Una nueva función para las HDL

Las HDL (Lipoproteías de Alta Definición Densidad) son las encargadas de transportar el colesterol desde los tejidos del cuerpo hacia el hígado. Además, gracias a los resultados obtenidos por Yvan-Charvet et al., se han encontrado nuevos roles para la HDL: pueden protegernos de la aterosclerosis y regular la proliferación de las células madre en la médula ósea que podría traer como consecuencias una leucocitosis.

Para que no se pierdan, de manera sencilla, en la médula ósea se encuentran las células madre hematopoyéticas (CMH), las cuales generan todas las células de la sangre por: linfocitos, eritrocitos, monocitos, granulocitos y plaquetas; gracias a que son pluripotentes. Además, estas células madre tienen la capacidad de dividirse constantemente, aún mientras se están diferenciando, pero una vez adquirida su forma final dejan de hacerlo. Algún tipo de falla en estas células puede acarrear graves problemas. Por ejemplo, si leucocitos inmaduros – en pleno proceso de diferenciación – empiezan a proliferarse de manera descontrolada llegando a invadir nuestra sangre. Uno de los linajes de estas CMH son los progenitores de granulocitos/monocitos, que gracias a determinados factores de crecimiento se transforman en neutrófilos.

Estos factores de crecimientos son percibidos por una serie de receptores de membrana, ensamblándose en grupitos ricos en glicoproteínas y colesterol para promover el funcionamiento del receptor. Las señales son usadas para que las células se dividan, diferencien y migren. Pero, el exceso de colesterol puede causar estragos en la célula, por eso contamos con mecanismos como los transportadores ABC (Casetes de Unión a ATP) de membrana que remueven el exceso de colesterol hacia las partículas de HDL en la superficie externa de las células. Que pasaría si no existieran los transportadores ABC?

Yvan-Charvet et al. estudio ratones mutantes que carecían de los genes Abca1 y Abcg1, los cuales codifican para dos transportadores ABC: ABCA1 y ABCG1, los cuales transportan el colesterol hacia la apolipoproteína A1 y HDL, respectivamente. Los investigadores observaron que en estos ratones había un incremento en el número de neutrófilos y monocitos en la sangre, causando una leucocitosis, así como un incremento en células madre hematopoyéticas. Los investigadores creen que, el colesterol al no ser eliminado de la célula, aumenta la sensibilidad de las proteínas receptoras a factores de crecimiento como la Interleucina-3 y el factor estimulante de colonias de granulocitos y monocitos (GM-CSF), ya que como explicamos anteriormente, las bolsitas de colesterol en las membranas celulares promueven el funcionamiento de los receptores de membrana.

Estos transportadores ABC son ampliamente expresados en las células hematopoyéticas, esto con el fin de mantener un equilibrio entre la concentración de colesterol en las membranas y la sensibilidad de las moléculas receptoras de señales. Pero, los investigadores observaron que los ratones mutantes, a pesar de no tener transportadores ABC, podían exportar el colesterol hacía las HDL, tal vez a través de un mecanismo de transporte alternativo desconocido. Sin embargo, lo importante de este estudio es la función que cumplen las HDL como aceptores de colesterol, evitando que se agrupen en las membranas celulares estimulando la sensibilidad de las células a los factores de crecimiento.

Las neoplasias mieloproliferativas son una grave amenaza a la salud, ya pueden acarrear graves enfermedades como la leucemia mieloide crónica, mielofibrosis primaria, policitemia vera, entre otras; pero podrían ser controladas aumentando la concentración de HDLs para modular la concentración de colesterol en las células y la sensibilidad a los factores de crecimiento. También podría ser una buena estrategia tratamientos para promover la exportación de colesterol.

Referencia:

Yvan-Charvet, L., Pagler, T., Gautier, E., Avagyan, S., Siry, R., Han, S., Welch, C., Wang, N., Randolph, G., Snoeck, H., & Tall, A. (2010). ATP-Binding Cassette Transporters and HDL Suppress Hematopoietic Stem Cell Proliferation Science, 328 (5986), 1689-1693 DOI: 10.1126/science.1189731

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Diez años después del secuenciamiento del genoma humano

(…) Bueno se acabaron las vacaciones – que en realidad fue un pequeño break –,  para seguir manteniéndonos al tanto de lo que va pasando en el mundo científico (…)

Ya estamos cerca del décimo aniversario de la publicación de la primera versión del genoma humano [Nature 409, 860-921] en febrero del 2001; sin embargo, aún no se ha podido aprovechar de él tal como se había planeado. Una encuesta realizada por Nature muestra algunos de los obstáculos responsables de este problema, los cuales trataremos de explicar:

Uno de los obstáculos es que aún no conocemos al derecho y el revés las bases moleculares de los genomas. Sólo aproximadamente el 1.5% de nuestro genoma codifica para alguna de nuestras proteínas, entonces ¿para que sirve el otro ~98.5%? Todavía no hemos llegado a entender para que sirve todo nuestro ADN no codificante, lo único que sabemos es que en realidad no son “no codificantes”, gran parte de ellos codifican para los micro ARNs (miARN), pequeños ARN (sARN) y ARN de interferencia (ARNi) que son los responsables de muchos procesos de regulación de la expresión genética, y ahora con el descubrimiento de una posible nueva forma de regulación de la expresión genética – basada en los genes redundantes – nos muestran que todavía estamos en pañales. También debemos recordar que no sólo la información que está en los genes es la importante; también lo es la información que está en el entorno de los genes, las enzimas responsables de acetilaciones, metilaciones y plegamientos de determinados nucleótidos y regiones del genoma que también regulan la expresión genética, en otras palabras la epigenómica.

