias:</b><br />
<ul><li><a href="http://www.nasa.gov/topics/universe/features/astrobiology_toxic_chemical.html" target="_blank">Comunicado de prensa de la NASA</a>. </li>
<li>Katsnelson. "Arsenic-eating microbe may redefine chemistry of life" (2010). Nature News.</li>
<li><a href="http://scienceblogs.com/pharyngula/2010/12/its_not_an_arsenic-based_life.php" target="_blank">PZ Myers en <i>Pharyngula</i></a>. <a href="http://translate.google.com/translate?js=n&prev=_t&hl=en&ie=UTF-8&layout=2&eotf=1&sl=en&tl=es&u=http%3A%2F%2Fscienceblogs.com%2Fpharyngula%2F2010%2F12%2Fits_not_an_arsenic-based_life.php" target="_blank">Traducción</a> de Google.<br />
</li>
<li><a href="http://rrresearch.blogspot.com/2010/12/arsenic-associated-bacteria-nasas.html" target="_blank">Rosie Redfield en RRRESEARCH</a>. <a href="http://translate.google.com/translate?js=n&prev=_t&hl=en&ie=UTF-8&layout=2&eotf=1&sl=en&tl=es&u=http%3A%2F%2Frrresearch.blogspot.com%2F2010%2F12%2Farsenic-associated-bacteria-nasas.html" target="_blank">Traducción</a> de Google.</li>
<li>Wolfe-Simon <i>et al</i>. “A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus” (2010). Science DOI: 10.1126/science.1197258.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-20005946918198373292010-11-23T12:31:00.000-05:002010-11-23T12:31:41.354-05:00En busca de la variación II/IILa descripción de la variación genética de una población es esencial para entender los procesos evolutivos y ecológicos que la moldean, pero también para identificar los determinantes genéticos de ciertas características complejas. La comparación de los genomas de múltiples seres humanos y plantas de maíz, nos dan una mejor idea de la variación genética en cada una de esas especies, y representan una avance importante en la capacidad de identificar los mecanismos genéticos detrás de ciertas enfermedades.<br />
<a name='more'></a><br />
La mayor cantidad de variantes genéticas conocidas son bastante frecuentes (se encuentran en al menos 5% de la población), y con ellas se han identificado, en los último años, más de mil genes relacionados a enfermedades; sin embargo, dichas variantes sólo explican una tercera parte del efecto genético de enfermedades complejas como la diabetes, el cáncer o la obesidad. Esta discrepancia entre el efecto genético que puede medirse, y el efecto de los genes implicados se conoce como el problema de la <i>heredabilidad perdida</i>, y podría explicarse, si las variantes más raras contribuyeran de forma importante a dichas enfermedades.<br />
<br />
Los 15 millones de variantes encontrados por el proyecto de los 1000 genomas, constituyen el catálogo más completo a la fecha, y permiten, por primera vez, el estudio de variantes que se encuentran en menos del 5% de la población. Para demostrar la relevancia de incluir las variantes raras en los estudios de asociación genómica, el consorcio comparó los resultados de estudiar la expresión genética, y encontró que las variantes raras incrementan del 20-50% el poder de identificar a los genes responsables.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhrGv_35AvswB5JeZTdBrrrEMtcG8P0OND8mX8k6i7R6WZzcblPV2XR9ROxXYZh3fa-2St8PYqEp2alsdREPruqhlkQTe6BcQvlBSaCz9vPafncn5PhTAX5qukgWp7yhIphwBToT4AkUQQH/s1600/SNPView.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="252" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhrGv_35AvswB5JeZTdBrrrEMtcG8P0OND8mX8k6i7R6WZzcblPV2XR9ROxXYZh3fa-2St8PYqEp2alsdREPruqhlkQTe6BcQvlBSaCz9vPafncn5PhTAX5qukgWp7yhIphwBToT4AkUQQH/s320/SNPView.png" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Cualquiera pued eexplorar las diferentes regiones del genoma humano y ver las variantes que ahí se encuentran. <a href="http://browser.1000genomes.org/index.html" target="_blank">Sitio del navegador</a>.</span></div><br />
Debido a la menor escala del trabajo con maíz, no se obtuvo la misma mejora en la capacidad de identificación de genes, pero todo indica que los beneficios de secuenciar más genomas de maíz serían similares a los obtenidos para el caso de los seres humanos; en particular porque las características complejas en los eucariotes (con <a href="http://cienciaexplicada.blogspot.com/2010/09/cosas-de-perros.html" target="_blank">la notable excepción del perro doméstico</a>), se caracterizan por estar determinadas por una gran cantidad de genes con efectos pequeños.<br />
