Aunque está en inglés no puedo dejar de postear este magnifico documental llamado Acid Test producido por ONG norteamericana Natural Resources Defense Council (NRCD) dedicado a mostrar los peligros de la acidificación de los océanos terrestres, un fenómeno reciente provocado por la emisión de dióxido de carbono de origen antropogénico que esta haciendo bajar el pH de una forma mucho más rápida que en los últimos millones de años. La locución es de la actriz Sigourney Weaver. Podéis ver los detalles técnicos en Vimeo.
Archivos de la categoría ‘Biología’
Acid Test: El reto mundial de la acidificación del océano
Publicado por Jordi Guzman en 17 febrero 2010
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Identificada una sustancia clave para evitar recaer en el hábito de fumar
Publicado por Jordi Guzman en 10 febrero 2010
Un estudio realizado por investigadores del Laboratorio de Neurofarmacología del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (CEXS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), conjuntamente con científicos de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, ha puesto de manifiesto que unas moléculas denominadas hipocretinas juegan un papel importante en la recaída en el hábito tabáquico.
El tabaquismo es uno de los hábitos de consumo que causa más adicción, además de importantes problemas de salud a los
Investigadores del Laboratorio de Neurofarmacología implicados en el trabajo. Foto: UPF
fumadores. Esta adicción supone una pérdida del control sobre su consumo y un síndrome de abstinencia al dejar de fumar que favorece la recaída en el hábito, incluso después de largos periodos de abstinencia. Los tratamientos de deshabituación al hábito tabáquico tienen como principal objetivo evitar la recaída, hecho muy frecuente entre los fumadores.
El estudio del Laboratorio de Neurofarmacología, publicado hoy en la revista Journal of Neuroscience, forma parte de la tesis doctoral que está llevando a cabo la investigadora Ainhoa Plaza-Zabala, primera firmante del artículo, bajo la dirección del profesor Fernando Berrendero, coautor del trabajo. Este trabajo de investigación básica se ha llevado a cabo en un modelo animal de autoadministración de nicotina.
Las hipocretinas (conocidas también como orexina) son neuromoduladores de naturaleza peptídica que se encuentran en las neuronas del hipotálamo cerebral. Estas sustancias se relacionan con el metabolismo energético, la regulación de la ingesta y el período de vigilia. Recientemente se les ha asociado con los mecanismos de recompensa y con la adicción. Se ha comprobado que una actividad incrementada de las hipocretinas conduce a estados de ansiedad que pueden conducir a recaer en el consumo de determinadas sustancias que causan adicción.
Las principales conclusiones que se extraen del trabajo de los investigadores de la UPF son diversas. En primer lugar, que las hipocretinas juegan un papel crucial en la modulación de los episodios de ansiedad derivados de los efectos de la nicotina y en los procesos neurobiológicos subyacentes a la recaída en el hábito de fumar. Las hipocretinas modulan los efectos que la nicotina ejerce sobre la ansiedad interactuando con los factores liberadores de corticotropina (CRF), un péptido implicado en la respuesta al estrés, y con las neuronas de vasopresina (AVP) del hipotálamo.
Finalmente, en el proceso fisiológico de recaída en el consumo de nicotina, el CRF y las hipocretinas intervienen de manera independiente pero complementaria, lo cual tiene importantes implicaciones en vistas a diseñar una estrategia terapéutica basada en el bloqueo de la acción de estos dos péptidos para evitar la recaída al tabaco tras un periodo de abstinencia.
Trabajo de referencia:
A. Plaza-Zabala; E. Martín-García; L. de Lecea; R. Maldonado; F. Berrendero, “Hypocretins Regulate the Anxiogenic-Like Effects of Nicotine and induce Reinstatement of Nicotine-Seeking Behavior”, Journal of Neuroscience, 10 de febrero de 2010.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
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Nueva investigación rechaza la teoría de la “Sopa Primordial” como origen de la vida
Publicado por Jordi Guzman en 4 febrero 2010
Durante 80 años se ha aceptado que la vida comenzó en una ’sopa primordial’ de moléculas orgánicas antes de evolucionar fuera 
de los océanos millones de años más tarde. Hoy, la teoría de la ’sopa’ ha sido puesta patas arriba por un artículo pionero publicado en BioEssays que afirma que fue la energía química de la Tierra, procedente de las fumarolas hidrotermales del océano, lo que dio el primer impulso a la vida.
“Los libros de texto dicen que la vida surgió a partir de una sopa orgánica y que las primeras células crecieron fermentando estos compuestos orgánicos para generar energía en forma de ATP. Nosotros proporcionamos una nueva perspectiva sobre por qué esa vieja y familiar visión no funciona en absoluto”, dijo el líder el equipo el Dr. Nick lane del University College de Londres. “Presentamos la alternativa de que la vida surgió a partir de los gases (H2, CO2, N2, y H2S) y que la energía para la primera vida procedía del aprovechamiento de los gradientes geoquímicos creados por la madre Tierra en un tipo especial de fumarola hidrotermal del océano profundo – una que está plagada de diminutos compartimentos, o poros, interconectados”.
La teoría de la sopa se propuso por primera vez en 1929 cuando J.B.S Haldane publicó su influyente ensayo sobre el origen de la vida en el cual defendía que la radiación UV proporcionó la energía para convertir el metano, amoniaco y agua en los primeros compuestos orgánicos en los océanos de la joven Tierra. No obstante, los críticos de la teoría de la sopa señalan que no hay una fuerza directora sostenida para hacer que reaccionen; y sin una fuente de energía, la vida como la conocemos no podría existir.
“A pesar de los fallos bioenergéticos y termodinámicos de la idea de hace 80 años, la sopa primordial sigue como pensamiento central general sobre el origen de la vida”, dice el autor senior William Martin, biólogo evolutivo del Instituto de Botánica III en Düsseldorf. “Pero la sopa no tiene capacidad de producir la energía vital”.
Al rechazar la teoría de la sopa, el equipo se volvió hacia la química de la Tierra para identificar la fuente de energía que podría alimentar a los primeros predecesores primitivos de los organismos vivos: los gradientes geoquímicos a lo largo de una colmena de microscópicas cavernas naturales en fumarolas hidrotermales. Estas células catalíticas generaron lípidos, proteínas y nucleótidos, dando origen a las primeras células auténticas.
El equipo se centró en las ideas desarrolladas por el geoquímico Michael J. Russell, sobre las fumarolas alcalinas de las profundidades marinas, las cuales producen gradientes químicos muy similares a los usados por casi todos los organismos vivos actuales – un gradiente de protones sobre una membrana. Los primeros organismos probablemente aprovecharon esos gradientes a través de un proceso conocido como quimio-ósmosis, en el cual el gradiente de protones se usa para dirigir la síntesis de la moneda universal de energía, el ATP, o equivalentes más simples. Más tarde las células evolucionaron para generar su propio gradiente de protones por medio de la transferencia de electrones de un donante a un receptor. El equipo defiende que el primer donante fue el hidrógeno y el primer receptor el CO2.