Pero, para poder develar todos estas incógnitas de nuestro genoma debemos usar herramientas bioinformáticas capaces de analizar toda la información depositada en las bases de datos genéticas. Es imposible que analicemos “al ojo” los 3000 millones de pares de base con los que cuenta nuestro genoma. Aquí radican los otros tres obstáculos que muestra la encuesta… la falta de bioinformáticos calificados con la capacidad de diseñar programas y sistemas capaces de analizar e interpretar, biológicamente, toda esta información. Si bien los software y algoritmos diseñados por los biólogos computacionales son muy buenos y potentes, tienen muchas limitaciones en dar un sentido biológico a todos los datos. Se debería crear carreras profesionales que integren las ciencias computacionales y las ciencias biológicas para formar personas capaces, no de usar, sino de diseñar programas bioinformáticos. Muchas personas tiene computadoras muy potentes (Quad Core, Phenom X4), que analizan millones de datos por segundo; pero, aún así, se necesita de servidores que integren muchas de estas computadoras súper potentes, para poder analizar toda la cantidad de información genética existente… Imagínense no más alinear millones de secuencias de un sólo tiro, o buscar motivos o secuencias conservadas en todo el ADN no codificante o buscar estructuras secundarias en todos los ARNm generados, sin computadoras súper potentes tardaría muchos días y de seguro colapsarían.

Finalmente, otro problema importante son los inconvenientes éticos y legales. Tu información genética debería ser de dominio público, para que cualquier investigador o persona común y corriente  lo pueda descargar y hacer con ella lo que quiera. Son temas muy delicados que deben ser analizados con cuidado. Los precios en el secuenciamiento han bajado enormemente, no pasará mucho para que cualquier persona pueda secuenciar su genoma con unos cuantos dólares. Pero, que harías con tu secuencia genética, la venderías, la alquilarías para investigación o la darías libremente. Son muchas preguntas que debemos empezar a responder para poder aprovechar al máximo todo este conocimiento. También viene el tema de las patentes, personas que se aprovecharían de sus herramientas bioinformáticas y moleculares para sacar provecho de tu información genética. Digamos que tu genoma tiene un gen que codifica para un inductor natural de apoptosis de las células cancerígenas y un laboratorio privado lo descubre y empieza a lucrar con él, ¿te correspondería algún tipo de compensación económica, un canon genético? o nada porque tu no fuiste quien lo descubrió. Todos estos temas se han venido discutiendo desde hace muchos años y aún no se llega a un consenso, esto también obstaculiza el aprovechamiento del genoma humano.

Así que si eres ingeniero de sistemas o abogado, también puedes colaborar con las ciencias biológicas, diseñando software o analizando problemas y litigios bioéticos. Podrían ser carreras o especializaciones con una buena perspectiva a futuro.

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Las bacterias que recibes al llegar al mundo

¿Cuál es el primer regalo que te da tu madre cuando llegas al mundo (tu 0avo cumpleaños)? Una millonada de bacterias de su vagina. Si nacimos mediante un parto normal, todos habremos pasado por la vagina de nuestras madres, la cual está habitada por una gran cantidad de microorganismos denominado “microbiota”. El número es inmensamente grande, supera en un orden de magnitud (10 veces) al número total de células que tenemos al nacer. Así que nuestro cuerpo quedará embebido con estos diminutos organismos. Pero, no se preocupen, que esto es algo normal.

Para los adultos, la microbiota de la vagina de la mujer no es un problema; sin embargo, para un recién nacido, es un evento clave en su desarrollo. Estos microorganismos pueden ser una amenaza para la salud de niño y, además, podrían provocar ciertas respuestas fisiológicas no deseadas. Pero también, pueden ser claves en el desarrollo de la inmunidad contra las bacterias con las cuales vamos a lidiar toda nuestra vida. Pero, ¿que pasa en el caso que el niño nace por cesárea? La Dra. María Dominguez-Bello, de la Universidad de Puerto Rico, ha identificado y caracterizado a nuestros primeros colonizadores.

Para esto, Dominguez-Bello et al. analizaron la microbiota de diez madres con sus respectivos bebés, de los cuales, seis nacieron mediante cesárea. Tomaron muestras de piel, boca y vagina de las madres una hora antes de dar a luz; y muestras de la piel, boca y nariz de los bebés cinco minutos después de haber nacido, luego amplificaron mediante una PCR la región 16S del ARN ribosomal y lo secuenciaron. Cuando analizaron la microbiota de la madre, observaron que había una gran diferencia entre los microorganismos que habitaban la boca, piel y vagina. “Hay más semejanza en la microbiota de la boca de dos mujeres que viven en dos lugares diferentes de la tierra que entre la microbiota de la boca y la vagina de una misma persona”. En cambio, los bebés presentaban la misma microbiota en todas las muestras tomadas.

