TOP TEN del 2012

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

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

10. Las propiedades mecánicas de la telaraña

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

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

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

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

8. H5N1: Cuatro mutaciones y toda una controversia

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

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

7. Reconstruyendo el metabolismo más primitivo

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

6. Colaboraciones

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

“El misterio de los virus gigantes”

“¿Cómo se hace un radiofármaco?”

“¿Cómo empaquetan los virus su ADN?”

5. Araña escultora de arañas

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

4. Transposones en virus

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

3. Siete formas cómo los animales usan la nanotecnología

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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¡Virus gigantes!

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

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Navidad en una placa de Petri

El espíritu navideño también llega a los laboratorios…

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

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

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

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

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

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

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

Vía | JCVI Blog.

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Araña escultora de arañas

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

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

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

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

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

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

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

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

Vía | WiredScience & Perunature.

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Nuevo tipo de división celular

Miren con atención el siguiente video:

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

Error en la división

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

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

Un resultado inesperado

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

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

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

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

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

Vía | Quantum Day.

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Necrofilia anura

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

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

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

Vía | Journal of Natural History.

Imagen | Flickr @euprepiosau.

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Neuronas obtenidas de la orina

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Referencia:

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

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La Tierra como arte

En 1960, se puso en órbita el primer satélite de observación de la Tierra. Durante décadas, éste satélite nos ha provisto de valiosa información climatológica desde una nueva perspectiva. Poco a poco el número de satélites fue en aumento, cada uno portando nuevos instrumentos que permitieron, entre otras cosas, tomar fantásticas imágenes de las formas, colores y texturas de los ríos, lagos, montañas y océanos que hay en nuestro paneta, incluso en rangos de luz que nuestros ojos no podrían percibirlos directamente.

La NASA ha elegido las mejores de estas imágenes y las ha publicado en un libro de 158 páginas llamado “Earth as art”. Una de las imágenes corresponde a las Líneas de Nazca:

Puedes descargar el libro en el siguiente link: “Earth as art”

Y si tienes un iPad, hay una versión que permite hacer zoom a todas la imágenes del libro y acceder a la información adicional de cada una de ellas. Puedes descargar la aplicación en el siguiente link: iPad App.

Espectacular imagen del atolón Tikehau (Polinesia francesa)

Vía | NASA.

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Video: Células en mitosis

Se llama mitosis al proceso por el cual una célula se divide en dos, ambas con la misma información genética que la célula de la cual se originaron. El proceso cuenta con cuatro fases bien diferenciadas:

1. La profase que involucra la condensación del ADN —previamente replicado en la interfase— para formar los cromosomas y la migración de los centriolos hacia los polos de la célula para dar origen al huso mitótico (una estructura formada por microtúbulos).
2. La metafase que es la etapa donde los cromosomas se alinean en el centro de la célula y los microtúbulos del huso mitótico se enganchan al centrómero a través de una estructura proteica llamada cinetocoro.
3. La anafase que se da cuando las cromátidas hermanas se separan hacia cada uno de los centriolos gracias a la despolimerización del huso mitótico.
4. Y la telofase que concluye todo el proceso de mitosis separando las dos células hijas a través de la citocinesis.

Si bien hemos oído hablar mucho de la mitosis, incluso desde el colegio, muy pocos han tenido la oportunidad de verla directamente a través de un microscopio dentro de un laboratorio. Es por esta razón que el video que les traigo a continuación los dejará tan asombrados como a mí…

Para desarrollar este video se usaron células epiteliales de riñones de cerdos (línea celular LLC-PK1) marcadas con dos proteínas fluorescentes: mCherry (roja) y mEmerald (verde). La primera está fusionada a la histona H2B, una proteína que permite al ADN enrollarse para formar los cromosomas, y la segunda esta fusionada a una proteína que se asocia con los microtúbulos llamada EB3. Estas proteínas fluorescentes permiten ver tanto los cromosomas como el huso mitótico y así poder seguir todos los pasos de la mitosis en tiempo real. Luego, usando un microscopio confocal láser de barrido tomaron fotos de las células en plena división cada siete segundos para crear finalmente un “Time-lapse” del proceso.

Por si no se dieron cuenta, en un fragmento del video vemos que una célula se divide en tres, ¿cómo es posible eso? Aquí un artículo que escribí hace un par de años que podría explicarlo.

Videos | Nikon MicroscopyU.