“Las células vivas modernas han heredado el mismo tamaño de gradiente de protones, y, crucialmente, la misma orientación – positiva hacia fuera y negativa dentro – que las vesículas inorgánicas a partir de las cuales surgieron” dijo el co-autor John Allen, bioquímico de la Universidad Queen Mary de Londres.
“Las restricciones termodinámicas indican que la quimio-osmosis es estrictamente necesaria para el metabolismo de carbono y energía en todos los organismos que crecen hoy a partir de ingredientes químicos simples [autótrofos], y presumiblemente en las primeras células vivas libres”, dijo Lane. “Aquí consideramos cómo las primeras células pudieron haber aprovechado una fuerza creada geoquímicamente y aprendieron a hacerla suya”.
Ésta fue una transición vital, dado que la quimio-ósmosis es el único mecanismo por el cual los organismos podían escapar de las fumarolas. “La razón de que todos los organismos sean hoy quimio-osmóticos es simplemente que han heredado eso de la época y lugar en la que evolucionaron las primeras células – y no podrían haber evolucionado sin eso”, dijo Martin.
“Lejos de ser demasiado complejo para haber alimentado la vida inicial, es casi imposible ver cómo la vida podría haber iniciado sin quimio-ósmosis”, concluye Lane. “Es hora de sacarse de encima la fermentación en alguna sopa primordial como ‘vida sin oxígeno’ – una idea que data de una época en la que nadie en la biología tenía ninguna comprensión de cómoestá hecho el ATP”.
Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Wiley.
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Un moho crece como el sistema ferroviario de Tokio
Publicado por Jordi Guzman en 22 enero 2010
Un equipo de investigadores japoneses y británicos ha comprobado que un moho mucilaginoso crece y se conecta a fuentes de alimentos dispersas siguiendo un diseño prácticamente idéntico al del sistema ferroviario de Tokio, según publican esta semana en Science. Los ingenieros podrían inspirarse en este descubrimiento para diseñar redes más eficientes.
Un reciente experimento sugiere que Physarum polycephalum, un moho gelatinoso con aspecto de hongo, podría mostrar el
Formación de la red del mohoPhysarum polycephalum hacia fuentes de alimento con una evolución similar a la red de ferrocarriles que rodea Tokio. Imagen: Science.
camino para la mejora de sistemas tecnológicos como las robustas redes de comunicación de ordenadores o de móviles. ¿Qué podrían aprender los ingenieros de este humilde moho? Aparentemente, una construcción en red fiable y a un precio asequible.
El investigador Atsushi Tero, de la Universidad de Hokkaido en Japón, junto con colegas de otras partes de aquel país y del Reino Unido, colocó copos de avena sobre una superficie húmeda en lugares que se corresponden con las ciudades que rodean a Tokio, y dejó que creciera el moho Physarum polycephalum desde el centro hacia fuera. Los investigadores observaron que el moho mucilaginoso se autoorganiza, extiende y forma una red comparable en eficiencia, fiabilidad y coste con la estructura real de la red ferroviaria de Tokio.
“Ciertos organismos crecen en forma de red interconectada como parte de su estrategia normal de búsqueda de alimentos para descubrir y explotar nuevos recursos”, escribe Tero en un artículo que esta semana publica Science. “Physarum es un organismo ameboide unicelular grande que busca fuentes de alimentos distribuidas de forma fragmentaria… Puede encontrar la ruta más corta a través de un laberinto o conectar diferentes conjuntos de fuentes de alimentación de forma eficiente con una longitud total reducida, pero con una distancia promedio mínima entre parejas de fuentes de alimentación, y con un elevado grado de tolerancia a desconexiones accidentales”.
Los investigadores sabían que capturar la esencia de este sistema biológico en reglas sencillas podría resultar útil para documentar la construcción de redes autoorganizadas en el mundo real a un precio asequible. Capturaron los mecanismos básicos que necesita el moho mucilaginoso para conectar sus fuentes de alimentación de forma eficiente y las incorporaron a un modelo matemático.
Dado que el moho mucilaginoso ha estado sujeto a incontables rondas de selección evolutiva, esta fórmula basada en sus hábitos alimenticios podría proporcionar un camino para crear diseños de redes más eficientes y adaptables para el transporte y las comunicaciones.
Desde la misma perspectiva, Wolfgang Marwan, de la Universidad Otto von Guericke de Alemania, indica: “El modelo captura la dinámica básica de la adaptación a redes a través de la interacción de reglas locales, y produce redes con propiedades comparables a las de las redes de infraestructuras reales e incluso mejores… El trabajo de Tero y sus colaboradores proporciona un ejemplo fascinante y convincente de que los modelos matemáticos puros inspirados en la biología pueden generar algoritmos nuevos y muy eficientes capaces de proporcionar sistemas técnicos con las funciones esenciales de los sistemas vivos, para aplicaciones en áreas tales como la informática”.
Tero y los demás investigadores afirman que su modelo proporciona un punto de partida para mejorar la eficiencia y reducir los costes de redes autoorganizadas sin un control centralizado, como los conjuntos de sensores remotos, redes móviles ad hoc y redes inalámbricas en malla. Y todo fijándose en un moho mucilaginoso que simplemente se limitó a hacer lo que le dictó su instinto natural.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
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Los caimanes respiran como las aves
Publicado por Jordi Guzman en 15 enero 2010
Científicos estadounidenses han descubierto que caimanes y aves respiran del mismo modo. El estudio, que se publica esta semana en Science, demuestra que en ambas especies el aire fluye en una sola dirección cuando pasa a través de los pulmones. Según los investigadores, este método de respiración podría haber ayudado a los antepasados de los dinosaurios a dominar la Tierra después de la extinción masiva del planeta hace 251 millones de años.
La extinción del Pérmico-Triásico (hace 251 millones de años) acabó con el 70% de la vida terrestre y el 96% de la vida marina.
Pruebas realizadas en rayos X en un caiman americano. Foto: C.G. Farmer y Kent Sanders / Universidad de Utah (EE UU).
Durante los 20 millones de años siguientes, los arcosaurios (lagartos dominantes) se convirtieron en los animales terrestres dominantes de la Tierra. Antes de la extinción, los sinápsidos (reptiles parecidos a los mamíferos) fueron los animales terrestres más grandes.
Los arcosaurios evolucionaron en dos grandes ramas del árbol de la vida: los crocodilia, o antepasados de los cocodrilos y los caimanes, y una rama que produjo los pterosaurios voladores (dinosaurios) y, finalmente, las aves, que técnicamente son arcosaurios.
Dos científicos de la Universidad de Utah (EE UU) han demostrado ahora –con exploraciones realizadas en un caimán de 1,21 metros de longitud y 10,91 kg de peso- que el flujo de aire “unidireccional” en sus pulmones podría haber hecho evolucionar el modelo de respiración hace más de 246 millones de años, cuando los crocodilia se escindieron de la rama del árbol genealógico de los arcosaurios que condujo a los pterosaurios, los dinosaurios y las aves.