Lo más interesante fue que la microbiota presente en el cuerpo de los bebés correspondía exactamente a la microbiota de la madre, según la ruta por donde habían nacido. Los que nacieron mediante un parto natural tenían una microbiota similar a la de la vagina de la madre —principalmente, Lactobacillus que ayuda en la digestión de la leche. Los bebés que nacieron mediante cesárea fueron colonizados principalmente por bacterias comúnmente encontradas en la piel, como el Staphylococcus. Sin embargo, esta bacteria no necesariamente puede venir de la piel de la madre ya que es muy común en los hospitales — siendo el principal agente infeccioso intrahospitalario. Además, los bebés que nacieron por cesárea no presentaron exactamente la misma microbiota que la piel de la madre, así que esta microbiota pudo haber sido adquirida directamente del ambiente del hospital.


Estas diferencias pueden afectar en diferente medida a los bebés. Si bien Staphylococcus es benigno, puede llegar a causar graves casos de neumonía. Además existe una cepa muy peligrosa llamada Staphylococcus resistente a meticilina (MRSA). Entre el 64 y 82% de bebés que nacen mediante cesárea contraen esta bacteria. Algo que no ha contemplado el estudio de Dominguez-Bello es como esta conformada la microbiota intestinal de los recién nacidos en comparación al de la madre. También se han encontrado evidencias que los niños que nacen mediante cesárea tienen más susceptibles a contraer alergias. Sin embargo, mediante bebidas probióticas (las cuales contienen Lactobacillus) pueden contrarrestar este efecto.

Así que como consejo a todas las futuras mamás es que eviten, en la medida de lo posible, a someterse a una cesárea, tomen el parto natural como primera opción, prepárense con tiempo en gimnasios especializados y empujen mucho a la hora de la hora. Se evitarán una buena cicatriz en el vientre que no les dejará ponerse bikinis ajustados en el verano.

Vía NESR.

Referencia:

Dominguez-Bello, M., Costello, E., Contreras, M., Magris, M., Hidalgo, G., Fierer, N., & Knight, R. (2010). Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1002601107

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Por qué se extinguieron los dinosaurios? Parte IV

Para los que vienen siguiendo el blog por mucho tiempo, estas caricaturas tienen un lugar importante en BioUnalm.com, y ya se han convertido en una historia que cada mes nos trae un nuevo capítulo. Sin dudas Zach Weiner es un caricaturista extraordinario.

Vía SMBC Comics.

Para los que se perdieron los capítulos anteriores…

Por qué se extinguieron los dinosaurios? Parte III.

Por qué se extinguieron los dinosaurios? Parte II.

Por qué se extinguieron los dinosaurios? Parte I.

Bonus Track: Por qué eI T. rex era tan violento?

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Descarguen el árbol de la vida completo

Seguro muchos ya conocen el árbol de la vida, donde se trata de relacionar filogenéticamente a todas las especies que habitan en nuestro planeta. Pero, alguno sabe donde encontrarlo y descargarlo?

Este archivo en pdf. Si quieres puedes imprimirlo en un póster, el tamaño recomendable es de 54 pulgadas (1.40 x 1.40 metros). Este árbol es uno de los más completos, el cual contiene a 3000 especies representativas de los 3 dominios celulares (Arquea, Bacteria y Eucaria), formado a partir de las secuencias de la subunidad pequeña del ADN ribosomal. A pesar de tener 3000 especies, este árbol representa sólo al 0.18% de las especies hasta hoy conocidas.

Sin dudas este árbol les puede ayudar si trabajan en sistemática molecular para ver que especies están más relacionadas a las especies con las cuales están trabajando y poder usar buenos out-groups al hacer la reconstrucción filogenética.

David Hillis Lab.

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Qué fue de la gripe AH1N1?

Al parecer ya todos nos olvidamos de la gripe AH1N1 que puso en alerta a la salud pública mundial el año pasado, llegando haber sido ser considerada como pandemia. Si bien no fue una grave amenaza, la tasa de mortalidad  fue bajísima comparada con otras gripes como la aviar, la H5N1, que además es la más virulenta de todas pero que ha sido bien controlada.

Debemos recordar que, así como la AH1N1 (gripe porcina o swine flu) saltó de los puercos a los humanos, también se ha demostrado que puede saltar de regreso a los puercos para seguir evolucionando de maneras insospechadas. Por ejemplo, en un camal en Hong Kong, se ha identificado una nueva cepa de este virus, si bien no es muy virulenta, debemos estar preparados para que por ahí aparezca una que sí la sea.

Como recordamos, la AH1N1/2009 fue una mezcla de dos gripes porcinas, una de Eurasia y la otra de Norteamérica, las cuales tenían ciertas regiones de gripes aviares y humanas. Una vez que infectó al primer humano se diseminó rápidamente por el mundo, sin embargo, no fue lo suficientemente virulenta y letal como para amenazar a la humanidad, aproximadamente murieron 19000 personas, de las cuales casi el 95% tenían el sistema inmunológico comprometido (personas con tratamientos para el cáncer, enfermedades autoinmunes, SIDA, diabetes, etc.).

