lunes, 31 de enero de 2011

Bacterias costureras: la moda que viene



Esta blusa de la fotografía está hecha con una fibra fabricada por unos microorganismos. Su diseñadora, la británica Suzanne Lee, investigadora senior del Centro Saint Martins College de Arte y Diseño de Londres, utiliza levaduras y bacterias para fabricar la ropa con la que después realiza las prendas de vestir que diseña. Obtiene una fibra biológica de celulosa,como el algodón, pero menos agresiva para el ambiente. Para el cultivo de algodón, cada año se consumen en todo el mundo miles de millones de litros de agua y gran cantidad de plaguicidas que después se acumulan en el ambiente. En cambio, la fibra que utiliza Lee, no necesita de grandes plantaciones ni de un consumo exagerado de agua. Basta con unas bañeras o depósitos llenos de té verde azucarado en el que crecen la levadura y las bacterias.BioCostura (BioCouture), el nombre del proyecto de Lee, se ha desarrollado gracias a una subvención del Arts & Humanities Research Council, institución británica que subvenciona la investigación en áreas muy diversas, como las artes visuales, la escritura creativa, el diseño,la música, la danza, el teatro, la historia del arte, la arqueología, la museística, el periodismo,la bibliografía, la lingüística o las culturas populares.

video Este video muestra el proceso que sigue Lee para la “fabricación” de la “tela”. De la misma manera que para hacer yogur partimos de yogur previo (la “madre” del yogur) que se añade a la leche, para hacer esta tela también se parte de un inóculo extraído de un cultivo anterior (véase en el vídeo mencionado), que se añade a un depósito o barreño donde se ha echado una infusión de té azucarado.
Colaboran en el proyecto BioCouture investigadores del Imperial College de Londres, que están realizando pruebas variando las condiciones de crecimiento de la mezcla de hongo y bacterias (varían principalmente la temperatura y las concentraciones de los nutrientes), para obtener fibras de calidad diferente. También se están realizando ensayos de diferentes tratamientos de la fibra con productos que la hagan impermeable al agua. Porque a la fibra original le pasa como al papel, que si se moja se convierte en una pasta.
Esa masa consistente, pero blanda, fabricada por los microorganismos que se han
añadido al depósito donde se cultiva la fibra, me recuerda al famoso hongo de mi infancia que mucha gente tenía en casa –y se lo comían-- porque estaban convencidos que lo curaba todo. Una consulta a la hemeroteca virtual de algunos diarios ilustra de la importancia que tuvo el hongo en la década de 1950. Se llamaba “kombucha”, u hongo de Manchuria. Según su introductor en España, un médico peruano apellidado Oliver, las principales enfermedades que atacaba el hongo eran el cáncer, la tuberculosis y las afecciones hepáticas, y aseguraba que también tenía poder energético y mejoraba el riego sanguíneo. [“El doctor Oliver, el del
hongo, está en Madrid”, La Vanguardia, 1 de julio 1952, p. 3].
La “kombucha” es una simbiosis de tres microorganismos: una bacteria del ácido acético (Acetobacter xylinum), productora de celulosa, y dos levaduras especiales:
Zygosaccharomyces rouxii y Candida sp.). Viven en una solución nutritiva de té azucarado, en el que se multiplican activamente. La incorrecta designación de “hongo” al conjunto se debe a que el cultivo produce un disco gelatinoso flotante que se difunde por toda la superficie del té y al cabo de varios días empieza a engrosar.

viernes, 21 de enero de 2011

La bacteria que puede sustituir al cemento


La bacteria se reproduce y sella las grietas


La bacteria se reproduce y sella las grietas


Científicos de la Universidad de Newcastle ha modificado genéticamente una bacteria que se encuentra en los sueldos de casi todo el mundo para que adquiera la capacidad de rellenar las aberturas y grietas que se producen en estructuras de concreto. Cuando se encuentra en contacto con el cemento, esta bacteria se reproduce y segrega carbonato de calcio y una especie de pegamento que, juntos, poseen una solidez semejante a la del concreto. Sus creadores afirman que es el fin de las grietas, pero ¿no podrían resultar peligrosas?




¿Quien no ha visto una grieta en una pared? Las estructuras rígidas, aún las que mejor han sido construidas, tienen una inconveniente tendencia a rajarse. Por eso los ingenieros refuerzan sus obras más importantes con hierros, buscando la manera de proporcionar mayor solidez al conjunto. Pero aunque no lleguen a poner en peligro la estabilidad de un puente o edificio, las fisuras que se presenten en muros y fachadas deben ser selladas, ya que la acción de la lluvia y demás elementos puede convertir una pequeña grieta en un gran problema. Es difícil estimar cuanto dinero se gasta en el mundo reparando ese tipo de daños, pero seguramente no debe de ser una cifra pequeña.

Un grupo de nueve estudiantes de la la Universidad de Newcastle podría acabar con este problema, gracias al “trabajo” de una pequeña bacteria modificada genéticamente. Estos alumnos, procedentes de carreras tan dispares como la informática, la ingeniería civil, la microbiología y la bioquímica, participaron en el concurso Internacional Genetically Engineered Machines (iGEM, o Máquinas Manipuladas Genéticamente), que organiza el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Boston. El objetivo del iGEM es incentivar a los estudiantes para que desarrollen organismos -generalmente bacterias- mediante técnicas de ingeniería genética para que puedan hacer algo nuevo y útil. Más de 130 equipos participaron en el evento de este año y es la tercera vez que la Universidad de Newcastle consigue el oro. El trabajo de estos estudiantes ha producido una bacteria, llamada BacillaFIlla, que es capaz de sellar grietas en estructuras de hormigón.

Excretan calcio y cola


Los microbios originales, una bacteria común que vive en los suelos, fueron modificados genéticamente para introducirse en las delgadas grietas existentes en el hormigón. Una vez allí, comienzan a reproducirse y excretar una mezcla de carbonato de calcio y cola, que al endurecerse adquiere una rigidez semejante a la del cemento, sellándola. Esto contribuye de forma directa a prolongar la vida útil de las estructuras expuestas al medio ambiente, a un costo ridículamente bajo. Además, estas reparaciones podrían tener un positivo impacto ecológico.



