Encontrar vida extraterrestre es uno de los afanes de la humanidad. Para ello, un grupo de científicos desarrolló una herramienta nueva llamadaAssembly Theory (Teoría de ensamblaje).
La investigación fue realizada por la Universidad de Glasgow en conjunto con la NASA, y se trata de un método publicado en Nature: mediante lo que se llama espectrometría de masas, se analiza qué tan compleja puede ser una molécula.
A mayor complejidad de la molécula, menores son las posibilidades de que haya surgido por generación espontánea y por lo tanto es probable que esa molécula sea producto de un proceso evolutivo.
Para el análisis de la molécula, esta se rompe en muchas partes y luego se contabiliza el número de porciones únicas resultantes; los científicos aseguran que moléculas terrestres con números muy altos de partes únicas solo existen debido a la evolución que se ha dado en el planeta.
Observatorio Chandra/XMM-Newtond/Giant Metrewave.
De acuerdo con el investigador Lee Cronin de la Universidad de Glasgow, el método presentado “se basa en la idea de que solo sistemas vivos pueden producir moléculas complejas cuya existencia no se puede atribuir a un evento espontáneo”. De esta manera, asegura Cronin, “podemos omitir el problema del diseño de la vida para enfocarnos en la complejidad de los procesos químicos”.
Por otra parte, este método permite descartar cualquier falso positivo, lo cual “es vital para apoyar el primer descubrimiento de vida fuera de la Tierra”, que según Lee Croni ocurrirá solo una vez en la historia de la humanidad.
Este método se suma a otros que han desarrollado científicos y cuyo fin es saber si fuera del sistema solar hay rastro de algún tipo de vida, inteligente o no.
Lo ha comprobado un equipo internacional de investigadores liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que ha presentado evidencias experimentales que revelan que los osos utilizan esas marcas como señales visuales para otros ejemplares y ha publicado sus conclusiones en la revista “Scientific Reports”.
“La mayoría de las investigaciones sobre mamíferos se han centrado casi exclusivamente en la señalización química (excrementos, orina y secreciones de glándulas corporales) y acústica, pero la visual se puede haber pasado por alto”, según ha explicado Vincenzo Penteriani, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono (INCAR-CSIC) y en la Unidad Mixta de Investigación en Biodiversidad (UMIB-CSIC).
Troncos de los árboles
El estudio se centró en analizar el comportamiento de “descortezado” de los troncos entre mediados de mayo y septiembre de 2020, durante el periodo de celo del oso pardo en la Cordillera Cantábrica, y para ello los investigadores manipularon las marcas que dejaban los animales en los árboles tapándolas con tiras de corteza.
“Observamos que durante la temporada de celo retiraban las tiras de corteza, lo que sugiere que el descortezado supone un canal de comunicación visual utilizado para la comunicación intraespecífica”, ha explicado Penteriani en una nota difundida hoy por el CSIC.
Las cámaras instaladas por los científicos en la zona grabaron cómo los osos descubrieron la manipulación y también que el lapso de tiempo más corto entre dicha manipulación y la visita de un oso por primera vez fue de siete días.
“Por lo tanto, las manipulaciones siempre desencadenaron una respuesta rápida cuando los machos adultos, probablemente los mismos que marcaron los troncos, regresaron y revisaron los árboles marcados”, ha apuntado el científico.
Hasta ahora, las marcas que hacían los osos en los árboles desconcertaban a los investigadores, según el CSIC, ya que “detrás de los mordiscos y arañazos sobre los árboles había muchas teorías, la mayoría relacionadas con la deposición glandular de olor”.
En el estudio han participado también otros investigadores del Grupo de Investigación del Oso Cantábrico de la Unidad Mixta de Investigación en Biodiversidad (del CSIC, la Universidad de Oviedo y el Principado de Asturias), así como personal de la Guardería del Principado de Asturias (Patrulla Oso) y del Fondo para la Protección de los Animales Salvajes (FAPAS). EFEverde
Comer chicle. Algo tan cotidiano para muchas personas, pero una pesadilla si tienes misofoniaFoto: Cottonbro / Pexels
Algunas personas no soportan ciertos sonidos. No se trata de sonidos desagradables en sí. Son ruidos cotidianos completamente normales, pero las personas con misofonía los encuentran tan absolutamente intolerables que la sensación afecta a su vida cotidiana. Un equipo de investigadores cree haber encontrado la causa de esta condición. Es una conexión cerebral inusual.