“Lo importante del descubrimiento del flujo de aire en los caimanes es que puede explicar los cambios en la fauna entre el Pérmico y el Triásico, con la consecuente pérdida de dominio por parte de los sinápsidos y su substitución por estos arcosaurios”, explica C.G. Farmer, profesora de biología en la Universidad de Utah (EE UU) y autora principal del estudio que ha realizado con Kent Sanders, y que se publica en Science. “Esa es la principal razón por la que esto es importante científicamente”, añade la investigadora.
El flujo de aire en un solo sentido evolucionó en los arcosaurios antes de lo previsto y explica por qué esos animales llegaron a dominar el Triásico temprano, tras la extinción. Cuando el ecosistema empezó a recuperarse y era más cálido y seco, con niveles de oxígeno bajos, estos reptiles llegaban quizás al 12% del aire. Ahora es del 21%, segun los expertos.
Incluso con mucho menos oxígeno en la atmósfera, “muchos arcosaurios, como los pterosaurios eran capaces aparentemente de realizar ejercicios vigorosos”, apunta la científica.
“El diseño del pulmón puede haber desempeñado un papel clave en esta capacidad, pues el pulmón es el primer paso en la cascada de oxígeno desde la atmósfera hasta los tejidos del animal, donde se convierte en energía”, subraya Farmer.
Pero este descubrimiento sigue sin explicar por qué los dinosaurios, que aparecieron por primera vez hace unos 230 millones de años, finalmente superaron en competencia a otros arcosaurios.
El declive de los sinápsidos y el auge de los arcosaurios
Los sinápsidos ocuparon los nichos ecológicos de los animales grandes antes de la extinción del Pérmico-Triásico. “Algunos llegaron a alcanzar el tamaño de un oso”, asegura Farmer. Unos eran carnívoros, otros herbívoros. Poseían cuatro patas y tenían características que los hacían buenos corredores de resistencia. Sus extremidades se encontraban bajo su cuerpo y no extendidos hacia fuera, como las patas de los lagartos.
“Algunos sinápsidos sobrevivieron a la extinción masiva para restablecer su hegemonía en el Triásico Temprano y el linaje dio lugar finalmente a los mamíferos en el Triásico Tardío”, señala Farmer. “Sin embargo, la recuperación de la vida tras las repercusiones de la extinción provocó un cambio gradual del linaje de vertebrados terrestres dominante, y así fue cómo los arcosaurios remplazaron a los sinápsidos en el Triásico Tardío”, puntualiza.
La científica apunta que desde entonces hasta que se extinguieron los dinosaurios hace 65 millones de años, todo animal terrestre de más de 0,91 metros era un arcosaurio, mientras que los sinápsidos supervivientes parecidos a los mamíferos “eran cosas muy pequeñas que se escondían en las grietas”.
Según la experta, fue tras la extinción de los grandes dinosaurios hace 65 millones de años cuando los mamíferos regresaron y empezaron a alcanzar tamaños mayores que los de una zarigüeya.
“Nuestros datos proporcionan pruebas de que el flujo unidireccional del aire en los pulmones es anterior al origen de los pterosaurios, los dinosaurios y las aves, y que evolucionó en el antepasado común de los linajes de los crocodilia y las aves (y de los pterosaurios y los dinosaurios)”, concluye Farmer.
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Referencia bibliográfica:
C. G. Farmer y Kent Sanders. “Unidirectional Airflow in the Lungs of Alligators” Science vol 327, 15 de enero de 2010.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
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El lenguaje de las neuronas
Publicado por Jordi Guzman en 13 enero 2010
Igual que si las neuronas tuvieran una cita, “el cuándo y el dónde determinan cómo es la comunicación entre ellas”. Lo afirma David Gómez Varela, investigador asturiano en la Universidad de California, San Diego, que ha descubierto nuevos mecanismos que influyen en el proceso de comunicación neuronal. En la actualidad, trabaja para entender el funcionamiento de un tipo de receptores neuronales que influyen en procesos como atención y memoria.
El trabajo de David Gómez Varela se centra en los receptores de acetilcolina de las neuronas. La acetilcolina es una sustancia
David Gómez Varela en la Universidad de California, San Diego, ante la imagen de una neurona. / Foto: D. G.
liberada por nuestras neuronas que sirve para la comunicación entre éstas, lo que se denomina un neurotransmisor. Como explica el investigador mierense, “los receptores de acetilcolina, a los que también se une la nicotina procedente del tabaco, regulan un tipo de comunicación entre nuestras neuronas que determina los procesos de memoria y atención. De hecho, en la enfermedad de Alzheimer, uno de los primeros eventos moleculares que ocurren en el cerebro es la unión de la proteína Beta-amiloide a estos receptores de Acetilcolina, lo cual desemboca en la destrucción neuronal con el consiguiente déficit en atención y memoria”.
Por eso, apunta Gómez Varela, estos receptores son actualmente una diana terapéutica preferente, no sólo en el tratamiento de la adicción al tabaco, sino también en procesos patológicos en los que memoria y atención se ven alteradas. Pero antes es necesario conocer a fondo cómo funcionan los receptores de acetilcolina y en qué consisten las alteraciones de su función que se producen en estas patologías.
En esta dirección se enfoca la técnica que David Gómez Varela desarrolló, junto con su colega Tobias Köhl, durante su estancia en el Instituto Max Planck en Göttingen, Alemania, y que le ha permitido observar el movimiento de un solo receptor en el punto donde se produce la comunicación entre neuronas (sinapsis). “La técnica conjuga biología, microscopía y matemáticas, y nos permite observar, con una resolución de nanómetros (la millonésima parte del milímetro) y en una escala temporal de milisegundos, cómo un solo receptor entra en una sinapsis”, afirma el asturiano.
Entre los hallazgos que ha permitido este método se encuentra el itinerario que siguen los receptores de acetilcolina hacia la sinapsis. “La idea más generalizada es que los receptores neuronales llegan a la sinapsis viajando por el interior de la célula, pero gracias a esta nueva tecnología hemos podido observar por primera vez cómo se produce realmente, mediante un procedimiento conocido como mecanismo de difusión lateral”, señala el investigador. Esta difusión consiste en que los receptores se insertan en la membrana de la neurona fuera de la sinapsis y se transportan “rodando” sobre ella, un proceso mucho más rápido y efectivo a la hora de controlar la cantidad de receptores que se encuentran dentro de una sinapsis, y por tanto la eficiencia de la comunicación neuronal.
¿Por qué es importante conocer cómo se mueven los receptores? Si se obstaculiza este mecanismo de entrada de los receptores en la sinapsis, la comunicación entre las neuronas se ve alterada. “Estamos comenzando a descubrir un nuevo escenario muchos más dinámico, con un mecanismo aún por explorar que influye en la comunicación entre neuronas y que probablemente afecta a la memoria y la atención. De hecho, recientemente se ha demostrado que durante el proceso de almacenamiento de información en las neuronas, la difusión de otro tipo de receptor, el de glutamato, está afectada”, resume Gómez Varela.