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Una visita al Museo de Antropología y Agricultura Precolombina

Pasé más de seis años de mi vida en la Universidad Nacional Agraria La Molina (cinco en clases y casi un par más con la tesis) pero nunca visité el Museo Nacional de Antropología, Biodiversidad, Agricultura y Alimentación (MUNABA). Y es que éste museo no queda en el campus de la universidad, sino en el antiguo local de Santa Beatriz, donde ahora se encuentran las oficinas del Fondo para el Desarrollo Agrario (FDA). Por cosas del destino, hoy lo visité y quede realmente impresionado a pesar que sólo ocupa una pequeña habitación de unos 100 m².

En el museo encontrarán piezas invaluables de toda nuestra historia precolombina, incluso de los orígenes de las primeras civilizaciones peruanas, especialmente las andinas, hace más de 10.000 años. También encontrarán instrumentos tecnológicos que los antiguos pobladores peruanos inventaron para poder adaptarse a un relieve sumamente accidentado.

Una de las cosas que más me impresionaron fue ver un chullo de 7000 años de antigüedad hecho a base de fibras vegetales. Cuerpos de cazadores que vivieron hace más de 6000 años preservados de una manera sorprendente gracias al uso de una mezcla de cenizas y orina. Puntas de flechas hechas a base de rocas, incluso algunas tan pequeñas como una uña.

Los antiguos peruanos fueron buenos músicos. En el museo verán una gran variedad de pequeñas quenas hechas de huesos o madera de caña. Una de ellas data de hace 5750 años, y hasta ahora es la más antigua de América.

Hace 4500 años ya aparecen los primeros telares hechos a base de algodón (Gossypium barbadense) de distintas tonalidades: rojizos, marrones, pardos, beige, blancos, etc. Además, agujas hechas de huesos de distintos grosores (tal como las encontramos en la actualidad pero hechas de acero), y alfileteros hechos de pelos para poner las agujas y costureros de algodón.

Otro instrumento que me impresionó fueron los peines de bolsillo de la cultura Nazca. Incluso habían unos muy similares a “peines patrulleros” (aquellos usados para quitar los piojos de los niños).

Imagen | Instagram @davidzote

También habían batanes, morteros y pilones para moler alimentos hechos de rocas o de vértebras de ballenas, chalinas de fibras vegetales, cantimploras de cerámica, chaquiras, anillos y brazaletes de conchas marinas.

El Perú es uno de los principales centro de origen de la agricultura en el mundo. Aquí se domesticaron la papa, el tomate, los ajíes, los pallares, el algodón (G. barbadense), el olluco, la quinua, el maní, y muchas otras especies más que hoy son importantes fuentes de alimento para el mundo. Por otro lado, el Perú también es un importante centro de diversificación del maíz (originario de México). En el museo encontrarán muestras de estos cultivos de cientos de años de antigüedad, las cuales son muy diferentes a las variedades que tenemos en la actualidad.

Sin dudas fue una visita muy interesante. Me hubiera gustado tomar algunas fotitos más pero, como en todo museo, el uso de cámaras es restringido. De todas maneras, espero haberlos dejado con ganas de visitarlo porque realmente vale la pena.

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Dirección: Camilo Carrillo 300-A, Santa Beatriz, Jesús María.
Contacto: museodeantropologia@lamolina.edu.pe

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La escala del universo 2

Muchos hemos visitado la asombrosa infografía interactiva llamada “Scale of the Universe” desarrollada por Cary Huang. Un asombroso viaje que va desde la escala a la cual encontraríamos a las cuerdas y la espuma cuántica (la Longitud de Planck o 1,6 x 10^-35 m) hasta la escala usada para medir el tamaño del universo (10²⁷ m). La segunda versión se encuentra en línea y trae consigo muchas mejoras: datos actualizados, nuevos objetos, incluso diferentes idiomas.

Este viaje nos permitirá percibir de una manera extraordinaria los tamaños relativos de todas las cosas que existen en el universo: átomos, moléculas, virus, células, animales, edificios, planetas, el mundo de Minecraft, estrellas, nebulosas, galaxias, cúmulos, etc.

Si dispones de media hora de ocio, aprovéchala navegando a través de esta asombrosa infografía.

Link | The scale of the Universe 2.

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¿Existen diferencias entre cómo los varones y las mujeres ven el mundo?

Pues sí. Y no estamos hablando desde un punto de vista filosófico sino visual. En otras palabras, ante una misma imagen, los varones y las mujeres fijamos la mirada en regiones diferentes. Esto lo demostraron un grupo de investigadores ingleses liderados por Felix Mercer Moss, estudiante de doctorado de la Universidad de Bristol, usando un aparato que permite recoger valiosa información visual a través del movimiento de los ojos (eye-tracking).