Es difícil explicar la misofonía o Síndrome de Sensibilidad Selectiva al Sonido (SSS) a alguien que no la padece. No es que los sonidos de otras personas comiendo te parezcan de mala educación o seas un simple maniático. Es que esos sonidos se te meten en la cabeza produciendo una sensación visceral que muchos comparan con la ira y que es muy difícil de apagar por mucho que disfrutes de un excelente autocontrol en otras áreas de tu vida. Se trata de una condición poco estudiada que se cree que afecta en distinta medida a entre un 6 y un 20% de la población. En los casos más severos, la misofonía genera una sensación tan intolerable que afecta a la vida cotidiana de la persona y a su entorno.
Desde hace tiempo se sospechaba que la misofonia tenía un origen neurológico, y un equipo de investigadores de la Universidad de NewCastle cree haber encontrado la causa del problema. Se trata de una conexión inusualmente sensible entre dos áreas del cerebro que normalmente no están tan bien relacionadas: la región que procesa los sonidos y la corteza motora.
El descubrimiento se ha hecho practicando escáneres de resonancia magnética a 75 personas. Parte de esos voluntarios decían tener misofonía, y otra parte no. Mientras se les practicaba el escáner, los pacientes escuchaban sonidos neutros (como la lluvia), sonidos desagradables para cualquier persona (como gritos), y sonidos que normalmente se consideran desencadenantes de misofonía (como masticar). El neurólogo Sukhbinder Kumar, coordinador del estudio, explica así los resultados:
Lo que hemos descubierto es que las personas con misofonia tienen una comunicación anormal entre las regiones auditiva y motora del cerebro. Podríamos describirlo como una especie de conexión hipersensible. Es la primera vez que se describe esta característica en personas aquejadas de esta condición.
Lo que nos ha sorprendido es descubrir que esa misma conexión hipersensible también está presente entre el córtex visual y el motor, lo que sugiere que la misofonia también puede activarse mediante estímulos visuales como ver a alguien comiendo.
El descubrimiento también explica por qué esos sonidos generan una sensación tan desagradable. La culpa está en el denominado sistema neuronal especular. Las neuronas espejo son neuronas que se activan cuando una persona ejecuta una acción, pero también se activan cuando esa persona observa a otra realizando esa misma acción, sobre todo si es alguien cercano. Se trata de una parte del sistema nervioso cuyo descubrimiento es bastante reciente (1996) y aún no se conoce completamente su funcionamiento, aunque se cree que está relacionada con la empatía, el aprendizaje y los comportamientos sociales.
El caso es que en las personas con misofonía, la masticación ajena desencadena una respuesta especular no deseada. Los investigadores teorizan que esa es la razón por la que resulta tan desagradable. Se siente como una especie de injerencia en el cerebro. Eso explicaría también por qué muchas personas con esta condición recuperan el control de sus pensamientos realizando exactamente la misma actividad que les resulta incómoda (comer cuando los demás comen).
El descubrimiento es de gran utilidad porque abre nuevas vías para gestionar la sensación desgradable en las personas con misofonia y permite estudiar nuevos aspectos del sistema neuronal especular. [Journal of Neuroscience vía Science Alert]
Los seres humanosllevamos buscando el elixir de la eterna juventud casi desde que fuimos conscientes de la muertemisma. En el siglo IV antes de cristo, Herodoto ya hablaba de una mítica 'fuente de la juventud' que el rey de Etiopía enseñaba a los embajadores del rey de Persia y casi 2.000 años después, Ponce de León se lanzó a buscar la "fuente milagrosa" en un viaje que le llevó a descubrir la Florida y, paradójicamente, morir en el intento.
Hoy por hoy, como somos menos dado a los viajes a través de la selva, los que buscan la inmortalidad lo hacen en los laboratorios, los hospitales y las start-ups. Y lo hacen pese a que otros tantos grupos de investigación llevan años tratando de encontrar los límites de esa longevidad humana.
Ahora, Nature Communications publica otro estudio que defiende que ese límite probablemente esté en torno a los 150 años.
Descubrir los límites para conseguir superarlos
Johnny Cohen
¿Qué es envejecer? Lo que ha hecho Singapur Gero es analizar cómo se recupera el cuerpo humano de enfermedades, accidentes o cualquier otra cosa que ejerza presión sobre sus sistemas biológicos. Recopilaron datos sanitarios de más de medio millón de personas de EEUU, Reino Unido y Rusia; y estudiaron los marcadores sanguíneos vinculados al estrés.