Tofos hablan de virus que pasan de los animales a las personas, pero este mecanismo se da en doble sentido, tal como nos dan sus virus, los animales reciben los nuestros. Que la gripe AH1N1 vuelva a su reservorio natural es una amenaza, el virus volverá a mutar y se podrá hacer mucho más resistente, virulenta y letal, nuestras vacunas no podrán hacer nada ya que sólo nos protegen de la AH1N1 que ya pasó. En base a los estudios evolutivos de estos virus, los investigadores, usando herramientas bioinformáticas, pueden predecir su dinámica evolutiva y diseñar nuevos fármacos para prevenir futuras infecciones, sin embargo, estas técnicas aún están en sus inicios y si funcionan, los ensayos clínicos para aprobar el medicamento para consumo humano tardan muchos meses, tiempo en que el virus ya evolucionó.

Por suerte, hasta ahora no se han encontrado evidencias de que la AH1N1 se haya combinado con la AH5N1, de darse esto, la amenaza sería mucho mayor ya que virus tendría la capacidad de contagiarse fácilmente como la H1N1 y la virulencia y mortalidad de la H5N1. Así que no hay que bajar la guardia ya que los virus evolucionan rápidamente.

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Los cachalotes fertilizan el mar

Hace un par de meses ya habíamos hablado de la geoingeniería como una serie de tecnologías y mecanismos para contrarrestar el cambio climático y controlar las emisiones de CO₂, una estrategia era fertilizar los mares con hierro esto con el fin de promover el crecimiento y propagación de muchas especies de fitoplancton como las diatomeas, las cuales hacen fotosíntesis capturando CO₂ el ambiental. Y una vez que el fitoplancton muera, se hundirá en las profundidades del océano, llevándose con ellos el todo el CO₂ asimilado.

Sin embargo, parece muy complicado hacer todo eso, fertilizar los mares usando compuestos con hierro, se necesitaría de una gran tecnología e inversión. Este tipo de estrategias podrían tener graves consecuencias para los ecosistemas marinos. Así que investigadores de la Universidad de Flinders encontraron una forma más radical de hacerlo. Trish Lavery et al. encontró que los cachalotes fertilizan de esta manera los océanos a través de sus heces, la cual es rica en compuestos férricos.


Los cachalotes son muy buenos nadadores y buceadores, se sumergen a grandes profundidades en busca de su presa más apetecible… los calamares gigantes. Una vez que se sumerge detiene la mayor parte de sus funciones no esenciales, en ellas la defecación. Una vez que los cachalotes van a la superficie, defecan, fertilizando con hierro justo donde el fitoplancton vive ya que los rayos solares no penetran mucho en el agua.

Hay aproximadamente 12000 cachalotes en los océanos del hemisferio sur. En base a la cantidad de alimento que consumen y la cantidad de hierro que contienen estos alimentos pueden calcular la cantidad de hierro que defecan. Los investigadores calcularon que excretan es aproximadamente 50 toneladas de hierro por año. Haciendo pruebas controladas calcularon que con esta cantidad de hierro, el fitoplancton que crecerá podrá capturar aproximadamente 400000 toneladas de CO₂ por día.

Sin embargo, la cantidad de CO₂ que expelen los cachalotes con la respiración sería tan alta que no compensaría el CO₂ que se captura, pero Lavery demostró que esto no es cierto. Al trabajar con las emisiones de carbono de los cachalotes calculó que expelen aproximadamente 160000 toneladas de CO₂. Aunque pueda sonar muy subestimado, son 240000 toneladas de CO₂ removidos del ambiente.

Se ve bonita la estrategia pero la casa furtiva de los cachalotes amenaza esta salida. Se estima que si se sigue a este ritmo perderemos el 90% de los cachalotes. Aún así, estos individuos corresponden sólo al 3% de las ballenas que habitan el planeta, así que su importancia en el balance de CO₂ ambiental no está muy investigado.

Referencia:
Lavery, T., Roudnew, B., Gill, P., Seymour, J., Seuront, L., Johnson, G., Mitchell, J., & Smetacek, V. (2010). Iron defecation by sperm whales stimulates carbon export in the Southern Ocean Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences DOI: 10.1098/rspb.2010.0863

Vía NERS.

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El norte es arriba y el sur es abajo

Seguro que a todos nos ha pasado que cuando nos dicen vamos hacia el norte nos suena como más difícil, como que va a costar trabajo hacerlo, como que es cuesta arriba y por lo tanto más difícil y cuando nos dicen sur nos suena como que más fácil, como que todo es de bajada... pero, ¿a que se debe?. Científicos de la armada estadounidense (U.S. Army Research, Development, and Engineering Command ) y la Universidad de Tufts quienes recultaron a un buen número de voluntarios para que estimaran el tiempo que tomaría ir de un lugar a otro.

Los voluntarios estimaron que tomaría más tiempo ir de un lugar a otro de sur a norte que de norte a sur. Por ejemplo, en un viaje de 1000Km, en promedio, los voluntarios estimaron que tomaría 1 hora y 39 minutos más ir de sur a norte que de norte a sur. El psicólogo Tad Brunyé publicó estos resultados en la revista Memory & Cognition.

Brunyé cree que las personas, subconcientemente, tienen la idea de que el norte está arriba y por eso un viaje de sur a norte tomaría más por ser cuesta arriba, necesitaría más esfuerzo realizarlo, pero todos sabemos que en la Tierra no hay diferencia alguna ir al norte o al sur, ambos tendrán sus pendientes, sus partes planas y sus bajadas. Posiblemente esto sea a causa que desde niños nos enseñan a categorizar todo por cantidades y siempre hay la tendencia de asociar grandes números con arriba, o en otras palabras, Norte.

