Los extraños siameses Chimú

Parejas teniendo sexo en diversas posiciones. Hombres con grandes penes que fácilmente les chocaría contra la frente. Animales domésticos en pleno apareamiento. Madres dando de lactar a sus hijos. Estas escenas de la vida cotidiana fueron plasmadas en las famosas cerámicas de las culturas Moche y Chimú. Pero también hay vasijas con representaciones de siameses muy poco conocidas.

Cerámicas precolombinas de gemelos siameses del Museo Larco. Fuente: Wikimedia Commons.

Se estima que uno de cada 75 000 nacimientos puede resultar en gemelos siameses. La causa por la que los gemelos univitelinos no logran separarse durante el desarrollo embrionario aún son desconocidas. La mayor parte se da en mujeres, principalmente, del tipo toracópago (unidos por el tórax). En varones es común el tipo parápago (unidos lateralmente por la pelvis) y parasitario (donde uno es más pequeño y depende del otro).

Lo raro es la duplicación craneofacial (también llamada diprosopia) donde el siamés presenta dos caras —parciales o totales— en un cuerpo con el tórax y las extremidades normales. Esta condición sólo aparece en el 0,4% de los casos y, dependiendo del grado de duplicación, la frecuencia puede ser mucho menor. Por ejemplo, solo se han reportado en la literatura médica siete casos en el mundo de diprosopia con duplicación de la boca.

El labio leporino y paladar hendido son malformaciones congénitas que se dan en uno de cada mil nacimientos. Una de las variantes —bastante rara— es el labio leporino bilateral, que se da cuando la hendidura se presenta en ambos lados del labio afectando la nariz. Y ¿qué tiene que ver todo esto con los siameses y la cultura Chimú? Ahora lo entenderán...

A dos cuadras de la plaza principal de Lambayeque se encuentra el Museo Arqueológico Nacional Brüning. Ahí se conservan y exhiben unas 1 400 piezas arqueológicas de las culturas Lambayeque, Moche, Chimú, entre otras. Una de estas piezas es bastante particular. Se trata de una vasija de la cultura Chimú (900 - 1470 d.C) que presenta a gemelos siameses con duplicación craneofacial, labio leporino y paladar hendido bilateral.

Vasija retrato de la cultura Chimú que posiblemente representa a gemelos siameses con duplicación craneofacial, labio leporino y paladar hendido bilateral. Fuente: Pachajoa, H. et al. (2014).

¿Qué probabilidades hay de que un recién nacido tenga todas estas extremadamente raras malformaciones congénitas a la vez? Una revisión en la literatura médica arroja ningún resultado.

El cerámico fue analizado en profundidad por un grupo de investigadores colombianos del Centro de Investigaciones en Anomalías Congénitas y Enfermedades Raras liderados por el Dr. Harry Pachajoa. Entre 2011 y 2013 llevaron a cabo un proyecto multidisciplinario para investigar las enfermedades representadas en el arte prehispánico en las costas de Sudamérica. El análisis comparativo se hizo gracias a un caso similar reportado en un congreso latinoamericano sobre malformaciones congénitas realizado en Brasil en 2013. Se trataba de un feto de veintiocho semanas de desarrollo que fue abortado debido a todos los problemas congénitos que presentaba. Los resultados fueron publicados en Twin Research and Human Genetics.

[Las fotografías del feto son muy fuertes y preferí no ponerlas].

Muchas malformaciones antropomórficas han sido retratadas artísticamente por diferentes culturas peruanas, especialmente, los Moche. Pero los siameses con duplicación craneofacial ya aparecen en algunas esculturas de Tlatilco, una antigua civilización mexicana que vivió hace más de 2 500 años. Ellos los representaban como monstruos de dos cabezas.

No obstante, Pachajoa y colaboradores son prudentes con las conclusiones porque podría tratarse de gemelos no siameses, retratados uno junto al otro, pero ambos con labio leporino y paladar hendido bilateral. "Si bien reconocemos que es posible que esta antigua vasija artística podría ser la representación de un defecto de la línea media en gemelos por lo demás normales, aún así nos gustaría pensar que es una evidencia real de un evento mucho más raro", concluyen los autores del estudio.

Nota: Harry Pachajoa y Carlos Rodríguez han publicado un fascinante libro llamado "Defectos congénitos y síndromes genéticos en el arte de las sociedades Tumaco-Tolita y Moche", con muchas fotos.

Referencia:

Pachajoa H, Hernandez-Amaris MF, Porras-Hurtado GL, Rodriguez CA. Siamese Twins With Craniofacial Duplication and Bilateral Cleft Lip/Palate in a Ceramic Representation of the Chimú Culture (Peru): A Comparative Analysis With a Current Case. Twin Res Hum Genet. 2014; 1-4. doi: 10.1017/thg.2014.20

Artículo publicado originalmente el 5 de mayo de 2014 en Expresión Genética del diario El Comercio.