Y es que, cuando se desarrollan los instrumentos de observación y con ellos la capacidad de descubrir nuevas “piezas” implicadas en el funcionamiento de las neuronas, nacen nuevos universos para la investigación y se multiplican las posibilidades de comprender. Es el planteamiento que ha guiado la dirección profesional de David Gómez Varela: tras haberse doctorado en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Oviedo, bajo la batuta de Francisco Barros y Pilar de la Peña; y de trabajar con Luis Ángel Pardo en el Departamento de Señalización Neuronal del Instituto Max Planck dirigido por Walter Stühmer, recibió una ayuda del PCTI del Principado para continuar su trabajo de investigación en la sección de Neurobiología de la Universidad de California, San Diego, donde trabaja actualmente.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
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Calculan la velocidad de adaptación al cambio climático de las especies y sus ecosistemas
Publicado por Jordi Guzman en 30 diciembre 2009
Científicos estadounidenses han calculado la velocidad a la que las especies animales y vegetales, y sus ecosistemas tendrán que adaptarse al cambio climático durante los próximos 100 años. El estudio, que se publica ahora en Nature, demuestra que los ecosistemas tendrán que trasladarse unos 420 metros al año para adaptarse al ritmo del calentamiento global.
Muchas especies animales ya están en movimiento como respuesta a los cambiantes patrones climáticos. Investigadores de la
Manglar cerca de una playa en el sur de Papua Nueva Guinea. Foto: Steve Shattuck.
Academia de Ciencias de California (EE UU), el Instituto Carnegie de Ciencias, la Institución Central Clima, y la Universidad de California en Berkeley (EE UU) determinan la distancia media a la que los ecosistemas tendrán que trasladarse para sobrevivir al cambio climático: 420 metros al año.
“Uno de los aspectos más llamativos de estos datos es que nos permiten evaluar cómo se comportará nuestra actual red de zonas protegidas mientras intentamos conservar la biodiversidad frente al cambio climático mundial”, explica Healy Hamilton, director del Centro de Informática de Biodiversidad Aplicada de la Academia de Ciencias de California (EE UU).
“Cuando nos fijamos en los tiempos de residencia de las zonas protegidas, que definimos como la cantidad de tiempo que tardarán las actuales condiciones climáticas en recorrer por completo una zona protegida determinada, solamente el 8% de las zonas protegidas actuales tienen tiempos de residencia de más de 100 años. Si queremos mejorar estas cifras, tenemos que reducir nuestras emisiones de carbono y trabajar con rapidez para ampliar y conectar la red mundial de zonas protegidas”, manifiesta Hamilton.
Según el estudio, que se publica hoy [por el día 23] en Nature, los habitantes de las montañas podrán moverse más despacio, ya que un pequeño desplazamiento hacia arriba o abajo puede suponer un gran cambio de la temperatura. Sin embargo, los ecosistemas más llanos, como los pastizales inundados, los manglares y los desiertos, tendrán que moverse mucho más deprisa para permanecer en una zona cómoda. En algunos casos, supone más de un kilómetro al año.
Cálculo basado en datos de emisiones de CO2
El equipo ha calculado la velocidad del cambio climático mundial combinando datos de los patrones climáticos y térmicos actuales de todo el mundo con un enorme conjunto de previsiones de modelos climáticos para el próximo siglo. Sus cálculos se basan en un nivel “intermedio” de previsión de emisiones de gases de efecto invernadero durante el próximo siglo (la previsión de emisiones A1B del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático -IPCC).
Con estos niveles de emisiones, la velocidad del cambio climático se prevé que sea más lenta en los bosques de coníferas tropicales y subtropicales (80 metros al año), los bosques de coníferas templados (110 metros al año) y los pastizales y matorrales de montaña (110 metros al año). La velocidad del cambio climático se espera que sea más rápida en las zonas más llanas, incluidos los desiertos y los matorrales áridos (710 metros al año), los manglares (950 metros al año) y los pastizales inundados y las sabanas (1.260 metros al año).
Según los científicos, la vulnerabilidad de cada uno de estos biomas depende no sólo de la velocidad media del cambio climático que experimente, sino también de los tamaños de las zonas protegidas en las que se encuentre. Uno de los ejemplos es que la velocidad del cambio climático sea alta en los desiertos, pero esta amenaza se ve mitigada por el hecho de que las zonas protegidas tienden a ser más grandes en el caso de los desiertos. Por otro lado, el pequeño tamaño y la naturaleza fragmentada de la mayoría de las zonas protegidas de biomas mediterráneos templados de angiospermas y de bosques boreales hacen que estos hábitats sean especialmente vulnerables.
Evitar la extinción
El índice de los científicos estadounidenses calcula por tanto las velocidades y los tiempos de residencia de los climas, no de las especies. Para los investigadores, las especies individuales que toleran un rango amplio de temperaturas pueden ser capaces de adaptarse a un lugar mientras el clima que las rodea cambia.
Sin embargo, en el caso de las especies que sólo toleran un rango estrecho de temperaturas, las previsiones de velocidad del estudio son una aproximación que se acerca a las velocidades de migración necesarias para evitar una posible extinción. Casi un tercio de los hábitats del estudio tienen velocidades que superan hasta las previsiones más optimistas de migración de las plantas, lo que indica que las plantas de muchas zonas no serán capaces de adaptarse al clima cambiante.
“Todavía más problemático es el hecho de que los hábitats naturales se han visto enormemente fragmentados por el desarrollo humano, lo que dejará a muchas especies sin sitio adonde ir, independientemente de sus ritmos migratorios”, señalan los científicos.
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Referencia bibliográfica:
Scott R. Loarie; Philip B. Duffy; Healy Hamilton; Gregory P. Asner, Christopher B. Field & David D. Ackerly. “The velocity of climate change” Nature Vol 462| 24/31 diciembre de 2009| doi:10.1038/nature08649.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC). Las negritas son mías.
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Una fuente inagotable de células humanas para estimular la regeneración nerviosa
Publicado por Jordi Guzman en 21 diciembre 2009
Investigadores del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” (CBMSO), centro mixto perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y a la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), han obtenido líneas celulares de glía envolvente humana reversiblemente inmortalizadas que son capaces de estimular la regeneración nerviosa.
El sistema nervioso central no es capaz de regenerarse tras una lesión. La glía envolvente olfatoria (GE) es un tipo celular con
Figura (A): Línea de GE humana inmortalizada (x400). Figura (B): Regeneración de neuronas de retina adulta sobre línea de GE humana inmortalizada (x200)
características propias que se encuentra en el sistema olfativo, donde se cree que favorece la regeneración nerviosa. Es por ello que este tipo glial ha despertado tanto interés durante los últimos tiempos. De hecho, numerosos estudios en modelos animales han demostrado que los transplantes de glia envolvente olfatoria favorecen la regeneración nerviosa y la reparación de las lesiones de la médula espinal.
El trabajo realizado por los científicos del CBMSO (CSIC-UAM), publicado en Glia, demuestra que es factible preparar de manera reproducible cultivos de GE humana a partir de los bulbos olfativos obtenidos de autopsias, y que las células obtenidas estimulen la regeneración de las neuronas adultas del sistema nervioso central.
