La evolución del cerebro contribuye con la diversificación de especies

Si a uno le preguntan ¿cuál es el factor más importante involucrado con la diversificación de especies? muchos responderán que son las mutaciones y la selección natural. Esta bien, es correcto. Pero, esos dos no son los únicos. Científicos de la Universidad de Washington estudiaron el efecto que tenía la comunicación sensorial de una familia de peces africanos (Mormyridae)  —también conocidos como los ‘peces elefante’— en su diversificación, encontrando que en el grupo de especies más diverso, los peces tenían una región del cerebro más grande y desarrollada según reportaron ayer en Science.

La comunicación sensorial es una herramienta muy usada en el mundo natural, la cual permite a las especies reconocerse unas con otras de manera específica. Pero, para que funcione, el animal debe tener la capacidad de reconocerla y discriminarla de otras señales presentes en su entorno. Para que esto suceda, el cerebro debe estar lo suficientemente desarrollado como para poder procesar dicha información.

La comunicación sensorial está muy relacionada con la diversificación de las especies. Si un animal aprende a reconocer determinadas señales y discriminar otras, se logrará crear un aislamiento reproductivo (el principal mecanismo de la especiación), ya que el animal sólo se relacionará con aquellos individuos que generen la misma señal y, como ya vimos en el párrafo anterior, el cerebro debe ser capaz de reconocer dicha señal. Sin embargo, nadie ha estudiado antes el efecto de la evolución del cerebro en la diversificación de señales y, por ende, en la especiación.

Los mormíridos son una familia de peces africanos con la capacidad de producir señales eléctricas. Se han descrito más de 200 especies de mormíridos, tanto filogenéticamente como sensorialmente (cada especie produce un tipo de señal diferente la cual puede ser cuantificada y caracterizada). Gracias a estas ventajas, esta familia es un excelente modelo biológico para estudiar la relación que tiene la evolución del cerebro con su diversificación.

Algo sumamente interesante en los mormíridos es que las señales han evolucionado mucho más rápido que la forma de sus cuerpos, tamaño, y ecología trófica. En otras palabras, morfológicamente las especies no son muy diferentes, pero si sensorialmente. Tal vez sea por que los ríos africanos son tan turbios que la visión se vuelve irrelevante, así que la forma más confiable de reconocerse es a través de las señales eléctricas, sino… ‘plancha quemada’.

Las señales eléctricas son producidas por un órgano eléctrico compuesto de células especiales llamadas electrocitos, que están ubicados en la cola de los mormíridos. Los electrocitos evolucionaron con la aparición de los mormíridos, y la variación morfológica del tallo de los electrocitos evolucionaron con la aparición de la subfamilia Mormyrinae. Gracias a esto, los mormíridos tuvieron la capacidad de producir diferentes tipos de señales eléctricas.

Pero no basta con producir las señales, también deben existir los receptores de señales eléctricas. En los mormíridos pueden ser de tres tipos: los órganos ampulares, los mormiromastos y los órganos de Knollen, siendo estos últimos los involucrados directamente en la comunicación sensorial.

Finalmente, la información es procesada en una región del cerebro conocida como núcleo exterolateral (EL). Esta región es la más importante en la comunicación sensorial, por esta razón, los investigadores liderados por el Dr. Bruce A. Carlson estudiaron el núcleo exterolateral de diferentes especies de mormíridos, encontrando que dentro de la subfamilia Mormyrinae, el tamaño de EL era mucho mayor y estaba dividido en dos subregiones: el núcleo exterolateral anterior (ELa) y posterior (ELp).

Ahora, la aparición de los electrocitos, la flexibilidad del tallo de los elctrocitos y el núcleo exterolateral, lo veremos evolutivamente en un árbol filogenético elaborado a partir de secuencias del Citocromo B (cytb): [Click para agrandar]

Se puede apreciar claramente que con el origen de las regiones anterior y posterior del núcleo exterolateral (Clado A), debido al aumento de su tamaño, las especies de mormíridos empezaron a diversificarse rápidamente. En términos sencillos, cuando más grande era la región del cerebro encargada de procesar la información sensorial, mayor es el grado de diversificación de las especies.

Aunque se puede ver que ELa y ELp evolucionó dos veces de manera independiente, tanto en los Mormyrinae como en los Petrocephalus microphthalmus. La diferencia radica en que en estos últimos aún no se había dado la flexibilidad del tallo de los electrocitos, así que no tenían la capacidad de producir diferentes variedades de señales eléctricas.

Pero, como vimos anteriormente, son los órganos de Knollen los encargados de recibir las señales, entonces ¿habrá alguna diferencia en la disposición de estos órganos en los mormíridos del clado A con respecto a los otros?

Al mapear la disposición de los órganos de Knollen en el cuerpo de los mormíridos, los investigadores encontraron que eran de dos tipos: unos distribuidos por todo el cuerpo y otros ubicados en regiones puntuales en la cabeza. Todos los mormíridos del clado A y los P. microphthalmus tenían los órganos de Knollen distribuidos por todo el cuerpo.

Esto indicaría que la evolución de las regiones ELa y ELp están relacionadas directamente con la disposición de los órganos de Knollen a lo largo de todo el cuerpo (mayor área sensorial). Esto les permite tener la capacidad de percibir las señales eléctricas de manera más eficiente y poder discriminarlas una de otras.

Entonces, con una mayor capacidad para discriminar las señales, los mormíridos tenían la capacidad de elegir mejor a sus parejas (aquellas con un mismo tipo de señal), de esta manera se generaba un aislamiento reproductivo y, por lo tanto, la especiación. Por otro lado, gracias a la flexibilidad del tallo de los electrocitos, la variedad de señales fue en aumento, traduciéndose en una mayor diversificación de especies.

Así que la evolución de diferentes sistemas de comunicación tienen un profundo efecto en la diversificación de especies. Por ejemplo, en las ranas, los cambios en la estructura de su oído interno les ha permitido tener la capacidad de discriminar entre diferentes tipos de croares, lo que trajo consigo una mayor diversidad de especies en ciertos grupos de anuros. Esta es la primera vez que se demuestra el rol que cumple la evolución del cerebro en la diversificación de especies.

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Referencia:

Carlson, B., Hasan, S., Hollmann, M., Miller, D., Harmon, L., & Arnegard, M. (2011). Brain Evolution Triggers Increased Diversification of Electric Fishes Science, 332 (6029), 583-586 DOI: 10.1126/science.1201524

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PhD Comics + Video + Podcast… una forma sencilla para entender ¿qué es la materia oscura?

A mí como a muchos estudiantes, graduados, científicos, investigadores y geeks, nos fascina las caricaturas hechas por Jorge Cham, más conocido como el genio que está detrás de PhD Comics. Ahora, imagínense ver la explicación de una de las cosas más enigmáticas del universo, la materia oscura, a través de una caricatura de Cham… Y no sólo eso!…, ver en un video el proceso de desarrollo de la caricatura, incluida una explicación hecha por el mismo autor…

[Lamentablemente está en inglés, pero no creo que tengan problemas en entenderlo]

Dark Matters from PHD Comics on Vimeo.

Simplemente, fascinante!.

En mi opinión, si este concepto fuera aplicado a la comunicación científica tendría excelentes resultados. Imagínense que los artículos más resaltantes publicados en las diferentes revistas científicas tuvieran un video como este, donde se presente la metodología usada, los resultados obtenidos y las aplicaciones de la investigación a manera de una caricatura o animación; les aseguro que las personas captarían mejor la explicación del trabajo, ya que sería más fácil de entender, y esto aumentaría el interés por la ciencia por parte de las personas no relacionadas con ella.

Bueno, yo también tengo mi versión de este concepto de comunicación científica, claro que no tan buena y elaborada como la de Cham, pero creo que ‘está en algodón’, al cual llamé “BioUnalm for Dummies”.

