Son todos los que están pero no están todos los que son.


Hemos conocido recientemente la concesión del Nobel de Medicina y Fisiología. Los premiados este año han sido John B. Gurdon y Shinya Yamanaka por sus trabajos en el campo de la reprogramación celular. Anteriormente se pensaba que las células diferenciadas como las pertenecientes a la piel, neuronas, cardiomiocitos no podían regresar al estado indiferenciado del cual provenían. Los trabajos de estos científicos demuestran que esto no es así. Una célula diferenciada puede regresar a ese estadío indiferenciado y pluripotencial pudiendo dar lugar a un tipo de célula diferente del que proviene. Para más información podeís consultar el monográfico Células Madre: porque madre, no hay más que una…o no?

Sir John Bertrand Gurdon

Gurdon, en 1962, descubrió que la diferenciación de las células es reversible a través de un experimento que ha llegado a ser un clásico. Mediante la técnica de transferencia nuclear , que consiste en quitar el núcleo a una célula y ponerle el de otra, se sustituyó el núcleo de un oocito de la rana (Xenopus) por el de células diferenciadas, en este caso de intestino. Gurdon observó que los renacuajos obtenidos de estos huevos eran completamente normales. Se trataba del primer caso de clonación. Gurdon, J. B. Dev. Biol. 4, 256–273 (1962).

Shinya Yamanaka

Shinya Yamanaka, más de 40 años después, en 2006, realizó experimentos en los que células maduras intactas de ratones podían ser reprogramadas, sorprendentemente, mediante la introducción de sólo cuatro genes (Oct4, Sox2, c-Myc y Klf4), obteniendo lo que se denominó iPS, por sus siglas en inglés: “induced Pluripotent Stem” es decir, células pluripotenciales inducidas capaces de convertirse en cualquier tipo de célula. Takahashi, K. Cell 126, 663–676 (2006).

Gurdon, seguramente, ya estaría pensando que jamás se lo darían. Han pasado nada más y nada menos que 50 años desde su descubrimiento. ¿Pero desde los experimentos de Gurdon hasta los de Yamanaka no ha habido avances en este tema? La respuesta es sí.

Helen Blau

En 1983 Helen Blau , mediante experimentos de  fusión celular que consisten en unir células mediante polietilenglicol (PEG) o descargas eléctricas obteniendose una “célula” con muchos núcleos, observó que si se mezclaban células diferenciadas con células madre embrionarias, la pluripotencialidad de una célula embrionaria era más fuerte que la diferenciación de célula somática, convirtiendo los núcleos diferenciados en pluripotenciales. Helen Blau demostró que en las células pluripotenciales existían factores que mantenían este estado y también que otra célula diferenciada podía conseguirlo. Los experimentos de Helen Blau abrieron las puertas a investigadores como Shinya Yamanaka para buscar estos factores. Blau, H. Cell 32, 1171–1180 (1983)

De izquierda a derecha, Ian Wilmut y Dolly

Además, el 5 de julio de 1996 nace Dolly,  el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta. ¿Qué importancia tuvo esto? pues que lo que realizó Ian Wilmut era nada más y nada menos que un ensayo de reprogramación de células de mamífero que dió lugar a la famosa oveja Dolly. El experimento cosistió en enuclear un óvulo no fecundado y sustituirlo por por el de una célula ya diferenciada o especializada procedente de la glándula mamaria de un animal adulto. Para que se pudiera generar un individuo a partir de esta combinación era necesario que el núcleo de la célula ya diferenciada se reprogramara. Wilmut, I .Nature 385, 810–813 (1997).

Clonación de la oveja Dolly

Todos estos trabajos han contribuido de forma importante a que el campo de la reprogramación celular esté tan de moda. Habría que hablar, además, de los autores materiales de los experimentos como por ejemplo Takahashi, autor del artículo en el cual se publican los factores necesarios para la reprogramación. El esfuerzo de todos los científicos partícipes de estos trabajos lo han hecho posible.

Felicidades a John B. Gurdon y Shinya Yamanaka por el premio y sobre todo, a toda la gente que ha estado detrás de ellos trabajando para que fueran posibles esos hallazgos.