Lo que descubrieron es que, efectivamente, la recuperación tras los eventos estresantes se alargaba a medida que las personas envejecían. Según sus datos, de media, una persona de 80 años necesita tres veces más tiempo para recuperarse del estrés que una persona de 40 años.
¿Cuánto podemos vivir? En esto, a diferencia de otras ocasiones, los investigadores son más modestos y hablan de probabilidades. Extrapolando sus datos, la gente de Singapur Gero ha encontrado que la resiliencia del cuerpo humano caería por debajo de lo viable entre los 120 y los 150 años. Es decir, en algún momento de esa horquilla el cuerpo humano perdería toda la capacidad de recuperarse de cualquier factor de estrés potencial.
¿Qué implica esto?En los últimos años, hemos conseguido por primera vez dar pasitos en la reversión de la edad biológica. Y este tipo de modelos, con todas sus limitaciones, nos ayudan a dibujar un mapa para un territorio (el de la longevidad) en el que empezamos a adentrarnos.
El lenguaje de la vida se escribe con un código de cuatro letras: A, G, C y T. Son las abreviaturas de adenina, guanina, citosina y timina, las bases nitrogenadas que se encuentran en la mayoría de los genomas. En la doble hélice de ADN se aparean las bases, G con C y A con T.
El ADN almacena la información, que posteriormente es transcrita a ARN mensajero y este se traduce a proteínas. Este esquema de flujo de la información genética fue denominado por Crick como “dogma central de la biología molecular”.
La Biología no es una ciencia exacta
Como el propio Crick reconocía, emplear el término “dogma” no fue una buena idea. Un dogma es una idea que no se puede cuestionar. Pero en biología parece que siempre se puede encontrar una excepción a las reglas generales: desde mamíferos que ponen huevos a células eucariotas sin mitocondrias.
En el caso del “dogma central de la biología molecular”, poco a poco fueron describiéndose excepciones. Casi todas ellas en microorganismos.
Lea información sobre COVID-19 escrita por especialistas.
Una de las principales fue la descripción de los Retrovirus, cuyo genoma no es ADN sino ARN. Poseen una enzima, la transcriptasa inversa, que copia ese ARN a ADN, cambiando así el sentido del flujo de información genética. Muchos virus tienen genomas de ARN, lo que añadiría una nueva letra (U = uracilo) al alfabeto genético, pero siempre son cuatro, ya que U reemplaza a T.
También se describen los viroides y los priones. Los primeros, son simples moléculas de ARN. Los priones, carecen de ácidos nucleicos y son proteínas capaces de replicarse.
Nuevas letras en el alfabeto genético
La biología sintética se enfoca a la síntesis de nuevas biomoléculas y a la ingeniería de sistemas biológicos para dotarlos de funciones nuevas que no se encuentran en la Naturaleza. Uno de los campos de investigación es la expansión del código genético, a fin de obtener proteínas con características novedosas.
Incorporar nuevas bases al ADN no es una tarea sencilla. La estructura de la doble hélice no debe alterarse, y las enzimas que desarrollan diversas tareas deben reconocer a las nuevas moléculas, a fin de que el flujo de información, desde genes hasta las proteínas, siga funcionando.
Un equipo de investigadores consiguió crear un ADN que utiliza ocho bases diferentes, en vez de cuatro. Inicialmente no se podía considerar un nuevo alfabeto genético, ya que no se traducía a nuevos aminoácidos. Pero se transcribe a un ARN que es capaz de reconocer y “pegarse” a las células cancerígenas, lo que se podría aplicar a nuevas técnicas de diagnóstico.
En 1977, científicos rusos describieron un bacteriófago (virus que infecta a las bacterias) que, en lugar de adenina, tenía en todos los casos 2-aminoadenina (abreviada como Z). Ahora bien, a diferencia del ADN sintético, las bases siguen siendo cuatro. Parece que la naturaleza se había adelantado a las ideas de los investigadores, creando virus con un “alfabeto” genético alternativo.
En ese ADN, Z se une a T por 3 enlaces de puente de hidrógeno, en vez de por los dos que forman la unión entre T y A. El ADN resultante es mas estable frente al calor y a otros factores ambientales.
Z, la 2-aminoadenina, es un compuesto que se encuentra en la naturaleza, proveniente de restos de meteoritos. Nunca se había descrito como parte de un organismo. Debido a eso, empezaron a llamar a este ADN, “ADN extraterrestre”.