La idea de ‘BioUnalm for Dummies’ era explicar de manera muy sencilla y, por qué no, entretenida y dramática, complicados procesos biológicos, para demostrar que la ciencia no tiene por qué ser aburrida, es más, hasta podría ser divertida y fascinante, tal como lo demuestra Cham.

Bueno, debido a la falta de tiempo no he podido continuar con más episodios de BioUnalm for Dummies [por lo cual pido disculpas], aunque les aseguro que muy pronto habrán nuevos (más pronto de lo que piensan), ya que hay varias ideas plasmadas en un papel que aún no logran ver la luz.

Por otro lado también queda pendiente la revista digital de divulgación científica que se llamará +Ciencia (ese proyecto está algo más avanzado), donde se seleccionarán los mejores artículos divulgativos de diferentes fuentes (blogs, diarios, otras revistas de divulgación) y que abarcará todos los campos de la ciencia, no sólo la biología.

Así que no crean que esos dos proyectos ya son cosa del pasado, E. coli Perez regresará pronto con una revista en la mano…

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Al parecer las perras son más detallistas que los perros

Muchos investigadores se han dedicado a estudiar las diferencias en la forma de pensar de los varones y las mujeres. Esta vez le tocó el turno a los perros. El biólogo Corsin Müller y sus colegas de la Universidad de Viena diseñaron un experimento en el que observaron que los cerebros de los perros y las perras podrían procesar la misma información de diferente manera según reportaron hoy en Biology Letters.

Para el presente estudio, Müller et al. reclutaron a 50 perros —25 machos y 25 hembras— de distintas razas, entre ellas, poodles, golden retrievers, pastores australianos y chuscos. Antes de empezar el experimento, a cada perro se le hacía jugar con dos pelotas, de la misma apariencia y textura, pero una más grande que la otra, para que se familiaricen con ellas. Una de las pelotas tenía el tamaño de una pelota de tenis, mientras que la otra era del tamaño de un pequeño melón (cantalupo).

El experimento consistía en determinar si los perros tenían la capacidad de reconocer si el objeto cambiaba su tamaño tras desaparecer por un breve periodo de tiempo. Para ello, los investigadores ponían a los perros frente a un biombo, donde se ponía una de las pelotas en el lado izquierdo, a la vista del animal. Con ayuda de una cuerda transparente, jalaban la pelota por detrás del biombo —y así el perro la perdiera de vista— para luego volver a aparecer por el lado derecho del biombo. En algunos casos, la pelota era cambiada por la otra de diferente tamaño cuando pasaba por detrás el biombo, esto con el fin de determinar si el perro era capaz de darse cuenta que la pelota que salía por extremo derecho era de distinto tamaño a la que entró por el extremo izquierdo.

WATCH THE BALL from Science News on Vimeo.

De por sí, los perros y las perras veían la pelota que aparecía por el lado derecho del biombo de manera prolongada. Sin embargo, lo que sorprendió a Müller y sus colaboradores fue que, cuando la pelota que salía del biombo era de un tamaño diferente a la que había entrado por el otro extremo, las perras la miraban por un periodo más prolongado de tiempo. Este efecto no fue observado en los perros, quienes veían la pelota que salía por el lado derecho del biombo la misma cantidad de tiempo, así estas habían cambiado de tamaño durante el trayecto.

Müller y sus colegas no creen que este hecho tenga una razón evolutiva ya que, tanto los perros como las perras, se comportan de la misma manera, sean mascotas o no. Sin embargo, para el psicólogo de perros y profesor emérito de la Universidad de Columbia Británica (Canadá), Stanley Coren, toda diferencia en función al sexo, usualmente tiene origen evolutivo. Tal vez esta capacidad de observación de las perras les sirve cuando tienen sus cachorros, ya que todos tienen prácticamente el mismo olor y sería muy difícil distinguirlos sólo por su aroma.

Para corroborar esta hipótesis, Müller esta pensando repetir el experimento con perras en celo, con crías y solteras, y ver cual de ellas está más atenta a los detalles.

Por otro lado, en cuanto a los perros, Coren cree que los machos hacen más caso a su olfato y no se interesan mucho por los detalles, esto explicaría la falta de interés por si la pelota cambió o no de tamaño, simplemente no les importa. Es por esta razón, que son los perros los elegidos principalmente para desarrollar tareas que ayudan al hombre, como en la búsqueda de cadáveres en desastres naturales, búsqueda de droga en los aeropuertos o en el apoyo a personas minusválidas.

Los investigadores también descartaron que este efecto sea como producto de las hormonas perrunas. Cuando se observó la respuesta de un perro castrado, esta fue similar a la de los otros perros ‘completos’. Así que si existe una diferencia al momento de procesar la información entre los machos y hembras, esta se desarrolló muy temprano en la evolución de los perros.

Sin embargo, existen muchos factores que pudieron haber afectado el comportamiento de los perros, ya que ninguno fue criado de la misma manera, tal vez algunos estén más acostumbrados a jugar con pelotas, que tendrán la capacidad de diferenciarlas fácilmente, mientras que otros no. Aunque, el patrón muestra que sólo las hembras presentaban este comportamiento, sería muy difícil que sólo sea una coincidencia.

Pero, lo que parece interesante es que esto mismo ocurre con los humanos. Las mujeres siempre son más detallistas que los varones. Por otro lado, un estudio publicado en Archives of Sexual Behavior muestra que los varones tiene opiniones más categóricas que las mujeres. O sea, para un hombre “esto es así o esto es asá”, pero para una mujer “esto puede ser así y asá”.

Vía | Science NOW & ScienceNews.

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Pon miles de hormigas de fuego en el agua y se convertirán en una balsa

Muchos de nosotros hemos visto en documentales de NatGeo o de Discovery Channel a las hormigas de fuego —las cuales habitan en la Amazonía brasileña— aglomerarse para formar estructuras tipo balsas o puentes para poder atravesar o navegar a través de pequeños arroyos. Investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia (Atlanta, USA), usaron cámaras especiales y microscopios electrónicos para revelar cómo hacen estas hormigas para auto-ensamblarse y formar balsas a prueba de agua. Los resultados aparecieron hoy en PNAS.

Las hormigas de fuego (Solenopsis invicta) habitan en la selva brasileña. Estas hormigas tienen una estructura social muy avanzada, tanto así que lo más importante para ellas es el bienestar de toda la colonia. En su afán de mantener siempre a la colonia unida son capaces de auto-ensamblarse y formar estructuras complejas como puentes, balsas, escaleras, paredes, etc., con sus propios cuerpos.

De todas estas estructuras, son las balsas las más grandes y complejas, porque permiten a la colonia navegar a través de la selva por varias semanas, hasta poder encontrar un buen lugar para asentarse.

Sin embargo, lo que hace más interesante este estudio es que la tensión superficial del agua no alcanza para explicar este fenómeno, ya que dicha capa es tan débil que no soportaría objetos que tuvieran la misma densidad del agua y un tamaño superior a la longitud capilar (~2.3mm). En otras palabras, es muy difícil que una hormiga pueda flotar gracias a la tensión superficial, ¡imagínense miles de ellas!

Fue así que Nathan J. Mlot y sus colaboradores del Instituto Tecnológico de Georgia colectaron las hormigas de fuego y las llevaron al laboratorio para filmarlas en el preciso momento en que formaban sus balsas una vez que eran puestas al agua. A partir de los videos, los investigadores pudieron sacar algunas conclusiones preliminares como la densidad de hormigas en la balsa (~34 por cm²) y la resistencia de la misma aplicando una pequeña fuerza.

Pero, para poder analizar como se enlazaban las hormigas para formar las balsas, los investigadores las congelaron usando nitrógeno líquido (un poco cruel la técnica, pero efectiva). Cuando analizaron las balsas congeladas vieron que las hormigas estaban unidas mediante las mandíbulas, las garras del tarso y las almohadillas adhesivas situadas en los extremos de sus tarsos, de manera combinada. Esta disposición les permiten soportar una tensión de hasta 400 veces su peso corporal.