Otra explicación sea que al ver la Tierra desde fuera, vemos que los que vivimos bajo el Ecuador, parecemos estar de cabeza, y caminar hacia el norte hace parecer que estamos yendo hacia arriba. Tal vez sea una explicación de por qué la gente prefiere ir a las playas del sur, cuando en el norte también hay bonitas, aunque sea por que las del sur son más conocidas y comerciales.

Memory & Cognition.

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El mundial vs el doctorado

No lo traduje porque perdería su gracia…

 

Vía PhD Comics.

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Una nueva vista de la Tierra

La NASA ha publicado una foto de las Tierra muy interesante, tomado con el satélite GOES.

[Click para agrandar]

Esta imagen está tomada con cámaras infrarrojas donde se mapea el calor emitido por el planeta en diversas zonas. Las regiones más brillantes son donde la emisión IR es mayor, debido a una mayor temperatura, como en los desiertos; mientras que los puntos oscuros, son las zonas más frías. Sin embargo, los puntos oscuros no necesariamente representan las zonas más frías, ya que corresponden a las nubes más altas — que son muy frías —, y como toda nube, retienen el calor sin llegarse a calentar. Entonces, bajo estos puntos oscuros la temperatura puede ser mucho mayor.

También se observa que todas las nubes que se encuentran en mar abierto son blancas (mas emisión de IR, más T°). Esto quiere decir que el planeta es bueno irradiando calor de sus superficie. El calor irradiado puede atravesar a través de las nubes bajas, así que su presencia o ausencia no afecta la emisión de calor  a diferencia de las nubes altas que retienen el calor en su parte inferior pero su parte superior se mantiene fría.

Con esta imagen podemos ver lo difícil que es determinar y modelar la manera como el planeta se calienta y se enfría. Así que cuando cualquier político hable acerca de que el planeta se está calentando o no lo está haciendo es porque está sobre-simplificando el tema. Hasta ahora no se puede determinar exactamente si las causas del calentamiento global son naturales o no lo son. Algunos dicen — como para unir las dos teorías — que el planeta se está calentando por causas naturales pero la actividad humana lo está acelerando.

Vía Earth Observatory, NASA.

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Lo que no sabías de las burbujas…

No me refiero a las “burbujitas” de Yola Polastri, ni a los “burbujones”" que andan por las calles… sino de las burbujas hechas, por ejemplo, con jabón o detergente. Todos las hemos visto y seguro de niños nos ha gustado jugar con ellas, pero nunca la hemos visto de una manera tan detallada tal como lo hizo James Bird de la Universidad de Harvard quien, con la ayuda de una cámara de alta velocidad, pudo observar todo lo que ocurre cuando una burbuja estalla.

Tal vez todos hemos visto alguna vez la propaganda del programa de Discovery Channel llamado “En cámara lenta”, donde usando una cámara de alta velocidad graban el preciso momento en que una gota cae en una piscina de agua. Cuando la gota cae se forman unas ondas, y la superficie del agua se tuerce de tal manera que se convierte en algo así como una cama elástica, donde se genera una pequeña gotita que vuelve a saltar para caer y generar otra gotita más pequeña, así hasta desaparecer.

Bonito no?… pero algo que no se había observado hasta ahora era la forma en como una burbuja estalla. Muchos piensan que cuando una burbuja revienta simplemente desaparece… sin embargo, algo inesperado sucede. James Bird — un estudiante recién graduado de Harvard — lo estudio en detalle y su trabajo fue publicado ayer en Nature. En términos simples, cuando una burbuja de jabón explota no desaparece, por una fracción de tiempo sumamente corta (milisegundos) se forma una anillo de pequeñas burbujitas, más chiquitas, en el contorno de la esfera. Pero, eso no es todo… a su vez estas pequeñas burbujitas explotan y generan otro anillo de burbujas mucho más pequeños (Fig.a, b, c y d superior)

Bird y sus colegas hicieron burbujas de glicerol en una solución de agua sobre una lámina de vidrio. Luego filmaron las burbujas desde arriba y los costados a 10000 y 50000 cuadros por segundo — de 300 a 1600 veces más rápido que una cámara común y corriente — y pudieron observar de manera detallada de este fenómeno físico. Debido a que estas cámaras recién están siendo aplicadas en muchas ramas de la ciencia; por ejemplo, para ver como es el mecanismo del movimiento de las alas de los colibrís, de las abejas, de las moscas, la elongación de las lenguas de las ranas y camaleones para casar sus presas, así como para ver los procesos de reacciones químicas violentas como al poner una roca de potasio en agua; es que se ha podido descubrir este fenómeno.

Bird cree que esto se debe a que la presión del aire dentro de las burbujas es mucho mayor a la presión fuera de las burbujas. Cuando se pincha la burbuja las dos presiones tratan de equilibrarse inmediatamente. La rápida pérdida de la presión del aire dentro de la burbuja provoca una efecto de succión sobre las moléculas de glicerol que están a su alrededor, atrapando el aire dentro de si en burbujitas más pequeñas.