Para realizar el experimento, Mercer y sus colaboradores reclutaron a 52 voluntarios (26 varones y 26 mujeres) entre 19 y 47 años a quienes se les mostró 80 imágenes con un amplio rango de contenidos (romance, acción, vida natural, surrealismo, etc.) para evaluar donde fijaban la mirada y hacia donde movían los ojos.

Por lo general, las regiones más informativas de una escena son los lugares donde hay personas, y la ubicación más informativa de una persona es sin dudas el rostro particularmente alrededor de los ojos. Sin embargo, al analizar los resultados del experimento, los investigadores descubrieron que los varones y las mujeres no fijan la mirada en el mismo lugar.

Algunas escenas sociales presentadas en el experimento. En azul las regiones donde fijaron la mirada los hombres y en rojo las mujeres.

Una diferencia clara fue que las mujeres hacían más miradas exploratorias que los hombres. Esto quiere decir que movían y fijaban la mirada lejos de las regiones más informativas de la imagen. Por otro lado, se vio que las mujeres eran mucho más proclives a prever una amenaza, por lo que bajaban la mirada y la desplazaban hacia el centro de la cara para evitar tener contacto directo con los ojos de las personas presentes en las imágenes mostradas en el experimento.

Un hallazgo interesante fue que la mayor proporción de los participantes —tanto varones como mujeres— fijaban la mirada principalmente en la figura femenina cuando se les mostraba imágenes de parejas heterosexuales. Sin embargo, mientras que las mujeres hacían un barrido de todo el cuerpo de la figura femenina, los varones se enfocaban principalmente en el rostro (aunque me temo que esto hubiera cambiado completamente si la figura femenina hubiera estado desnuda).

Si bien los varones y las mujeres vivimos en el mismo entorno, la fiabilidad de lo que vemos puede ser muy diferente porque el interés que mostramos ante distintas regiones de una misma imagen son diferentes. Estas diferencias pueden ser atribuidas, en parte, a las hormonas sexuales que afectan la organización de nuestros cerebros a una temprana edad.

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Referencia:

Mercer Moss, F., Baddeley, R., & Canagarajah, N. (2012). Eye Movements to Natural Images as a Function of Sex and Personality PLoS ONE, 7 (11) DOI: 10.1371/journal.pone.0047870

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Repatriando a los científicos peruanos

Hoy, en la Revista Domingo que viene con el diario La República, salió un reportaje muy interesante de María Isabel Gonzales sobre el éxito que han tenido las becas de retorno ofrecidas por el CONCYTEC y la Universidad Peruana Cayetano Heredia.

Todos sabemos que nuestro país invierte muy poco en investigación. Esto provoca que los buenos profesionales y científicos que forman nuestras universidades tengan que migrar en busca de un mejor futuro. Muchos tienen la esperanza de volver pero pocos realmente lo hacen porque el Perú no les ofrece las condiciones para que puedan desarrollar y aplicar todo lo aprendido afuera. Por decirlo de alguna forma, nuestro país “exporta cerebros” a muy bajo precio (por no decir que los regala).

Por suerte, este panorama parece estar cambiando. Desde hace unos años, instituciones públicas como el CONCYTEC y privadas como la UPCH han apostado por repatriar poco a poco a los científicos peruanos. La meta ahora es que en el siguiente periodo retornen al país 40 científicos más, ofreciéndoles las condiciones adecuadas para que se establezcan (ayudas de $50.000 divididos en 24 meses) y desarrollen investigación de calidad en el país.

Y si a esto le sumamos que el presupuesto del CONCYTEC para el 2013 es de 300 millones de soles (el mayor de toda su historia), y que de seguro aumentará en los años siguientes, la ciencia en el Perú poco a poco empezará a despegar. Sin embargo, antes debemos identificar claramente cuáles son los temas prioritarios dónde debe investigarse para que la ciencia valla de la mano con el desarrollo del país.

Tras esta breve reflexión, les recomiendo leer el reportaje para que conozcan la historia de cuatro becarios que ahora aplican todos conocimientos en nuestro país.

Link | El retorno de las mentes brillantes.

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Topografía de la Luna

A 402 mil kilómetros de la Tierra (distancia calculada al momento de escribir este post) y orbitando a más de 1000 km/h se encuentra la Luna, nuestro único satélite y el quinto más grande del sistema solar con 3476 Km de diámetro.