Sin embargo, los cultivos preparados directamente a partir de tejidos tienen el problema de que no se pueden expandir indefinidamente. Por tanto obtener un número suficiente de células gliales para el tratamiento de las lesiones de la médula espinal podría ser limitante en algunos casos (lesiones de gran tamaño). Asimismo, el tratamiento temprano de las lesiones medulares requeriría el transplante inmediato de estas células.
Por estas razones este grupo ha inmortalizado las células de GE humana utilizando genes claves para el control de la proliferación celular, permitiendo su división indefinida en cultivo. El método empleado posibilita además la eliminación de dichos genes tras la expansión de las células (inmortalización reversible). El objeto es expandir las células tanto como sea necesario para después eliminar los genes que permiten dicha expansión antes de su transplante en la médula espinal, evitando los riesgos que conllevaría el uso de células que los portaran (por ejemplo la formación de tumores). Varias de las líneas obtenidas mantienen, antes y después de la eliminación de dichos genes, una capacidad regenerativa equivalente a la de la GE original no inmortalizada. Además las células se pudieron seguir hasta un mes después de su implante en un modelo animal de lesión de la médula espinal (xenotransplante de células humanas en ratas).
El trabajo del laboratorio de NeuroRegeneración del CBMSO es una prueba de que es posible generar bancos de líneas de GE homogéneas y bien caracterizadas para su capacidad neuro-regenerativa. Estas células, de inmediata disponibilidad, podrían ser usadas en aquellos pacientes en los que pudiera ser inviable un autotransplante con sus propias células de GE (obtenidas a partir de la mucosa olfativa). Esto podría darse en una variedad de casos: por la imposibilidad de obtener números suficientes de células propias por factores como la edad y la variabilidad individual de la respuesta celular en cultivo, o por la existencia de lesiones de gran calibre.
Se eliminaría, por tanto, la incertidumbre que conlleva la preparación de cultivos directamente a partir de los tejidos de los pacientes y el tiempo que ello acarrea (alrededor de un mes). También se posibilitaría en el futuro el tratamiento temprano de las lesiones medulares, momentos en que las células de la GE podrían ejercer al máximo sus efectos beneficiosos, aprovechando su capacidad para proteger al tejido del daño que se produce en las horas siguientes a la lesión para, a tiempos más largos, mediar regeneración de las vías nerviosas en las mejores condiciones posibles.
Estos estudios han sido previamente patentados a nivel internacional y dicha patente esta licenciada a la empresa Noscira S.A.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
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Thomas Shahan – Artrópodos
Publicado por Jordi Guzman en 20 diciembre 2009
Hace poco más de un año ya dediqué un post a las fotografías de arácnidos que Thomas Shahan tiene alojado en Flickr (aunque por entonces su nick era Opo Terser). Esta vez os muestro estos interesantes macros de diversos artrópodos. Es posible que algunos nombres no sean los correctos pues he traducido literalmente del inglés, si alguien ve algún error estaría muy agradecido si me lo señalase. Clic para ampliar.
Asílido (Holcocephala fusca)
Asílido
Tábano
Mosca patas largas (Condylostylus)
Mosca soldado negra (Hermetia illucens)
Mosca cara blanca (Archytas apicifer)
Caballito del diablo (Zigópteros)
Caballito del diablo (Zigópteros)
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Descubren un nuevo mecanismo empleado por las neuronas para propiciar el aprendizaje y la memoria
Publicado por Jordi Guzman en 14 diciembre 2009
Las neuronas se comunican entre sí mediante la sinapsis, una compleja estructura donde se producen un conjunto de sucesos eléctricos y químicos. El intercambio de información no siempre es igual ya que ciertas conexiones sinápticas experimentan modificaciones como consecuencia de una actividad o experiencia previa vivida por las neuronas. Este fenómeno, conocido como plasticidad sináptica, se ha propuesto en múltiples estudios como el sustrato celular del aprendizaje y la memoria del ser humano. Una investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) aporta nuevos datos para defender esta hipótesis.
En concreto, los investigadores han descubierto un mecanismo empleado por las neuronas para regular la transmisión sináptica en
Muestra de la complejidad del patrón de conexiones entre neuronas (las señales verdes, rojas y amarillas de la foto indican distinta composición molecular de las sinapsis)./ CSIC
el cerebro. El trabajo, que aparece publicado en la revista Nature Neuroscience, también podría tener implicaciones en el estudio de patologías cognitivas, como la enfermedad de Alzheimer o ciertas formas de retraso mental.
La investigación ha sido dirigida por el investigador del CSIC José A. Esteban, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid), en colaboración con investigadores de la Universidad de Michigan (EEUU).
Esteban contextualiza la investigación: “Desde hace aproximadamente tres décadas, se sabe que las conexiones sinápticas entre neuronas no son estáticas, sino que responden a la actividad neuronal modificando su intensidad. Así, estímulos del exterior pueden provocar que algunas sinapsis se potencien, mientras otras se debilitan. Este código de bajadas y subidas de intensidad es, precisamente, lo que permite al cerebro almacenar información durante el aprendizaje y la memoria”.
En este contexto, las conclusiones del trabajo revelan que la ruta de señalización intracelular de PI3K es crucial para el mantenimiento de la potencia sináptica y para su modificación durante periodos de plasticidad.
Más información sobre Alzheimer y otras enfermedades cognitivas
La ruta de señalización PI3K es una vieja conocida de la comunidad científica, ya que ha sido asociada a la enfermedad de Alzheimer. “Este trabajo propone un mecanismo concreto por el que la alteración de la ruta PI3K podría dar lugar a un funcionamiento defectuoso de las sinapsis, con el consiguiente deterioro cognitivo”, comenta el investigador del CSIC.
Esteban matiza: “Todavía es muy pronto para determinar si esta nueva información nos permitiría manipular y quizá corregir estos mecanismos sinápticos defectuosos, presentes no sólo en el Alzheimer sino en otras patologías cognitivas. En cualquier caso, este tipo de estudios de ciencia básica contribuye a diseccionar las bases moleculares y celulares que controlan nuestras funciones cognitivas y nos orientan acerca de posibles vías de intervención terapéutica”.
Además de su conexión con patologías como el Alzheimer, PI3K tiene otro papel conocido por la comunidad científica en procesos de crecimiento y división celular. De hecho, la hiperactividad de esta ruta conduce al crecimiento celular descontrolado y propicia la aparición de tumores.
Kristin L Arendt, María Royo, Mónica Fernández-Monreal, Shira Knafo, Cortney N Petrok, Jeffrey R Martens y José A Esteban PIP3 controls synaptic function by maintaining AMPA receptor clustering at the postsynaptic membrane Nature Neuroscience doi:10.1038/nn.2462
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC), de una nota de prensa del CSIC (PDF).