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¿Virus contra la tuberculosis?

No sólo los humanos sufrimos de enfermedades causadas por virus. Las bacterias también son infectadas por estos diminutos organismos que se encuentran en el limbo entre lo vivo y lo inerte. Los virus que atacan a las bacterias se llaman bacteriófagos (o simplemente fagos). Son las formas de vida más abundantes del planeta con una población estimada en diez billones de trillones (10³¹) de individuos. Un número muy superior a la cantidad de estrellas que hay en el universo.

‘Selfies’ de diferentes tipos de fagos. Fuente: Atamer, Z. et al (2013).

Los fagos son tan abundantes que, si hiciéramos una fila con ellos, esta mediría 100 millones de años luz. La fila de fagos sería suficiente como para cubrir la distancia entre nuestro planeta y la galaxia Andrómeda (a 2.5 millones de años luz), unas 20 veces ida y vuelta.

Los fagos actúan de forma similar a los virus humanos. Primero, reconocen específicamente a la bacteria que van a infectar. Se posan sobre su superficie tal como lo haría una sonda espacial aterrizando en un planeta. Inyectan su material genético (ADN o ARN) dentro de la bacteria, para infiltrarse en su genoma (profago). Puede permanecer como polizonte por muchas generaciones, diseminándose silenciosamente entre todos los descendientes de las bacterias infectadas. Una condición de estrés despierta al profago de su letargo y convierte a la bacteria en una fábrica de fagos. Finalmente, el hospedero no soporta la presión y explota liberando millones de fagos quienes buscarán a nuevas víctimas para reiniciar su ciclo de vida.

¿Se dieron cuenta? Podríamos usar a los fagos para infectar y exterminar bacterias que nos provocan graves enfermedades, como la tuberculosis (TBC). Esta enfermedad es causada por la bacteria Mycobacterium tuberculosis y en el Perú es un grave problema de salud pública debido al alto número de casos de TBC multidrogo-resistente (TBC-MDR) y TBC extremadamente drogo-resistente (TBC-XDR).

Mycobacterium tuberculosis. Fuente: CropWatch.

La TBC se cura mediante un largo tratamiento con cuatro antibióticos comunes. Hay casos en los que estos antibióticos no funcionan debido a que el paciente no cumplió con el tratamiento (se sintió mejor y dejó de usarlos) o la dosis no fue la adecuada. Esto provoca que las bacterias que sobrevivieron al ataque químico inadecuado se reproduzcan y generen una TBC resistente a estos antibióticos. Esta es la TBC-MDR. 

Para tratar la TBC-MDR se requiere de otros antibióticos más potentes y costosos, con peores efectos secundarios y con un tratamiento más prolongado. Hay casos en que las bacterias sobreviven a este ataque más potente. Prácticamente, se vuelven invencibles a nuestras más poderosas armas químicas. Aquí estamos frente a la TBC-XDR. En este caso, sólo una tercera parte de los pacientes sobrevive, donde el único tratamiento es extraer la porción del pulmón afectado.

El uso de fagos para el control de infecciones no es algo nuevo. A inicios del siglo XX ya eran utilizados para curar heridas y disenterías. En la década de 1930, el Instituto Pasteur y otras empresas farmacéuticas producían preparados de fagos para el tratamiento de distintas enfermedades. Pero fue el descubrimiento y comercialización de los primeros antibióticos como la penicilina en 1941 que la terapia con fagos fue dejada de lado.

La aparición de nuevas bacterias infecciosas resistentes a nuestros mejores antibióticos ha provocado que, en la actualidad, el uso de los fagos esté tomando importancia. Además, los grandes avances en la ingeniería genética permitirían modificarlos para volverlos más efectivos.

Para el caso de la TBC, lo primero es encontrar fagos que infecten específicamente a este bacilo. Se han identificado miles de micobacteriófagos, pero muy pocos son específicos de M. tuberculosis. Además estos fagos no son buenos asesinos.

Otra dificultad es que las bacterias se encuentran "protegidas" por las propias células de nuestro organismo dificultando el acceso del fago. Los macrófagos —un tipo de células de nuestro sistema inmune— las devoran pero no pueden digerirlas. Las bacterias permanecen vivas en su interior y empiezan a multiplicarse. Más células inmunes van a ayudar pero no pueden eliminar la infección, por el contrario, se aglutinan formando una masa esférica de células llamado granuloma.

Sin embargo, los fagos podrían usarse como un profiláctico (para prevenir infecciones). Si a una persona le diagnostican TBC, sus familiares y compañeros de trabajo pueden aspirar fagos específicos de M. tuberculosis. De esta manera, cada vez que las bacterias ingresen a los pulmones de las personas sanas, haya un contingente de fagos que las eliminen antes de que inicien la infección.

