Gracias, ratita

Publicado el 08/02/2012 por Redacción

CARMEN SERRANO

Zaragoza, 1980. Dos hombres y una mujer operan a un perro en un quirófano de extrañas dimensiones. Todo es de miniatura: el material quirúrgico, la máscara de la anestesia, la mesa misma de operaciones, la incisión, incluso, que le han hecho al animal… Pero, ¿qué hacen? Al perro no le pasa nada. Días antes paseaba tranquilamente por la calle. Además, esto no es un hospital veterinario.

Tres décadas más tarde, José Ramón Morandeira y Marta Navarro Zorraquino, aquellos médicos que, junto a Ricardo Lozano Blesa, experimentaban con perros callejeros para ensayar la cirugía y los tratamientos que aplicarían después a humanos, nos cuentan que andaban practicando la cirugía mínimamente invasiva.

Lo hacían en un edificio prefabricado, en el que “faltaba de todo”, apunta Morandeira, contiguo al entonces nuevo Hospital Clínico de Zaragoza, que tomó el nombre de quien promovió su construcción, Lozano Blesa. Era el barracón en el que se guardaban las ranas que servían para los test de embarazo. Y, sin darse cuenta, estaban ‘incubando’ una unidad de cirugía experimental que, treinta años después, llegaría a ser un servicio de referencia en España.

El neurólogo José Ramón Morandeira, ‘padre’ de la medicina de montaña en Aragón, explica que “los cirujanos y sus antecesores, anatómicos y barberos, siempre necesitaron echar mano de la cirugía experimental para perfeccionar sus habilidades manuales”. Recuerda que antes, además de perros, utilizan para ello material de desecho de los quirófanos del Clínico.

Un trato exquisito

Hoy, esas instalaciones experimentales han cambiado mucho. Por sus quirófanos pasan peces, roedores pequeños, conejos, cerdos, ovejas y también perros. A los animales se les dispensa allí un trato exquisito. Una legislación bien estricta vela por su bienestar. Para comprobarlo, pasamos por allí y encontramos a una rata anestesiada, rasurada, desinfectada, tendida en la mesa quirúrgica, arropada con una manta que mantiene su cuerpo a 37 grados centígrados y con todo esterilizado a su alrededor.

Sergio López, un cirujano pediátrico del Hospital La Paz de Madrid, le está haciendo a la rata un trasplante de intestino. Le acompañan anestesista y enfermera. La operación dura mínimo tres horas y, con ella, practican la microcirugía necesaria para realizar este tipo de trasplantes en niños. Estas prácticas forman parte de un proyecto que dirige la investigadora Marta Navarro Zorraquino, pionera en el campo de la inmunología en cirugía.

Morandeira se muestra rotundo: “Si queremos avanzar en cirugía es imprescindible recurrir a estas prácticas”. Vale con recordar las diez horas que hace una década duraba un trasplante hepático, operación que, en la actualidad, se resuelve en tres horas.

“Antes de llegar al humano, toda operación ha de superar las cincuenta horas de experimentación animal”, explica Cristina Pastor, técnico de área de esta unidad de cirugía experimental. “Por aquí pasa toda la cirugía mínimamente invasiva -enumera-, la adquisición de habilidades con laparoscopia, la microcirugía necesaria para efectuar trasplantes de órganos, para reimplantar manos…”.

El sistema inmunológico de la rata es muy parecido al del humano, por eso se afronta con ella el reto del trasplante de intestino, el órgano que mayor rechazo provoca. Pero es que el intestino también rechaza al receptor (enfermedad de órgano contra huésped). “Y esto está aún por resolver”, apunta Marta Navarro, recién elegida miembro de la European Academy of Sciences and Arts.

Otro trasplante problemático, y que aún no se realiza en Aragón, es el de páncreas, aunque los cirujanos, como Agustín García-Gil, ya llevan más de cincuenta horas de experimentación con cerdos en la unidad zaragozana. Y es que la investigación a este respecto está más enfocada hacia los métodos de preservación del órgano; es muy lábil y sus células son difíciles de conservar entre extracción e implante. 

Nacidos para la experimentación

Los animales que se prestan a estas intervenciones proceden de granjas especializadas, dedicadas a la cría de animales para experimentación. “Se solicitan y vienen con su historia clínica y, si se precisa, con su filiación -cuenta Cristina Pastor-. Y, antes de hacer nada con ellos, están siete días en el estabulario, en un ambiente muy tranquilo, donde se les esteriliza hasta la cama y se le da de beber, antes de la operación, suero glucosado y gelatina”.

Precisamente, el Real Decreto que entrará en vigor en 2013 lleva al límite los requisitos de estabulación, “abunda más -según Pastor- en la calidad del cuidado de los animales”. Y, tras ser empleados para la experimentación, se sacrifican por procedimientos eutanásicos. Tiene la unidad una cámara morgue a veinte grados bajo cero, donde se guardan hasta que son recogidos para su incineración.