A simple vista, en una noche despejada de luna llena, podremos apreciar ciertos cráteres y grandes manchas oscuras en su superficie. Si tenemos la oportunidad de verla a través de un telescopio no muy sofisticado, una mayor cantidad de diminutos cráteres aparecerán ante nuestros ojos. También veremos algunas montañas y mesetas distribuidas de manera poco uniforme a lo largo de su superficie. Sin embargo, lo que no podremos saber es que tan profundo son los cráteres o que tan elevadas son las montañas, hasta ahora…

 [Click para ampliar la imagen]

Este mapa topográfico de gran resolución fue desarrollado por la Universidad del Estado de Arizona (EEUU) en base a los datos adquiridos por una de las cámaras de la sonda Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA. El mapa muestra con una escala cercana a los 100 metros por cada pixel el relieve de la Luna.

Podemos apreciar claramente que en la zona ecuatorial hay regiones que superan los 10.000 metros de altura, mientras que hacia el sur hay una gran depresión donde los cráteres pueden alcanzan los 9000 metros de profundidad, con respecto a la elevación promedio del satélite.

Y ya que estamos hablando de la Luna, alguna vez se han preguntado ¿por qué siempre vemos sólo una de sus caras?. La respuesta es que el tiempo que le toma a la Luna dar una vuelta alrededor de su eje es el mismo tiempo que emplea en completar una vuelta alrededor de la Tierra. Entonces, para nuestro marco de referencia, la Luna no gira.

Ahora, ¿cómo luce la otra cara de la Luna si pudiéramos verla desde la Tierra?. Pues así:

Arriba: La cara que siempre vemos. Abajo: La cara que nunca veremos desde la Tierra.

La diferencia salta a la vista: la cara oculta de la Luna no presenta esas típicas manchas negras (mares de lava primitivos solidificados hace miles de millones de años) a las cuales estamos acostumbrados pero si es mucho más accidentado debido a una mayor cantidad de impactos de meteoritos.

Vía | NASA.

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INFOGRAFÍA: El Sol, ¿cuán grande y poderoso es?

Después algunas semanas de ausencia que ha servido para recargar las baterías(esperemos que duren un buen tiempo, como las primeras), regresamos para traer lo más interesante de la ciencia.

Esta vez les traemos una espectacular infografía sobre el Sol y los planetas del sistema solar, el cual presenta datos muy interesantes.

[Dale click para ampliar la imagen]

Aquí algunos datos interesantes sobre el Sol:

• La gravedad en la superficie del Sol es 27,95 veces mayor a la de la Tierra, por lo que su aceleración gravitacional es de 274,13 m/s².
• La masa del Sol deforma el espacio de tal manera que un rayo de luz se curva en 0,0004861°. Esto equivale a una desviación de 1269 Km una vez el rayo de luz llega a la Tierra.
• La temperatura que alcanza el núcleo solar es de 15 millones de °C.
• Si el Sol se convirtiera en un agujero negro, su radio sería de sólo 3 Km.
• El Sol pierde 5 millones de toneladas de masa cada segundo debido a que 700 millones de toneladas de hidrógeno se convierten en 695 millones de toneladas de helio.

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Reducción de los glaciares andinos

¿Qué impacto tendrá la desaparición de los glaciares del Perú en los habitantes río abajo?

El Perú tiene la mayor masa de glaciares tropicales en el mundo. Esta se extiende por más de 300 kilómetros a lo largo de la Cordillera de los Andes, formando una cadena de montañas conocida como la Cordillera Blanca, con muchos picos que superan los 6000 metros sobre el nivel del mar, entre ellos el Huascarán.

Frente a la Cordillera Blanca, hacia el oeste, hay otra cadena montañosa que carece de nieve llamada Cordillera Negra. Entre las dos forman un profundo valle, también conocido como el Callejón de Huaylas, por donde fluye el río Santa, una importante fuente de agua del cual dependen cientos de miles de personas. Lamentablemente el calentamiento global está reduciendo estas capas de hielo año a año.

La periodista científica Barbara Fraser, una norteamericana que vive hace varios años en Perú, ha elaborado un excelente reportaje sobre la situación actual de los glaciares andinos que fue publicado en el último número de Nature [“Melting in the Andes: Goodbye glaciers”]. En él nos cuenta el esfuerzo que viene realizando un grupo internacional de investigadores —principalmente de Estados Unidos y Canadá— que gracias a un financiamiento de un millón de dólares otorgado por la US National Science Foundation, tratan de determinar la dinámica de los deshielos para desarrollar modelos que permitan predecir los flujos de agua y su efecto sobre las poblaciones que viven río abajo.

El derretimiento acelerado de los glaciares andinos puede traer consigo dos efectos opuestos: i) que durante las épocas secas el río Santa se quede sin agua ya que los glaciares funcionan a manera de amortiguadores, capturando las precipitaciones durante la temporada lluviosa para liberar el agua lentamente en las épocas secas, o ii) que los lagos al pie de las montañas se rebalsen por el derretimiento acelerado de los hielos provocando avalanchas, deslizamientos e inundaciones.