Referencia:

Hatfull GF (2014) Mycobacteriophages: Windows into Tuberculosis. PLoS Pathog 10(3): e1003953. doi: 10.1371/journal.ppat.1003953

 

Artículo publicado originalmente el 19 de abril de 2014 en Expresión Genética del Diario El Comercio.

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Cuatro generaciones de ratas son alimentadas con maíz transgénico y no les pasa nada

En toda conversación o debate sobre transgénicos, no falta alguien que dice que son perjudiciales para la salud. En muchos casos, la preocupación es sincera y con una explicación clara sobre el proceso regulatorio al que son sometidos estos productos para demostrar su inocuidad y seguridad, quedan tranquilos. Pero hay personas que, a pesar de la contundente evidencia sobre la seguridad de los transgénicos para el consumo humano, insisten en que esos estudios no sirven porque no se hacen evaluaciones a largo plazo.

Bueno, un reciente estudio publicado en Journal of Agricultural and Food Chemistry evalúa el efecto del consumo de un maíz transgénico (DBN9936), que posee el gen cry1Ab (resistencia a insectos) y epsps (tolerancia a glifosato), a lo largo de cuatro generaciones (F0, F1, F2 y F3). La finalidad fue ver si el consumo de maíz transgénico provoca algún efecto en la capacidad reproductiva de las ratas o en sus descendientes.

El experimento inició con 180 ratas divididos en tres grupos de 60. Cada grupo estuvo conformado por 30 machos y 30 hembras (F0). El primer grupo fue el control y se alimentó con una dieta balanceada para ratas (AIN-93G). El segundo grupo recibió una dieta con 73.3% de maíz convencional (no transgénico) y el tercer grupo una dieta con el 73.4% del maíz transgénico DBN9936. Después de 70 días con sus respectivas dietas, las ratas se pusieron en parejas para que se reproduzcan y generen descendientes (F1).

Con la F1 se formaron nuevos grupos de 60 ratas (30 machos y 30 hembras), manteniendo la dieta de sus padres por 70 días. Se emparejaron para generar nuevos descendientes (F2), repitiendo todo el procedimiento una vez más hasta obtener la F3. Finalmente, se seleccionaron 40 ratas al azar de la F3 y se alimentaron con la dieta de sus padres por 90 días.

Durante todo el experimento, los investigadores observaron la salud de los animales (consumo de agua y alimento, comportamiento, cantidad de heces y orina), la cantidad de descendientes, lactancia y esperanza de vida. Se tomaron muestras de sangre periódicas para evaluar los parámetros hematológicos (glóbulos rojos, hemoglobina, urea, glucosa, creatinina, hormonas, etc.) y algunas ratas fueron sacrificadas para los análisis histopatológicos (riñones, corazón, hígado, ovarios, testículos, etc.). Sin dudas, un estudio bastante completo y multigeneracional.

Los resultados mostraron que no hubo diferencias significativas en el peso corporal, la ingesta de alimentos, el peso de las ratas hembras en el período de preñez y la lactancia entre los tres grupos. No se encontró valores anormales en el peso de los órganos ni en los parámetros hematológicos en el grupo que se alimentó del maíz transgénico. El análisis histopatológico también fue normal. Aunque se observaron diferencias significativas en algunos parámetros reproductivos y hormonales, estos no provocaron efectos adversos en los padres ni en el desarrollo de los descendientes.

Un punto relevante del estudio fue que las ratas se alimentaron en promedio 48 gramos de maíz por kilogramo de peso corporal (g/Kg BW) por día, cuando el consumo promedio en los seres humanos es de 1.8 g/Kg BW por día. En otras palabras, la ingesta diaria de maíz transgénico de las ratas fue más de 20 veces superior que lo que una persona normalmente ingiere al día.

Estudios como este son requeridos por la entidades reguladoras (como la FDA o la EFSA) para aprobar y permitir la comercialización de un producto transgénico destinado para el consumo humano.

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15 años más de moratoria a los transgénicos

Ese es el nuevo proyecto de ley (PL 05622/2020-CR) presentado el pasado 25 de junio por el congresista Rolando Campos Villalobos de Acción Popular, el cual tiene por único objetivo ampliar por quince años la moratoria a los transgénicos establecida por la Ley N.º 29811, que vence en diciembre del próximo año. 

Para aclarar, la moratoria sólo se aplica a la liberación al ambiente, es decir, los cultivos transgénicos. Los importados para la alimentación humana o de animales (por ejemplo, el maíz amarillo duro y la soya), no están restringidos ni regulados hasta que se apruebe el RISBA. Tampoco se prohíbe la investigación con transgénicos, pero solo si se realiza en espacios confinados como laboratorios o invernaderos.