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Un punto muy importante en el que no se hace el énfasis necesario la disponibilidad de la información. Todos los donantes para el estudio humano leyeron y firmaron una carta de consentimiento que puede ser vista por todos, en ella aceptan que se estudie su material genético de forma anónima; por su parte, el consorcio que lleva el proyecto garantiza que la información sea pública de manera que todos puedan obtener los beneficios que se deriven del mismo.<br />
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Los estudios en seres humanos y maíz que se han tratado en las últimas dos entradas de <i>La Ciencia explicada</i>, representan la demostración definitiva de que la secuenciación de genomas completos es la mejor y más completa manera de estudiar la variación genética en una población. Esto permitirá entender con mucho mayor detalle la contribución genética a muchas enfermedades complejas; dejándonos a un paso de entender el la interacción genética-ambiente.<br />
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<a target="_blank" href="http://cienciaexplicada.blogspot.com/2010/11/en-busca-de-la-variacion-iii.html">En busca de la variación I/II</a><br />
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<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Lai <i>et al</i>. “Genome-wide patterns of genetic variation among elite maize inbred lines”. Nature Genetics Vol. 42, pp. 1027–1030.</li>
<li>Nielsen. “In search of rare human variants”. Nature Vol 467, pp. 1050-1051.</li>
<li>The 1000 Genomes Project Consortium. “A map of human genome variation from population-scale sequencing”. Nature Vol. 467, pp. 1061–1073.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-91742054344146786282010-11-17T15:25:00.000-05:002010-11-17T15:25:43.842-05:00En busca de la variación I/II<i>"Nadie supone que todos los individuos de la misma especie estén fundidos absolutamente en el mismo molde. Estas diferencias individuales son de la mayor importancia para nosotros, porque frecuentemente, como es muy conocido de todo el mundo, son hereditarias, y aportan así materiales para que la selección natural actúe sobre ellas y las acumule, de la misma manera que el hombre acumula en una dirección dada las diferencias individuales de sus producciones domésticas."</i><br />
<div style="text-align: right;">Chales Darwin</div><div style="text-align: left;"></div><a name='more'></a><br />
Darwin se dio cuenta desde el principio que la existencia de variación genética -es decir heredable- es fundamental para la evolución de una población, ya que dicha variación sirve de sustrato para <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Selecci%C3%B3n_natural" target="_blank">selección natural</a>. En la actualidad, el conocimiento de la variación genética de una especie sirve principalmente para identificar genes relacionados con características de interés tales como la predisposición o resistencia a enfermedades, o la productividad de un cultivo. Con ayuda de nuevas tecnologías, grupos independientes caracterizaron, con una profundidad sin precedentes, la variación genética en los seres humanos y el maíz.<br />
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Secuenciar el primer genoma humano costó miles de millones de dólares y casi 20 años, pero nuevas tecnologías y métodos computacionales permiten usar dicho genoma como referencia en la obtención y ensamblado de nuevos genomas. En 2008 se formó el consorcio para el <a href="http://www.1000genomes.org/page.php" target="_blank">proyecto de los 1000 genomas</a>, que concluyó su primera fase con <a href="http://www.nature.com/nature/journal/v467/n7319/full/nature09534.html" target="_blank">la publicación</a> de cerca de 700 genomas provenientes de cuatro poblaciones humanas, además de 6 genomas para los que se conoce la relación entre los individuos donantes. De manera paralela, un grupo chino utilizó el genoma de referencia existente de maíz para <a href="http://www.nature.com/ng/journal/v42/n11/abs/ng.684.html" target="_blank">secuenciar 6 variedades</a> de las cuales se conocen sus relaciones parentales y que son económicamente importantes.