Sin dudas, es un reportaje bastante bueno que deberíamos leer.

Vía | Nature.

Imagen | Nevado Alpamayo.

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Especial de Halloween (versión científica)

Halloween, o más conocido en el mundo de habla hispana como “La Noche de Brujas”, es una celebración de origen anglosajón adoptada por muchos países del mundo, que se caracteriza por las fiestas temáticas donde la gente va disfrazada de algún personaje —no precisamente aterrador— y por las películas de horror que pasan durante la noche en los canales de televisión.

Como las películas de terror no dan miedo porque ninguna de las cosas de las que se habla son reales, por más que te digan que “este video fue encontrado en una casa abandonada”, que “este video es casero”, que “este video pertenece a un periodista que se adentró en un bosque embrujado y nunca más fue vuelto a ver”, que “este video pertenece a la cámara de vigilancia de un estacionamiento”, que “este video pertenece a un cura pedófilo que estaba “exorcizando” a un niño de 9 años”, y muchos pretextos más (esto te lo digo por si creíste alguna vez que “La Bruja de Blair” o “Cuarto tipo” o la grabación del “Exorcismo de Emily Rose” son reales), hoy hablaremos de hechos científicos que sí pueden ser consideradas como tenebrosos.

NOTA: Algunas de las historias han sido adaptadas del artículo científico para darle un tono más tenebroso, y tal vez, gracioso.

EL FANTASMA DEL ESCROTO

Resulta que un tipo de 45 años parecía tener criptorquidia, un trastorno en el desarrollo de los mamíferos que se caracteriza por que uno —o ambos— testículos no logran bajar hacia el escroto (la bolsita aquella donde se cobijan las bolitas). El Dr. Harding, el médico de turno del hombre de 45 años, al no encontrar el testículo derecho ni en el escroto ni en el abdomen a través de la ecografía, usó un tomógrafo para tratar de encontrarlo. Sin embargo, al observar detenidamente la imagen del lado izquierdo del escroto se dio con la sorpresa que éste estaba ocupado por un ente que no era de este mundo, un fantasma que al parecer estaba gritando, tal vez penando. El testículo derecho nunca fue encontrado. Si fueras un testículo derecho, ¿compartirías el escroto con eso?

Referencia: The case of the haunted scrotum.

ZOMBIS

En una noche de brujas, no pueden faltar los zombis. ¿Realmente existen?. Como los de The Walking Dead lo dudo, pero en el mundo de los insectos los hay. Pero no se trata de insectos que mueren y vuelven a la vida, sino de parásitos que controlan su comportamiento, manipulando sus movimientos, llevándolos a su inevitable muerte.

La oruga de la polilla gitana, por lo general, lleva un ritmo de vida tranquilo. Durante el día, permanece en el suelo escondida de sus depredadores en las grietas de los árboles. Por las noches, sube a alimentarse de sus hojas. La rutina se rompe cuando es infectada por un baculovirus. Los virus provocan un cambio en el comportamiento de la oruga, quien una vez que sube a las hojas de los árboles ya no vuelve a bajar nunca más. Por si esto fuera poco, la oruga empieza a derretirse, literalmente. El virus activa las enzimas digestivas de la oruga, las cuales empiezan a “devorarla” desde adentro.

Referencia: Hoover et al. A Gene for an Extended Phenotype Science, 333 (6048), 1401-1401 DOI: 10.1126/science.1209199 (2011) | Vía BioUnalm.

Pero, si esto les pareció macabro, prepárense para lo siguiente: hongos controladores de mente.

Los hongos del género Ophiocordyceps son los principales personajes de los cuentos de terror que forman parte de los campamentos que las hormigas exploradoras hacen. Imagínense a un grupo de hormigas reunidas bajo la luz de una fogata en una noche fría de verano bajo el triste sonido de una armónica. Una de ellas se levanta y dice: “¿han oído hablar de Ophiocordyceps camponoti?”, y otro dice: “yo sí…, se dice que habita por estas zonas… espera pacientemente hasta que todas las hormigas duerman para rosearlas con sus esporas, para luego poseerlas y controlar su mente, llevándolas a una inevitable muerte con el fin de producir más esporas”, y una hormiga incrédula —como lo hay en todos lados— se levanta y dice: “Naa, son tonterías, no existen ni los OVNIs, ni el chupacabras, ni los Ophiocordyceps, son sólo mitos que usan para asustar a los demás…, todos a dormir que mañana debemos recoger muchas hojas para la colonia.”