¿Cuál es el sustento para ampliar la moratoria?

Para saberlo, analicemos la exposición de motivos.

Ley de moratoria se sustenta en la necesidad de preservar el ambiente equilibrado del país, dado que existe una incertidumbre sobre los impactos que pueden producir los transgénicos sobre los ecosistemas del Perú y sobre la diversidad genética, como la papa, maíz.

Es importante preservar un ambiente equilibrado. Para ello contamos con instrumentos normativos nacionales, como la Ley N.º 27104 (Ley de prevención de riesgos derivados del uso de la biotecnología), e internacionales, como el Convenio sobre la Diversidad Biológica y el Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología (ambos ratificados), los cuales establecen regulaciones para el uso de los transgénicos en el país. En términos sencillos, los transgénicos no pueden ser usados libremente, sino con una autorización expresa de la autoridad competente.

Las regulaciones sobre los transgénicos se establecieron, precisamente, para analizar esa incertidumbre sobre los posibles efectos adversos sobre el ambiente, la diversidad biológica y la salud humana. Esto se hace a través de una evaluación de riesgos, que es algo parecido a las evaluaciones de impacto ambiental que se realizan ante cualquier proyecto minero, de hidrocarburos, etc. Sin esta evaluación, no podemos afirmar o negar, con base a evidencias científicas, que los transgénicos representan un riesgo.

La evaluación de riesgos forma parte de un proceso integral donde, a parte de identificar y caracterizar los posibles efectos adversos de los transgénicos, se establecen las medidas de gestión para evitarlos, controlarlos o mitigarlos. Además se fomenta la comunicación transparente de los riesgos identificados entre los stakeholders (reguladores, solicitantes, la sociedad civil, agricultores, etc.). Todo eso está contemplado en las normas —nacionales e internacionales— que regulan los OVM en el Perú.

Si se tenía todo eso, ¿por qué se estableció una moratoria, en primer lugar? Porque la normativa no estaba implementada. Había vacíos de información, por ejemplo, no habían mapas de distribución de nuestra diversidad genética, que es clave para hacer la evaluación de riesgos. Por ello, se dio un plazo de diez años para que la seguridad de la biotecnología en el país se ponga en funcionamiento. Y eso se está logrando.

Sigamos con el análisis de la exposición de motivos:

Hasta hoy no tenemos cuál es la situación real de los transgénicos, si están ingresando semillas o granos para alimentación animal y finalmente son utilizados como semillas.

La verdad, sí lo sabemos. Se controlan las semillas que ingresan al país. Se sabe en qué lugares hay siembras ilegales de transgénicos. Se sabe que importamos miles de toneladas de granos de maíz amarillo transgénicos de Estados Unidos y de Argentina, y granos y torta de soya transgénica de Bolivia. 

Importaciones de maíz amarillo duro en 2019. Fuente: SUNAT.

Luego, la exposición de motivos pone como antecedentes el Protocolo de Cartagena (aunque sacando de contexto las definiciones). También los artículos 65, 67 y 68 de la Constitución Política del Perú, que hacen referencia al derecho a la información de consumidores y usuarios, al uso sostenible de los recursos naturales y a la conservación de la diversidad biológica, respectivamente. Y, finalmente, al principio precautorio establecido en la Ley General del Ambiente.

Lo que no menciona es que son todos estos antecedentes los que sustentan la regulación de los transgénicos, no su prohibición sin análisis previo. Si no tuviéramos en cuenta el principio precautorio, simplemente se usarían los transgénicos libremente, como se hace con otras herramientas tecnológicas. Pero, como hay riesgos asociados a ellos, deben pasar por una evaluación previa.

Este párrafo es lo único rescatable de la exposición de motivos:

De igual modo, se encuentra pendiente promover la utilización responsable de la biotecnología moderna salvaguardando los procesos productivos sostenibles actualmente desarrollados; pero también resulta necesario promover la investigación científica a fin de coadyuvar al logro del conocimiento suficiente que permita evaluar los posibles riesgos de los OVM en el medio ambiente, la diversidad biológica y la salud humana, pero bajo estrictos estándares internacionales y sus respectivas directrices y principios.

Esa es la clave y no necesitas moratorias para conseguirlo. Con procedimientos regulatorios claros se promueve el uso seguro de la biotecnología porque el investigador, desarrollador o usuario de transgénicos sabrá qué requisitos de bioseguridad debe cumplir para obtener una autorización. Además, CONCYTEC puede financiar investigaciones que servirán para la evaluación de riesgos, por ejemplo, análisis del flujo de genes y medidas de contención, efecto de las proteínas transgénicas sobre especies beneficiosas u organismos indicadores, diferencias en la rentabilidad de variedades transgénicas respecto a convencionales, etc.