La Doctora Jennifer Hallinan, instructora del equipo ganador del iGEM, explica que “alrededor de cinco por ciento de las emisiones de dióxido de carbono provocadas por el hombre provienen de la producción de hormigón, siendo esta actividad una importante contribución al calentamiento global. Encontrar una forma de prolongar la vida útil de las estructuras existentes significa que podríamos reducir este impacto ambiental, y trabajar hacia una solución más sostenible.” En este contexto, la BacillaFilla con su utilísima habilidad podría convertirse en el invento del año.

Gen de autodestrucción


Hallinan cree que la bacteria “podría ser particularmente útil en zonas de terremotos, donde cientos de edificios tienen que ser derribados porque no disponemos de una forma simple de reparar las grietas y devolverles sus buenas condiciones estructurales." Sin embargo, hay otros factores a tener en cuenta. Por ejemplo, es lícito preguntarse qué ocurre con estos bichos una vez que la grieta en la que tan a gusto se han reproducido como conejos está sellada. ¿Adónde van? ¿No existe el peligro de que se multipliquen peligrosamente, sellando ranuras que en realidad no son grietas sino partes necesaria de la estructura? Dada la importancia de estas cuestiones, los integrantes del equipo han previsto que la BacillaFilla sólo comiencen a reproducirse cuando están en contacto con el hormigón -"reconocen” el pH específico de este material- y le han adosado un “gen de autodestrucción” que impide que puedan sobrevivir en el medio ambiente.
Todo parece haber sido previsto. Las bacterias llegan a un muro, comienzan a introducirse en las grietas, y “saben” que han llegado al fondo de la misma debido al incremento del número de bacterias a su lado. Esta situación activa el funcionamiento de la colonia, que está compuesta por tres tipos de individuos: los que producen cristales de carbonato de calcio, los que se convierten filamentos de refuerzo y las que producen un pegamento que actúa como agente de enlace y llena el vacío. Sin dudas, se trata de un gran avance que posee el potencial de solucionar un gran problema a la vez que protege el medio ambiente. Solo habría que comprobar a fondo la eficacia del “mecanismo de autodestrucción” incorporado en sus genes para no terminar con enorme problema entre manos.

Pac-mecium


El mundo de los videojuegos aplicado a la realidad puede llevarse a la mínima expresión celular. Un grupo de investigadores de la Universidad de Standford, en California, ha iniciado el desarrollo de 'videojuegos bióticos' con paramecios y otros organismos vivos.
Según el profesor adjunto del proyecto, Riedel-Kruse, y su grupo de investigadores, las acciones de los jugadores influyen en el comportamiento de microorganismos vivos en tiempo real mientras que el usuario está jugando. Estos "videojuegos bióticos" implican una variedad de procesos biológicos básicos y algunos organismos simples unicelulares, como los paramecios, se combinan con la biotecnología.
"El objetivo es que los jugadores se diviertan interactuando con los procesos biológicos, sin seguir el rigor que conlleva la realización de un experimento", asegura Riedel-Kruse.
Inicialmente, los investigadores sólo querían ver si podían diseñar tales videojuegos, por lo que esta primera remesa incluye juegos bastante simples. "Tratamos de imitar algunos videojuegos clásicos. Por ejemplo, hemos creado un juego en el que el usuario guía a los paramecios a que "devoren" bolitas llamado 'Pac-mecium', o el 'Pinball biótico", asegura.
Tablero de juego
El diseño de los juegos se compone de una pequeña cámara de líquido en el que la paramecios pueden vagar libremente. Una cámara envía imágenes en directo a una pantalla de vídeo, con el "tablero de juego", superpuesta a la imagen de la paramecios. Un microprocesador sigue los movimientos de los paramecios y controla la puntuación.
El jugador intenta controlar los paramecios utilizando un controlador muy similar a un mando de un videojuego tradicional. En algunos juegos, como el Pinball, el jugador tiene que inyectar un producto químico en la cámara de líquido, haciendo que los paramecios naden en una dirección u otra.
"La idea consiste en que mientras nosotros como seres humanos jugamos, en realidad nos estamos relacionando con los procesos biológicos", asegura Riedel-Kruse. Su grupo de investigación cree que esta iniciativa puede ayudar a motivar a niños y adultos a aprender más sobre biología.

jueves, 20 de enero de 2011

La importancia de una señal de identidad


El milano negro adorna su nido con desechos plásticos (en su mayoría de color blanco) para advertir a otras aves sobre sus características, como la capacidad de lucha, la calidad de su territorio y su propensión al conflicto físico. De esta forma, los propietarios evitan la intrusión de otros milanos más jóvenes, que buscan robar comida o apropiarse de la zona. El trabajo de investigadores del CSIC , que publica la revista Science, es el primero en constatar el uso de señales externas al cuerpo de un animal en un contexto no sexual, informa esta institución.


Durante la investigación se vigilaron más de 150 de los nidos de esta especie (Milanus migrans) localizados en el Parque Nacional de Doñana (Huelva). Los resultados demuestran que un mayor uso de decoración está relacionado con la mayor calidad de la pareja propietaria del nido.

El uso de los residuos decorativos asciende desde el nacimiento de las aves hasta alcanzar un máximo, a partir del cual comienza a disminuir paulatinamente. Las aves que más desechos utilizan se encuentran entre los 10 años y los 12 años, con un nivel de decoración del 50%. En esta franja de edad, el milano negro "alcanza su máximo éxito reproductor" y su mayor capacidad de defensa frente a ataques, explica uno de los responsables de la investigación, el biólogo Julio Blas

La distribución de material también ha servido para constatar que esta especie siente predilección por los desechos plásticos de color blanco, que fueron seleccionados en el 90% de las ocasiones. El biólogo sugiere que esta preferencia se debe a "la mayor durabilidad del plástico y a la gran visibilidad del blanco", que permite ser detectado desde muy lejos y facilita la resolución de conflictos desde la distancia.