Esta unidad mixta de experimentación animal de la Universidad de Zaragoza y el Hospital Clínico funciona, como tal, desde 1987. Hoy depende de la Universidad, del Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud y del Instituto de Investigación Sanitaria de Aragón. En ella se desarrollan estudios de medicina regenerativa, trasplantes, telecirugía robótica, validación de moléculas para medicamentos…

Para el médico y alpinista José Ramón Morandeira, estas unidades son imprescindibles incluso “para las manos más expertas”. Y asegura que “quien es bueno en algo, y no intenta cada día ser un poco mejor, pronto deja de ser bueno”.

Foro de innovación

Todo esto fue puesto sobre la mesa en la Facultad de Medicina de Zaragoza, donde el pasado viernes se celebró un Foro de Innovación en Biomedicina: Avances en Cirugía Experimental. El objetivo, poner en contacto a los científicos con la industria del sector, para favorecer la traslación del conocimiento y su aplicación a la práctica clínica. Intervinieron, cómo no, José Ramón Morandeira, Agustín García-Gil, Marta Navarro, Pedro González Ramos y Ángel Borque, entre otros.     

Se expusieron avances y retos, mientras se espera la puesta en marcha del Centro de Investigación Biomédica de Aragón (CIBA), que está siendo construido justo al lado de las actuales instalaciones de experimentación animal. Este nuevo centro supondrá la necesaria reunión de medios y profesionales que se precisa para el progreso de la ciencia.

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Pasar el sombrero por la ciencia

Publicado el 01/02/2012 por Jesús Méndez

Marisa Alonso podrá comprar los caros anticuerpos que necesita para seguir investigando procesos cancerígenos con levaduras gracias a la pequeña ‘buena acción’ de un grupo de personas anónimas que decidieron hacer una pequeña aportación económica a su proyecto. Son los pequeños mecenas del crowdfunding, una iniciativa que, después de un exitoso rodaje en campos más artísticos, llega ahora a la ciencia a través de Scifund. Tercer Milenio dedica un reportaje a esta nueva modalidad de micromecenazgo. 49 proyectos, tres de ellos con representación española, se mostraron en público a través de las redes en busca de financiación. ¿El resultado? Una recaudación de 75.000 dólares a través de 1.440 donaciones individuales. 1.440 granitos de arena.

De forma colectiva e individual, la sociedad está reaccionando ante los recortes presupuestarios que amenazan tantos proyectos y carreras investigadoras. Recientemente hemos conocido los casos de una madre y un padre coraje, que luchan por que se continúen investigando las enfermedades de sus hijos: la diabetes y el síndrome de Rett.

Cristina Ponce es madre de una niña afectada por diabetes de tipo 1. Silvia Sanz es una investigadora que estudiaba esta enfermedad en Valencia hasta que, en noviembre, los recortes obligaron a despedir a 113 trabajadores del Centro de Investigación Príncipe Felipe de Valencia. Entonces, Cristina decidió organizar una colecta para que Silvia pudiera seguir con su trabajo. Reunió 7.700 euros, lo que permitirá extender su contrato aunque solo sea unos meses más. El valor de la iniciativa, que llegó a ser portada del diario ‘El País’, es ante todo simbólico, pero ya se sabe que, si muchos reman en la misma dirección, la trainera avanza.

Nuestro padre coraje se llama Josele Ferre; su hija, María. Es una niña de ahora 12 años a la que a los pocos meses de nacer se le diagnóstico síndrome de Rett, una rara enfermedad neurológica que le lleva a una progresiva discapacidad. Las enfermedades raras (o muy poco frecuentes) suelen ser poco estudiadas. En España se está investigando a nivel epigenético en el PEBC, del instituto IDIBELL, en Barcelona. Pero a nivel clínico tan solo la estudiaba el hospital Sant Joan de Deu, también en Barcelona, y la línea tuvo que detenerse por falta de capital. Josele lucha desde hace tiempo por conseguir fondos, como se ve en su página. Entre otras formas, difunde el problema participando en carreras populares empujando un carro en el que lleva a María, algo que se le ocurrió cuando vio que aquello la relajaba y disminuía los brotes que suelen acompañar a su enfermedad. Ahora ha conseguido recaudar 50.000 euros  y los ha llevado desde Valencia hasta el hospital Sant Joan de Deu, en bicicleta y en tan solo un día. Y ha conseguido reabrir la línea de investigación. 

Muchas preguntas se abren a la reflexión: ¿es bueno que las líneas de investigación acaben dependiendo del altruismo que las rodea?, ¿qué mensaje lanzan a los gobiernos estas actitudes de personas que ‘se mojan’ por la ciencia?, ¿debería habilitarse una casilla en la declaración de la renta para expresar si queremos que una parte de nuestros impuestos se destine a I+D, como ya se ha propuesto?, ¿o debe ser esto un compromiso del Estado, una prioridad, y es esto lo que habría que exigir?

LA LEY DE MECENAZGO, PRIORIDAD CULTURAL (¿Y CIENTÍFICA?) Ante la magnitud de la crisis, una opción para salvaguardar la cultura es la de favorecer la entrada de mecenazgo privado. Para ello, el nuevo gobierno parece haberse planteado una desgravación fiscalque anime a los ‘mecenas’ a remar a favor de la causa. Ya se han mostrado partidarios de la iniciativa diferentes personalidades como los directores del Teatro Real, del Liceo o los de los museos del Prado y el Reina Sofía. Pero la ciencia también tiene sus mecenas potenciales, por lo que parece lógico que la iniciativa se hiciera más extensiva a otras formas de cultura. Y no parece cuestión de poner más trabas, ¿verdad?