Además, observaron que cuando revienta una burbuja en una superficie de agua, la presión de aire contenida en la burbuja forman una depresión, que debido a la tensión superficial del agua genera una fuerza elástica que expulsa pequeñas gotitas al aire a velocidades de 18Km/h. Esto explicaría por qué las brisas marinas tienen pequeñas partículas de agua. Las burbujas que se forman  en el mar estallan e impulsan como cuetes pequeñas gotitas de agua, las cuales son arrastradas por el viento hacia las costas. Este mismo efecto explicaría porque cuando acercamos nuestra cara a un vaso de gaseosa sentimos esas pequeñas gotitas de líquido chocar en nuestro rostro, o cuando estamos con indigestión, sentir como pequeñas gotitas nos golpean la cara al tomar la Sal de Andrews.

Sin embargo, estas gotitas saltarinas necesitan de un determinado grosor de agua. Cuando la capa de agua es fina no se genera la torsión necesaria como para propulsar las pequeñas gotitas a la atmósfera. Esto podría ser aplicado a la industria de los vidrios y cristales donde la formación de burbujas son un grave problema que muchas veces es difícil de controlar.

Referencias:

Bird, J., de Ruiter, R., Courbin, L., & Stone, H. (2010). Daughter bubble cascades produced by folding of ruptured thin films Nature, 465 (7299), 759-762 DOI: 10.1038/nature09069

Videos: Wired Science.

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Lo más alto de lo alto y lo más profundo de lo profundo…

Espectacular infografía que nos muestra lo más alto y lo más profundo que hay en la Tierra, desde el Everest hasta la fosa de las Marianas, comparándolo con obras hechas por el hombre, todo de manera proporcional para darnos cuenta lo insignificante que somos dentro de nuestro propio planeta…

Vía our Amazing planet.

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Una breve historia de la microbiología… en LEGO

Para todos los amantes de la microbiología, esta espectacular reseña de como empezó esta ciencia, desde la invención del microscopio por parte de Leeuwenhoek hasta los estudios realizados por Pasteur. Lamentablemente está en inglés, pero no se preocupen, que está muy bien pronunciado, lo podrán entender fácilmente…

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La falta de oxígeno ayuda a la célula a sobrevivir

Cuando el ADN es dañado debido a ciertas sustancias químicas o radiaciones ionizantes, la célula tiene la capacidad de suicidarse para no perjudicar todo el organismo. A este mecanismo se le llama apoptosis. Aunque, otra opción que la célula podría tomar es tratar de reparar el daño o adaptarse a las nuevas condiciones del medio, pero se correría el riesgo de que el daño permanezca y lo transfiera a sus descendientes provocando un cáncer. Como diría Rikarena: “cuando el ADN se daña es mejor cambiarlo en vez de repararlo…”

Las neuronas integran e inician las señales de respuesta a diferentes tipos de estrés. Pero, son capaces de controlar la inducción de la apoptosis en tejidos distantes? Sendoel et al. hicieron un importante descubrimiento: las neuronas sensoriales responden a bajos niveles de oxígeno (hipoxia) mediante la producción de señales que protegen a las células —de cualquier parte del animal— de la apoptosis; y más interesante aún es que estas señales son similares a las moléculas que protegen de la muerte a las células cancerígenas humanas cuando son sometidas a la quimioterapia.

Recordemos que el oxígeno es muy importante para oxidar los azúcares y convertirlos en energía, la cual es requerida para el funcionamiento de todos los procesos celulares, desde la replicación del ADN hasta la síntesis de proteínas y la construcción de nuevas células. Cuando hay poco oxígeno (hipoxia), las células deben adaptarse para minimizar el daño celular, para esto producen una proteína que activa todos los genes relacionados con la protección celular en condiciones de hipoxia, esta proteína se llama HIF (Factor Inducible por Hipoxia), el cual es un factor de transcripción.

Muchos dirán: “Oh, que bueno que tenemos a las HIF para salvar a nuestras pobres células cuando falta oxígeno…” pero NO!, la HIF tiene su lado malévolo. Las células que están en la parte más interna de los tumores están sometidos a ambientes hipóxicos, (el oxigeno no puede difundir por toda la capa de células que hay en un tumor), así que expresarán las HIF, las cuales las protegerán de la muerte, de esta manera el tumor seguirá creciendo y creciendo. Pero, como hace HIF para proteger a las células de la apoptosis?

Para responder a esta interrogante usaron al nematodo Caenorhabditis elegans. Cuando eran sometidas a radiaciones ionizantes, algunas de sus células germinales (células que forman los óvulos y el esperma) morían. La CEP-1 era la proteína que gobernaba este comportamiento. La CEP-1 esta relacionada evolutivamente con la proteína p53 de los mamíferos, la cual es muy conocida por su papel en la apoptosis como respuesta al daño en el ADN. Los investigadores observaron que las células que expresaban altos niveles de HIF tenían la CEP-1 inhibida. Estos resultados eran consistentes con estudios realizados anteriormente; sin embargo, un resultado sorprendente fue que la HIF-1 promueve la supervivencia de las células germinales expuestas a radiaciones ionizantes, pero su función (de la HIF-1) la hace en las neuronas sensoriales ASJ ubicadas en la cabeza, muy lejos de las gónadas. ¿Cómo? ¿Las HIF se producen en un lugar diferente a donde hacen su función? ¿Que tipo de señal producen que pueda viajar hasta las gónadas, y como hacen para proteger las células germinales de la muerte?