Este comportamiento podría compararse con "los códigos de color usados en los cinturones en artes marciales", que también varían en función de las capacidades del individuo, afirma Blas. "El portador de un cinturón blanco no intentaría enfrentarse a uno negro, ambos se benefician del uso de estos códigos ya que el buen luchador no pierde su tiempo y el inexperto no sufre lesiones", añade.

Los investigadores, liderados por Fernando Hiraldo, han comprobado que los nidos más decorados sufren un 10% menos de ataques invasivos, lo que confirma que el significado prohibitivo de la señal es aceptado por toda la comunidad. Para demostrar que el milano decora su nido en función de sus habilidades para luchar y no de la disponibilidad del material, el equipo aumentó la decoración de un conjunto de nidos de forma artificial. Los ejemplares más cercanos a su plenitud física mantuvieron la decoración, mientras que los de mayor y menor edad se deshicieron de ella. Además, el nivel de ataques que sufrieron los individuos que no rechazaron los residuos se duplicó.

Según Blas, este fenómeno se debe a que el resto de la comunidad comprueba la capacidad física del individuo cuando este cambia su señal. Así, "evitan que un milano débil se aproveche de esta señalización y se haga pasar por un ejemplar fuerte, ya que el coste fisiológico de hacer uso de decoración en el nido es muy bajo", aclara. Por ello, los ejemplares de mayor y menor edad no se arriesgan a pasar por esa prueba, por lo que rechazan la decoración.

Amebas granjeras de bacterias


Un hongo primitivo siembra comida para su descendencia
NUÑO DOMÍNGUEZ MADRID Publicado en Público

Estructuras reproductoras de la ameba, llamadas cuerpos fruticulosos.S. Solomon
Tras varias salidas al campo en busca de microbios, un equipo de biólogos estadounidenses se ha topado con amebas que practican una forma primitiva de agricultura.
Se trata de Dyctiostelium discoideum, un hongo reptante que, según los investigadores, no sólo es una criatura social, sino que también sabe reservar alimento y sembrarlo para que su descendencia pueda recogerlo y zampárselo. Sus descubridores, de la Universidad Rice, en Texas, ven en estas criaturas un antecedente de "los agricultores no humanos más sofisticados", en referencia a las hormigas y termitas que cultivan hongos en sus nidos. Otros ven paralelismos hasta con los humanos.
«Transportan, siembran y cosechan de alguna forma los alimentos»
"Los llamamos clones agricultores porque transportan, siembran y cosechan de alguna forma los alimentos, aunque sea una práctica primitiva en la que no hay cultivo activo", explica Debra Brock y el resto de su equipo en Nature.
El descubrimiento añade complejidad a la ya de por sí espectacular vida de este hongo, viejo conocido de los biólogos. El dicty, como le llaman algunos investigadores es, en origen, un ser unicelular. Cuando se le acaban las bacterias de las que se alimenta se comienza a unir a otros dictys hasta formar babosas reptantes con decenas de miles de ejemplares. Llegado el momento, la tira de moco se detiene y comienza a formar una especie de chupa-chups sexual. En el fino tallo se concentran amebas muertas que aíslan y protegen a las que están en la punta, que se transforman en esporas. Una vez diseminadas por un insecto o una hoja que cae, germinarán y saldrán de ellas nuevos dictys.
Hasta ahora, se pensaba que todo el proceso sucedía en ausencia de comida, es decir, de las bacterias que come la criatura. Pero Brock y sus colegas demuestran que una minoría de sus especímenes, recogidos en dos estaciones biológicas de Virginia y Minnesota, guardan siempre algo de comida en el interior de sus cuerpos. La reserva aguanta hasta después de convertirse en esporas que, una vez diseminadas, generan dictys sin necesidad de alimento exterior.
Sólo un tercio de las criaturas detectadas reserva comida
"Es un fenómeno rarísimo, pero cierto", señala Teresa Suárez, que investiga el comportamiento de estos hongos en el Centro de Investigaciones Biológicas de Madrid (CSIC). "Nadie se había dado cuenta hasta ahora de lo que hacen, tal vez porque en el laboratorio trabajamos con estas amebas aisladas de las bacterias que comen", añade.
Las variantes granjeras coexisten con las que no lo son. Sólo el 36% de los dictys recogidos practican la cría o agricultura primitiva. Hacerlo tiene beneficios evidentes, pero también inconvenientes, como una menor capacidad de movimiento. Sin embargo, la práctica se transmite de generación en generación.
Esta convivencia refleja la que existió entre los primeros agricultores humanos y los grupos que preferían seguir cazando y recolectando, opina Jacobus Boomsma, jefe del Departamento de Ecología de las Poblaciones de la Universidad de Copenhague. En un comentario en Nature apunta que, dado que las bacterias fueron quizá las primeras formas de vida sobre la Tierra hace miles de millones de años, tal vez los ancestros de dicty crearon el "primer sistema agrícola".
"Están en el punto medio entre un granjero y un recolector", opina Xavier Espadaler, ecólogo y experto en hormigas de la Universidad Autónoma de Barcelona. "Estas criaturas son como colonos que se llevan semillas de su isla para poder sobrevivir cuando lleguen a su destino", concluye. D