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Científicos españoles crean una piel humana artificial con propiedades biomecánicas mediante ingeniería tisular
Publicado por Jordi Guzman en 4 diciembre 2009
Han empleado dos biomateriales de fibrina y agarosa y, posteriormente, la han integrado en ratones atímicos, obteniendo unos niveles óptimos de desarrollo, maduración y funcionalidad. Este descubrimiento podría ser útil en el tratamiento de diferentes patologías que afectan la normalidad de la piel.
Científicos de la Universidad de Granada han logrado generar piel humana artificial empleando la ingeniería tisular, a partir de dos biomateriales de fibrina y agarosa, que han integrado a la perfección en ratones con unos niveles óptimos de desarrollo, maduración y funcionalidad.
Este descubrimiento, pionero en todo el mundo, facilitará el uso de piel humana en la clínica, y además puede ser empleado en multitud de pruebas de laboratorio sobre tejidos biológicos sin necesidad de utilizar animales de laboratorio. También podría ser útil en el tratamiento de diferentes patologías que afectan la normalidad de la piel.
Este trabajo ha sido llevado a cabo por José María Jiménez Rodríguez, del grupo de investigación de Ingeniería Tisular del departamento de Histología de la Universidad de Granada, y dirigido por los profesores Miguel Alaminos Mingorance, Antonio Campos Muñoz y José Miguel Labrador Molina.
El trabajo de los científicos de la UGR ha abarcado desde la selección de las células que han utilizado para la fabricación de la piel artificial y el análisis de su comportamiento in vitro, hasta un control de calidad de los tejidos implantados en ratones atímicos. Para ello, fue necesario desarrollar diversas técnicas microscópicas y de inmunofluorescencia que permitieron a los científicos evaluar factores tan importantes como la proliferación celular, la existencia de patrones morfológicos de diferenciación, la expresión de citoqueratinas, involucrinas y filagrinas, la angiogénesis y la integración con tejidos del organismo receptor.
Muestras de piel humana
Para llevar a cabo esta investigación, los científicos obtuvieron muestras de piel humana a partir de pequeñas biopsias procedentes de pacientes sometidos a intervenciones en el Servicio de Cirugía Plástica del Hospital Universitario Virgen de las Nieves de Granada. Todos los pacientes incluidos en el estudio dieron su consentimiento previo a la participación en el mismo.
Para el desarrollo de los diferentes constructos de piel humana artificial, se utilizó fibrina humana procedente de plasma sanguíneo de donantes sanos, a los cuales se añadió ácido tranexámico (como antifibrinolítico), cloruro cálcico para precipitar la reacción de coagulación de la fibrina y agarosa al 0,1%. Estos sustitutos de piel artificial se implantaron en el dorso de unos ratones atímicos para su evolución in vivo, analizándose los equivalentes cutáneos implantados mediante microscopía óptica y electrónica de transmisión y barrido e inmunofluorescencia.
La piel generada en laboratorio mostró adecuados niveles de biocompatibilidad con el receptor y ausencia de cualquier signo de rechazo, dehiscencia o infección. Además, todos los animales que participaron en el estudio mostraron la aparición de tejido de granulación tras seis días del implante, el cual dio paso a una cicatrización total a partir del vigésimo día.
El trabajo realizado en la UGR supone la primera vez que se elabora piel humana artificial con una dermis basada en biomateriales de fibrina y agarosa, ya que hasta la fecha se habían elaborado sustitutos de piel artificial en función de otros biomateriales como colágeno, fibrina, ácido poliglicólico, quitosan, etc.
El hecho de utilizar estos biomateriales en esta investigación “aportó resistencia, firmeza y elasticidad a la piel” -apunta Jiménez Rodríguez-. En definitiva, hemos creado una piel con mayor estabilidad, que además presenta una funcionalidad muy similar a la piel humana normal”.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)
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Continúa el debate sobre el meteorito de Marte
Publicado por Jordi Guzman en 3 diciembre 2009
Usando unos instrumentos analíticos más avanzados disponibles actualmente, un equipo de investigación del Centro Espacial ha
Esta es una imagen de una superficie plana pulida de un trozo cortado del meteorito egipcio de Nakhla fotografiado con un microscopio electrónico de barrido (SEM). El material más brillante es el mineral olivino, un silicato de magnesio-hierro formado cuando un flujo de lava se enfrió en Marte. En algún punto, el meteorito se fracturó, y quedó sumergido en el agua de Marte. El agua marciana precipitó una variedad de materiales en las grietas. Crédito: NASA
re-examinado el hallazgo de 1996 de un meteorito que contiene sólidas pruebas de que la vida pudo haber existido en el antiguo Marte.
La nueva investigación se centró en investifar las propuestas alternativas para la creación de materiales que se cree que son signos de vida antigua encontrados en el meteorito. El nuevo estudio defiente que la antigua vida sigue siendo la explicación más plausible para los materiales y estructuras encontrados en el meteorito.
En 1996, un grupo de científicos liderados por David McKay, Everett Gibson y Kathie Thomas-Keprta del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston publicaron un artículo en la revista Science anunciando el descubrimiento de pruebas biogénicas en el meteorito ALH84001. Un artículo recientemente publicado revisita la hipótesis original con nuevos análisis.
El artículo, “Origin of Magnetite Nanocrystals in Martian Meteorite ALH84001“, de Thomas-Keprta y los coautores Simon Clemett, McKay, Gibson y Susan Wentworth, todos científicos en el Consejo de Exploración Científica e Investigación en Astromateriales en el JSC, aparece en el ejemplar de noviembre de la revista Geochimica et Cosmochimica Acta de la Sociedad Geoquímica y la Sociedad Meteorítica.
Los cristales de magnetita en ALH84001 han sido el centro del debate sobre la posibilidad de vida en Marte. La magnetita es un mineral magnético férrico. En la Tierra, algunas bacterias acuáticas y terrestres secretan el mineral dentro de sus células. El estudio de 1996 sugería que algunos cristales de magnetita asociados con glóbulos carbonatados en ALH84001 eran biogénicos debido a que comparten muchas características con los encontrados en las bacterias de la Tierra.
Otros científicos han defendido que la magnetita de ALH84001 estuvo probablemente causada por procesos inorgánicos, y que esos mismos procesos pueden recrearse artificalmente en el laboratorio calentando carbonatos en un proceso conocido como descomposición térmica, formando magnetita idéntica a la encontrada en el meteorito de Marte.
En este nuevo estudio, el equipo de investigación del JSC research re-evaluó la principal hipótesis alternativa no biológica de la descomposición por calor o impacto de las magnetitas. Concluyen que la explicación biogénica es una hipótesis más viable para el origen de las magnetitas.
“En este estudio, interpretamos nuestros resultados y sugieren que la hipótesis inorgánica in situ es inconsistente con los datos, y por tanto deducimos que la hipótesis biogénica aún es una explicación viable”, dijo la autora principal Thomas-Keprta, científico senior para Barrios Technology en el JSC.
“Creemos que la hipótesis biogénica es más sólida ahora que cuando la propusimos por primera vez hace 13 años”, dijo Gibson, científico senior de la NASA.