A la mañana siguiente, extrañamente, nadie encontró al compañero incrédulo, y en el preciso momento en que se disponían a seguir con su rumbo, se escuchó un grito de una de ellas… Las hormigas muy presurosas se dirigieron hacia la zona de donde provenía, y lo que vieron fue la escena más traumática de sus cortas vidas: la hormiga incrédula yacía a unos centímetros del suelo, aferrada por sus mandíbulas a una hoja, con una protuberancia que le salía de la cabeza. No era un mito, los Ophiocordyceps eran reales, y cobró la vida de su compañero. La imagen fue captada por una de ellas, a través de la lente de su cámara Kodak, y me la enviaron para publicarla en el blog:

Referencias: Hughes et al. Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection BMC Ecology DOI:10.1186/1472-6785-11-1 (2011) | Vía Biounalm.

Evans et al. Hidden Diversity Behind the Zombie-Ant Fungus Ophiocordyceps unilateralis: Four New Species Described from Carpenter Ants in Minas Gerais, Brazil. PLoS ONE 6(3): e17024. DOI10.1371/journal.pone.0017024 | Vía BioUnalm.

ASESINOS EN SERIE

Quién lo diría, las plantas carnívoras son los asesinos en serie más prolíficos del mundo natural. Una noche calurosa de verano, un pequeño roedor llamado Jerry, caminaba bajo la luz de la luna en busca de alimento. Cuando de pronto, cayó dentro de un pozo sumamente oscuro. Empezó a chillar para que alguien pudiera escucharlo y rescatarlo, pero todo era en vano. Como a Jerry le gustaba ver el programa A prueba de todo con Bear Mouse Grills, sabía que una de las principales técnicas de supervivencia era mantenerse vivo (creo que eso es lógico, pero así dice), así que se aferró de algo que flotaba en aquel pozo. No sabía que era, pero tenía un olor desagradable. No le importó porque lo que menos quería era desperdiciar energía manteniéndose a flote. A medida que amanecía y los rayos solares entraban por la abertura del pozo, el horror y el miedo se apoderaron de Jerry al ver que aquella cosa de la cual se había aferrado para flotar era el cadáver de otro roedor, uno que había sido reportado como desaparecido meses atrás… Fue entonces que cayó en cuenta que no era un pozo, sino el interior de una Nephentes truncata, una planta carnívora que literalmente “come” carne de mamíferos. Los rescatistas la encontraron después de una semana y esto fue lo que hallaron:

Vía BioUnalm.

NECROFILIA

La necrofilia, o en el sentido más morboso, hacer el amor con los muertos, es algo típico de las películas de terror. Pero, el caso que les voy a contar no forma parte de ninguna película de terror, y mucho menos participan humanos…

Eran casi las seis de la tarde del 5 de Junio de 1995. Un investigador del Museo de Historia Natural de Róterdam se preparaba para irse a casa cuando escuchó un estruendo en una de las ventanas que adornaban la fachada del museo. Ese sonido ya lo había escuchado antes… “debe ser algún despistado pájaro que chocó contra él”, se dijo. Sin embargo, el investigador quiso cerciorarse de que el impacto no haya roto o rajado el vidrio del museo. Al salir vio a la desafortunada víctima. Se trataba de un ánade macho (un tipo de pato silvestre) que yacía muerto, votando sangre por la boca. Hasta ese momento todo parecía algo irrelevante. Pero justo cuando se disponía a retirar, apareció otro ánade macho quien muy preocupado se dirigía hacia el cadáver. “Tal vez se trate de su amigo o algún familiar”, pensó. Pero sus ojos se llenaron de horror cuando vio al ánade violar al cadáver reiteradas veces, durante 75 minutos!.

Este no es un caso de necrofilia cualquiera, se trata del primer caso de necrofilia homosexual animal. Nadie sabe cuánto más duró el acto, pero cuando el investigador se retiró el ánade seguía rondando al cadáver.

Referencia: Moeliker, C.W., 2001 - The first case of homosexual necrophilia in the mallard Anas platyrhynchos (Aves: Anatidae) - DEINSEA 8: 243-247 [ISSN 0932-9308]. Published 9 November 2001 | Vía BioUnalm.

CHUPASANGRES

Drácula no existe, pero los chupasangres sí. Claro, ustedes me dirán que los mosquitos y zancudos no son tenebrosos. Pero, ¿que opinan de una sanguijuela?. No una cualquiera como las que habitan en los pantanos de diferentes partes del mundo, sino una sanguijuela con dientes enormes!.