lunes, 17 de enero de 2011

Horóscopo y virología

Estas hablando con alguien a quien acabas de conocer. Te pregunta por tu horóscopo y le respondes que no crees en los horóscopos. Podrías decir tu signo y ya está, pero dado que te tomas en serio la divulgación científica te crees en la obligación de impartir doctrina. Lo cierto y verdad es que decirle a alguién que lo que cree es una estupidez es la peor manera de establecer una relación de igual a igual. Los horóscopos son una herencia de un conocimiento que nos viene del neolítico, en donde conocer la posición de los astros estaba muy prestigiado ya que permitía poner orden al paso de las estaciones y los ciclos de los cultivos. Hoy en día no hay nada que nos permita creer en ello. La astrología está desprestigiada y sin embargo muchísima gente sigue creyendo que hay personalidades más virgo, o más áries. Lo bonito de creer en los horóscopos es que te permite ordenar el caótico mundo de las personalidades humanas en 12 categorías discretas. Además te vincula con los astros, que no es moco de pavo. Da mucho subidón pensar que tu personalidad es así por que la especial disposición de las estrellas. Leyéndote un librito de astrología estás listo para impartir doctrina al mismo nivel que los psicoanalistas y neurólogos. En cambio el esceptico ¿qué clase de mensaje transmite?: tu eres un gañán, o gañana, por creer en cosas que no tienen fundamento científico. Mal, un cero en divulgación científica. Por otro lado, hablarle de la teoría del subconsciente y la importancia de la infancia según Freud pues como que requiere mucho esfuerzo, al mismo tiempo que el que ahora escribe se siente con el conocimiento necesario para explicarlo. Lo más fácil es decir “soy virgo” y dejar que la otra persona de su punto de vista, es más tolerante que decir: no tienes ni idea. Los astros no tienen ningún poder sobre sobre la personalidad de cada uno porque no hay ninguna prueba de ello, además la configuración de las estrellas no es la misma para un virgo de 1970 que para otro de 1980... da igual por que la otra persona te va a decir “pero la luna si que nos afecta...” y ahí te ha cogido, por que efectivamente, la luna afecta a las mareas, a las cosechas. ¿Le hablamos entonces de la fuerza de la gravedad? yo no me metería ahí, primero por que yo mismo no entiendo bien la fuerza de la gravedad, y si la entendiera las cosas seguirían cayéndose por su propio peso, como en el chiste.
A la hora de divulgar no se puede hacer varias cosas, que se irán incrementando a medida que vaya adquiriendo experiencia: primero, no llamar idiota al que tienes enfrente. Segundo, no tratar de demostrar algo por que si, por que lo dice la ciencia, por que es obvio. Tercero, y este es el descubrimiento que he hecho hoy: no substituir una creencia que es bonita, aunque no sea cierta, por un pastiche de lugares comunes, que no te hace sentir especial sino todo lo contrario, que es complicado y que no te explica nada del mundo.

¿Qué es lo bueno de no creer en horóscopos? pues que somos libres, que no estamos predestinados por nada. Que no somos apriorísticos. Que nuestra complejidad es única, fruto de nuestra posición en la historia, en nuestra historia familiar, social, geográfica. Somos una maravillosa caja de resonancia. ¿Es bonito? ¿nos ayuda a entender mejor el mundo? ¿puede la persona que nos escucha interiorizar estas ideas y desarrollarlas?.

Muchos docentes se olvidan de estos aspectos. Se sienten incompetentes y la mejor manera de disimular la incompetencia son los datos, machacar a sus alumnos con datos, hacer que la mano suelte chispas al tomar apuntes. De esa manera se pasa el trámite, se informa y luego se pasa examen. Y al que ha sacado buena nota todo son halagos y al que no todo es desprecio.
Recuerdo los apuntes que la profesora de virología tenía cuando nos daba clases. Estaban amarillentos, los contenidos eran al menos de hacía quince años. De vez en cuando se animaba y nos contaba anécdotas personales, de su trabajo. Era lo mejor del curso, lo único que me ha quedado de la asignatura, eso junto al esfuerzo de hacer un trabajo sobre priones que me obligó a leer literatura científica. El resto no valió para nada.

martes, 11 de enero de 2011

El inestable concepto de especie

El análisis de ADN fósil cuestiona el concepto básico de las ciencias naturales. Un cambio situaría a humanos modernos y sus primos extintos como una sola especie

Este artículo escrito por NUÑO DOMÍNGUE apareció hoy en Público. Aunque no trata de bacterias refleja una controversia a la que los microbiólogos estamos ya acostumbrados desde hace muchos años: lo difuso del concepto especie. Pasen y vean el fascinante mundo de los conceptos biológicos en continua evolución:

Los elefantes de África y los humanos de todo el mundo atraviesan una crisis de identidad sin precedentes. La culpa la tiene el ADN fósil que, tras pasar decenas de miles de años enterrado, regresa ahora de su tumba para enfrentar a ambos animales a su verdadera naturaleza.

El resumen podría ser este. Por primera vez desde que el sueco Carlos Linneo acuñó el término Homo sapiens en 1758, el ADN de fósiles humanos ha demostrado en 2010 que esa especie se cruzó con sus parientes cercanos, los neandertales. También intercambiaron fluidos y genes con los denisovanos, una especie humana cuya existencia se ignoraba hasta el año pasado y cuyos fósiles han sido hallados en una cueva de Siberia. Los autores del estudio mantienen que nacieron hijos fértiles de cada uno de los encuentros. Eso significaría que, según una de las definiciones de especie más extendida, neandertales, sapiens y denisovanos son de la misma especie.

Hasta hoy se han acuñado 26 definiciones para la especiación

En el caso de los elefantes africanos, las pruebas indican justo lo contrario. Tras analizar ADN de elefantes africanos actuales así como el del mamut lanudo extinguido hace miles de años, un equipo de investigadores de EEUU concluía hace un mes que el elefante africano no es una sola especie, sino al menos dos. Una está compuesta por los enormes ejemplares de la sabana y otra por sus parientes más pequeños que habitan zonas boscosas. A pesar de seguir compartiendo continente, sus linajes se separaron hace más de 2,5 millones de años, una fecha similar a la que marcó la divergencia entre los elefantes asiáticos y los mamuts lanudos.

"Dado que los elefantes asiáticos y los mamuts lanudos pertenecen no sólo a especies, sino también a géneros diferentes, creemos que hay que clasificar los elefantes de sabana y bosque al menos como especies distintas para ser consistentes", explica a Público David Reich, experto en genética de la Universidad de Harvard y coautor del estudio que demostró el cruce entre los denisovanos y los sapiens, así como el que ahora separa a los proboscidios de África.