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEihsAEsYSnQarK4uekf6Q5UH_FakRTNDufQuUODQPsdQnvR6E-Q0z-xAYdIabZ_pIy6t7AXtu5pLZKebbzIOREXHemqY4jEYRnmwn1IkSKALnVWbju3GUEyZIwyCqBvYzBb5VPfohQZs_wI/s1600/sequencing_coverage.jpeg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;" target="_blank"><img border="0" height="202" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEihsAEsYSnQarK4uekf6Q5UH_FakRTNDufQuUODQPsdQnvR6E-Q0z-xAYdIabZ_pIy6t7AXtu5pLZKebbzIOREXHemqY4jEYRnmwn1IkSKALnVWbju3GUEyZIwyCqBvYzBb5VPfohQZs_wI/s320/sequencing_coverage.jpeg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Cobertura de los genomas secuenciados por el proyecto de los 1000 genomas.</span></div><br />
La cantidad de datos aportada por ambos trabajos es enorme y ni siquiera en las publicaciones científicas especializadas se analiza toda la información. Se identificaron cerca de 15 millones de sitios variables en el genoma humano y más de 1 millón para el maíz, además de cientos de miles de diferencias denominadas <i>indeles</i>, que son pequeños fragmentos del genoma que faltan en algunos individuos y están presentes en otros.<br />
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Con toda esta información es posible estudiar procesos fundamentales de la biología; por ejemplo, se determinó que cada persona tiene entre 250-300 mutaciones de pérdida de función, y entre 50-100 mutaciones previamente relacionadas a enfermedades. También se encontró que genes relacionados a la defensa contra patógenos, suelen perderse y ganarse en el genoma del maíz; por otro lado, se encontró que el <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Heterosis" target="_blank">vigor híbrido</a> (heterosis), que todo agricultor conoce y se refiere a que ciertas cruzas entre dos líneas de plantas suelen ser más productivas que cualquiera de los padres, está relacionado con la variación en la presencia/ausencia de ciertos genes en diferentes líneas.<br />
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En el aspecto evolutivo, la mayor parte de la variación genética humana, es consistente con la <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_neutralista_de_la_evoluci%C3%B3n_molecular" target="_blank">teoría neutral de la evolución</a> excepto en regiones cercanas a genes; además, se descubrió que la selección natural en los seres humanos ha actuado principalmente sobre la variación existente y no sobre nuevas mutaciones que hayan aparecido recientemente. En el caso del maíz, que ha sido sometido a selección artificial, se confirmó que genes relacionados a la domesticación por el ser humano tienen menor diversidad.<br />
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Los datos reportados también tienen aplicaciones prácticas que serán abordadas en la segunda parte.<br />
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<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Lai <i>et al</i>. “Genome-wide patterns of genetic variation among elite maize inbred lines”. Nature Genetics Vol. 42, pp. 1027–1030.</li>
<li>The 1000 Genomes Project Consortium. “A map of human genome variation from population-scale sequencing”. Nature Vol. 467, pp. 1061–1073.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-6126691083164418206.post-85014726488763113012010-11-08T11:57:00.001-05:002010-11-08T18:23:21.436-05:00El peso paternoTodos saben que la salud de la madre durante el embarazo es de suma importancia para la salud del recién nacido, debido principalmente a la exposición directa del feto a factores maternos; por otro lado, el efecto de la salud del padre no se entiende con claridad, debido a que es muy difícil distinguir el efecto ambiental del genético.<br />
<a name='more'></a><br />