Por otro lado, las fuerzas de cohesión entre las hormigas no eran muy fuertes, ya que las balsas se rompieron fácilmente con la mano, sin dañar a ninguna hormiga. Este efecto era más notorio cuando el agua tenía trazas de surfactantes. Los surfactantes son sustancias con la capacidad de modificar la tensión superficial del agua, la cual está relacionada directamente con su capilaridad. Así que esta observación indicaría que la capilaridad ayudaría a aumentar las fuerzas de cohesión entre las hormigas. Aún así, las balsas fueron lo suficientemente resistentes como para mantener a las hormigas a flote. Además, cuando las balsas se rompían, estas tenían la capacidad de auto-regenerarse.

Sin embargo, me queda una duda, ¿cómo hacen las hormigas que están en contacto con el agua para no ahogarse?. Bueno, otra característica de las hormigas es que, al igual que muchos insectos y plantas, tiene una superficie hidrófoba. Gracias a esto, las hormigas pueden comportarse como insectos semi-acuáticos, porque cuando se sumergen en el agua, se forman unas pequeñas burbujas de aire en su superficie que evitan que la hormiga se hunda y se ahogue.

Este efecto se pronunciaba cuando aumentaba el número de hormigas. Las burbujas formadas por la interacción de las hormigas eran mucho más grandes que de las producidas por una sola hormiga. Además, estas burbujas de aire reducían hasta en un 75% la densidad de las balsas (~0.2g/ml), permitiéndoles flotar en el agua sin ningún problema. Y por si fuera poco, estas bolsas de aire son usadas por las hormigas que se encuentran bajo la balsa para poder respirar.

Con todos estos datos, los investigadores concluyeron que las balsas de hormigas, comparadas con el agua, tenían 1/5 de su densidad, 10 veces su tensión superficial (5 veces superior a la tensión superficial del mercurio) y un millón de veces su viscosidad (similar al aceite de silicona).

Este estudio nos da una visión de todas las fuerzas y propiedades físicas y mecánicas involucradas en la formación de estas balsas. Además, la forma como se ensamblan las hormigas de manera rápida y eficiente, sin la necesidad de ayuda externa, puede ser usada por los ingenieros para poder desarrollar pequeños robots con la capacidad de auto-ensamblarse y ser usados para la exploración de cuevas sumergidas bajo el agua, líneas de alcantarillado, etc.

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Referencia:

Nathan J. Mlot, Craig A. Tovey, & David L. Hu (2011). Fire ants self-assemble into waterproof rafts to survive floods Proceedings of the National Academy of Sciences : 10.1073/pnas.1016658108

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Feliz día Tierra!

Ponte tus lentes 3D y míralo!

Hoy 22 de Abril se celebra el Día de la Tierra, un día en el cual se espera que las personas tomemos conciencia del efecto perjudicial que tiene la actividad humana sobre ella. El día de ayer escribí un artículo sobre el daño que está causando la minería informal en el Departamento de Madre de Dios, sobre todo a la Amazonía peruana. Las imágenes son impactantes y muestran claramente que el problema cada día se agrava más, con la aparición de nuevas minas artesanales debido al aumento del precio del oro en el mundo.

Bueno, hablando de cosas concretas, a la Tierra no le importa si nosotros deforestamos las selvas, si liberamos grandes cantidades de CO₂ al ambiente, si sobreexplotamos nuestros recursos naturales, si liberamos desechos radiactivos al ambiente. La Tierra, en los más de 4 mil millones de años que lleva existiendo, ha pasado por peores cosas que, comparado con lo que estamos haciendo actualmente, es insignificante.

La Tierra ya pasó por grandes efectos invernaderos, ya sea por la inmensa actividad volcánica que duró nada menos que un millón de años y provocó la extinción masiva del Pérmico o por la caída de un meteoro que pudo haber sido la causa de la extinción de los dinosaurios. La Tierra también pasó por eras de hielo y glaciaciones, la última hace un poco más de 10,000 años. Todo esto ocurrió antes y volverá a ocurrir después, de manera cíclica como siempre lo fue.

El tiempo que lleva la humanidad habitando la Tierra es insignificante. La Tierra siempre se recuperó de cualquier catástrofe que la azotó, pero no lo hace de la noche a la mañana, sino que tarda millones de años en hacerlo, pero al final lo logra. Así que todo el daño que le estamos haciendo actualmente, no se compara en nada a lo que la Tierra ha vivido a lo largo de su historia. La diferencia es que la Tierra puede tomarse millones de años para recuperarse, mientras que la humanidad no.

Al final los más afectados con todo esto somos nosotros. Cuando nos quedemos sin recursos naturales, sin agua dulce para beber, sin fuentes de energía, simplemente entraremos en un periodo de decadencia; mientras que la Tierra empezará a recuperarse lentamente hasta volver a tener lo que siempre ha tenido, hasta recuperar sus bosques y selvas, sus ríos, lagos y glaciares.

El daño no le hacemos al planeta, la Tierra “no está molesta con nosotros” y lanza terremotos y tsunamis como una forma de llamar nuestra atención y “tratar de decirnos algo”. El daño nos lo hacemos nosotros ya que, con la pérdida de las selvas tropicales, el aumento de la temperatura global, la pérdida de los casquetes polares, lo que estamos provocando es empeorar nuestra calidad de vida.

La Tierra no respira… si deforestamos las selvas nosotros seremos los afectados por no tener aire limpio que respirar. La Tierra no sufre de cáncer… nosotros nos perjudicamos si perforamos la capa de ozono. La Tierra no come… nosotros nos moriremos de hambre cuando ya no haya peces que pescar. Comparar lo que nosotros le hacemos a la Tierra, tal vez es como comparar lo que le hace nuestra flora intestinal a nuestro organismo. Si empiezan ha hacernos daño liberando toxinas o invadiendo otros tejidos, al final ellos se perjudican porque nuestro sistema inmune responderá y los matará.

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El alza del precio del oro esta relacionado directamente con la deforestación de la Amazonía peruana

La demanda mundial por recursos naturales aumenta con el paso de los años. No es un secreto que países como el nuestro —en vías de desarrollo— sólo sean productores de materias primas debido a las carencias tecnológicas y la falta de inversión en ellas. Esto provoca que cada año se haga una mayor extracción de recursos naturales para lograr satisfacer la demanda mundial, trayendo consigo la degradación y la pérdida de muchos ecosistemas, debido a la falta de políticas que exijan a las empresas tener una mayor responsabilidad socio-ambiental y el aumento de la informidad en las actividades extractivas.

Uno de los ejemplos más importantes del impacto ecológico que tiene la demanda de materias primas en los países en vías de desarrollo es el oro. El precio mundial del oro, en la última década, se ha elevado en más del 360%, llegando a sobrepasar los $1,500 por onza. Es debido a esto que, en países ricos en yacimientos de oro como el Perú —quinto productor de oro en el mundo— la cantidad de minas informales han aumentado considerablemente. Al decir ‘informal’ nos referimos a aquellas minas artesanales que operan ilegalmente en la selva peruana, especialmente en el departamento de Madre de Dios.

Estas minas informales no desarrollan ni presentan a la autoridad competente una evaluación de impacto ambiental de la zona de extracción, mucho menos pagan impuestos, y son los principales agentes contaminantes y de deforestación de la selva peruana. Por otro lado, los mineros artesanales son gente de muy bajos recursos económicos y la mayoría viven en poblaciones marginadas de la sociedad, lo que dificulta el establecimiento de estrategias de regulación y educación.