Mientras tanto, Marisa Alonso, nuestra farmacéutica astorgana, pudo comprar los anticuerpos que necesitaba para seguir investigando procesos cancerígenos con levaduras en el Instituto Paterson, en Manchester (aunque en unos meses termina su contrato).

Cancer? Yeast has answers from Marisa Alonso-Núñez on Vimeo.

Jorge Mederos, un biólogo cubano enamorado del parque natural de Collserola (Barcelona), seguirá controlando las poblaciones de insectos desde la pasarela que ha tendido de árbol a árbol.

#SciFund Challenge video from Jorge Mederos on Vimeo.

Y Luis Valledor, también biólogo, buscará la forma de optimizar la producción de biocombustibles a partir de cultivos de algas.

Estos son los tres proyectos con representación española que llegaron hasta Scifund, una iniciativa nacida de la indignación de dos investigadores estadounidenses muy aficionados a las redes sociales, Jarret Byrnes y Jai Ranganathan, al ver cómo, en plenos recortes a la ciencia, iniciativas como la de construir una estatua de Robocop en mitad de Detroit eran ampliamente apoyadas en plataformas de financiación popular.

Pero no solo los proyectos científicos caben en el crowdfunding. La divulgación también. En ocasiones de la mano de la vergüenza de un conocido bloguero británico, Ed Yong, al encontrar tanta la calidad en algunos textos divulgativos que encontraba en la red y que habían sido escritos sin ningún tipo de contraprestación, por mero amor al arte. Por eso decidió que cada mes escogería diez de ellos, los apoyaría económicamente y los publicitaría para que los lectores que también quisieran contribuir pudieran hacerlo. Puede resultar ingenuo, pero es algo parecido a lo que hizo el grupo Radiohead: durante tres meses de 2007 permitieron la descarga libre de su disco ‘In Rainbows’, dejando que cada usuario aportase la cantidad que desease (incluyendo no pagar nada). Pues en ese tiempo se descargaron más de 1 millón de copias, y la media aportada fue de entre 5 y 8 dólares. Es decir, una recaudación de más de 5 millones de euros en solo tres meses. Lo contamos en Tercer Milenio.

 

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Se busca el bosón de Higgs

Publicado el 13/12/2011 por Pilar Perla

Como en el lejano Oeste, la Física tiene sus “más buscados”. Así vimos desde Tercer Milenio el bosón de Higgs.

Hoy, los responsables de los grupos ATLAS y CMS del CERN darán información actualizada sobre la búsqueda del Higgs. La expectación en el mundo científico es máxima.

En un artículo publicado en 2003 en Tercer Milenio, Miguel Ángel Sabadell nos hablaba así del buscado bosón de Higgs:

“¿De qué está hecha la materia? A este interrogante los físicos responden que los
átomos están hechos de electrones, protones y neutrones. A su vez, protones y
neutrones están hechos de unas partículas más pequeñas llamadas quarks. La
teoría predice que debe haber seis de ellos, de nombres tan floridos como
arriba, abajo, encanto, extraño, valle y cima. En los aceleradores se han
descubierto todos ellos. Pero existe una partícula predicha teóricamente que
todavía no se ha encontrado: el bosón vectorial de Higgs o, como la bautizó el
Nobel Leon Lederman, la partícula divina. Su existencia fue postulada hace más
de 30 años y responde a dos de las preguntas más fundamentales de la Física de
lo muy pequeño: ¿por qué las partículas tienen masa? ¿por qué esas masas son tan
diferentes? La respuesta es: por culpa del Higgs. Es ella la que da las masas a
las partículas elementales. Resulta sorprendente que un concepto tan familiar
como el de la masa no fuera entendido hasta que surgió el Modelo Estándar, el
paradigma que puso orden en el caótico mundo de los constituyentes fundamentales
de la materia. Todos estamos acostumbrados a oír hablar de campos eléctricos,
magnéticos y gravitacionales. Así, una persona en el campo gravitatorio
terrestre siente una fuerza. Las ondas electromagnéticas (como las ondas de
radio y televisión) viajan por el espacio del mismo modo que las olas en un
estanque se mueven por el agua. Si describimos el estanque en el lenguaje
cuántico, la superficie del agua por la que se mueven las olas sería lo que se
llama un “campo”. La Física propone la existencia de otro campo que todavía no
se ha observado, un campo que casi es indistinguible del espacio vacío: el campo
de Higgs. Se cree que este campo llena todo el espacio y, por interacción con
este campo, las partículas elementales toman sus masas: las partículas que
interaccionan fuertemente con el campo de Higgs son pesadas; las que
interaccionan débilmente son ligeras. El campo de Higgs tiene, al menos, una
partícula asociada, el bosón de Higgs, que se encuentra relacionado con la
fuerza débil -una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza y
responsable de ciertas desintegraciones radiactivas-. Con ella, el edificio
teórico de la Física de partículas, el Modelo Estándar, queda completo. De otro
modo, habría que replantear lo que ocurre en el Universo más allá de este
modelo. Para encontrarlo se debe hacer colisionar partículas en un acelerador
con la energía necesaria y observar los productos de su desintegración. El nuevo
acelerador del CERN, el LHC, que empezará a trabajar en 2005, tiene entre sus
misiones dar caza al Higgs”.