La obesidad es un problema creciente en todo el mundo, y se encuentra asociada a diversos padecimientos crónicos, especialmente a la <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Diabetes_mellitus_tipo_2" target="_blank">diabetes tipo 2</a> que ha alcanzado niveles epidémicos en ciertas regiones. Se sabe que para padres obesos, el peso está inversamente relacionada con el peso la progenie, y que la producción de espermatozoides se ve afectada por esta condición. En un estudio reciente <a href="http://www.nature.com/nature/journal/v467/n7318/full/nature09491.html" target="_blank">Ng <i>et al</i>. (2010)</a>, alimentaron ratas macho con una dieta alta en grasas, por lo que los animales aumentaron significativamente de peso y presentaron síntomas ligados a la diabetes tipo 2 como intolerancia a la glucosa y resistencia a insulina. Los investigadores estudiaron a las crías de dichos machos con hembras saludables, en busca de efectos paternos; como las crías nunca nunca conviven con los padres, se puede eliminar cualquier efecto de aprendizaje.<br />
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<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhl-IXw2dJv-NXwISq9hwv8UZkCFEUspB6_5zr_yAmKxz75UxVUToOcEQAmTd5E_-haczXRxk4MgSb4dJxRsySbxAXH2LatMEVdM0FALezg_AmcwqnQtJ612ZH2TEUT7XC8fm9FDJK3ke66/s1600/padre_obeso.jpeg" imageanchor="1"><img border="0" height="191" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhl-IXw2dJv-NXwISq9hwv8UZkCFEUspB6_5zr_yAmKxz75UxVUToOcEQAmTd5E_-haczXRxk4MgSb4dJxRsySbxAXH2LatMEVdM0FALezg_AmcwqnQtJ612ZH2TEUT7XC8fm9FDJK3ke66/s1600/padre_obeso.jpeg" width="320" /></a><span style="font-size: xx-small;"><br />
Diagrama del diseño experimental y resultados de Ng <i>et al</i>.</span></div><br />
En general las crías parecen saludables, y se desarrollan de forma similar a la progenie de machos normales; sin embargo, al entrar en la fase adulta, las hembras descendientes de machos obesos empezaron a presentar síntomas asociados a la diabetes, en particular resistencia a insulina y mayor acumulación de glucosa en la sangre, aunque su peso y otros indicadores de obesidad se mantuvieron inalterados. La progenie masculina no fue estudiada.<br />
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Los investigadores identificaron 77 genes cuya expresión se encuentra alterada en la progenie de los machos obesos, y más de 600 genes que muestran cambios menores pero estadísticamente significativos. Al analizar el tipo de funciones que desarrollan dichos genes, se concluyó que la actividad y morfología del páncreas se encuentran alteradas en dicha progenie.<br />
<br />
Para que un efecto ambiental sea transmitido a la progenie, este debe alterar la las células sexuales (óvulos y espermatozoides) de alguna manera; debido a que los cambios en la secuencia del ADN son aleatorios, es muy poco probable que el efecto observado se deba a un cambio de este tipo; lo más probable es que se trate de un cambio epigenético, es decir, un cambio que no altera la secuencia del ADN pero que puede ser heredado. Con esto en mente, los científicos evaluaron el estado de <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/Metilacion" target="_blank">metilación</a> del gen que mostró la mayor alteración en las hijas de los machos obesos y encontraron que era significativamente menor que en ratas con padres sanos, confirmando que se trata de un fenómeno epigenético.<br />
<br />
Aunque es necesario determinar si el efecto también ocurre en los machos y si se puede transmitir a generaciones posteriores, se trata de la primera demostración de que un efecto ambiental, la dieta alta en grasas, puede tener un efecto en la descendencia por la vía paterna, y aunque el mecanismo es una incógnita por el momento, tiene implicaciones inmediatas en la salud pública, especialmente en las regiones donde los índices de obesidad están en aumento, y obliga a incluir el efecto paterno en los modelos epidemiológicos del desarrollo y diseminación de la diabetes.<br />
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<b>Referencias:</b><br />
<ul><li>Ng <i>et al</i>. “Chronic high-fat diet in fathers programs β-cell dysfunction in female rat offspring” (2010). Nature Vol. 467, pp. 963–966.</li>
<li>Skinner. “Metabolic disorders: father’s nutritional legacy” (2010). Nature Vol. 467, pp. 922–923.</li>
</ul>Anonymoushttp://www.blogger.com/profile/04855191628974603398noreply@blogger.com1