Las principales amenazas de la minería informal en los países amazónicos es la deforestación y la liberación de los relaves y otros desechos a los ríos, provocando una acidificación y un aumento en la concentración de metales pesados, la cual afecta la biodiversidad de la región, sobre todo en las especies que viven en los ríos. Por otro lado tenemos el efecto perjudicial del mercurio sobre la salud humana, ya sea por contacto directo con este metal a través del procesamiento del oro, o indirectamente a través del consumo de animales de río que han asimilado este compuesto en forma de metilmercurio.

La minería artesanal provee del 20 al 30% del oro total extraído en el mundo y es el responsable de la tercera parte de mercurio liberado al ambiente (~1,000 toneladas al año).

El problema radica en que el estado no puede controlar y regular la minería artesanal ya que se realiza principalmente en áreas muy remotas. Por otro lado, el Perú no regula el ingreso de mercurio al país, y la importación de dicho metal ha aumentado en un 42% entre el 2006 y el 2009 (SUNAT-Aduanas) alcanzando las 130 toneladas/año, siendo el 95% de ella destinado a la extracción informal de oro.

Gracias a la carretera interoceánica, muchas regiones del departamento de Madre de Dios pueden ser accesibles por vía terrestre, las poblaciones más pobres han migrado hacia zonas ricas en oro, convirtiendo al departamento en el mayor productor de oro artesanal del Perú (más del 70% del total). Para julio del 2009 se habían identificado más de 1,000 minas informales internadas en la selva de la ‘capital de la biodiversidad’.

Madre de Dios también forma parte de la parte oeste de la Amazonía, la cual se caracteriza por tener el mayor número de culturas indígenas, alberga el mayor número de especies de mamíferos, aves y anfibios del continente y es una de las regiones más diversas del mundo, junto a la jungla africana y la isla de Borneo.

La Dra. Jennifer J. Swenson de la Universidad de Duke y colaboradores usaron satélites de la NASA para hacer un seguimiento a la tasa de deforestación anual de la región de Madre de Dios y demostraron que su incremento estaba directamente relacionada con el aumento del precio del oro en el mercado mundial y la cantidad de mercurio importado por el país según reportaron el martes en PLoS ONE.

Los investigadores encontraron que entre el 2003 y el 2009, la minería informal había transformado más de 6,600ha de selva tropical primaria en terrenos baldíos. La tasa de aumento del precio del oro durante esos años fue del 18% anual y la conversión de la selva debido a la minería informal aumento de una tasa de 292ha/año (2003 – 2006) a 1915ha/año (2006-2009). Por otro lado, el aumento de la cantidad de mercurio importado estaba relacionado directamente con el aumento del precio del oro (R² = 0.93).

Para agosto del 2009, las tres principales regiones mineras del departamento de Madre de Dios (Guacamayo, Colorado-Puquiri, y Huepetuhe) sumaron un total de ~15,500ha de área deforestada. Esta región minera se encuentra a escasos 7Km de la Reserva Comunal de Amarakaeri y a menos de 70Km de la Parque Nacional del Manu, siendo una gran amenaza a la estabilidad y preservación de una de las zonas más biodiversas del mundo.

Debido a que casi todo el mercurio importado por el país —casi 500 toneladas para el 2011— es destinado a la minería artesanal, necesario establecer políticas que permitan regular el ingreso de dicho insumo al país ya que, prácticamente toda la minería artesanal es informal, no desarrollan evaluaciones de impacto ambiental alguna y no tienen una educación minera responsable.

El mercurio usado en la extracción del oro es eliminado directamente a los ríos, contaminando no sólo las aguas, sino también los suelos y todo lo que habita en él. Otra parte del mercurio es liberado a la atmósfera al momento de evaporarlo para separarlo del oro, contaminando gravemente el aire de la región. Esta por demás decir los graves efectos que tiene el mercurio sobre la salud.

Y no debemos dejar de hablar de las grandes extensiones de selva primaria perdida, terrenos que nunca se podrán volver a recuperar, afectando gravemente a la diversidad biológica y al equilibrio de los ecosistemas. Gracias al uso de imágenes satelitales, se puede hacer un monitoreo constante de como se va agravando la situación en la región, cuantas nuevas minas informales van apareciendo y, tal vez, poder regularlas.

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Referencia:

Swenson, J., Carter, C., Domec, J., & Delgado, C. (2011). Gold Mining in the Peruvian Amazon: Global Prices, Deforestation, and Mercury Imports PLoS ONE, 6 (4) DOI: 10.1371/journal.pone.0018875

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Nuevas evidencias de que Australopithecus sediba podría ser el ancestro inmediato de los Homo

Hasta el día de hoy, los científicos no han podido determinar el origen evolutivo de nuestro linaje, en otras palabras, cómo se dio la transición del Australopithecus al Homo. Unos fósiles descubiertos en el año 2008, en una cueva de Sudáfrica, parecían tener la respuesta. Tras el descubrimiento de estos fósiles, la comunidad científica se  encontraba muy excitada, ya que se trataba de un homínido que vivió hace unos dos millones de años, cerca al periodo en el cual se cree que se dio dicha transición.

Según el reporte de Berger et al. que apareció hace un año en Science, este homínido al cual llamaron Australopithecus sediba, tenía características típicas tanto de los Australopitecos como de los Homo. Por ejemplo, su cavidad cerebral era muy pequeña (sólo 420cc) y su estatura era baja (1.3m) comparado con el de los Homo. Por otro lado, sus brazos eran muy largos, la cual es una de las principales características de los Australopitecinos. Sin embargo, sus dientes eran pequeños, sus pómulos poco pronunciados, nariz ancha, piernas largas y pelvis estrecha, las cuales son características propias del los Homo. Lo único seguro es que nosotros —los Homo— descendemos del algún Australopitecino.

Uno de los principales problemas para considerar a A. sediba como nuestro antecesor directo es que vivió hace unos dos millones de años; cuando el Homo rudolfensis ya habitaba la tierra, hace unos 2.3 millones de años. Por otro lado, en el reporte de Berger et al. sólo se consideraron los fósiles de dos individuos, los cuales estaban incompletos en un gran porcentaje, lo que dificulta mucho la toma exacta de mediciones.

Esta semana, Beger & De Ruiter presentaron nuevas evidencias que respaldan su hipótesis de que A. sediba podría ser nuestro ancestro directo, gracias al descubrimiento de fósiles de dos individuos más en la misma cueva, uno correspondiente a un niño entre 12 y 18 meses y otro posiblemente de un adulto. Estos nuevos fósiles les permitieron a los investigadores observar el desarrollo de A. sediba desde niño hasta adulto, según expusieron en el LXXX Encuentro Anual de la Sociedad Americana de Antropología Física.

Berger & de Ruiter observaron que las mismas características que hacían a A. sediba similar a los Homo —presentadas en el artículo del 2010 en Science— se mantenían en estos dos nuevos fósiles. Esta vez, los investigadores hicieron un estudio mas exhaustivo del cráneo, tomando una imagen endocraneal mediante un sincrotrón, y observándose que la parte frontal de éste era muy similar al de los Homo, lo que sugiere que la reorganización del cráneo y el aumento global del tamaño del cerebro no se pudo dar al mismo tiempo, tal como antes se creía, ya que A. sediba posee una pelvis similar a los Homo a pesar de que sus cerebros eran chiquitos.

Lo que las actuales teorías dicen es que fue el aumento gradual del cerebro quien impulsó la modificación de la pelvis de las hembras para que permitieran el paso de una cabeza cada vez más grande. Pero según los resultados previos de Kristian Carlson de la Universidad de Indiana y colaborador de Berger, primero se modificó y reestructuró el cráneo y luego se expandió el cerebro,

Pero, el principal inconveniente que tiene A. sediba para ser considerado como nuestro ancestro directo es que vivió cuando ya habitaban los primeros Homo en la Tierra. Lo que si puede ser lógico pensar es que A. sediba es una nueva especie de los australopitecinos que apareció después de que los Homo lo hagan, y podría ser considerado como el último representante de la línea evolutiva de los Australopithecus.

Vía | WiredScience, Scientific American & Science NOW.