En los dos siguientes párrafos, hace un escueto análisis de la regulación europea sobre transgénicos, que como muchos conocen, es muy estricta. Pero indica que es debido a ella que "en Europa no se comercializa ninguna variedad de tomate transgénico". La verdad es que no existen tomates transgénicos en el mercado desde el año 2000. Y creo que debemos agradecer a los europeos por su rigurosidad regulatoria, porque así tenemos la certeza que todos los transgénicos que han evaluado y autorizado para la alimentación, y que nosotros los consumimos, son seguros.

Hasta ahora, no hay nada en la exposición de motivos que sustente ampliar la moratoria. Como no hay argumentos, se recurre a la vieja confiable: la biodiversidad. Sin embargo, no toma en cuenta que otros países tan o más megadiversos que el Perú usan transgénicos: Australia, Brasil, China, Colombia, Filipinas, India, México y Sudáfrica. 

Cada país es diferente y no podemos asumir que porque en uno funciona, aquí ocurrirá lo mismo. Los riesgos asociados a los transgénicos varían en función al ambiente donde será liberado. Por eso son importantes las evaluaciones de riesgos. Sin embargo, el común denominador en todos los países megadiversos que usan esta tecnología es que cuentan con sistemas de regulatorios y de bioseguridad implementados. Unos más rigurosos que otros. Y a eso debemos apuntar.

Costo-beneficio

El análisis costo-beneficio que se presenta en una exposición de motivos se debe realizar con base a evidencia, haciendo una valoración adecuada los costos de oportunidad: lo que ganamos y lo que perdemos por no usar los transgénicos, no solo en en la agricultura, sino en otras actividades, como la salud (para el control de vectores de enfermedades como la malaria o el dengue) o el ambiente (en biorremediación de relaves mineros, en suelos degradados por uso excesivo de plaguicidas, control de especies invasoras, etc).

Sin embargo, en este proyecto de ley no hay ningún balance costo-beneficio. Solo se limita a decir que "no irroga gastos al Estado", un cliché usado en todos los proyectos normativos para que no sea observado por el Ministerio de Economía y Finanzas, aunque esto nunca es cierto. La implementación de cualquier norma requiere de presupuesto adicional.

La pregunta que deben hacerse en este punto es: ¿se ha hecho un análisis o balance general de lo que hemos ganado y perdido con estos casi nueve años de moratoria a los transgénicos? ¿Cuáles fueron los resultados? ¿Se lograron los objetivos de la moratoria? Nada en la exposición de motivos analiza este punto clave.

Finalmente, el escueto análisis realizado por el congresista Campos Villalobos da ideas vagas como "salvaguardar la seguridad de la población y del medio ambiente de un grave peligro o irreversible para la diversidad biológica", que no ha sido evaluada con base a evidencia y que ya se contempla en nuestra normativa vigente; que "existe un evidente déficit de infraestructura", cosa que no es cierta porque el Perú cuenta con laboratorios con tecnología de punta; y que "constituye una medida eficaz y eficiente que el Estado peruano debe adoptar en atención al Principio Precautorio", que, como explicamos anteriormente, por esa razón se regulan tal como lo establece el Convenio sobre la Diversidad Biológica y el Protocolo de Cartagena.

Efectos en la legislación nacional

La exposición de motivos indica que "la presente propuesta legislativa no se contraviene con ninguna disposición legal del ordenamiento jurídico". Es cierto, dado que es una ampliación a una norma que ya está vigente. Sin embargo, como vimos a lo largo de este artículo, no habría sustento técnico ni científico para su ampliación. Los transgénicos en el Perú, con o sin moratoria, son regulados. Su uso depende de una autorización que se basa en un análisis de riesgos. Si hay evidencias de daños o riesgos que no pueden ser manejados, simplemente no serán autorizados.

Finalmente, la exposición de motivos dice:

La presente iniciativa se encuentra enmarcada en las siguientes políticas de Estado: Décima Novena: Desarrollo sostenible y gestión ambiental para contribuir a superar la pobreza y lograr el desarrollo sostenible del Perú; Vigésima Cuarta: Afirmación de un Estado eficiente y transparente; y Vigésima Octava: referida a la vigencia de la Constitución y los Derechos Humanos.

Para un desarrollo sostenible requerimos de herramientas tecnológicas modernas. Debemos ir acorde al avance de la ciencia. Por otro lado, ser eficiente no significa prohibir algo que no queremos evaluar o discutir técnicamente y de manera transparente. Y regular los transgénicos como lo hacen otros países no va en contra de la Constitución ni vulnera los Derechos Humanos.