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Lynn Margulis


Lynn Margulis

Hoy hemos podido conocer la muerte de Lynn Margulis a través de las palabras de su hijo Dorion Sagan. Ha sido publicada en su perfil de facebook, lo que a provocado una avalancha de comentarios de admiración hacia una persona que es el referente de la teoría endosimbionte (simbiogénesis).

Lynn Margulis lucho durante toda su carrera científica para demostrar las teorías e ideas en las que creía. Ahora, son temas de estudio en la totalidad de los libros de texto. Basó su carrera en temas de evolución. Esto es lo que le hizo plantearse seriamente el origen de las células que nos componen, las células eucariotas. Se sintió atraída por el mundo de las bacterias, que en aquel entonces ella decía que eran consideradas sólo en su dimensión de gérmenes de carácter patógeno y sin interés en la esfera del evolucionismo. Para Margulis el paso de procariotas a eucariotas significó el gran salto en complejidad de la vida y uno de los más importantes de su evolución. Las teorías que desarrollo, chocaban fuertemente con la corriente neodarwinista. Esta teoría se apoyaba para explicar la evolución de los seres vivos en pequeños cambios adaptativos producto de mutaciones aleatorias (errores en la replicación del ADN) que la selección natural se habría encargado de fijar. Esta teoría está respaldada actualmente por gran parte de la comunidad científica.

Mitocondrias

Mitocondrias

Lynn Margulis planteo la teoría de la endosimbiosis seriada (SET). El origen de las células eucariotas vendría dado como consecuencia de sucesivas incorporaciones simbiogenéticas de diferentes células procariotas. Los ejemplos más claros para Margulis son el cloroplasto que poseen las células eucariotas vegetales y las mitocondrias. Ella lo dice en uno de sus textos “La idea fundamental es que los genes adicionales que aparecen en el citoplasma de las células animales, vegetales y otras células nucleadas no son «genes desnudos», sino que más bien tienen su origen en genes bacterianos. Estos genes son el legado palpable de un pasado violento, competitivo y formador de treguas. Las bacterias que hace mucho tiempo fueron parcialmente devoradas, y quedaron atrapadas dentro de los cuerpos de otras, se convirtieron en orgánulos” “Las mitocondrias respiradoras de oxígeno de nuestras células y otras células nucleadas evolucionaron a partir de simbiontes bacterianos ahora llamados «bacterias púrpura» o «proteobacterias». Los cloroplastos y otros plástidos de algas y plantas fueron en su tiempo cianobacterias fotosintéticas de vida libre”.

Poder publicar sus trabajos le resultó muy duro. Después de 15 intentos lo logró con el título Origin of Mitosing Cells.

Simbiogénesis

Simbiogénesis

La simbiogénesis no es aceptada como válida por la mayoría del mundo académico. uno de sus detractores dice “Lynn Margulis, que presentó las evidencias que persuadieron a los biólogos de que mitocondrias y cloroplastos fueron en otro tiempo simbiontes, ha afirmado a veces que la simbiosis es la fuente principal de novedad evolutiva, y que la selección natural ha sido de importancia menor. Esto es inaceptable. […] La simbiosis no es una alternativa a la selección natural; más bien es al revés: necesitamos una explicación darwiniana de la simbiosis.”. Cabe señalar que Margulis nunca había cuestionado la selección natural; por el contrario, la consideraba necesaria para fijar las relaciones simbióticas.

Actualmente estaba trabajando en el estudio de diferentes espiroquetas y su posible protagonismo en procesos simbiogenéticos. Descubrimentos sobre los cilios de las células eucariotas que probarían su origen simbiótico.

Lynn Margulis no faltó a la cita de la polémica al afirmar en una entrevista publicada en Abril 2011 en Discover, en la cual comentaba uno de sus artículos, publicado en la revista Symbiosis. En este, y cito palabras de Lynn Margulis decía “nosotros afirmamos que no hay evidencia de que el SIDA sea causado por un virus… La sífilis es conocida como “la gran imitadora” porque los pacientes muestran una gran diversidad de síntomas en un determinado orden…” Para Aquellos que quieran leer la entrevista integra, Discover.

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¿James Watson y Francis Crick?