Permanecemos a la escucha.

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Lynn Margulis, una vida dedicada a la vida

Publicado el 23/11/2011 por Pilar Perla

 ”Gaia es el único lugar del Universo en el que estamos seguros de que hay vida: desde los foraminíferos a tus niños”. Se lo escuché decir a la bióloga Lynn Margulis en la apertura del II Congreso sobre Comunicación Social de la Ciencia, en La Coruña, 2005. Allí nos repartió fotocopias con diversos foraminíferos y cada uno tuvimos que elegir ‘el nuestro’, para no olvidarlo nunca.

Margulis añadió que “los humanos somos muy recientes y muy diferentes a los otros organismos: podemos hablar y podemos mentir. Quizás mucho después de nuestra extinción, ellos seguirán”.

Hoy, las agencias dicen:

“La profesora distinguida de la Universidad de Massachusetts y  miembro dela Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos Lynn Margulis ha muerto a los 73 años, como consecuencia de un  derrame cerebral ocurrido mientras trabajaba con una  estudiante”.

 Y sigo buceanndo en el archivo para rescatar esta otra frase que apunté en Coruña: “¿De dónde  viene la idea de independencia política? Biológicamente, tenemos una dependencia total; la independencia de la biosfera significa la muerte“.

Años antes, en 1999, Margulis estuvo en Zaragoza, en la imponente Conferencia Cajal y la Consciencia, que trajo también a Roger Penrose y David Chalmers. Miguel Ángel Sabadell entrevistó a Lynn Margulis para Tercer Milenio:  

LYNN MARGULIS: “La fuente de innovación en evolución es la simbiogénesis”

PREGUNTA. La simbiogénesis ¿no está en contra de la selección natural, pues habla de cooperación?

RESPUESTA. Yo no hablo de cooperación sino de simbiosis, del contacto físico entre dos seres de especies distintas. Simbiogénesis es una emergencia de tejido, orgánulos, órganos y comportamiento nuevos, que procede de la interacción de especies diferentes. En evolución, la selección natural es redactor pero no autor.

P. Otros consideran que la selección natural es motor de la evolución…

R. La selección natural es absolutamente esencial pero ¿de dónde viene la novedad en la evolución? No de la selección natural, como dice Richard Dawkins. Las mutaciones al azar no son importantes; refinan pero no innovan. La fuente de innovación es la simbiogénesis. Por ejemplo: por un lado se tiene la fotosíntesis y por otro la motilidad. Juntos dan un alga que puede nadar.

P. Usted es una de las teóricas dela hipótesis Gaia. ¿No es una idea algo panteísta?

R. Esa es una crítica naïf. Si la simbiosis es contacto físico entre organismos de especies diferentes, Gaia es simbiosis desde el punto de vista del espacio.

¿Quién era? Así lo contamos entonces:

“Lynn Margulis se licenció en la Universidad de Chicago y obtuvo su doctorado en la de California en Berkeley. Fue el 1970, mientras era profesora asociada en la Universidad de Boston, cuando publicó su revolucionaria idea sobre el origen simbiótico de las células eucariotas, las células con núcleo: tanto los cloroplastos como las mitocondrias evolucionaron simbióticamente dando lugar a la célula que hoy conocemos. Hoy, es profesora del departamento de Geociencias de la Universidad de Massachusetts y autora de libros como ‘Microcosmos’”.

En 2005, Heraldo recogía esta frase de Margulis, en una nueva visita a Zaragoza:

“El hombre cree que es invencible, invulnerable. Nada más lejos de la realidad”.

 

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Tu ritmo biológico: los relojes, la epigenética y… ¿el vino?

Publicado el 22/11/2011 por Jesús Méndez

 

                          Tú te escondes detrás de un violoncello a desnudar y vestir el tiempo como si fuese una muñeca antigua. 

La música que gotea debajo de un paraguas. 

Fernando Menéndez. ‘Historias Somalíes’.

Por todas partes relojes

Estás en un concierto. El batería marca imperturbable el compás y tú sigues el ritmo dando golpes al suelo con el pie. Lo haces inconscientemente, aunque en algún momento te percatas de lo que haces y te sorprendes ligeramente. Lo que no piensas en ese momento es que dentro de ti millones de relojes están marcando otro compás, que en general dura unas veinticuatro horas y que altera los compases periódicamente para que sepas cuándo debes dormir, la temperatura que debes marcar, cuándo tienes que comer.