Es así que debemos estar atentos a diferentes proyectos de ley que carecen de sustento científico. ¿Se imaginan una propuesta de moratoria a la instalación de antenas de comunicación porque transmiten la COVID-19 o generan cáncer? ¿qué opinan sobre una moratoria a las vacunas porque aumentan los casos de autismo? Sus proponentes dirán que tienen sustento científico porque hay estudios que así lo demuestran. Y, es cierto, estudios científicos hay de todo tipo: los buenos y los malos; los que se publican en revistas con revisión por pares y los que salen en revistas depredadoras; los que están bien diseñados y los que ajustan la metodología para demostrar sus ideas; los que encuentran una causalidad y los que muestran simples correlaciones. En nuestros días, que algo esté publicado en una revista científica no es garantía de nada. Se requiere siempre de un análisis crítico.

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La hormiga zombi

[Artículo publicado originalmente el 23 de abril de 2014 en Expresión Genética del diario El Comercio]

"Coloquialmente y en sentido figurado, zombi se usa para designar a quien hace las cosas mecánicamente como si estuviera privado de la voluntad" (Wikipedia).

En un lugar remoto de la selva brasileña, una hormiga obrera del género Camponotus trabajaba junto a sus compañeras recolectando alimento para la colonia. El día era espléndido y nada hacía presagiar que algo malo ocurriría.

Justo antes de acabar con su jornada laboral sintió que algo le caía sobre el cuerpo. Parecía un poco de polvo así que no le dio importancia y siguió con lo suyo. Pero nueve días después, la hormiga empezó a sufrir extrañas convulsiones. Abandonó el nido a las 9:30 de la mañana sin decir nada a nadie. Deambuló sin rumbo por el bosque, caminando de forma errática como si estuviera borracha. La hormiga no entendía qué le pasaba. Simplemente, no podía controlar sus movimientos.

De pronto, su cuerpo la guiaba contra su voluntad hacia una hoja ubicada a 25 centímetros del suelo y, justo al mediodía, un espasmo repentino hizo que su mandíbula se cierre sobre la vena principal de la hoja, anclándola fuertemente a ella. La pobre hormiga no podía abrir la mandíbula para liberarse ya que sus músculos no respondían a sus deseos. Permaneció en esa incómoda posición al menos por seis horas hasta que finalmente murió. Una semana después, un extraño falo sobresalía desde la parte posterior de su cabeza.

El hongo Ophiocordyceps unilateralis convierte a la hormiga en un zombi. Fuente: Flickr @pennstatelive (Credito: David Hughes)

Aunque no lo creas, el responsable de este extraño comportamiento es un hongo llamado Ophiocordyceps unilateralis. Básicamente, el hongo manipula el comportamiento de la hormiga con el fin de favorecer su reproducción y diseminación a nuevos anfitriones.

El polvo que se impregnó en el cuerpo de la desafortunada hormiga no era más que las esporas de Ophiocordyceps, las cuales germinaron y se infiltraron a través de la cutícula hasta alcanzar su cerebro. Una vez dentro, el hongo produce algunas sustancias químicas neuromanipuladoras que permiten controlar el sistema nervioso de la hormiga.

La primera orden que el hongo da es: "vete del nido antes que las otras hormigas descubran que estás enferma y te destierren o eliminen para que no causes daño a toda la colonia". La orden también se da porque si la hormiga infectada se queda dentro del nido, el hongo no puede completar su desarrollo.

Una vez fuera del nido, el hongo lanza la segunda orden: "busca un lugar adecuado para poder completar mi desarrollo". Es así que la hormiga deambula erráticamente por el bosque hasta que, cerca al mediodía, se posa sobre una hoja a 25 centímetros del suelo. ¿Por qué necesariamente a esta altura? Porque la temperatura (20 ºC a 30 ºC) y la humedad (94% a 95%) son las ideales para el desarrollo del cuerpo fructífero del hongo.

Finalmente, el hongo da la orden final: "ánclate con fuerza a la hoja y no te despegues de ella. Te necesito inmóvil para completar mi desarrollo". Las hifas del hongo, que ya han invadido toda la cabeza de la hormiga, interactúan con los músculos de la mandíbula para que estos se contraigan rápidamente y provoquen una fuerte mordida en la vena de la hoja.  Lo curioso de este movimiento es que se encuentra sincronizado con la posición del sol en el firmamento porque la mordida se da cerca al mediodía, cuando el sol forma un ángulo recto con respecto al suelo. Además, la hormiga siempre clava sus tenazas apuntando hacia el norte-noroeste (a unos 345º).

Una semana después, un falo crece a partir de la cabeza del cadáver de la hormiga: es el cuerpo fructífero del hongo. Allí se producen millones de esporas que serán diseminadas a través de aire y, tal vez, algunas de ellas logren posarse sobre el cuerpo de otras hormigas para reiniciar el ciclo de vida de Ophiocordyceps.