Sus estudios también cuestionan el concepto mismo de especie, que atraviesa una crisis de identidad mucho más profunda y antigua que la de humanos y elefantes. "La deficinión de lo que es una especie no está clara y es más una cuestión filosófica que científica", confiesa Reich.

"El problema es más filosófico que científico", dice un investigador

Desde que Linneo creó la taxonomía que otorga un nombre en latín para especificar el género y la especie de cada ser vivo (Homo sapiens, Homo neanderthalensis...) los científicos no se han puesto de acuerdo en cuándo un organismo puede ser considerado una especie con todas las letras. El propio Charles Darwin reconoció la dificultad de definir el concepto de forma que satisficiese a todos los naturalistas en su obra cumbre, El origen de las especies. En su segundo gran libro, El origen del hombre, Darwin llamaba al consenso entre los que pensaban que la humanidad pertenecía a una especie, y los poligenistas, quienes aseguraban que los diferentes pueblos pertenecían a especies distintas. "Es una tarea desesperada intentar definir este asunto con fundamento hasta que alguna definición de especie sea aceptada de forma general", escribía el padre de la teoría de la evolución en 1871.

Más de un siglo después, nadie ha logrado acuñar una definición que plazca a todos y una especie sigue siendo un concepto tan difundido como subjetivo. "La gente piensa que los científicos tenemos clarísimo lo que es una especie, pero no es así, pues es un asunto muy complejo", reconoce Carles Lalueza-Fox, genetista de la Universidad Pompeu Fabra y coautor del estudio que desveló el genoma neandertal y sus cruces con los sapiens.

A la hora de nombrar especies nuevas, los científicos se han basado en la forma que tiene cada organismo, en la porción de terreno que ocupan, en su diferencia genética, en su parentesco respecto a un ancestro común, y así hasta sumar los 26 criterios diferentes que existen actualmente. Además hay que tener en cuenta que la vida está en constante evolución y que la aparición de especies es un proceso al que es difícil poner un principio y un final bien definidos.

"Es una tarea desesperada", dijo Darwin sobre la definición
Discusión filosófica

El debate llega hasta la filosofía, pues muchos autores reconocen que sólo existe un concepto de especie para designar la realidad natural y que las definiciones del hombre son solo concepciones propias de la forma en que su cerebro intenta simplificar un mundo complejo. "Los humanos somos los únicos a los que nos gusta pensar en categorías limpias y separadas, por eso intentamos definir algo que no se puede definir", asegura Michi Hofreiter, experto en ADN fósil de la Universidad de York (Reino Unido) y coautor del estudio sobre los elefantes africanos, publicado en PLoS Biology.

"Se trata de un debate académico del que no aprenderemos nada", apunta Johannes Krause, miembro del equipo del Instituto de Antropología Evolutiva Max Planck (Alemania) que ayudó a extraer y secuenciar el ADN fósil de neandertales y denisovanos, un nuevo linaje al que han dejado sin nombre científico adrede. "No encontrarás la palabra especie en nuestro estudio, no queremos hacer ninguna declaración de principios", añade Krause.

Varios animales, incluido el hombre, refutan la definición más común

Entre todas las definiciones de especies que existen, tal vez la más exitosa fue la del biólogo Ernst Mayr. Se trata del concepto biológico de especie que se define como el grupo de seres vivos que puede procrear solo entre sí y tener hijos fértiles. "Para la mayoría de los animales, la definición de especie biológica de Mayr es un buen comienzo", opina Hofreiter. Pero, según esa propuesta, los chacales y los lobos serían la misma especie, y también los osos polares y los pardos, ya que ambas especies han tenido crías fértiles viviendo en libertad, como han demostrado estudios recientes. El nuevo clavo en el ataúd de esa teoría lo pone el ADN antiguo. ¿Eran los neandertales, los sapiens y los denisovanos la misma especie? "Sin ninguna duda", asegura Hofreiter.
Especies extintas

Si ya es difícil nombrar una especie viva, hacerlo con una extinta a gusto de todos es casi imposible. Por eso durante décadas, casi cada vez que se encontraba un fósil aparentemente humano, se nombraba una nueva especie y se iniciaba una pelea científica a puñetazos. El hombre de Flores es un ejemplo de lo tenues que son los límites entre especies cuando se retrocede en el tiempo. Su denominación actual es Homo floresiensis, pero, dependiendo de a quién se pregunte, también es en realidad un Homo sapiens, un Homo erectus o incluso un australopiteco, resalta Krause. "Todo el que trabaja con especies extinguidas trabaja con una simple aproximación al concepto", advierte María Martinón-Torres, científica del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH) y experta en las características morfológicas de la dentadura de neandertales y sus posibles ancestros, el hombre de Atapuerca.

"Es un debate académico del que no aprenderemos nada", dice un autor

A falta de datos sobre el ADN, los paleoantropólogos se han tenido que limitar a criterios morfológicos de los fósiles para diferenciar especies, que pueden fallar en muchos casos, pero que, para Martinón-Torres, siguen demostrando que neandertales y sapiens son especies distintas. Para la experta, es hora de que expertos de la rama genética y la morfológica se reúnan, discutan e intenten buscar un acuerdo sobre cómo definir una especie. "Si los datos no coinciden, al menos podremos estudiar por qué no lo hacen", opina.