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Ciertos orangutanes usan herramientas simples para pescar

Se conocen muchos casos de animales que usan pequeñas herramientas para conseguir sus alimentos; por ejemplo, ciertos chimpancés usan pequeños palos para sacar hormigas o termitas de sus nidos sin correr el riesgo de que los piquen, los monos capuchinos usan pequeñas rocas y un “yunque” para golpear y abrir las semillas de las palmas [Parte 2: 7.20min y Parte 3: 0.00min]. Si bien son herramientas primitivas, el sólo hecho de usarlas indican un cierto grado de inteligencia y percepción de la realidad.

Un remarcable descubrimiento se hizo en la isla de Borneo, donde ciertos orangutanes tiene la capacidad de pescar bagres usando pequeños palos como herramienta según reportó ayer la antropóloga Anne Russon de la Universidad de York (Toronto, Canadá) en el LXXX Encuentro Anual de la Sociedad Americana de Antropología Física.

Russon observó durante dos años que los orangutanes aprendían a dar golpes a los bagres con un palo, quienes, presa del pánico, se desesperaban y saltaban fuera del agua, permitiéndole a los primates atraparlos con las manos.

Si bien los orangutanes por lo general pescan solos, Russon observó que en ciertos casos lo hacían en pareja, lo que indicaría que uno de ellos estaba tratando de aprende a hacerlo imitando los movimientos del que ya tenía experiencia haciéndolo.

Lo importante de este descubrimiento radica en que los humanos y orangutanes divergieron hace más de 12 millones de años, lo que indicaría que los homínidos comían pescado mucho antes de que aparezca el género Homo, hace unos 2.5 millones de años. Esto iría en contra de muchas teorías que dicen que fue la pesca y el consumo de pescado en el género Homo el que le permitió la expansión de su cerebro, ya que el pescado es rico en ácidos grasos como los Omegas-6 y otros aceites esenciales que potencian el desarrollo del cerebro. Al parecer los orangutanes también han comido pescado por millones de años, pero aún así, sus cerebros no han llegado a ser tan desarrollados como el nuestro. Sin embargo, no existen evidencias fósiles mayores a dos millones de años que indiquen que los primeros homínidos consumían pescado.

Si bien la pesca no es común en los primates, los chimpancés ocasionalmente lo hacen, sacando con sus manos peces directamente desde los ríos o estanques. Otros monos como ciertos bonobos y macacos, son buenos nadadores y se sumergen en el agua para capturar peces con sus manos. La diferencia con los orangutanes es que ellos usan una pequeña herramienta para facilitar su trabajo.

Vía | WiredScience.

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Mejorando el transporte de fármacos a través del uso de protocélulas artificiales

Uno de los principales inconvenientes que tenemos al momento de administrar un determinado fármaco a un paciente es que no toda la dosis llega al tejido que está enfermo. Existe un porcentaje que interactúa con las células sanas de otros tejidos —o del mismo tejido—, provocándoles un daño no deseado (efecto secundario). Este suceso ocurre generalmente porque el agente terapéutico no es completamente específico por el tejido dañado o, si se usa un transportador, este pierde su especificidad debido a las condiciones fisiológicas de nuestro organismo (Ej.: la acción del sistema inmune, las vesículas digestivas, la degradación por la temperatura, el pH, las enzimas, etc.)

Los efectos secundarios son muy frecuentes en la quimioterapia. Los compuestos anticancerígenos no son más que pequeñas moléculas que de alguna manera interactúan con las células, sean cancerosas o no, deteniendo su ciclo celular y provocándoles la muerte (citotoxicidad). Para evitar que las células sanas sean afectadas, por lo general, se usa una molécula transportadora a la cual se le conjuga el agente terapéutico. Esta molécula transportadora puede ser un compuesto afín por un determinado tejido (Ej.: el pirofosfato, afín por los huesos) o un ligando que se une a un receptor específico de la superficie de la membrana celular de la célula cancerosa (Ej.: el Anti-CD20, que se une al antígeno CD20 expresado en ciertos linfomas).

Este último tipo de transportadores (receptor-ligando) han sido los más usados durante los últimos años gracias a su altísima especificidad, baja toxicidad e inmunoreactividad (no producen intoxicaciones o respuestas inflamatorias), y son de fácil administración. Sin embargo, debido a que son biomoléculas, requieren de ciertas condiciones fisiológicas para mantener su estructura tridimensional, siendo muy sensibles a la presencia de otras moléculas dentro del organismo, el pH del suero sanguíneo o la temperatura corporal; las cuales crean una inestabilidad en el transportador, provocando la pérdida de su agente terapéutico, que tendrá la libertad para dirigirse hacia cualquier otro tejido sano.

Una forma de evitar la pérdida del fármaco durante el transporte al tejido dañado sería encapsulándolo (tal como lo hacen ciertos medicamentos). Pero, esta cápsula debe tener las propiedades de un buen transportador receptor-ligando, para asegurar que el contenido sea distribuido de manera específica. Además, debe ser lo suficientemente resistente como para no degradarse durante el trayecto y, por otro lado, debe tener una facilidad para poder entrar a la célula sin problemas, liberando su cargamento terapéutico en el citoplasma, para que el efecto citotóxico sea más eficiente. La única biomolécula conocida que puede cumplir con estos requisitos son los liposomas.

Los liposomas se asemejan mucho a unas pequeñas células… mejor dicho, se parecen mucho a pequeñas células sin núcleo ni organelos, o sea, una pequeña vesícula con una bicapa lipídica. Dentro de estos liposomas podríamos poner cualquier agente terapéutico; y en la superficie de su membrana, podríamos insertarle pequeñas moléculas receptoras o ligandos específicos que reconozcan las proteínas de membrana de las células cancerosas.

Actualmente, estos nanotransportadores ya vienen siendo desarrollados en muchos laboratorios del mundo, pero aún no son lo suficientemente efectivos o estables como para pasar a los primeros ensayos clínicos. Si bien, en teoría, se ve bastante sencillo, no es lo mismo en la práctica.

Un gran avance lo dieron científicos de la Universidad de Nuevo México quienes han desarrollado unas  nanopartículas lisosomales de 150nm de diámetro las cuales tienen una gran afinidad por células cancerosas hepáticas, y que han mejorado su capacidad de eliminarlas gracias a una combinación de diferentes fármacos según reportaron ayer en Nature Materials.

La gran innovación que tiene este nanotransportador es que dentro de los liposomas tienen una nanoestructura similar al de un panal de abejas hecho de sílice (nanoporos de sílice) donde los agentes terapéuticos son insertados (‘protocélula’). Estas nanocavidades permiten tener una mayor área superficial donde conjugar los fármacos; además, permite separarlos independientemente dentro de la protocélula. De esta manera, se le puede administrar al paciente un ‘coctel’ de fármacos que le permitirán mejorar la efectividad del tratamiento, sobre todo, en aquellos que tienen células cancerosas y tumores resistentes a los fármacos.

Estos nanotransportadores poseen membranas con ligandos (péptidos modificados) que reconocerán receptores específicos altamente expresados en las células cancerosas. Esta membrana lipídica le dará una alta estabilidad al transportador dentro del organismo ya que se comportará como si fuera una pequeña célula. Por otro lado, una vez que el ligando reconozca su receptor específico en la célula cancerosa, se fusionará con ella gracias a la naturaleza química de su membrana, similar al de la membrana de la célula cancerosa, de esta manera, la carga será depositada dentro de la célula.

La FDA aprobó hace algún tiempo el uso de lisosomas artificiales para el transporte de determinados fármacos, así que no habrá inconvenientes en aprobar estas protocélulas transportadoras ya que la composición básica estructural es casi la misma (una bicapa lipídica). La única diferencia son los nanoporos de sílice de su interior, los cuales son inertes y no interactuarán con las biomoléculas de nuestro organismo generando algún tipo de respuesta inflamatoria.