Sin lugar a dudas, este es uno de los más complejos ejemplos de parásitos controladores de mente que existen en la naturaleza. La extraña forma cómo el hongo manipula el comportamiento de las hormigas ha servido de inspiración para la película “Guerra Mundial Z“ (“World War Z”) y el videojuego “El último de nosotros” (“The last of us”).

Asimismo, existen más de 160 especies de Ophiocordyceps descritos a la fecha, cada uno específico de algún tipo de artrópodo: polillas, escarabajos, grillos, saltamontes, arañas, etc.

Este sería un ejemplo del “Fenotipo Extendido” propuesto por el biólogo Richard Dawkins. Este concepto indica que los genes no sólo afectan el funcionamiento del propio organismo, sino también de su entorno; por lo que el comportamiento de la hormiga vendría a ser producto de la expresión de los genes del hongo.

Referencias:

Andersen SB, Gerritsma S, Yusah KM, et al. The life of a dead ant: the expression of an adaptive extended phenotype. Am Nat. 2009; 174(3): 424-33 doi: 10.1086/603640

Hughes DP, Andersen SB, Hywel-jones NL, Himaman W, Billen J, Boomsma JJ. Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection. BMC Ecol. 2011; 11(1): 13 doi: 10.1186/1472-6785-11-13

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Los huevos verdes

[Artículo publicado originalmente el 16 de abril de 2014 en Expresión Genética del diario El Comercio]

No me refiero a los de Shrek ni los de Hulk...

Hace unos años visité la localidad de Huancapallac, en el departamento de Huánuco, y participé del Muhu Raymi (Fiesta de las Semillas). En esta feria, agricultores de diferentes lugares del país exhiben su gran agrobiodiversidad. Mientras paseaba por los puestos de cada uno de ellos, vi algo que llamó mi atención: huevos de color verde.

Si bien los huevos pueden adquirir diferentes colores, dependiendo de la especie a la que correspondan, todos los huevos de gallina que encontramos en los mercados son blancos o morenos (color piel). Sin embargo, al menos tres razas de gallinas ponen huevos verdes y azulados: la Araucana de Chile y los Dongxiang y Lushi de China. Esta coloración se debe a un pigmento llamado biliverdina.

La biliverdina se genera a partir de la degradación de la hemoglobina —molécula que da el característico color rojo a la sangre y que transporta el oxígeno a cada una de nuestras células.

Todos hemos visto los colores que producen estas moléculas en nuestro cuerpo. Cuando te das un fuerte golpe en la pierna o el brazo, los capilares que se encuentran debajo de la piel se rompen y la sangre se libera tomando una coloración rojiza (hematoma). Los glóbulos rojos liberan la hemoglobina que, ante la falta de oxígeno, cambian de color a morado (el famoso "moretón"). Unos días después, la hemoglobina se degrada formando biliverdina y posteriormente bilirrubina, adquiriendo así una coloración verdosa y luego amarillenta.

Esto no quiere decir que los huevos son verdes porque sufren golpes antes de ser aovados. Lo que ocurre en el vientre de las gallinas es algo mucho más interesante.

A inicios del 2013, un grupo de investigadores chinos liderados por el Dr. Changxin Wu descubrieron un gen llamado SLCO1B3 expresándose en el útero de las gallinas que ponían huevos azulados. Normalmente, este gen se encuentra activo en el hígado de los vertebrados y es responsable de producir una proteína que se encarga de transportar los componentes de la bilis —entre ellos, la biliverdina— desde el hígado hacia los conductos biliares.

Al producirse esta proteína transportadora en el útero de las gallinas, la biliverdina —que también forma parte de la bilis de las aves— la utiliza para alcanzar los huevos y así teñirles de verde o azul. ¿Fin del misterio? Pues, no. Aún queda una interrogante más: ¿Por qué hay razas de gallinas que expresan el gen SLCO1B3 en el útero y otras no?

Al analizar en profundidad la región del genoma donde se halla el gen SLCO1B3, Wu y su equipo descubrieron que solo las gallinas que ponían huevos azulados tenían infiltrado una porción de ADN de un virus aviar llamado EAV-HP, que funcionaba como un interruptor genético, permitiendo activar la expresión de la proteína transportadora donde no debería: en el útero.

Huevos azules, blancos y morenos. Fuente: Wang et al. (2013)

En conclusión, los huevos verdes y azulados son producidos por gallinas que expresan una proteína transportadora de biliverdina en el útero gracias a la presencia de un interruptor genético proveniente de un virus.

Referencia:

Wang Z, Qu L, Yao J, et al. An EAV-HP insertion in 5' Flanking region of SLCO1B3 causes blue eggshell in the chicken. PLoS Genet. 2013;9(1):e1003183. doi: 10.1371/journal.pgen.1003183

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¿Cuánto mide el genoma humano?