 

Los ritmos 

La luz es el regulador del reloj principal, alojado en el hipotálamo

La naturaleza, nosotros incluidos, genera ritmos por doquier. En nuestro caso, un conjunto de ellos son los que reciben el nombre de ritmos circadianos (del latín: alrededor del día), que oscilan con una periodicidad de unas 24 horas (pero que no son nuestros en exclusiva: los presentan el resto de animales, las plantas e incluso las algas y las bacterias). Esos ritmos son los que hacen que, cuando la noche se acerca, comiencen a aumentar los niveles de melatonina, una hormona que nos relaja y disminuye las funciones vitales, que nos prepara para el sueño (es, de hecho, esa hormona que ya se comercializa para minimizar el jet-lag, aunque su eficacia real todavía no haya sido precisada. Y es, además, una hormona liberada por la glándula pineal, una pequeña estructura alojada en el mismo centro del cerebro y en la que Descartes, por criterios ante todo estéticos, situó nada menos que el lugar donde se alojaba el alma humana). Son también esos ritmos los que, un par de horas antes de que despertemos producen un gran pico de cortisol, la llamada hormona del estrés, que nos prepara para el día subiendo la tensión arterial, liberando azúcar a la sangre y aumentando nuestro nivel de alerta ante el día que se avecina. Y es, también, la responsable de que nos apetezcan tostadas para desayunar y uno de los factores que contribuye a que un alto porcentaje de infartos se produzcan en las primeras horas del día…

Sucesión diaria en los picos de melatonina (sueño) y cortisol (despertar)

 

Los relojes 

Los ritmos circadianos influyen en todas nuestras actividades diarias

Decíamos que el periodo de estos ritmos es de unas 24 horas, pero eso no es del todo cierto. En realidad se aproxima a 25, por lo que debe ser ajustado para que no se produzcan retardos de fase (y que no nos entre el sueño una hora más tarde cada día). Para ello son necesarios los llamados zeitgebers (del alemán, sincronizadores o dadores de tiempo). El más importante es la luz, el regulador del reloj principal. El gran reloj, como podríamos llamarlo, se encuentra alojado en el hipotálamo, una estructura cerebral responsable del control de multitud de funciones corporales. El hipotálamo se encuentra conectado directamente con la retina, de forma que las señales de luz que le llegan desde ella hacen que sea capaz de adaptarse al entorno y ajustarse a las 24 horas. Pero, como decíamos, y aunque suene increíble, disponemos en realidad de millones de relojes en nuestro interior, prácticamente en cada órgano y cada célula, que se ajustan al reloj principal pero que en cierto modo pueden funcionar también de forma independiente de él. Y en este caso no reciben información de la luz, sino por ejemplo de la temperatura o de los alimentos. Así, se ha visto que los relojes que tenemos en el hígado se regulan también por el ciclo de comidas que hagamos. Lo cual se relaciona con el hecho de que trastornos del ritmo circadiano – como los que acontecen en los trabajadores por turnos – no sólo puedan causar problemas de insomnio o depresión, sino también multitud de problemas metabólicos como el desarrollo de diabetes. O incluso con que el ayuno se plantee como un método para combatir el jet-lag. Pero, ¿cómo son y en qué consisten exactamente estos pequeños relojes?

En el fondo los relojes son castillos de Lego que juegan con el ADN. La vida se basa en la genética porque contiene la información necesaria para fabricar proteínas, pero para ello el proceso tiene que estar regulado. No sólo es que algunos órganos produzcan unas proteínas y otros otras, es que dentro de cada uno de ellos habrá momentos en que una proteína se fabrique y otros en que no, y esta variación también puede ocurrir a lo largo del día, cíclicamente. Por ejemplo, uno de estos pequeños relojes es el llamado CLOCK (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput) – los acrónimos, siempre tan ajustados -. CLOCK es una familia de proteínas que lo que hacen es dirigir y coordinar la producción de otras muchas. Para ello, y para mantener un ritmo circadiano, lo que hacen es ´trabajar y descansar´ de forma cíclica a lo largo de cada día. Y quien le dicta cuándo debe hacerlo es otra familia de proteínas llamadas PER (de Period, en inglés). Para conseguirlo lo que hacen es sintetizarse y degradarse cíclicamente a lo largo del día. Como un castillo de ladrillos de Lego que se va formando y que al poco debe ser destruido para poder seguir jugando el día después. Como un reloj de arena al que se le da la vuelta una vez cada doce horas. Algo así. De hecho, hace muy poco se ha descubierto que PER es la principal responsable de que nos levantemos por la mañana, incluso en ausencia de despertador. Cuando el castillo se destruye, es cuando nos despertamos. Pero entonces, y según el título, ¿qué tiene que ver esto con la epigenética?

La epigenética 

Podríamos pensar que la genética es como un libro, con multitud de palabras en su interior. Si así fuera, la epigenética tendría que ver con el hecho de leer ese libro, con decidir si lo abrimos o lo dejamos en la estantería. La definición preferida de epigenética es ésta: el conjunto de cambios heredables en la expresión génica que no van acompañados de cambios en la secuencia de ADN. O lo que es lo mismo, aquellos cambios que pueden pasar a las células hijas pero que no tienen que ver con mutaciones, con cambios en las letras, sino con variaciones en la expresión de los genes, con las veces que sacamos el libro de la estantería. Estos cambios afectan, fundamentalmente, a la forma en que se empaqueta el ADN, de forma que en determinado momento, éste pueda abrirse o cerrarse, permitiendo así la expresión de sus genes (la lectura de su información) o cerrándose (impidiéndola). Son cambios que pueden tener que ver en gran medida con el ambiente, y que parecen estar detrás del hecho, por ejemplo, de que abuelos que llevaron dietas muy ricas en grasas tiendan a tener nietos diabéticos. O que tras periodos de hambruna, como sucedió en ciertas zonas tras la guerra mundial, los descendientes tiendan a ser más bajos que sus ancestros. Y eso entre otras muchísimas cosas, sobre todo confinadas a una misma persona. Variaciones epigenéticas parecen estar detrás de la consolidación de la memoria o, en otro sentido, de alteraciones que puedan llevar a un cáncer. Es decir, la epigenética está sobre el ADN, pero, a la vez, se encuentra en el mismo centro de la vida. Y así, si la vida sigue unos ritmos, sería incluso estéticamente probable (o cuando menos deseable) que la epigenética lo hiciera también. Y parece que lo hace.