Sí alguien nos preguntara, ¿Cuál sería para ti un descubrimiento relevante en ciencia?, muchos contestaríamos, “los realizados por James Watson y Francis Crick.”

Analicemos entonces el nivel de importancia que tuvo dicho descubrimiento y si este tiene merecida o no la fama, sin menospreciar el trabajo realizado.

Viendo una cronología de eventos, en la historia del ADN, nos damos cuenta que todo empieza mucho más atrás de 1953 cuando se publica el artículo de la estructura del ADN por James Watson y Francis Crack.

Watson, Crick y el modelo de la doble hebra de ADN

Todo parece empezar en 1869 cuando se aisló por primera vez y de forma accidental por el médico suizo Friedrich Miescher. Él lo llamó “nucleina”. 50 años más tarde Phoebus Levene identificó la unidad que compone el ADN, el nucleótido. Mostró que este estaba formado por una base, un azúcar y un fosfato, sugiriendo además que formaba una “estructura con forma de solenoide (muelle)” con unidades de nucleótidos unidos a través de los grupos fosfato. La función biológica del ADN comenzó a dilucidarse en 1928 cuando se inicia la búsqueda del factor transformante, experimento de Griffith.

En 1930 Levene y su maestro Albrecht Kossel describen sus componentes,. Estableciendo las bases que condujeron a esclarecer la estructura del ADN. En 1937 William Astbury produjo el primer patrón de difracción de rayos X que mostraba que el ADN tenía una estructura regular. 1944, año en el cual Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty. Estos investigadores extrajeron la fracción activa (el factor transformante), vieron que estaba constituido principalmente por “una forma viscosa de ácido desoxirribonucleico altamente polimerizado”, es decir, ADN. La identificación del ADN como principio transformante aún tardó varios años en ser universalmente aceptada, este descubrimiento fue decisivo en el conocimiento de la base molecular de la herencia, y constituye el nacimiento de la genética molecular.

El papel exclusivo del ADN en la heredabilidad fue confirmado en 1952 mediante los experimentos de Alfred Hershey y Martha Chase.

Rosalind Franklin

En este punto entran en juego James Watson y Francis Crick que con los datos de  la “equimolecularidad” de las bases ([A]=[T], [G]=[C]), que la cantidad de G+C en una determinada molécula de ADN no siempre es igual a la cantidad de A+T y puede variar desde el 36% al 70% del contenido total junto con los datos de difracción de rayos X proporcionados por Rosalind Franklin; propusieron en 1953 el modelo de la doble hélice de ADN. En 1960 se penso en otorgar el Premio Nobel de Química a Watson, Crick y Wilkins pero no toda la comunidad científica está de acuerdo con la decisión como se puede ver en una carta escrita ni más ni menos que por Linus Pauling.

Primera fotografía del ADN obtenida mediante difracción de rayos X

Premios Nobel. En 1962, después de la muerte de Franklin, los científicos Watson, Crick y Wilkins, a recibieron conjuntamente el Premio Nobel en Fisiología o Medicina. Sin embargo, el debate continúa sobre quién debería recibir crédito por el descubrimiento.

Observando la secuencia de los acontecimientos ¿Cuál de los hallazgos en la carrera por descubrir el ADN, molécula portadora de la información heredable, ha sido más determinante?

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Reprogramando bacterias para matar bacterias.


Alexander Fleming examinando una placa petri

El increíble aumento en la esperanza de vida actual, que ha pasado de ser de 30 años allá por la Grecia clásica o la antigua roma a casi 70 años actualmente, ha sido en gran medida posible gracias a las reformas y la generalización de la sanidad e higiene en la sociedad actual. Quizás los productos estrella en esta revolución sanitaria han sido los antibióticos. Desde que el bacteriólogo británico Alexander Fleming descubriese la penicilina allá por el 1928, millones han sido las vidas salvadas gracias a estos compuestos antimicrobianos. Pero al igual que la crisis económica esta azotando nuestras vidas, también parece que la bonanza sanitaria, en cuanto a antibióticos se refiere, esta entrando en crisis. Cada vez son menos los antibióticos que se comercializan  y paralelamente cada vez son más los tipos de bacterias que se hacen multiresistentes a ellos. Si bien hay voces que empiezan a pedir un cambio en el modelo económico capitalista actual, también debemos plantearnos un cambio radical en la manera de combatir a estos bichos maliciosos.