Todo empezó en Perú en el año 1997. Un niño de seis años se quejaba de dolores de cabeza, nadie sabía por qué hasta que un médico le extrajo una sanguijuela de una de sus fosas nasales. Bueno, el caso no pasó a mayores porque se trataba de uno más de hirudiniasis, una condición clínica causada por un ectoparásito, las sanguijuelas, las cuales suelen meterse en los orificios mucosos como la vagina, los ojos o la nariz. Ese mismo año, un bebé de 16 meses de una zona ubicada a más de 1000Km del niño del primer caso, también se le extrajo una sanguijuela de las fosas nasales. Desde ese entonces no hubieron más casos, hasta que en el 2007, otro niño dijo sentir algo moviéndose dentro de su nariz que no le dejaba respirar. Los médicos lo examinaron y le extrajeron una sanguijuela de nada menos que 7 cm de largo. Tal era su tamaño que los médicos pudieron observar los enormes dientes afilados que sobresalían de su mandíbula. Al no corresponder a ninguna especie descrita anteriormente, los investigadores la llamaron Tyrannobdella rex o la T. rex de las sanguijuelas.

Referencia: Phillips et al. Tyrannobdella rex N. Gen. N. Sp. and the Evolutionary Origins of Mucosal Leech Infestations. PLoS ONE 5(4): e10057. doi:10.1371/journal.pone.0010057 (2010) | Vía BioUnalm.

Espero que se hayan entretenido, sin dudas la ciencia nos da un montón de material del cual hablar, sea la ocasión que sea.

[Entrada originalmente publicada el 31 de octubre de 2011].

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Esta entrada participa en el VI Carnaval de Biología alojado en el Diario de un Copépodo.

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Transferencia de núcleo para prevenir enfermedades mitocondriales

Científicos desarrollan embriones donde las mitocondrias no pertenecen a la madre.

Una de cada 5000 personas en el mundo nace con alguna enfermedad asociada a las mitocondrias: las “plantas generadoras de energía” a las células. Estas pequeñas estructuras cuentan con su propio material genético —el ADN mitocondrial— que si sufre alguna mutación puede generar una gran variedad de síntomas y enfermedades, algunas fatales, que afectan principalmente a los tejidos con mayores demandas energéticas, por ejemplo: el cerebro, el corazón y los músculos.

Todos los seres humanos heredamos las mitocondrias de nuestra madre ya que éstas se hallan presentes en los óvulos y no en los espermatozoides. Si una mujer sufre una mutación perjudicial en su ADN mitocondrial, es seguro que sus hijos lo heredarán. Para evitar este problema se deben remover todas las mitocondrias dañadas del óvulo de la mujer afectada y reemplazarlas por unas sanas. Esto no es una tarea fácil considerando que en un óvulo maduro puede haber miles de mitocondrias.

En el 2009, un grupo de investigadores liderados por el biólogo reproductivo Shoukhrat Mitalipov transfirieron el núcleo de un óvulo de macaco a otro óvulo al cual previamente le habían retirado su propio núcleo y lo fecundaron en el laboratorio. El huevo fertilizado luego fue implantado en el útero del primer macaco y al cabo de un tiempo parió tres crías sanas, con la diferencia que todos ellos poseían el ADN mitocondrial de la donante y no de la madre.

Según un estudio publicado esta semana en Nature, el equipo del Dr. Mitalipov repitió el experimento con óvulos humanos logrando reemplazar las mitocondrias defectuosas de la madre a través de la transferencia de núcleo. La tercera parte de los óvulos sanos desarrollados mediante esta técnica logaron ser fertilizados llegando a formar blastocistos y células madre embrionarias. Sin embargo no llegaron a ser implantados en úteros porque las leyes no lo permiten.

Si bien la técnica parece funcionar, el porcentaje de fertilización exitosa aún es muy baja. Además, los bebés que nazcan bajo este procedimiento tendrán un material genético provenientes de tres personas diferentes: el ADN nuclear de la padre y de la madre y el ADN mitocondrial de la mujer donante. No hay dudas que esto generará un fuerte debate bioético que podría retrasar su aprobación.

Vía | Nature News & ScienceNOW.

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Degradación de hemicelulosa controlado por temperatura

Maíz transgénico expresa una xilanasa que sólo se activa a altas temperaturas.

Los precios de los combustibles fósiles (el petróleo y sus derivados) se incrementa tanto como su impacto sobre el ambiente. Una alternativa viable para solucionar este problema son los combustibles obtenidos a partir de materias primas vegetales (biocombustibles).

Algunas de las principales fuentes de biocombustibles son la caña de azúcar y los granos de maíz. Todo el azúcar y almidón que contienen estos productos sirven como sustrato para la producción de etanol a través de procesos fermentativos llevados a cabo en grandes biorreactores. Sin embargo, el uso de las áreas de cultivo destinados a la alimentación humana para la producción de biocombustibles ha generado una gran controversia por ser una amenaza para la seguridad alimentaria mundial.