La rama genética discrepa. "No creo que sea posible llegar a un acuerdo", asegura Hofreiter, quien prefiere quedarse con el término actual aunque sea tan vago . "Deberíamos seguir usando el concepto de especie aunque no sirva para cada caso", señala. "La gente sigue haciendo música aunque ninguna canción guste a todo el mundo", concluye.
De África a Europa y vuelta a empezar

Los restos hallados por el equipo de Johannes Krause en la cueva de Denisova (Rusia) han enfrentado dos tesis sobre el posible origen de esta nueva especie humana que vivió hace unos 40.000 años. Apenas suponen unos gramos (se trata de una falange y un diente), pero la información que ha aportado su ADN es enorme. La forma de los dientes es primitiva, similar a la de las muelas del hombre de Atapuerca (‘Homo antecessor'). Su ADN le emparenta con otros humanos más modernos, los neandertales. Según Krause, el origen más plausible para los denisovanos es África. Según los expertos de Atapuerca, un origen en Eurasia es igual de posible, lo que podría emparentar o incluso identificar a los denisovanos con los antecessor de Atapuerca. Si eso fuera así, tuvo que haber después un nuevo flujo de humanos hacia África y otro más tarde, de nuevo, fuera de África. "Es menos probable que esa salida se diese dos veces", opina Krause.
ADN antiguo secuenciado desde 1984

Pionero. Una cebra del pasado

El quagga, una subespecie de cebra común, fue el primer animal extinto cuyo ADN fue secuenciado y estudiado en su totalidad, en 1984. Gracias a ello se pudo demostrar que era una subespecie de la cebra común, que se definió como raza entre 120.000 y 290.000 años atrás. En 1987 se comenzó a trabajar para conseguir quaggas a partir de cebras.

Elefantes. Mamut lanudo

A finales de 2008, dos investigadores de la Universidad Penn State anunciaron la secuenciación del ADN del mamut lanudo (arriba, en la imagen), mostrando que es idéntico al elefante africano en el 98.55% de su genética.

Primos humanos. Neandertales

Gracias a las muestras de ejemplares de neandertal de hace 43.000 años halladas en la cueva de El Sidrón (Asturias) pudo secuenciarse por primera vez su ADN mitocondrial.

Europeos. Catalanes neolíticos

En 2007 se secuenció el ADN de 11 muestras de mujeres del Neolítico halladas en Granollers (Catalunya) que mostraban ser idénticas por completo a las actuales. Esto probaba que las poblaciones de Europa occidental habían mantenido una continuidad genética al menos desde el Neolítico.

El hombre del hielo. Ötzi

Este habitante de los Alpes italianos (arriba) del 3.300 a. C. fue encontrado en 1991 en un magnífico estado de momificación. En 2008 se secuenció por entero su ADN mitocondrial, siendo la primera vez que se realizaba esta tarea.

jueves, 6 de enero de 2011

Karin Willquist, especialista de la Universidad de Lund y responsable de la investigación. Imagen: Universidad de Lund

Un grupo de ingenieros y científicos suecos ha obtenido recientemente un gran avance en el campo de la producción de gas de hidrógeno, uno de los combustibles alternativos con más futuro. Se ha logrado desarrollar un nuevo sistema en base a bacterias que duplica la cantidad de gas de hidrógeno generado en comparación con otros sistemas, en el marco de una aplicación que podría ser de gran utilidad en el área de los productos químicos y como combustible para vehículos.

El gas de hidrógeno es una de las vías energéticas alternativas con mayor potencial, y recientemente un grupo de especialistas de la Universidad de Lund, en Suecia, ha logrado un importante avance en este punto. Se trata de la aplicación de un nuevo sistema en base a la bacteria Caldicellulosiruptor saccharolyticus, mediante el cual obtiene el doble de gas de hidrógeno con relación a otras formas de producción del mismo. La industria química y el sector automotriz podrían verse directamente beneficiados.

Algunos de los métodos actuales de generación de gas de hidrógeno en forma biológica se relacionan con bacterias, silvicultura y residuos, pero sin embargo todas estas variantes cuentan con distintas limitaciones. Estos sistemas, como sucede con el biogás, no alcanzan niveles interesantes de producción.

Los investigadores suecos estudiaron las condiciones de la bacteria mencionada y descubrieron cómo, cuándo y por qué Caldicellulosiruptor saccharolyticus puede realizar su excelente trabajo: adaptándola a un entorno de baja energía, fue capaz de hacer frente a temperaturas de crecimiento más altas. Este descubrimiento, según sus protagonistas, aumenta las posibilidades de producción competitiva de hidrógeno gaseoso.

El trabajo estuvo a cargo de Karin Willquist, especialista de la Universidad de Lund. Vale destacar que esta investigación fue difundida a través de una nota de prensa de la mencionada casa de estudios. Al mismo tiempo, la noticia mereció la publicación de artículos en los sitios especializados Science Daily y Expertsvar.

Los beneficios del nuevo sistema

Según Willquist, existen tres causas principales que explican la mayor generación de gas de hidrógeno por parte de la bacteria saccharolyticus Caldicellulosiruptor, aplicada en el marco de esta investigación de origen sueco. Estas tres condiciones son las que permiten duplicar la producción de gas de hidrógeno.

Una de ellas es que la bacteria indicada se ha adaptado a un entorno de baja energía, lo que permitió el desarrollo de sistemas eficaces de transporte de hidratos de carbono y optimizó la actividad de las enzimas. Estas características desembocan en una mayor producción de gas de hidrógeno.

La segunda explicación para este aumento en la producción se relaciona con que la bacteria empleada es capaz de hacer frente a temperaturas de crecimiento más altas que muchas otras bacterias. Cuanto mayor sea la temperatura obtenida, el volumen de gas de hidrógeno también se incrementará.

Por último, la tercera condición que explica la duplicación en la generación de gas de hidrógeno es que la bacteria saccharolyticus Caldicellulosiruptor es capaz de producir este gas aún en condiciones extremas, como por ejemplo en situaciones de alta presión, algo que resulta imprescindible para que la producción biológica de hidrógeno gaseoso sea viable a nivel financiero.

Generación sostenible de hidrógeno gaseoso


Asimismo, el nuevo sistema ideado alrededor de esta bacteria permite dirigir el proceso para que la sal en exceso y las concentraciones elevadas de gas de hidrógeno, que desembocan en la disminución de la producción, sean controladas de acuerdo a las necesidades de generación.

Un avance de gran importancia que podría concretar esta nueva metodología es la posibilidad de producir cantidades significativas de gas de hidrógeno en forma completamente sostenible. Hasta el momento, aunque el hidrógeno es en sí mismo una fuente energética limpia, los procesos empleados para su producción son contaminantes.