Un concepto bastante novedosos se basa en utilizar bacterias como nuestras aliadas para que luchen por nosotros contra las bacterias patógenas que tratan de atacarnos. Algo así como adiestrar mercenarios para que nos hagan el trabajo sucio, eliminando a nuestros enemigos.

E.coli

Un equipo de científicos de Singapur ha conseguido crear una cepa de E.coli (os acordareis porque es la famosa bacteria de los pepinos españoles) modificada geneticamente para detectar y matar P. aeruginosa, una bacteria típica patógena responsable de infecciones respiratorias y gastrointestinales a menudo letales en paciente inmunodeprimidos. El truco ha sido integrar en el genoma de E.coli una serie de genes que permiten a esta bacteria, localizar primero a su victima y  liberar luego unas sustancias nocivas, que eliminan específicamente a P. aeruginosa. Recordar que en realidad E.coli es una bacteria típica de nuestro cuerpo que en principio no causa enfermedad alguna.

El mecanismo sería el siguiente: Cuando la bacteria patógena entra en nuestro cuerpo y

Pseudomonas Aeruginosa

empieza a colonizarlo, libera una serie de sustancias que son percibidas por la E.coli “modificada”, y activa en su interior una serie de  genes, que han sido introducidos artificialmente por los científicos y que están encargados de sintetizar la pyocin S5, un potente bactericida. Junto con este compuesto la bacteria también produce un componente lítico. Es decir, que acumulará el compuesto toxico, como si fuese un globo,  para luego reventar y liberar este bactericida al medio donde se encuentra la bacteria patógena. Ambas morirían en este acto kamikace-heroico por parte de nuestra aliada E.coli, que conllevara la eliminación del invasor patogeno P. aeruginosa.

En resumidas cuentas este trabajo ahonda en la novedad de crear sistemas biológicos sintéticos diseñados para localizar y destruir patogenos sin necesidad de recurrir a los antibioticos comúnmente usados. Según los autores del trabajo cambiando el bactericida usado podemos eliminar, selectivamente, diferentes tipos de bacterias patógenas como Vibrio cholera o Helicobacter pylori.

Aunque esta tecnología aún no se usa con paciente reales, y faltan unos años para su puesta a punto, supone un prometedor avance el la ancestral lucha del ser humano contra las bacterias patógenas. Y aunque el enemigo es tenaz (y pequeñito), por ahora yo diría que vamos ganando la guerra…

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Lucha entre enfermedades = salimos ganando!


La Anemia falciforme se trata de una enfermedad de origen genético que afecta a la hemoglobina, la proteína encargada de transportar el oxigeno dentro de los glóbulos rojos. El nombre de la enfermedad proviene de la extraña forma que adoptan los glóbulos rojos de las personas afectadas, en lugar de ser circulares y gruesos (como si fuesen pastillas de menta), tienen forma ahusada y están aplastados.

Globulo rojo de anemia falciforme

A nivel genético, se trata de una mutación en el gen de la hemoglobina  que dará lugar a una proteína alterada, denominada hemoglobina S (HS) y por lo general resulta fatal; los individuos mueren casi siempre antes de llegar a la adolescencia. Las personas que sufren esta severa enfermedad son las que han recibido la mutación por parte de ambos progenitores, es decir, son homocigotos (HS-HS) para esa característica. Existen también muchas personas que sufren parcialmente de esta enfermedad puesto que son heterocigotos (HN-HS), ya que sólo uno de sus progenitores era portador de esta mutación. Una persona heterocigótica tiene menos hemoglobina por volumen de sangre que una normal y por lo tanto puede sufrir debilidad y anemia, lo cual deteriora su salud.

La Malaria por su parte es otra enfermedad, pero esta de carácter infeccioso, causada por parásitos del género Plasmodium.Los vectores de esta enfermedad son diversas especies del género. Tan sólo las hembras de los mosquitos transmiten la enfermedad. Estos parásitos, después de pasar por el hígado infectan los glóbulos rojos, donde se reproducen, reventándole y liberando mas parásitos al torrente circulatorio.