Al comparar el efecto citotóxico de los nanotransportadores de liposomas y los de protocélulas, vieron que estos últimos tenían una eficacia superior en un millón de veces (10⁶X)  comparado con los liposomas. Esta eficacia se debe a que los nanotransportadores de protocélulas tienen una mayor estabilidad, una mayor capacidad de carga y una mayor especificidad.

Imagen izquierda: Protocélulas entrando y liberando su carga dentro del citoplasma y núcleo de una línea celular cancerosa hepática. Imagen derecha: Una célula normal (no-cancerosa) hepática no presenta una invasión de los nanotransportadores, ya que no tiene los receptores de membrana específicos de las células cancerosas.

Una de las ventajas de estos nanotransportadores es que pueden combinarse distintos agentes terapéuticos sin correr el riesgo que interactúen entre ellos. Esto quiere decir que podemos poner dentro de la misma protocélula agentes antitumorales (Ej.: Taxol®, Sorafenib®), ARN de interferencia (terapia génica) y hasta radioterapéuticos. El efecto conjunto de ellos podría mejorar enormemente el tratamiento de tumores y cánceres resistentes a fármacos.

Por otro lado, debido a que los agentes terapéuticos se encuentran contenidos dentro de la protocélula, pueden circular por nuestro organismo durante días y aún así ser inocuos.

Sin embargo, lo más difícil de esta tecnología es identificar los receptores específicos de membrana que sean exclusivos de las células cancerosas, para no generar una reacción cruzada con las células sanas. Identificar estas pequeñas moléculas, generalmente proteínas integrales de membrana, es difícil; más difícil aún es diseñar un ligando específico para esa proteína. Este ligando debe ser lo más sencillo posible (generalmente pequeños péptidos), pero sin dejar de ser específico.

Por ahora, estos nuevos nanotransportadores vienen siendo probados in vivo, y pronto pasarán a experimentarse en ratones con tumores inducidos. También se está optimizando la técnica para fabricar los nanoporos de sílice (en Brinker Lab) y la introducción de estos a los liposomas. Los investigadores creen que la tecnología estará disponible comercialmente dentro de unos cinco años.

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Referencias:

Ashley, C., Carnes, E., Phillips, G., Padilla, D., Durfee, P., Brown, P., Hanna, T., Liu, J., Phillips, B., Carter, M., Carroll, N., Jiang, X., Dunphy, D., Willman, C., Petsev, D., Evans, D., Parikh, A., Chackerian, B., Wharton, W., Peabody, D., & Brinker, C. (2011). The targeted delivery of multicomponent cargos to cancer cells by nanoporous particle-supported lipid bilayers Nature Materials DOI: 10.1038/nmat2992

Irvine, D. (2011). Drug delivery: One nanoparticle, one kill Nature Materials DOI: 10.1038/nmat3014

Vía | Sandia National Laboratories.

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Ciertos dinosaurios también cazaban de noche

Muchos paleontólogos creen que los pequeños mamíferos que vivían en el Mesozoico eran los únicos animales que tenían actividad nocturna. Sin embargo, un reporte publicado ayer en Science Express provee evidencias sólidas de que ciertos arcosaurios —grupo donde están incluidos los dinosaurios y los pterosauros (reptiles voladores ancestrales)— tenían ojos adaptados a diferentes actividades diarias, tanto diurnas como nocturnas.

Pero, ¿cómo se puede hacer para determinar los patrones de conductas diarias de animales que se han extinto hace millones de años?. Los paleobiólogos Lars Schmitz & Ryosuke Motani de la UC Davis tuvieron una brillante idea para responder a esta pregunta. En términos sencillos, lo que hicieron fue comparar el tamaño y la forma de los ojos de fósiles de 33 arcosaurios que vivieron hace 250 a 65 millones de años, con los ojos de 1401 especies de animales modernos, entre ellos, representantes de los mamíferos, aves, lagartos y serpientes, cuyas actividades y conductas diarias son conocidas.

Debido a que los ojos están formados por tejidos sumamente blandos, es casi imposible que lleguen a fosilizarse. Sin embargo, la mayoría de los arcosaurios tienen una serie de placas de cartílago o hueso dispuestos en forma circular, reforzando la estructura de la esclerótica (la parte blanca de los ojos). Esta estructura es conocida como ‘anillo escleral’.

Entonces, en base a la proporción del tamaño del anillo escleral con respecto a la cuenca del ojo (la órbita), los investigadores podrían determinar si el animal tiene una actividad diurna, nocturna o ambas. Si el animal quiere tener una actividad nocturna, sus ojos deben estar diseñados de tal manera que le permitan capturar la mayor cantidad de luz posible, así esta sea muy tenue. Es por esta razón que los animales nocturnos tienen unas pupilas más grandes, porque éstas permiten un mayor paso de luz hacia la retina. Entonces, aquellos animales que tengan un anillo escleral más grande con respecto a la órbita ocular, probablemente tendrían pupilas más grandes, así que serán nocturnos.

Los resultados mostraron que muchos dinosaurios tenían bastante actividad nocturna. Por ejemplo, los depredadores terrestres como el Microraptor  o el Velociraptor, emergieron como buenos cazadores nocturnos. Lo mismo ocurrió con algunas especies de pterosauros, cuyo comportamiento sería similar al de algunas aves acuáticas que se alimentan durante la noche.

También se encontraron dinosaurios, especialmente grandes herbívoros, que tenían actividades diurnas y nocturnas, en ellos el Diplodocus longus, caracterizado por tener un cuello muy largo, y el Protoceratops andrewsi, caracterizado por tener un ornamento en el cuello.

La explicación que plantean los investigadores es que las especies que pesan más de 400Kg, tal como los elefantes de la actualidad, necesitan alimentarse por más de 12 horas diarias, para poder satisfacer su demanda energética diaria. Por esta razón, deben permanecer activos durante las noches para conseguir el alimento necesario para poder vivir  tranquilamente, sobre todo en aquellas regiones donde, por su latitud, los días durante el invierno son más cortos (menos de 12 horas de luz solar).

Así que esta investigación podría poner fin a la creencia de que los pequeños mamíferos se escondían de sus depredadores durante el día y salían de sus madrigueras sólo en las noches. Los peligros para ellos fueron prácticamente los mismos durante el día o la noche.

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Referencia:

Schmitz, L. & Motani, R. Nocturnality in Dinosaurs Inferred from Scleral Ring and Orbit Morphology Science  doi:10.1126/science.1200043 (Published online 14 April, 2011)

Vía | ScienceNOW & Nature News.

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Las células normales ayudan a matar a las células cancerosas

Las células epiteliales normales juegan un papel muy importante en el mantenimiento de la homeostasis a través de la secreción de factores autocrinos —que actúan sobre la misma célula— y paracrinos —que se diseminan a otros tejidos a través de la sangre. Estos factores regulan la expresión de determinados genes que mantienen a las células saludables; pero, cuando se detecta una célula con un crecimiento aberrante (cancerosa), dichos factores pueden activar los mecanismos de muerte celular programada (apoptosis) para evitar que lleguen a ser perjudiciales. Uno de ellos —la Interleucina-25 (IL-25)— es liberado por las células mamarias sanas y tienen la capacidad de inducir la apoptosis en células mamarias cancerosas según un reporte que apareció el día de ayer en Science Translational Medicine.

Para identificar los componentes secretados por las células sanas con un posible efecto citotóxico sobre las células malignas, Furuta et al. cultivaron células mamarias epiteliales normales junto a una línea de células mamarias cancerosas (MCF7), purificando y separando todos los componentes secretados al medio de cultivo. Las moléculas obtenidas, que tenían un tamaño que variaba entre 10 y 50kDa, fueron sometidas a un análisis por Cromatografía Líquida y Espectrometría de Masas (HPLC-MS). A través de un estudio comparativo se lograron identificar seis factores distintos.