La epigenética regula la expresión de los genes en proteínas

Se ha visto que hasta el 15% de todos los genes siguen un ritmo circadiano. Pero es que, además, recientemente se ha visto que el propio regulador CLOCK (los acrónimos, ¿recuerdan?) es en sí un regulador epigenético. CLOCK tiene la propiedad de unirse al ADN y de acetilar histonas, es decir, añadir un grupo químico a las proteínas que se encargan de empaquetar el ADN, de guardar el libro en la estantería. Al añadir este grupo, las proteínas se relajan y permiten que el ADN pueda ser leído. Por tanto, si CLOCK sigue un ritmo circadiano (el castillo de Lego), la propia regulación epigenética que de él depende lo sigue también. Y no es el único. No crean que nos hemos olvidado del vino.

 

¿Y el vino?

Es posible que conozcan la llamada “paradoja francesa”. Durante mucho tiempo los científicos no se explicaban por qué los franceses, que suelen llevar una dieta especialmente rica en grasas, presentaban sin embargo tan pocas enfermedades cardiovasculares. La solución parece estar en que suelen comer con una copa de vino tinto, y éste contribuye a protegerles de posibles infartos, entre otros beneficios. El vino, con moderación, ofrece numerosas ventajas. Reduce el llamado colesterol malo y aumenta el bueno, contiene gran número de antioxidantes y es fuente de un compuesto llamado resveratrol, con el que vamos a tratar de cerrar el círculo anunciado en el título.

Hasta hace poco se pensaba que el resveratrol activaba a las sirtuinas, unas proteínas de lo más espectaculares. Las sirtuinas producen un montón de efectos sobre el metabolismo, todos ellos en general muy favorables. Parecen ser incluso las responsables de que la restricción calórica, o el simple hecho de comer menos, vaya, alargue la vida de numerosos animales. Pero lo curioso en este caso es que, al igual que CLOCK, las sirtuinas son además reguladores epigenéticos que actúan sobre el libro del ADN. Es decir, que el vino ya tendría bastante que ver con el círculo trazado.  Pero hay una cosa más, y es que resulta que: ¡su actividad está sometida a ritmos circadianos, y ellas mismas actúan sobre los castillos de Lego! 

Pausa.

Y es que, como ven, con esto ya estaría, ya tendríamos un círculo conteniendo los conciertos, los ritmos de la naturaleza, los nuestros propios, el metabolismo, la epigenética y el vino que también actúa sobre la epigenética y ésta sobre los propios ritmos y vuelta a empezar. Pero no. Las conclusiones no siempre respetan la estética. A pesar de que pastillas de resveratrol concentrado ya se venden en las farmacias, los estudios no han demostrado hasta la fecha que sea realmente capaz de activar las sirtuinas ni que se trate de la molécula clave que explique los efectos beneficiosos del vino. Y aún más, hace sólo unos días, la revista Nature publicaba un artículo en el que se cuestionaba toda la tesis de que las sirtuinas se activaran con la restricción calórica, o el que su propia activación alargara la vida. Y así, a pesar de tantos relojes, todos ellos tan perfectamente sincronizados, el círculo no se ha cerrado.

La ciencia, siempre tan exigente, (a veces) tan fría ante la estética.

O lo que es lo mismo:

No sólo es la música que gotea debajo de un paraguas, sino que

hay que elegir bien los números para que los relojes sean esféricos.

Jesús Méndez (@dixit_ciencia)

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Invitados a tocar una sinfonía planetaria

Publicado el 03/11/2011 por Pilar Perla

Con nuestro teléfono móvil como instrumento musical, el día 11 de noviembre (11-11-2011), a las 11 horas, 11 minutos, 11 segundos, estamos invitados a formar parte de la mayor orquesta jamás montada. El planeta Tierra tocará una Sinfonía masiva.

Basta con bajarse al móvil una aplicación y, el día D a las hora H, arrancarla para sincronizarnos con el resto del planeta y, juntos, hacer sonar un fragmento de la Quinta Sinfonía de Beethoven.

Al terminar, desde la web de este proyecto podrá consultarse un mapa que mostrará cuántos lugares se han sumado a la iniciativa y cuántas personas han participado desde cada país.

Los impulsores destacan el valor simbólico de este acto que propone a la humanidad sincronizarse para hacer algo juntos. El objetivo “es muy simple: evidenciar que el mundo debe cambiar y que tenemos los instrumentos y la voluntad colectiva para hacerlo”.