Mosquito trasmisor de la malaria.

La relación epidemiológia entre estas dos enfermedades ya fue establecida allá por 1954. Las personas heterozigotas para la Anemia falciforme muestran una resistencia significativa a los síntomas de la malaria. Por esa razón en zonas endemicas de malaria las personas tienen mas incidencia de tener un gen “defectuoso” (HS).
Aunque esto es un hecho bien documentado, la relación bioquímica entre estas dos enfermedades sigue siendo un misterio.
Un grupo portugués, liderado por Miguel P Soares ha publicado en Cell una posible explicación. Según su estudio, las personas con anemia falciforme tienen inducida la expresion de una enzima, la hemo oxigenasa 1 (HO-1). Un subproducto de su actividad enzimática es el monoxido de carbono (CO), esta molécula protege contra el daño oxidativo causado por la malaria y previene respuestas patológicas del sistema inmune.
El avance en estos mecanismos bioquímicos e inmunológicos podría abrir el camino a nuevas terapias contra la malaria.
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Flora de mi Corazón.


Sabíais que la mayoría de las células de tu cuerpo no son tuyas..? es más, no son ni siquiera humanas….son BACTERIAS! se calcula que hay como mínimo 10 veces más de bacterias que de células humanas en tu cuerpo. (tened en cuenta que una bacteria es mucho mas pequeña que una célula humana).

Bácterias de la flora intestinal

Pero no os asusteis, si bien algunas no tienen buenas intenciones, muchas de ellas viven en simbiosis con nosotros, como las bacterias residentes de la piel que actúan compitiendo con otras bacterias que si podrían ser perjudiciales.

Pero el gran mogollón se encuentra en los intestinos, es la denominada flora intestinal. Cientos de millones de bacterias de múltiples especies distintas, que lejos de suponer un problema, son indispensables para el correcto funcionamiento del sistema digestivo. Ayudan en la absorción de nutrientes, síntesis de algunas vitaminas, etc.

Pero no es oro todo lo que reluce, un reciente estudio publicado en Nature apunta a las bacterias de la flora intestinal como posibles desencadenantes de patologías cardiovasculares.

Esta bien establecida la relación entre el incremento de los niveles sanguíneos de trigliceridos y colesterol en las enfermedades cardiovasculares, pero no se sabe mucho acerca del papel que los fosfolípidos (otra clase de lípidos) pueden jugar en estas patologías.

Lo que han descubierto es qué; bajo una dieta rica en fosfatidilcolina/colina (presente en alimentos como las yemas de huevos, la soja o los cacahuetes) el riesgo de desarrollar problemas de aterosclerosis y posteriores patologías cardiovasculares es mayor.

pero, ¿cuál es el papel que juegan las bacterias del intestino en todo esto?

formación de placas de ateroma

Las bacterias son como pequeñas fabricas, que manufacturan todo tipo de compuestos. Pues bien, entre ellos son capaces de procesar la fosfatidilcolina y la colina en trimetilamina (TMA), esta a su vez es procesada por enzimas hepáticas en oxido de trimetilamina (TMAO) y este es un compuesto altamente pro-aterogénico, es decir, favorece la aparición y posterior desarrollo de placas de ateroma pudiendo bloquear la circulación arterial.

Esto no quiere de decir que la flora intestinal provoque ataques de corazón!!! pero si que podría, en personas con ciertos factores de riesgo (genéticos y/o ambientales) que su propensión a padecer patologías cardiovasculares se agrave.

Lo que me da a entender éste articulo es la vasta complejidad metabólica de los organismos vivos, y la interdependencia que nosotros, los todopoderosos humanos tenemos de organismos aparentemente tan “poquita cosa” como pueden ser las bacterias.

Ya se han empezado proyectos para secuenciar el genoma bacteriano que convive con nosotros y que servirá para comprender ciertas enfermendades ocasionadas por la desregulación de dichas bacterias, a priori, nuestras amigas.
Articulo:

Zeneng Wang. Gut flora metabolism of phosphatidycholine promotes cardiovascular desease. Nature Volume: 472, Pages: 57–63

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Radiación; de lo malo, lo peor.