Además del nuevo artículo sobre ALH84001, el equipo del JSC ha publicado un artículo que identifica formas o morfologías en meteoritos marcianos que recuerdas a microfósiles y formas microbianas de muestras de la Tierra.
Estas nuevas formas, vistas con un microscopio electrónico de barrido, son conocidas como biomorfos debido a que guardan un estrecho parecido con unas características conocidas producidas biológicamente en la Tierra. Los biomorfos observados en los meteoritos serán en centro del equipo del JSC con estudios más detallados, incluyendo análisis químicos e isotópicos.
“Las pruebas que apoyan la posibilidad de vida pasada en Marte han estado acumulándose lentamente durante la última década”, dijo McKay, científico jefe de la NASA para exploración y astrobiología en el JSC.
“Estas pruebas incluyen signos de agua superficial en la antigüedad incluyendo ríos, lagos y posiblemente océanos, signos de corrientes de agua cerca o en la superficie, depósitos derivados del agua de minerales de arcilla y carbonatos en suelos viejos, y la reciente liberación de metano en la atmósfera marciana, un hallazgo que puede tener varias explicaciones, incluyendo la presencia de vida microbiana, la fuente principal de metano en la Tierra”.
Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Mars Daily. Las negritas son mías.
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Martin Oeggerli – Polen
Publicado por Jordi Guzman en 30 noviembre 2009
Aunque no es la época de la floración del polen, ello no es obstáculo para disfrutar de la imágenes realizadas por Martin Oeggerli de diversas clases de polen de las 300.000 que hay. Podéis ver la totalidad de las fotografías en National Geographic con el adecuado nombre de Love is in the Air. Las fotografías las han hecho con un microscopio electrónico y el color esta falseado, pero muy bien puesto.
Abutilon pictum
Albizia julibrissin
Chaenomeles sp
Dionaea muscipula
Geranium phaeum
Pistia stratiotes
Tillandsia maxima
Trifolium repens
Viburnum tinus
Vía Boing Boing
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La forma de la cabeza de los tiburones martillo les proporciona una visión excepcional
Publicado por Jordi Guzman en 27 noviembre 2009
Investigadores estadounidenses han estudiado el porqué de la forma de la cabeza de los tiburones martillo (Sphyrna mokarran), uno de los escualos más peculiares del océano. El estudio, que se publica ahora en Journal of Experimental Biology, confirma que su cabeza le confiere una visión estereoscópica hacia delante y hacia atrás y una excelente percepción de las profundidades.
“Todo el mundo quiere entender por qué la cabeza del tiburón martillo tiene esa forma extraña”, afirma Michelle McComb, autora
Tiburón martillo (Sphyrna mokarran). Foto: Terry Goss / Marine Photobank.
principal e investigadora en la Universidad Atlántica de Florida (EEUU). Un posible motivo es la visión del tiburón.
Para McComb, la forma de su cabeza confiere a los tiburones una excelente visión estereoscópica y una percepción de la profundidad. Sin embargo, hasta ahora dos escuelas de pensamiento han debatido respecto a esta teoría.
En 1942, G. Walls especuló que no era posible que los tiburones tuviesen visión binocular porque sus ojos sobresalían de los lados de la cabeza. No obstante, en 1984, Leonard Campagno propuso que los tiburones tenían una excelente percepción de la profundidad gracias a que sus ojos estaban enormemente separados. “De hecho, una de las cosas que se dicen es que los tiburones martillo ven mejor que otros tiburones, pero nadie lo ha puesto nunca a prueba”, señala McComb.
El estudio, que se publica hoy en Journal of Experimental Biology, ha permitido demostrar la amplitud del campo de visión del pez martillo y la visión binocular. Según los biólogos, los tiburones no sólo tienen una visión estereoscópica hacia delante y una percepción de la profundidad “sobresalientes”, sino también una considerable visión estereoscópica hacia atrás.
Las cualidades visuales del tiburón martillo
Como los tiburones martillo tienen multitud de formas y tamaños, McComb y su equipo trabajaron con especies cuyas cabezas fuesen desde las más estrechas hasta las más anchas. Los científicos pescaron cornudas comunes jóvenes en la costa de Hawai (EEUU) y cabezas de pala en las aguas de alrededor de Florida (EEUU), y los transportaron a los laboratorios locales para poner a prueba la visión de los tiburones.
El equipó comprobó el campo de visión de cada uno de lo ojos del tiburón con un barrido con una débil luz en arcos horizontales y verticales alrededor de cada ojo, y al registrar la actividad eléctrica del ojo. Los investigadores compararon a los peces martillo con especies de morro puntiagudo, y encontraron que las cornudas comunes tenían el campo visual monocular más grande, con unos 182 grados, y que las cabezas de pala tenían un campo visual de 176 grados, lo que supera al de los tiburones de morro negro y limón (ambos de morro puntiagudo), que tienen 172 y 159 grados, respectivamente.
Según los científicos, la cornuda común presentaba una gran superposición binocular de 32 grados delante de la cabeza (el triple de la superposición de las especies de morro puntiagudo), mientras que la cabeza de pala tenía una respetable superposición de 13 grados. La superposición binocular del tiburón con la cabeza de martillo más ancha, la cornuda planeadora, tenía 48 grados. “La cabeza ancha del tiburón martillo mejora su visión binocular y su percepción de la profundidad”, aseguran los investigadores.
A esto se añade el descubrimiento de que los tiburones martillo de cabeza de pala y las cornudas comunes tienen una excelente visión estereoscópica hacia atrás: tienen una visión del mundo de 360 grados completos. “Cuando inicialmente empezamos con el proyecto, no pensábamos que los peces martillo tendrían visión binocular en absoluto. Creíamos que era imposible; estábamos ahí para acabar con el mito”, relata McComb.
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Referencia bibliográfica:
McComb, D. M., Tricas, T. C. and Kajiura, S. M. “Enhanced visual fields in hammerhead sharks” Journal of Experimental Biology 212, 4010-4018, 27 de noviembre de 2009.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)
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Orígenes
Publicado por Jordi Guzman en 25 noviembre 2009
Este mes de noviembre Investigación y Ciencia ha editado un numero monográfico dedicado a los orígenes, son ocho artículos, el primero dedicado al origen del universo y el último al origen de la computación, pasando por el origen de la vida, de la mente – muy interesante – o el origen de la cultura humana.
Ademas, dentro de la sección Apuntes, han presentado doce artículos cortos de los que he seleccionado estos tres que siguen dedicados al origen de la fotosíntesis, de los dientes y de la placenta.
Fotosíntesis
Debemos su invención a los antepasados de las cianobacterias.
Por Davide Castelvecchi.
Cuando el sol brilla, las plantas verdes descomponen el agua para obtener electrones y protones, utilizar esas partículas para convertir el dióxido de carbono en glucosa y desprender oxígeno como producto residual. Ese proceso es de lejos el más complejo y 
extendido de todas las versiones conocidas de la fotosíntesis, que transforman la luz de determinadas longitudes de onda en energía química. (Las investigaciones han apuntado que ciertos hongos unicelulares utilizan rayos gamma de alta energía: se han hallado colonias de estos hongos desarrollándose en el interior de un reactor nuclear fundido en el accidente de Chernobil.) La utilización del agua como reactivo de la fotosíntesis, en lugar de otras sustancias más escasas, como el ácido sulfhídrico, permitió que, andando el tiempo, la vida surgiera y prosperara en cada rincón del planeta.