Buena elección, la música, para tratar de unirnos.

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El magma pinta el océano

Publicado el 26/10/2011 por Pilar Perla

El 23 de octubre, el espectrorradiómetro MODIS del satélite Terra de la Nasa captó esta imagen en color real de la isla de Hierro. Una mancha de intenso color verde destaca sobre el Atlántico, al sur de la isla canaria.

La parte más ancha de la mancha mide entre 25 y 30 km. Su longitud alcanza los 100 km desde la gran masa cercana a la costa hasta las espirales que se deshacen al sudoeste. Este penacho verde, provocado por la erupción volcánica submarina registrada a 5 km de la costa, está formado por una mezcla de gases volcánicos, material magmático y rocas del lecho marino.

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Cómo perpetuar un mensaje eternamente

Publicado el 26/10/2011 por David Gascón

¿Qué harías si fueras el responsable de mantener un mensaje hasta el final de los días del Universo? Este planteamiento con aire un tanto épico y, por qué no, romántico, es sin duda todo un reto tanto para la ciencia como para la ingeniería, puesto que nos lleva ante los límites mismos de la física, la química y los procesos de digitalización de la información.

Inicialmente podemos pensar que sería una buena idea grabar esta información en un formato digital como un CD, DVD o lápiz de memoria y lanzarlo al espacio para evitar que cuando la Tierra sea absorbida por el sol dentro de unos 5.000 millones de años el mensaje se destruya.

Lo cierto es que esta solución no sería viable puesto que la misma radiación a la que se ve sometido el objeto en su viaje al espacio haría que las delicadas capas de material magnético o de transistores de silicio usadas para el almacenamiento de la información se degradaran en un intervalo de tiempo que podría variar de cientos a miles de años, dependiendo del material externo con que se protegiera ese satélite.

Este proceso de degradación por radiación es debido a la energía liberada por las distintas estrellas en los procesos de fusión atómica. En ellos se generan los llamados rayos cósmicos compuestos mayoritariamente de ondas gamma que pueden, ‘literalmente’ traspasar cualquier tipo de materia y de cualquier grosor, ya que su longitud de onda (su tamaño) es menor que el mismo átomo, lo que hace que viajen por el vacío sin ser molestadas por la materia hasta que se chocan con ella y le transmiten parte de su energía, haciendo que ésta se degrade en el proceso.

Aunque usáramos un medio físico más estable como una plancha de acero para codificar el mensaje y lanzáramos esa plancha al espacio, nunca se salvaría de la degradación producida por las nubes de micrometeoritos. Hablamos de millones de partículas de diámetro mínimo (micrómetros) que avanzan por el espacio a velocidades que llegan a los 50km/s agujereando todo lo que se pone en su camino. En la imagen podemos ver el impacto de este polvo cósmico en las capas externas de una de las naves usadas por la NASA . (Más información en “Handbook of Environmental Degradation of Materials“, una de las obras maestras sobre la estabilidad de los materiales en el espacio escrita por Myer Kutz).

Para comprender la inestabilidad de la materia a lo largo de intervalos de tiempo largos, en la Tierra existe un término denominado meteorización, que explica cómo las rocas son destruidas continuamente debido tanto a factores físicos como químicos. Pensemos que en sólo un breve instante de la Tierra (50 millones de años), suceden acontecimientos como el nacimiento del Everest o el cambio completo de la morfología en un paisaje.

¡Ojo!, esto no quiere decir que los átomos sean inestables. Sólo los isótopos lo son. Los átomos por sí mismos sí son estables, sin embargo, las estructuras complejas formadas de sus combinaciones no lo son. Esto explica por qué un diamante es extremadamente delicado y se destruye con facilidad y sin embargo los átomos de carbono que lo forman se mantienen intactos.

También se podría pensar en la transmisión del mensaje mediante el uso de ondas electromagnéticas o incluso fotónicas, pero de nuevo tenemos el problema de que no seríamos capaces de mantener su emisor sin que se degradara. Este se descompondría por las mismas razones que lo haría la plancha de acero del caso anterior. Por otro lado, tampoco seríamos capaces de generar una onda tan potente como para que sobreviviera miles de millones de años viajando por el Universo. Sólo las explosiones de los grandes astros provocan una disipación de energía capaz de generar radiación de fondo.

Pero entonces…, si la materia en forma compleja y las ondas no son estables, ¿qué lo es?

Lo primero que tenemos que preguntarnos es qué es lo que ha permanecido estable en la Tierra mientras todo lo demás se degradaba, cambiaba y desaparecía. Y la respuesta es clara: la vida. Las primeras formas de vida surgieron hace unos 4.000 millones de años, sólo 600 después de que se forjara el planeta; y esas primeras formas de vida en forma de estructuras de ADN se han mantenido estables desde entonces. Pero, ¿qué es lo que hace al ADN eterno?

Como podemos imaginar, el ADN no es más fuerte ni estable que una roca, ni siquiera que una hoja de papel; el ADN, como todas las estructuras formadas por moléculas orgánicas, es fácilmente degradable y se mantiene intacto sólo en un entorno muy controlado; sin embargo, porta en su interior algo que el resto de la materia no tiene: el potencial de replicación.