La producción de gas de hidrógeno que se lleva a cabo por los métodos convencionales consume grandes cantidades de energía, por lo tanto no se trata de una fuente energética demasiado respetuosa con el medio ambiente. La modificación del metano o la electrólisis del agua son actualmente las formas más comunes para producir gas de hidrógeno.

Sin embargo, el gas metano no es renovable y su uso provoca la emisión de dióxido de carbono. La electrólisis requiere energía, generalmente adquirida a partir de combustibles fósiles, pero a veces también a partir de la energía eólica o solar. En consecuencia, la producción comercial de gas de hidrógeno mediante bacterias con alto nivel de eficiencia puede llegar a ser una excelente alternativa para generar esta energía en forma completamente ecológica.

Biocombustibles: Entrevista en el País a Craig Venter

Este planeta azul es claramente un planeta de bacterias

Recupero esta entrevista a Craig publicada por El País en 2007. En ella ya se hablaba de que las bacterias serían cruciales en la producción de energía en el SigloXXI.

Pregunta. Durante los últimos años, su buque de investigación, el Sorcerer II, ha surcado los mares como el Beagle de Darwin, en busca de los secretos de la evolución y la variedad de la vida. ¿Cuáles han sido los principales resultados científicos de su viaje?

Respuesta. Hemos descubierto que hay mucha más diversidad de vida de lo que pensábamos. A partir de la información secuencial de los organismos microbianos que captábamos, hemos descubierto seis millones de genes nuevos, más del doble de los que la ciencia conocía hasta ahora. Este planeta azul, dominado por los océanos, es claramente un planeta de bacterias. Hemos averiguado que, cada 300 kilómetros de mar, aproximadamente el 85% de las secuencias genéticas eran exclusivas de ese lugar. Es decir, el mar, en vez de ser una mezcla homogénea, como muchos creían, está formado por millones y millones de microambientes que dependen de los nutrientes, la temperatura y la cantidad de luz solar de cada sitio. Lo que permite esa diversidad es que la mayoría de los organismos bacterianos cercanos a la superficie del océano obtiene su energía directamente de la luz solar, sin la fotosíntesis que emplean las plantas.

P. ¿Qué repercusiones prácticas tienen estos descubrimientos? El descubrimiento de mecanismos biológicos que producen energía directamente a partir del sol parece importante.

R. En primer lugar, como esos millones de especies microbianas son tan sensibles a las condiciones ambientales, pueden actuar como canarios enjaulados, es decir, advertirnos sobre los cambios antes de que se produzcan a escala mucho mayor. Ahora contamos con un punto de partida para descubrir los cambios y tratar de averiguar por qué, por ejemplo, los arrecifes de coral están muriéndose. Otra cuestión aparte, pero relacionada, es la de la energía como recurso. Cuando examinamos el medio ambiente, el mayor problema es la extracción de carbono no renovable de la tierra para quemarlo y emitir dióxido de carbono a la atmósfera, con el consiguiente impacto en los mares y el clima. Parece que la única solución es encontrar lo antes posible combustibles que sustituyan al petróleo y el carbón. Por eso mis equipos de investigación están trabajando con fuentes biológicas de energía, en parte gracias a nuestros descubrimientos de la biología impulsada por la luz en el océano. Tiene que haber respuestas y alternativas en todos esos miles de nuevas formas de metabolismos que existen en nuestro planeta azul. Ahora estamos tratando de fabricar bacterias que transformen azúcares simples en combustibles más eficientes que el etanol o el butanol.

P. Es decir, en vez de descomponer las plantas en biocombustible, ¿van a fabricar directamente energía?

R. Sí. Biocombustible se ha convertido casi en un término sin sentido, porque es tan amplio que incluye de todo, desde el etanol hasta la grasa de cocina de McDonald's. Las sustancias químicas, en realidad, se producen en el laboratorio, y nosotros estamos usando la biología para fabricarlas. Son combustibles producidos de forma biológica. Las bacterias pueden fabricar esos combustibles. Lo importante ahora, por supuesto, es el inmenso volumen que tiene la demanda de esos combustibles. Si tuviéramos un millón de biorrefinerías, cada una tendría que producir 17.000 litros diarios para sustituir el petróleo que consumimos. Asimismo tenemos que crear una infraestructura de distribución. Una solución evidente es la descentralización. Cada una de estas minirrefinerías tendría el tamaño de un silo y se construiría donde está la demanda para que no hubiera que distribuir. Así sería posible contribuir al desarrollo de países sin la suficiente infraestructura energética como para ser autosuficientes, pero sin los costosos pasos intermedios. Pero resolver el problema en el laboratorio no quiere decir que podamos resolverlo en la sociedad.

P. Es decir, si un escritor de ciencia-ficción escribiera sobre dentro de 100 años, ¿no andaría muy descaminado al imaginar que toda la energía que utilicemos en esa época será de fabricación biológica?

R. Espero que tardemos menos. Si se tarda todo ese tiempo, es posible que el planeta no llegue hasta entonces. Confiemos en que los combustibles de fabricación biológica sean los predominantes de aquí a 15 o 20 años.

industria del futuro

El científico Craig Venter habla de "genómica ambiental". Dice que es la "caja de herramientas para la nueva fase de la evolución". ¿Qué quiere decir con eso? Venter cuenta cómo con la genómica de síntesis están tratando de diseñar en el laboratorio organismos que ofrezcan soluciones para el planeta. "Nuestros laboratorios han diseñado un código genético, y han tratado de fabricar en la práctica las células codificadas que, por ejemplo, producen octanos para coches ya existentes". Han empezado por el combustible porque es "el mayor problema". Pero, en general, la química que se puede practicar con bacterias es mucho más amplia. "Está claro que la producción biológica será una gran industria en el futuro". "Estamos llegando a una nueva fase de la evolución en la que seremos capaces de diseñar nuevas sustancias industriales, combustible, alimentos y medicamentos mediante el diseño de cromosomas basados en la información digital obtenida de la lectura del código genético", explica.