De los seis factores identificados en el experimento anterior, cuatro de ellos estaban relacionados directamente con el efecto citotóxico de las células sanas sobre las células cancerosas. Luego, usaron líneas celulares sanas modificadas genéticamente para que sobre-expresen cada uno de los cuatro factores seleccionados, para ver cual de ellos era el que tenía el mayor efecto citotóxico. Furuta y sus colaboradores descubrieron que era la Interleucina-25 (IL25, también conocida como IL-1F7) el que tenía un efecto más potente, no sólo en la línea celular MCF7, sino también, en otras dos líneas celulares mamarias cancerosas (T47D y MDA-MB468).

[Click para agrandar los gráficos]

Tanto en humanos como en ratones, el gen que codifica para la IL-25 tiene los mismos elementos regulatorios, facilitando enormemente el análisis fisiológico comparativo entre el modelo biológico (el ratón de laboratorio) y los humanos. En cuanto a la expresión de este factor en las glándulas mamarias, los ratones mostraron que los niveles de IL-25 aumentaban gradualmente a partir de la pubertad hasta la mitad del periodo de gestación.

Luego, los investigadores aislaron y purificaron la IL-25 para determinar la concentración a la que tiene el mejor efecto citotóxico sobre las células mamarias cancerosas. Probaron diferentes dosis de IL-25 sobre diferentes líneas celulares cancerosas, encontrando que la concentración media inhibitoria (IC50) fue de 10ng/ml (500pM). Además, observaron que la línea celular no-maligna (células normales) eran relativamente resistentes a la IL-25, lo que indicaría que si se aplica como un agente terapéutico para una quimioterapia, las células sanas no correrían el riesgo de ser afectadas.

Así que, una vez determinada la IC50, los investigadores procedieron a estudiar su capacidad para combatir tumores. Para ello usaron una línea celular del cáncer de mama llamada MDA-MB468 y lo dejaron crecer por 10 días hasta formar un tumor. Luego, se insertó este tumor en depósitos de grasa mamarias de ratones a los cuales les dieron dosis de 300ng por día, durante un mes. El tamaño del tumor fue analizado dos veces por semana y se observó que éste se redujo tres veces más que en el control (el cual recibía búfer fosfato en vez de IL-25). Por otro lado, no se observó una pérdida de peso ni tejidos dañados o inflamados en los ratones, lo que indica que las dosis de IL-25 no fueron tóxicas para los animales, así se les haya inyectado 5 veces la dosis máxima (1.5ug).

A través de un análisis de la expresión genética, los investigadores observaron que en las células mamarias cancerosas expresaban una mayor cantidad del receptor IL-25R, el cual estaba directamente relacionado con la habilidad para crecer de los tumores. Cuando se silenciaba el ARNm IL-25R, la capacidad proliferativa de los tumores se reducía considerablemente. Es debido a este receptor que las células cancerosas son tan sensibles a la presencia de la IL-25, mientras que las células normales, al no expresar dicho receptor, son insensibles.

Cuando la IL-25 se une al receptor IL-25R, ocurre una cascada de reacciones de señalización que activan los factores involucrados en la apoptosis. Al analizar las biopsias de muestras de pacientes con cáncer de mama, aproximadamente el 20% de todas las células mamarias cancerosas tienen activo este receptor. Con todos estos datos se propuso el siguiente modelo de acción de la IL-25:

Ahora Furuta y sus colaboradores están analizando los otros 5 factores aislados en este experimento para ver si el efecto de la IL-25 puede ser potenciado sinérgicamente con uno de ellos, para así desarrollar un tratamiento efectivo contra el cáncer de mama, que no afecte las células, uno de los principales problemas involucrados con la quimio y radioterapia.

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Referencia:

Furuta, S., Jeng, Y., Zhou, L., Huang, L., Kuhn, I., Bissell, M., & Lee, W. (2011). IL-25 Causes Apoptosis of IL-25R-Expressing Breast Cancer Cells Without Toxicity to Nonmalignant Cells Science Translational Medicine, 3 (78), 78-78 DOI: 10.1126/scitranslmed.3001374

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Se confirma que los textiles del hombre de Guitarrero son los más antiguos de Sudamérica

En la Cueva del Guitarrero, ubicado en pleno Callejón de Huaylas (Ancash, Perú), se estableció el primer asentamiento humano de nuestro país, conocidos como los ‘hombres de Guitarrero’, los cuales habitaron esa región hace más de 14,000 años. Un reciente estudio publicado en Current Anthropology demuestra que los textiles y los fragmentos de ropa encontradas en esta cueva son los más antiguos de América del Sur.

Estos restos arqueológicos fueron descubiertos hace unos 30 años, a los cuales se les hizo muchas pruebas de datación usando el Carbono-14. Los restos tenían una antigüedad superior a los 12,000 años, lo que indicaría que sería el primer asentamiento humano que se estableció en el Perú. Sin embargo, hasta ahora no se había determinado la edad de sus textiles, los cuales se creen que son uno de los más antiguos de la región.

El problema radica en que los textiles han sufrido mucho de los embates del clima y la actividad geológica, así como también, de la actividad humana. Por ser hechos con materia orgánica, son muy sensibles al paso de los años, se degradan fácilmente y la datación por radiocarbono suele no ser muy exacta. Es así que la edad de estos textiles se obtiene indirectamente a través de la datación de otros artefactos que se encuentran en la misma zona, tales como, huesos, obsidiana (roca con lo cual se hacían las herramientas primitivas) y carbón. Lamentablemente, estos artefactos no dan resultados muy exactos, dificultando aún mas la determinación de la antigüedad de los textiles.

Investigadores estadounidenses liderados por el arqueólogo Edward Jolie, usaron novedosas técnicas de datación usando el Carbono-14 y un espectrómetro de masas con acelerador de partículas (AMS) para determinar la antigüedad exacta de los textiles. Los resultados de los análisis mostraron que los textiles datan de hace unos 12,100 a 11,080 años.

Los textiles principalmente correspondían a mochilas, canastas, alfombras y cobertores. Estos ítems eran muy comunes en estos pobladores ya que la Cueva del Guitarrero se encuentra en pleno corazón del Callejón de Huaylas, justo frente al nevado del Huascarán (ver imagen). Debido a esto, la región está ubicada a una considerable altura (>2,500 msnm), donde las temperaturas caen considerablemente durante las noches y donde el terreno es agreste que no permite que crezcan plantas comestibles. Así que era necesario elaborar mochilas y canastas para traer las provisiones desde otras regiones, a través de excursiones exploratorias; y también, elaborar alfombras y cobertores para poder abrigarse en las noches frías.

Por ahora, estos textiles son los más antiguos encontrados en Sudamérica. Por otro lado, la presencia de estos ítems (mochilas, canastas, alfombras, etc.) sugiere que dichos asentamientos humanos estuvieron establecidos en esa cueva por varias generaciones, lo que indicaría que las poblaciones humanas empezaron a colonizar los andes, justo después de terminada la era glacial que ocurrió a finales del Pleistoceno.

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Referencia:

Jolie, E. A.; et al. Cordage, Textiles, and the Late Pleistocene Peopling of the Andes. Current Anthropology 42(2): 285 – 296. DOI: 10.1086/659336

Vía | LabSpaces.

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Los primeros eucariotas no-marinos que poblaron la Tierra lo hicieron 500 millones de años antes de lo que se creía

Por ahora, la comunidad científica acepta que la vida en la Tierra se dio inicio en los océanos, hace unos 3,800 millones de años. Fue en este ambiente donde estas formas de vida primitivas empezaron a evolucionar, desarrollando novedosas funciones, las cuales se desarrollaban en compartimientos exclusivos dentro de las células, por ejemplo: El material genético se sintetizaba y transcribía dentro de un núcleo, la fotosíntesis se llevaba a cabo dentro de los cloroplastos, la producción de energía se hacía dentro de las mitocondrias, la degradación de compuestos químicos se llevaba a cabo en los lisosomas, las vesículas secretoras se formaban en el aparato de Golgi y la síntesis de proteínas se realizaba en el retículo endoplasmático (lugar donde se cumulaban los ribosomas).