Fig. Señales remotas que regulan la muerte celular a la distancia. TYR-2 viaja
hasta las células germinales a través del pseudoceloma.

Según Soedel et al. encontraron evidencias que la enzima TYR-2 —o un pequeño metabolito generado por TYR-2 o una proteína relacionada— es la que tiene que ver con este control de la muerte celular a la distancia (de la cabeza a las gónadas). HIF-1 promueve la expresión de TYR-2 en las neuronas sensoriales ASJ, pero no basta con eso para proteger de la muerte celular. Los investigadores determinaron que las neuronas sensoriales ASJ deben estar funcionales y con la capacidad de secretar TYR-2, ya que mutantes que afectaban el funcionamiento de las neuronas sensoriales ASJ no respondían ante el daño producto de la radiación ionizante y no podían controlar la apoptosis. Además, los investigadores encontraron que bastaba con la expresión de TYR-2 en las células germinales para poder inhibir la apoptosis en respuesta al daño por la radiación, o sea, si lograban expresar TYR-2 en las células germinales ya no era necesaria la activación de HIF-1 ni la secreción de TYR-2 de las neuronas sensoriales ASJ. [Todo resumido en la Figura de arriba].

Esta investigación da algunas claves de por qué ciertas células cancerosas son resistentes a los tratamientos basados en la quimioterapia. Los humanos tenemos un análogo a la TYR-2 llamada TRP2 (Proteína relacionada a la Tirosina 2 Humana) la cual cataliza la producción de la melanina (pigmento producido por las células llamadas melanocitos ubicadas principalmente en la piel). Ya se había demostrado anteriormente que había una relación directa entre la expresión de la TRP2 y la resistencia de los melanomas a la radioterapia y ha ciertas sustancias anticancerígenas. Por otro lado, tratamientos que reducen la expresión de TRP2 en melanomas hace que estas células cancerígenas se vuelvan más sensibles a drogas quimioterapéuticas como la cisplatina.

A pesar de todo, este estudio ha dejado nuevas preguntas sin responder: ¿Como hace la TRP2 y la TYR-2 para inhibir la apoptosis? ¿Limitarán el daño causado por la radiación o los agentes quimioterapéuticos, o inhibirán la CEP-1/p53? ¿Cómo interactúan la HIF-1 y la CEP-1/p53? Ya se había demostrado que la sobre-expresión de HIF-1 retardaba el envejecimiento en C. elegans. También se encontró que la ausencia del gen hif-1 promovía la expresión de CEP-1 y las células germinales hacían apoptosis a pesar de no haber sido sometidas a radiación.

Para concluir, existen muchos mecanismos que aún no son bien conocidos, pero si llegamos a entenderlos podríamos diseñar nuevos tratamientos para una gran variedad de tipos de cáncer.

Referencia:

Sendoel, A., Kohler, I., Fellmann, C., Lowe, S., & Hengartner, M. (2010). HIF-1 antagonizes p53-mediated apoptosis through a secreted neuronal tyrosinase Nature, 465 (7298), 577-583 DOI: 10.1038/nature09141

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Para los biólogos amantes del PS y el XBOX

Llegó el fin de semana y de seguro muchos se ponen a jugar con sus PS, y muchos seguro fieles hinchas de juegos como Tekken Tag. Estos movimientos también son fácilmente aplicables para un estudiante universitario en la vida real… Nuevamente Jorge Cham con una genial tira cómica.

Vía PhD Comics.

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Seis simulaciones de la expansión del derrame de BP

Para los que vienen siguiendo día a día como va el tema del desastre ecológico más grande de los últimos años, la destrucción de una plataforma petrolera de British Petroleum —el pasado 30 de abril— y la fuga de miles de barriles de petróleo cada día que ha causado una grave amenaza a toda la vida marina del Golfo de México, y más, aquí les dejo seis simulaciones de la diseminación del petróleo más allá del golfo, adentrándose en todo el Océano Atlántico a causa de las corrientes marinas que por ahí circundan.

Si bien estas simulaciones no son una predicción, si nos dan una buena idea de la dinámica que podrían seguir los mantos de petróleo que flotan sobre los 20 metros superiores del mar de nos ser controlados. Los colores muestran los factores de dilución que van desde el rojo (en las partes donde hay mayor concentración) hasta el amarillo y crema (en las partes donde está más diluida). Los factores de dilución no indican la cantidad exacta de petróleo que hay en esas áreas, sino es una estimación del porcentaje del petróleo total que se diseminarían en esas partes debido a las corrientes.

 

Las animaciones se basan en modelos computacionales, usando tintes para marcar virtualmente la dinámica del petróleo, en base a las condiciones climáticas normales para esta época del año en el Golfo de México. Este es uno de los seis escenarios que fueron modelados variando ciertas condiciones oceanográficas.

 [Click para descargar el video]

Vía UCAR.