La fotosíntesis basada en la descomposición del agua fue “inventada” por los antepasados de las actuales cianobacterias, también conocidas como algas cianofíceas o verde-azuladas. Los organismos que hoy realizan ese tipo de fotosíntesis, incluidas las plantas, las algas verdes y por lo menos un animal (la babosa marina Elysia chlorotica), poseen cloroplastos, orgánulos que parecen provenir de lo que en el pasado eran cianobacterias simbióticas. Todos emplean alguna forma del pigmento clorofila, a veces en combinación con otros pigmentos. La fotosíntesis empieza cuando una serie de moléculas de clorofila absorbe un fotón y dirige la energía de éste hacia la escisión de moléculas de agua
Pero el agua es una molécula excepcionalmente resistente para intervenir en la fotosíntesis. Obtener los electrones del agua y dotarles de energía suficiente para sintetizar glucosa exige la participación de dos grupos independientes de moléculas de clorofila ligeramente distintas (y un sistema de más de 100 tipos de proteínas). Las formas más simples de fotosíntesis utilizan uno u otro grupo, pero no ambos. El misterio es: ¿cuál de ellos apareció primero en la evolución y cómo terminaron combinándose? “Es una pregunta para la que no tenemos respuesta”, afirma Robert Blankenship, de la Universidad de Washington en San Luis.
Los científicos ignoran también cuándo aprendieron las cianobacterias a descomponer el agua. Algunos datos sugieren que posiblemente ya lo hicieran hace 3200 millones de años. Sin duda, la reacción sucedía hace al menos 2400 años, cuando el oxígeno pasó de ser un gas inusual a representar el segundo más abundante de la atmósfera, un cambio sin el cual nunca habrían existido animales multicelulares complejos con capacidad de formular preguntas científicas.
Dientes
Son muy anteriores a la sonrisa.
Por Christine Soares
Los primeros dientes, ¿se encontraban en el interior o en el exterior de los animales? Los tiburones están cubiertos por miles de pequeños dentículos, unas protuberancias de dentina y colágeno parecidas a los dientes. Se conjeturaba que los dentículos de algunos vertebrados muy primitivos pudieron ser, si hubiesen emigrado hasta la mandíbula y allí hubiesen crecido y adquirido nuevas funciones, el origen de los dientes actuales. Sin embargo, una serie de pruebas fósiles y genéticas han confirmado en los últimos años que los dientes son mucho más antiguos que los tiburones, más incluso, que la mandíbula y que los dentículos. Y tuvieron su origen dentro del cuerpo, aunque no en la boca.
Las primeras dentaduras fueron las de los conodontos, unas criaturas de entre cuatro y cuarenta centímetros de largo, semejantes a las anguilas, que vivieron hace unos 525 millones de años; deben su nombre al anillo de largos dientes cónicos de su faringe. Algunas especies de peces tienen aún dientes vestigiales en la garganta, pero se cree que la mayoría de los dientes faríngeos se trasladaron a la boca, quizás a medida que se desarrolló evolutivamente la mandíbula.
Uno de los indicios en favor de esa idea consiste en que la actividad genética programada que hace que se formen los dientes es distinta de las instrucciones que llevan a la formación de la mandíbula, aunque ambas estructuras crecen de forma coordinada. La unión de dientes y mandíbulas, sin embargo, fue probablemente lo que dio lugar a formas de dientes especializadas. Al llegar el décimo día del desarrollo de un embrión humano se están produciendo ya las señales moleculares que inician la formación de los dientes entre dos capas de tejido embrionario. Al mismo tiempo, las señales de la mandíbula en proceso de crecimiento imprimen una forma al diente primordial que ya no podrá cambiar. Incluso cuando el brote inicial de un futuro molar se trasplanta a una zona distinta de la mandíbula, el diente final se convertirá en aquello a lo que está destinado por su situación original.
Por desgracia, cuesta recapitular en el laboratorio unos quinientos millones de años de evolución. Como los dientes nacientes dependen de la información de la mandíbula embrionaria en crecimiento, el trabajo dirigido a generar nuevos dientes a partir de células madre dentales se centra en su formación en el lugar deseado dentro de la boca; pero aún no está claro que la mandíbula adulta pueda proporcionar las señales necesarias.
La placenta
Procede evolutivamente de una membrana de la cáscara del huevo.
Por Davide Castelvecchi
Hace más de 120 millones de años, mientras los dinosaurios gigantes se enzarzaban en las selvas, ocurría en el sotobosque del Cretácico un espectáculo más tranquilo: cierto linaje de seres diminutos y peludos dejó de poner huevos y parió crías vivas. Se trataba de los ascendientes de casi todos los mamíferos actuales (a excepción de ornitorrincos y equidnas, que hoy en día todavía ponen huevos).
Lo que hace posible el nacimiento con vida de los mamíferos es un órgano singular, la placenta, que envuelve al embrión en desarrollo y regula el flujo de nutrientes y gases entre el feto y la madre a través del cordón umbilical.
La placenta parece haber evolucionado a partir del corion, una membrana delgada que reviste el interior de la cascara de los huevos y sirve a los embriones de reptiles y aves para obtener oxígeno. Los canguros y otros marsupiales poseen y necesitan sólo una placenta rudimentaria: tras una corta gestación, sus crías, del tamaño de una alubia, finalizan su desarrollo mientras maman en la bolsa de la madre. Sin embargo, los humanos y la mayoría de los mamíferos requieren una placenta que extraiga los nutrientes de la sangre de la madre durante una prolongada gestación.
Estudios recientes han demostrado que la complejidad de la placenta se debe, en parte, a la manera en que diferentes genes de la misma se activan a lo largo del tiempo. Al principio del desarrollo embrionario, las placentas de los ratones y de los humanos dependen del mismo conjunto de genes antiguos relacionados con la proliferación celular. Pero hacia el final de la gestación, aunque la placenta no altere aparentemente su aspecto, recurre a genes más modernos y exclusivos de la especie. De ese modo, las placentas están adaptadas a las necesidades de mamíferos con diferentes estrategias reproductoras: basta comparar a los ratones, cuya gestación dura tres semanas y paren 12 o más crías, y a los humanos, que a los nueve meses dan a luz sólo una.
Para que la placenta, que, antes que otra cosa, es un órgano del feto, perdure más de una o dos semanas, debe evitar que el sistema inmunitario de la madre la rechace. Para ello, despliega un ejército mercenario de retrovirus endógenos, genes víricos insertados en el ADN de los mamíferos. Se ha observado a dichos virus emergiendo de las membranas celulares de la placenta. Es posible que desempeñen la función crucial de apaciguar el sistema inmunitario de la madre para que acepte la placenta (así es como ayudan a algunos tumores a sobrevivir).
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