Fue así que aparecieron las primeras células eucariotas, las cuales siguieron evolucionando para formar agregados celulares, luego los primeros organismos multicelulares y finalmente todas los hongos, plantas y animales que hoy conocemos. Pero, ¿cuándo fue que estas primeras células eucariotas abandonaron el mar para empezar a poblar la Tierra?. Los datos fósiles más antiguos indican que este salto se pudo dar hace unos 500 millones de años, al final del Precámbrico.

Sin embargo, el Dr. Paul Strother del Boston College (Massachusetts, Estados Unidos) y colaboradores británicos reportaron hoy en Nature la presencia de burbujas parecidas a  pequeños quistes hechos de materia orgánica, los cuales contenían lo que al parecer son pequeñas células eucariotas fosilizadas. Lo más resaltante es que estos restos fósiles fueron encontrados en sedimentos de lagos antiguos que existieron hace más de 1,000 millones de años, siendo —hasta ahora— los primeros eucariotas en poblar la superficie de la Tierra.

La evidencia fósil del origen de la vida en la superficie de la Tierra (vida no-marina) es extremadamente rara. En 1994, Knauth & Horodyski reportaron en Science la presencia de estructuras mineralizadas con formas de tubo y esferas en paleocarsos de Arizona, las cuales datan de ~1,200 millones de años de antigüedad.

En el presente estudio, Strother et al. estudiaron los sedimentos de un lago escocés llamado Torridon (rocas Torridóneas), el cual data de hace más de 1,000 millones de años. Durante el siglo pasado, varios investigadores describieron la presencia de microfósiles de paredes orgánicas, que podrían indicar la presencia de los primeros seres vivos no-marinos.

Strother y sus colaboradores recolectaron un total de 17 muestras de rocas Torridóneas, de diferentes localidades cerca al lago Torridon. Tras someter las muestras a una maceración en ácido, los investigadores pudieron apreciar pequeñas burbujas con paredes orgánicas que contenían dentro una gran cantidad de estructuras celulares en tres dimensiones, muy bien preservadas.

Acritarcos esferomorfos y conglomerados de células de los sedimentos Torridóneos.
c) Lophosphaeridium sp. encapsulado en una vesícula membranosa. h) Un grupo de células agrupadas dentro de una esfera hecha de una membrana compuesta. k) Otro aglomerado de células parecido a Synsphaeridium sp. Escala: 10um.

Gran vesícula con un cuerpo central (cb) y una estructura asimétrica (as). Escala: 25um

Estas células se diferencian de sus ancestros bacterianos ya que poseen estructuras sub-celulares complejas, tales como núcleos, cloroplastos y mitocondrias. Es probable que hayan podido llevar a cabo la reproducción sexual, lo cual les permitió tener una mayor tasa de evolución. También es posible que estos lagos ancestrales pudieron haber sido un lugar adecuado para darse la endosimibiosis —la formación del cloroplasto o mitocondria a través de la incorporación intracelular de una bacteria simbiótica— abriendo la posibilidad de que este paso crucial en la evolución de la vida, no sólo se haya dado en el mar. Así que la vida se pudo diversificar no sólo en los océanos, sino también, fuera de él.

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Referencia:

Strother, P., Battison, L., Brasier, M., & Wellman, C. (2011). Earth’s earliest non-marine eukaryotes Nature DOI: 10.1038/nature09943

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Un pato silvestre tiene un sexo seguro y sin complicaciones… su esperma es un buen antibacteriano

El ánade real (Anas platyrhynchos) es un pato silvestre muy famoso ya que tiene un pene sumamente largo —en comparación a su tamaño— el cual tiene una peculiar forma espiralada. El tamaño del pene de estos patos esta muy relacionado con la competencia que tienen con otros patos por aparearse con una hembra, llegando a crecer entre un 15 y 25% más, cuando la cantidad de machos es mayor a la de hembras.

Sin embargo, algo que no se sabía era que si se mezclaba el semen de este pato con un cultivo de una bacteria (Ej.; E. coli) podía llegar a matarla; y esta propiedad antimicrobiana estaba muy relacionada con el color de su pico, siendo tres veces más potente cuando éste era de un color más brillante, según un reporte que aparecerá mañana en Biology Letters.

El color del pico de los ánades varía desde un color verde militar hasta un color amarillo brillante. Las ánades prefieren a los machos con picos de colores brillantes —o sea, los de pico amarillo— volviéndose una característica que es transmitida a sus descendientes, el cual les dará un mayor fitness (aptitud biológica).  Pero, ¿por qué prefieren a estos patos y no a los que tienen los picos de colores opacos?.

Algo que la evolución nos ha enseñado es que las parejas no son elegidas al azar, todo tiene un por qué y no es por puro capricho. Generalmente, y tal vez, instintivamente, uno elige como pareja a alguien que tiene una buena carga genética, quien podrá garantizar una descendencia saludable. Claro que en los humanos existen muchos factores más que no son apreciados en los otros animales; donde, al parecer, la cosa es más sencilla.

Estudios previos ya habían demostrado que el color de los picos de los ánades estaban muy relacionados con la competencia de sus espermatozoides. Esto se debe a que cuando los picos son de colores más brillantes —como el amarillo o el naranja—, la cantidad de carotenoides presentes en la sangre del animal es significativamente mayor que en los patos con picos de colores opacos. Por otro lado, se sabe que los carotenoides son unos buenos antioxidantes, que se encargan de contrarrestar el efecto negativo de los radicales libres. Los radicales libres son abundantes en tejidos con altas actividades metabólicas, por ejemplo, los testículos.

Bajo la premisa de que las bacterias pueden llegar a dañar los espermatozoides, aquellos patos con mayor éxito reproductivo —como lo son los de pico brillantes— tendrán un esperma con la capacidad de matar bacterias. A través de la evolución, las hembras habrán aprendido a evitar emparejarse con patos con picos opacos para evitar la transmisión de patógenos sexuales, por eso los que tienen picos brillantes son los elegidos.

Para comprobar esta hipótesis, científicos de la Universidad de Oslo, liderados por la Dra. Melissah Rowe, extrajeron el semen tanto de ánades con picos opacos como brillantes, y compararon su capacidad para matar bacterias de E. coli y de S. aureus. Los resultados mostraron que el semen de los patos con picos de colores brillantes mataban una mayor cantidad de bacterias de E. coli comparado con el semen de los patos con picos de colores opacos. Sin embargo, no ocurrió lo mismo con las bacterias de S. aureus.

Es lógico pensar que su esperma tenga la capacidad de matar a E. coli, ya que esta bacteria suele vivir en las heces que salen por la cloaca del animal, y por su anatomía, esta región es la parte final tanto del sistema reproductivo como digestivo, así que es existe una probabilidad de que llegue a infectar a los espermatozoides.

Si bien no se sabe exactamente cual es el efecto que podría tener dicha bacteria sobre los espermatozoides del ánade; en los humanos se ha demostrado que E. coli perjudica la calidad y viabilidad de sus espermatozoides, existiendo la posibilidad que tenga el mismo efecto en los patos. Por otro lado, también existe la posibilidad de que E. coli también pueda causar infecciones en el tracto reproductivo de estos animales.

Así que las hembras, al escoger un macho con pico de color brillante, podrían tener doble beneficio: por un lado reciben un espermatozoide sumamente competente, el cual mejora las chances de producir descendencia al primer intento; y por otro lado, evitan contraer una infección.

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Referencia:

Rowe, M.; et al. Biology Letters (Advance Online Publication). doi: 10.1098/rsbl.2011.0276 (2011)

Vía | NewScientist & LiveScience.

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