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Efectos de la contaminación acústica sobre la vida marina

Que pasaría si vas caminando por la calle y hay un ruido ensordecedor debido a una obra de reparación en alguna pista, de seguro te desvías de tu camino para evitarlo. Lo mismo ocurre con las especies marinas, aunque no se sabe a ciencia cierta como es su reacción. Los océanos son lugares infestados de ruidos (sonares, explosiones, construcciones de plataformas petroleras, motores de barcos), los cuales pueden alcanzar las frecuencias usados por los animales marinos para comunicarse, posicionarse geográfiamente y navegar en aguas sumamente oscuras y turbias. Arthur Popper et al. hizo una exhaustiva revisión de varias investigaciones acerca de este tema.

En el agua, el sonido se transfiere de manera más rápida y eficiente que en el aire. Si bien Jacques Cousteau lo llamó "el mundo silencioso", los océanos están llenos de sonidos de todo tipo, desde el canto de las ballenas hasta el movimiento y aleteo de los peces. Son más de 21000 especies de peces que dependen del sonido para vivir, sin embargo, Popper se enfocó más hacia los mamíferos marinos quienes son los más afectados por los ruidos de los sonares y motores de barcos. La actividad humana ha aumentado en más de 10 decibeles (db) el ruido ambiental en los océanos en los últimos 50 años. Por ejemplo, una construcción de una plataforma petrolera genera, a través de sus explosiones y máquinas excavadoras, cerca de 250db de ruido durante varias semanas. El hombre sólo puede tolerar hasta unos 135db de ruido.

No se sabe si los peces puedan estar bien adaptados a los ruidos, tal vez los que vivan cerca a la superficie si. Por ejemplo, en los animales terrestres como las aves, los ruidos del tráfico de una ciudad se superponen sobre las frecuencias de sus cantos afectando considerablemente su diversidad y densidad poblacional, así como su tasa de reproducción. Lo mismo ocurre en algunos anfibios. Estos resultados no necesariamente se puedan extrapolar a los peces pero si daría indicios de que en algo los podría afectar.

En estudios sobre os cardúmenes de atún, se observó que el ruido de los botes afectaban su navegación desorientándolos. También se encontró que algunas especies de peces aumentaban la síntesis de cortisol -hormona del estrés que causa efectos dañinos a largo plazo-  en respuesta al ruido de los barcos, los cuales causaban ciertos daños a sus larvas.

Hay que reconocer que el mar está infestado de diferentes tipos de ruido y no todas las especies de animales marinos responden de la misma manera, sin embargo, como el mar es un ecosistema sumamente complejo, otras especies se pueden ver afectadas de manera indirecta, provocando desiquilibrios ecológicos. Determinar el comportamiento de las diferentes especies animales marinos ante cada tipo de ruido es una ardua labor. La mejor forma sería poner a representantes de cada especie un transmisor y analizar sus respuestas en función al comportamiento en su navegación, aunque las dificultades técnicas para llevar a cabo este experimento son muy grandes.

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El menú de los homínidos primitivos

Cerca al lago Turkana en Kenia, se encontraron fósiles de varias especies homínidos primitivos que vivieron hace unos 2 millones de años, entre ellas están Homo habilis, Homo rudolfiensis y el Paranthropus boisei. Estos fósiles tienen una característica muy especial, ya que proveen de “una foto instantánea” de la dieta de esos homínidos que vivieron en un momento crítico en la evolución de los humanos modernos, cuando sus pequeños cerebros empezaron a adquirir capacidades cognitivas superiores.

Huesos fósiles de cocodrilos, tortugas y peces —animales acuáticos ricos en ácidos grasos buenos para el cerebro como los Omegas— se encontraron junto a herramientas de piedra de los estos homínidos. Según el arqueólogo David Braun, ya se sabía que fue durante este periodo que el cerebro de estos homínidos se había incrementado considerablemente, pero no se tenían evidencias si fue debido a que estos individuos habían mejorado la calidad de sus dietas, lo que habría llevado a la evolución del H. erectus.

Los cerebros son órganos que requieren una alta cantidad de energía. Los homínidos más primitivos basaban su alimentación sólo en frutas, plantas y algunos insectos, los cuales no les daban la suficiente cantidad de energía para mantener un cerebro más desarrollado. Esto se puede comprobar fácilmente observando a los chimpancés, quienes basan su alimentación en estos tres elementos. Tener un cerebro más pequeño no les permitió poder desarrollar herramientas que a la larga les facilitarían la vida. Fue así que cuando empezaron a tener dietas mucho más energéticas a base de animales menores, su capacidad cognitiva fue desarrollándose a medida que su cerebro aumentaba su volumen. Fue así que empezaron a desarrollar herramientas sofisticadas a base de piedras y huesos que les permitieron cazar una mayor cantidad de animales, mucho más grandes y nutritivos, favoreciendo enormemente el desarrollo de su inteligencia.

Al tener cerebros más grandes necesitaban de mayor cantidad de alimentos, así que entraron a competir con otros depredadores por las mejores presas, fue así que desarrollaron un nivel de relaciones sociales mucho más complejo para poder administrar bien las energías y recursos. Pero, se dieron cuenta que al vivir cerca de ríos y lagos, la competencia con otros grandes carnívoros era menor, así que empezaron a formar asentamientos humanos a las orillas de ríos y lagos, viviendo de la pesca, los cuales les daban una mayor cantidad de estos aceites esenciales buenos para el cerebro… los Omega.

Vía Wired Science.

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