Lo que se valora del ADN no es “lo que es” sino su intención o potencial por “llegar a ser”, “por mantenerse”. El ADN – junto con su ejército de genes – en realidad de lo que se encarga es de dotar al ser que genera de los recursos necesarios para asegurar un abastecimiento energético que en una última instancia permita la replicación, es decir, el mantenimiento de la información de este mensaje genético.

Para entender esto hay que ver el ADN como un mensaje, como información pura y dura. Peter B. Medawar, premio Nobel de Medicina (1960), ya pensaba así y definía los virus de la siguiente forma: “los virus son un mensaje de malas noticias envueltas en una cápside de proteínas”. Y extrapolando esta definición podemos hablar de la vida como la fuente de información compleja más duradera que ha existido jamás.

Para entender cómo se transforma el ADN en información digital veámoslo como una secuencia enorme de la forma: ATGCTAG… que se genera usando 4 tipos de ácidos nucleicos: adenina, timina, guanina, citosina. Para pasar esto al sistema binario simplemente tenemos que asignar una combinación de unos y ceros usando 2 dígitos (2 bits).

  • Adenina  =   A  = 00
  • Timina    =   T  = 01
  • Guanina  =  G  = 10
  • Citosina   =  C  = 11

De esta forma, la secuencia anterior se transformaría en: 00-01-10-11-01-00-10, y la podríamos guardar en cualquier sistema computacional, puesto que ya la tenemos en nuestro alfabeto de dos símbolos (que es a lo que nos referimos cuando hablamos de “digitalización”).

El paso de la codificación de ADN real a digital es algo que ya se conocía, lo que es realmente novedoso, y lo que ha supuesto un hito en la ciencia, es el paso contrario. Esto lo consiguió el el equipo liderado por Craig Venter, uno de los padres de la genética moderna y precursores de la decodificación del genoma.

Lo que ha conseguido Venter ha sido crear ADN real a partir de un modelo (un mensaje) generado en un ordenador. Este ADN “virtual” ha sido creado copiando el ADN de la bacteria Mycoplasma mycoides y añadiéndole información extra, (nuevas letras al mensaje denominadas watermarks). Esta nueva información en forma de pares de bases ha sido posteriormente trasplantada a otro tipo de bacteria Mycoplasma capricolum que tiene una tasa de replicación mayor, lo cual facilitó el experimento.

En la imagen podemos ver fragmentos del ADN “digital” insertados dentro del genoma de Mycoplasma capricolum, concretamente una secuencia de 100.000 bases (100kb) de un total de 500kb que fueron trasplantadas a partir de su generación en cultivos de levaduras y de técnicas de amplificación por reacción en cadena de la polimerasa (PCR). (Para mayor información sobre el proceso, dejo el enlace al artículo publicado en Science, que es de acceso público: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome).

El resultado es más que sorprendente. ¡El nuevo mensaje insertado se autorreplica!, es decir, ha adquirido el potencial de supervivencia del que hablábamos al principio. En la imagen podemos ver algunas de las bacterias generadas con la codificación de este nuevo ADN junto con la información extra añadida.

Cierto es que en este caso el mensaje generado ha coincidido con las cadenas de genes, es decir, con las secuencias de ADN que llegan a expresarse. Sin embargo, pensemos que en muchas de las células de los seres vivos el ADN basura – ADN no codificante – representa el mayor porcentaje, llegando en algún caso a constituir un 90% del total. Esto nos da un espacio valiosísimo para la inserción de información extra que jamás interferirá con la expresión de los genes, puesto que se encuentra en zonas de no generación (para ser precisos siempre se tienen que respetar las zonas limítrofes entre genes del ADN basura, ya que contienen secuencias que anuncian la llegada a los fragmentos de información de esos genes y son útiles en el proceso de replicación).

Volviendo a nuestro propósito, de cómo conseguir generar el mensaje más duradero de la historia, el siguiente paso sería crear secuencias repetitivas del mensaje a insertar, de forma que cuando surjan las variaciones debidas a los fallos en el proceso de replicación se pueda reconstruir el mensaje original comparándolas entre ellas. Por ejemplo, si queremos codificar el mensaje: “deus ex machina” lo escribiríamos varias veces seguidas, de forma que cuando se quisiera descifrar, se pudieran comparar secuencias entre sí aunque existieran errores en algunos caracteres insertados. En el ejemplo en cada una de la secuencias existe un error, pero por comparación entre ellas podemos reconstruir el mensaje original.

  • “xeus ex machina”
  • “deus et machina”
  • “deus ex machink“

Como último paso, una vez codificado nuestro mensaje en las secuencias de ADN digital y trasplantado éste a las bacterias receptoras, se pasaría al proceso de creación de las primeras colonias y éstas serían esparcidas por el espacio en todas las direcciones, de igual forma que en su día se transportó el material genético mediante la hipótesis de la panspermia.

Nota del autor: La finalidad del presente artículo es difundir distintos conceptos científicos de manera amena enmarcados dentro de una historia plausible a nivel teórico pero obviamente inabarcable a día de hoy a nivel técnico.

Autor del artículo:  David Gascón

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