Bacteria productora de hidrógeno y además resistente al oxígeno


Daniel (Niels) van del Lelie

(NC&T) "Para que sea posible tener en el futuro una economía basada en el hidrógeno necesitaremos un modo de producirlo en cantidades abundantes y de manera segura y rentable", subraya Daniel (Niels) van der Lelie, biólogo del Laboratorio Nacional de Brookhaven.

Hacer viable el uso del hidrógeno como una futura fuente de combustible resulta apremiante dada la disminución de los suministros de petróleo y gas natural, así como la escalada en sus costos y el hecho de que al quemar combustibles fósiles se liberan en la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero.

Por el contrario, al quemar hidrógeno gaseoso (por ejemplo, en una célula de combustible) no se produce contaminación. El hidrógeno, uno de los componentes del agua, es muy abundante. Sin embargo, encontrar métodos simples y baratos de extraer ese elemento abundante y producirlo en su forma gaseosa pura, un paso crucial para hacer realidad esa "economía del hidrógeno", ha constituido un desafío tecnológico.

El grupo de Van der Lelie informa que en sus montajes experimentales utilizando bacterias Thermatoga neapolitana, las alimentó con glucosa simple como materia prima, y éstas generaron copiosas cantidades de gas hidrógeno a temperaturas entre 70 y 85 grados Celsius, y a presión atmosférica normal o más elevada.

Un hallazgo significativo fue que la Thermatoga neapolitana produce el hidrógeno con plena eficacia en un ambiente moderadamente bajo de oxígeno. Con anterioridad, la producción de hidrógeno utilizando bacterias sólo se había conocido bajo condiciones anaerobias, o sea, libres de oxígeno.

El oxígeno normalmente mata a los microbios anaerobios como la Thermatoga neapolitana. Esto sería un problema para cualquier medio de producción práctica fuera del laboratorio, pues resultaría muy caro eliminar todo el oxígeno de las líneas de producción. Esta investigación proporciona la primera evidencia de que las bacterias pueden producir eficazmente el gas hidrógeno estando presente el oxígeno.

En colaboración con Paul King, científico del Laboratorio Nacional de Energías Renovables, el equipo de Brookhaven está ahora esclareciendo los mecanismos mediante los cuales la Thermatoga neapolitana puede evitar la toxicidad del oxígeno durante la producción del hidrógeno. Entender la tolerancia al oxígeno de la Thermatoga neapolitana facilitará su aplicación práctica para producir hidrógeno a partir de materias primas agrícolas.

miércoles, 5 de enero de 2011

Hay más alérgicos entre los nacidos de cesarea

¿Cuál crees es el primer regalo que te da tu madre cuando llegas al mundo? Pues lo cierto es que se trata de las bacterias de su vagina. Si nacimos mediante un parto normal, todos habremos pasado por la vagina de nuestras madres, la cual está habitada por una gran cantidad de microorganismos denominado “microbiota”. El número es inmensamente grande, supera en un orden de magnitud (10 veces) al número total de células que tenemos al nacer. Así que nuestro cuerpo quedará embebido con estos microorganismos.
Para los adultos, la microbiota de la vagina de la mujer no es un problema; sin embargo, para un recién nacido, es un evento clave en su desarrollo. Estos microorganismos pueden ser una amenaza para la salud del niño y, además, podrían provocar ciertas respuestas fisiológicas no deseadas. Pero también, pueden ser claves en el desarrollo de la inmunidad contra las bacterias con las cuales vamos a lidiar toda nuestra vida. Pero, ¿que pasa en el caso que el niño nace por cesárea? La Dra. María Dominguez-Bello, de la Universidad de Puerto Rico, ha identificado y caracterizado a nuestros primeros colonizadores.
Para esto, Dominguez-Bello et al. analizaron la microbiota de diez madres con sus respectivos bebés, de los cuales, seis nacieron mediante cesárea. Tomaron muestras de piel, boca y vagina de las madres una hora antes de dar a luz; y muestras de la piel, boca y nariz de los bebés cinco minutos después de haber nacido, luego amplificaron mediante una PCR la región 16S del ARN ribosomal y lo secuenciaron. Cuando analizaron la microbiota de la madre, observaron que había una gran diferencia entre los microorganismos que habitaban la boca, piel y vagina. “Hay más semejanza en la microbiota de la boca de dos mujeres que viven en dos lugares diferentes de la tierra que entre la microbiota de la boca y la vagina de una misma persona”. En cambio, los bebés presentaban la misma microbiota en todas las muestras tomadas.
Lo más interesante fue que la microbiota presente en el cuerpo de los bebés correspondía exactamente a la microbiota de la madre, según la ruta por donde habían nacido. Los que nacieron mediante un parto natural tenían una microbiota similar a la de la vagina de la madre (principalmente, Lactobacillus que ayuda en la digestión de la leche). Los bebés que nacieron mediante cesárea fueron colonizados principalmente por bacterias frecuentes de la piel, como Staphylococcus. Sin embargo, esta bacteria no necesariamente puede venir de la piel de la madre ya que es muy común en los hospitales. Además, los bebés que nacieron por cesárea no presentaron exactamente la misma microbiota que la piel de la madre, así que esta microbiota pudo haber sido adquirida directamente del ambiente del hospital.


Estas diferencias pueden afectar en diferente medida a los bebés. Si bien Staphylococcus es benigno, puede llegar a causar graves casos de neumonía. Además existe una cepa muy peligrosa llamada Staphylococcus resistente a meticilina (MRSA). Entre el 64 y 82% de bebés que nacen mediante cesárea contraen esta bacteria. Algo que no ha contemplado el estudio de Dominguez-Bello es como esta conformada la microbiota intestinal de los recién nacidos en comparación al de la madre. También se han encontrado evidencias que los niños que nacen mediante cesárea tienen son más propensos a las alergias. De manera que se recomienda a todas las futuras mamás que tomen el parto natural como primera opción.

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M.G. Dominguez-Belloa, E.K. Costello, M. Contreras, M. Magris, G. Hidalgo, N. Fierer, and R. Knight. 2010. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1002601107