[Artículo publicado originalmente el 9 de abril de 2014 en Expresión Genética de El Comercio]

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una de las moléculas más maravillosas creadas por la naturaleza. No sólo tiene una estructura fascinante que se parece a una escalera de caracol (técnicamente conocida como doble hélice), sino que también es capaz de almacenar información en forma química de manera muy eficiente.

Todos los seres vivos, sin excepción, tienen ADN porque en él se encuentra codificado todas las instrucciones necesarias para moldearlo y fabricarlo. En otras palabras, es el manual de instrucciones de la vida.

El ADN está compuesto por cuatro moléculas llamadas nucleótidos hechos a base de adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G), también conocidas como bases nitrogenadas: Estas se enlazan unas con otras formando una larga cadena. El ADN está formado por dos de estas cadenas se unen de manera complementaria por enlaces electrostáticos: A con T y C con G, formando así los pares de base (pb).

Estructura del ADN: Fuente: Wikimedia Commons.

Podemos usar sólo las letras iniciales de las bases nitrogenadas —A, T, C y G— para generar un código de cuatro caracteres. Haciendo una analogía con la computación, una secuencia ...AGCATAGCGGACTAA… tendrá un significado biológico así como ...100101001110100… tiene un significado computacional. El significado biológico de una determinada secuencia de nucleótidos es el gen.

Un gen será una pequeña porción de ADN que contiene información en forma codificada necesaria para producir una determinada molécula, la cual cumplirá con una función definida en el ser vivo. Sin embargo, hay porciones de ADN que no codifican nada en absoluto, pero que pueden cumplir otro tipo de funciones. Al conjunto del ADN codificante (los genes) y el ADN no codificante de un determinado organismo se le conoce como genoma.

En 1977 se secuenció el primer genoma que correspondía a un pequeño virus llamado bacteriófago Phi-X174. Su genoma tan sólo tenía 5 386 pares de base. Poco a poco se fueron secuenciando otros genomas cada vez más largos hasta que, en 2001, se publicó en Science y Nature el primer borrador del genoma humano y, tres años después, la versión definitiva.

El genoma humano mide aproximadamente 3 200 millones de pares de base y está dividido en 23 porciones más pequeñas llamadas cromosomas.

Haciendo los cálculos

El ADN tiene un grosor de 2 nanómetros (40 000 veces más fino que un cabello humano) y cada par de base ocupa un espacio de 0.34 nanómetros. Un nanómetro (nm) es igual a la mil millonésima parte de un metro (m) o 0.000000001 m, que es lo mismo a decir 10^-9 m.

Ahora, para saber qué tan largo es el genoma humano debemos multiplicar el número de pares de base que tiene nuestro genoma por 0.34 nm. Así tenemos: 3.2 x 10⁹ por 0.34 x 10^-9 m. Los 10 elevados a la novena potencia positiva y negativa se anulan y solo nos quedaría multiplicar 3,2 por 0,34 m, dando como resultado 1.088 metros.  Esto es lo que mediría nuestro genoma. Pero, aquí no termina el asunto...

¡Tanto ADN!

De seguro habrán escuchado en una clase de biología del colegio o la universidad que los humanos somos diploides. No se preocupen, no es nada malo. Diploide significa que tenemos dos copias de nuestro juego de 23 cromosomas: un juego proviene de nuestro padre y el otro de nuestra madre. Esto quiere decir que cada célula de nuestro cuerpo —con excepción de los óvulos y espermatozoides— tienen un poco más de dos metros de ADN, que es el resultado de 2 x 1.088 metros (2.176 m).

¿Cómo puede caber todo eso en el núcleo de nuestras células que es una pequeña esfera de tan solo 0.000006 metros de diámetro? Para que tengan una idea de lo difícil que puede resultar esto, traten de meter un cabello tan largo que le dé dos vueltas a la Tierra dentro de una pelota de fútbol. La solución se da gracias a unas proteínas que enrollan y empaquetan el ADN de tal forma que quepa en el núcleo de la célula.

Empaquetamiento del ADN. Fuente: Wikimedia Commons.

¿Y cuánto ADN hay en nuestro cuerpo? Hacemos otro pequeño cálculo. El número de células que tiene un humano promedio está en el orden de los 10 billones o 10 000 000 000 000 (10¹³). Si multiplicamos este valor por los 2.176 metros de ADN que hay en cada una de nuestras células obtenemos nada menos que 21.76 billones de metros o 21 760 millones de kilómetros de ADN por persona. ¡Una cantidad de ADN suficiente para dar 20 vueltas al Sol siguiendo la órbita terrestre!

Aun así, nuestro genoma no es el más grande de todos. Por ejemplo: la salamandra, una especie de planta llamada Paris japónica y una especie de helecho llamado Psilotum nudum tienen genomas 30, 50 y 75 veces más grande que nuestro genoma, respectivamente.

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