Entonces, ¿por qué no usar los residuos de las actividades agrícolas (cualquier biomasa vegetal que no sea las partes destinadas a la alimentación humana) para la producción de biocombustibles?. Es una gran idea, pero tiene sus limitaciones.

En el maíz los azúcares se encuentran en forma de almidón; mientras que en la caña de azúcar, disueltos como sacarosa. Ambas formas son fáciles de degradar y fermentar. Sin embargo, en los tallos y hojas que conforman la mayor parte de los residuos agrícolas, los azúcares se encuentran en forma de celulosa y hemicelulosa (principales componentes de las paredes celulares de las plantas).

La biomasa celulósica no es tan fácil de hidrolizar ya que la hemicelulosa está compuesta por un conjunto heterogéneo de azúcares que forman estructuras ramificadas y resistentes que recubren y protegen las fibras de celulosa. Esto crea la necesidad de hacer un tratamiento químico (uso de ácidos o bases fuertes), físico (altas temperaturas) y enzimático previo antes de proceder a la fermentación, aumentando considerablemente los costos de producción de etanol.

Con el fin de superar este inconveniente, los científicos idearon una solución: insertar genes que codifiquen enzimas que degraden las paredes celulares directamente en las plantas. Es así como se empezaron a desarrollar plantas transgénicas que expresaban xilanasas (enzimas que degradan la hemicelulosa para que la celulosa se encuentre disponible para ser hidrolizada). Sin embargo, estas plantas mostraron muchos problemas: bajos rendimientos, susceptibilidad a enfermedades, semillas estériles, etc.

El problema era que la expresión de los genes de las xilanasas no podía ser controlada y terminaban por degradar las paredes celulares en todo momento, afectando el desarrollo de las plantas. Se requería de unas enzimas que se activen en momentos específicos, por ejemplo, después de la cosecha.

Según un estudio publicado en Nature Biotechnology, investigadores de la empresa Agrivida liderados por el Dr. Binzhang Shen, han desarrollado un maíz transgénico que expresa una xilanasa desarrollada mediante ingeniería genética que sólo se activa a temperaturas superiores a los 59°C, alcanzando rendimientos de glucosa y xilosa superiores al de los maíces convencionales en un 20%.

El secreto fue desarrollar xilanasas termorreguladas por inteínas. Las inteínas son segmentos de una proteína precursora con la capacidad de autorremoverse para que la proteína adquiera su estructura final y funcional. También son conocidas como los intrones de las proteínas.

Usando la ingeniería genética, Shen y sus colaboradores modificaron la xilanasa obtenida de una bacteria termófila llamada Dictyoglomus thermophilum (XynB) insertándole fragmentos de inteínas derivadas de bacteria conocida como Thermus thermophilum obteniendo una xilanasa (iXynB) que sólo adquiría su estructura funcional a temperaturas superiores a 59°C .

Este gen modificado fue introducido en embriones de maíz bajo el control de un promotor constitutivo que permite que el gen esté activo en todo momento. Las plantas, semillas y mazorcas resultantes fueron bastante normales, incluso los descendientes obtenidos de cruces con otros maíces modificados y normales.

Finalmente, los residuos celulósicos de este maíz transgénico fueron sometidos a un pretratamiento enzimático y se obtuvo rendimientos de glucosa y xilosa que alcanzaron el 90% y 63% del valor teórico esperado, respectivamente. Este valor superó en un 20% a los rendimientos de glucosa obtenidos con otras variedades normales de maíz.

Esta estrategia permitirá ahorrar mucho dinero a las empresas biotecnológicas que produzcan biocombustibles a partir de estas materias primas. Ya no se requerirá el uso de costosas enzimas externas y las bajas temperaturas empleadas en el pretratamiento reducirá la secreción de sustancias inhibidora y el rompimiento de la estructura de los azúcares.

Si bien es cierto aún quedan por realizar pruebas a mayores escalas en campos experimentales, Shen y su equipo han demostrado que la idea realmente funciona.

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Referencia:

Shen, B., Sun, X., Zuo, X., Shilling, T., Apgar, J., Ross, M., Bougri, O., Samoylov, V., Parker, M., Hancock, E., Lucero, H., Gray, B., Ekborg, N., Zhang, D., Johnson, J., Lazar, G., & Raab, R. (2012). Engineering a thermoregulated intein-modified xylanase into maize for consolidated lignocellulosic biomass processing Nature Biotechnology DOI: 10.1038/nbt.2402

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