Me gustaría comenzar esta entrada mostrando todo mi apoyo al pueblo japones. Ha sido un desastre devastador y me temo que las peores consecuencias pueden estar aun  por llegar. El mayor temor se centra ahora mismo en las posibles fugas de material radioactivo. Todos sabéis que altas dosis de radiactividad pueden ser mortales, pero igual no tenéis conocimiento del cómo y el porqué las radiaciones afectan de manera tan dañina a los organismos vivos.

Los seres vivos estamos expuestos  casi constantemente a niveles bajos de radiación ionizante procedente del sol, las rocas, el suelo y algunas fuentes naturales del propio organismo. No todos los lugares de la tierra tienen el mismo nivel de radiactividad. En algunas zonas de la India, por ejemplo, la radiactividad es 10 veces mayor que la media Europa. La razón está en las arenas de la India que tienen torio, un elemento natural radiactivo. Estas pequeñas dosis no afectan nocivamente a la salud.

Según los niveles de exposición a la radiación los síntomas varían, llegando a ser mortales a dosis muy elevadas:

  • 0 – 0.25 Sv: Ninguno
  • 0.25 – 1 Sv: Algunas personas sienten nauseas y pérdida de apetito.
  • 1 – 3 Sv: náuseas entre leves y agudas, pérdida de apetito, infección, pérdida de médula ósea más severa, así como de ganglios linfáticos, bazo, con recuperación solo probable.
  • 3 – 6 Sv: náusea severa, pérdida de apetito, hemorragias, infección, diarrea, descamación, esterilidad si no se trata.
  • 6 – 10 Sv: Mismos síntomas más deterioro del sistema nerviosos central, muerte esperable.
  • Más de 10 Sv: parálisis y muerte

Pero, ¿como influye la radiación a nivel celular?

radiación rompiendo el ADN

La radiación interacciona directamente con las moléculas biológicas (lípidos, proteínas..) modificando su estructura. Dada la abundancia de agua en el interior de las células, la radiación es muy probable que interaccione con este agua, produciendo diversas especies químicas como hidroxilos e  hidronios. Estos compuestos son altamente tóxicos y bombardean el interior celular destrozándolo todo. El componente que suele resultar mas dañado es el ADN. Este ADN dañado debe ser reparado urgentemente, sino la célula moriría o podría convertirse en cancerosa. Esto explicaría la alta tasa de aparición de canceres en personas tras recibir radiación. En el interior de las células existen una batería de enzimas reparadoras del ADN, pero su acción es limitada, y en el caso de un daño masivo poco pueden hacer.

Además no todos los tejidos/células del organismo sienten la radiactividad de la misma forma, así pues las células sanguíneas  son altamente sensibles. Esto es así por la alta tasa de proliferación que tienen estas células. Si su AND esta dañado, no se pueden dividir correctamente, con lo cual la depleción de la médula osea y la aparición de linfomas y leucemias es algo común entre los afectados de un desastre nuclear.

No todos los seres vivos toleran de igual manera la radiación, de hecho, existen organismos tremendamente resistentes. En el top se encuentra una bacteria muy peculiar: Thermococcus gammatolerans. Descubierta recientemente en una chimenea

Thermococcus gammatolerans

hidrotermal submarina en la Cuenca de Guaymas a unos 2000 metros de profundidad frente a las costas de California, esta bacteria puede soportar una irradiación de rayos gamma de 30.000Gy. ( 10-20Gy son mortales para los humanos mientras que para las cucarachas, conocidas por su alta resistencia a la radiactividad, necesitaríamos 900-1000Gy ). El truco de este microorganismo es disponer de unas enzimas que reparan el ADN roto o dañado a una velocidad altísima.

Espero que  en un futuro, desastres como el de Chernobyl o el de Fukushima puedan ser previstos de antemano, y que las seguridades en torno a centrales nucleares se intensifiquen. Es verdad que nuestra sociedad y ritmo de vida depende en gran medida de la producción energética, pero ¿a este coste?

Os dejo con un video que me ha parecido bastante explicativo:

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