Varios grupos de investigadores comenzaron a analizar bases de datos, buscando otros fagos que pudieran tener las mismas características, y encontraron bastantes casos.
Durante décadas nadie había conseguido averiguar cómo sucedía esto y la importancia que podría tener.
¿Cómo se sintetiza ese ADN diferente, si Z no existe en las bacterias?
Podemos leer un estupendo artículo de la doctora Gemma Marfany y ver el vídeo explicativo del doctor Lluis Montoliu, que resumen los aspectos más importantes relacionados con este tema.
Lluís Montoliu explica el nuevo nucleótido Z encontrado en el ADN de algunos virus de bacterias.
Estos fagos codifican en su genoma enzimas que retiran la adenina del ADN y la sustituyen por Z. También codifican enzimas que pueden sintetizar Z a partir de precursores existentes en las bacterias.
Como indica la doctora Zhao, investigadora principal de uno de los grupos que trabajan en este tema, todavía no está del todo claro como se produce la síntesis del ADN con esta nueva base en las bacterias, ni como interactúan todas las enzimas implicadas en la replicación y transcripción del ADN, con esta nueva molécula.
Beneficios para los virus que usan Z
Los fagos son virus que infectan bacterias. Las bacterias poseen mecanismos que les permiten luchar contra estas infecciones, ya que pueden reconocer el ADN del fago y degradarlo.
Pero las defensas de las bacterias no pueden reconocer a este nuevo ADN, por lo que el fago puede escapar de ellas. Esto también podría suponer una ventaja en los tratamientos por fagoterapia, ya que la bacteria causante de la infección no podría destruir los fagos usados como tratamiento.
Al ser un ADN más estable, permite la persistencia del virus en condiciones adversas, ampliando el rango de hospedadores que puede colonizar.
Aplicaciones de este nuevo ADN
Actualmente se investigan numerosas aplicaciones de biología sintética para las que este nuevo ADN sería muy útil, dada su mayor estabilidad.
Por ejemplo, contribuiría a mejorar el almacenamiento de datos en ADN. También sería aplicable a las técnicas que utilizan papiroflexia de ADN para la administración dirigida de medicamentos.
Por ahora no se han descubierto organismos celulares que posean Z en su ADN, pero se trabaja en dicha posibilidad, intentando incorporarla en E. coli y que la célula siga siendo funcional.
¿Qué implicaciones tiene?
El descubrimiento de estos virus con un código genético diferente no solo tiene aplicaciones desde el punto de vista de la biología sintética. Nos plantea también numerosos interrogantes sobre el origen de la vida en la Tierra y sobre la posibilidad de vida en otros planetas.
Es discutible si los fagos que contienen Z en su ADN son nuevas formas de vida, ya que incluso se discute si los virus son seres vivos o no. Pero está claro que esta nueva codificación genética, que permite la síntesis de proteínas funcionales, influirá en la búsqueda de vida en otros planetas. No solo habrá que buscar este nuevo compuesto sino que también, dado que este nuevo ADN tolera condiciones ambientales más extremas que las convencionales, se amplían las opciones de búsqueda.
viernes, 28 de mayo de 2021
Un conductor somnoliento circula por una carretera oscura cuando, de improviso, oye un fuerte «¡bum!» y encuentra después una salpicadura de sangre en el parachoques delantero. O la policía descubre una mancha de sangre tan diminuta como sospechosa en la escena de un crimen. Averiguar con celeridad si los restos son de origen humano o animal es crucial, pero a veces los análisis se demoran días y comportan la destrucción de pruebas valiosas. Una nueva técnica podría ofrecer una solución a ambos problemas, según sus creadores.
Igor Lednev y Ewelina Mistek-Morabito, especialistas en química forense de la Universidad Estatal de Nueva York en Albany, han aunado la espectroscopía y la estadística en un método rápido y conservador destinado a reconocer la sangre humana. Proyectaron luz infrarroja sobre muestras de sangre seca, bien humana, o bien procedente de diez animales. Entre estos había especies domésticas, como perros, gatos o hurones, y especies silvestres, como ciervos y alces, todas implicadas a menudo en colisiones con vehículos. A continuación analizaron la luz reflejada, cuyo espectro varía en función de la composición sanguínea, y con esos datos entrenaron un algoritmo de aprendizaje automático para diferenciar con rapidez y precisión la sangre humana de la animal.
Mistek-Morabito explica que «la técnica ayudaría a acotar las muestras pertinentes para el caso, antes de remitirlas al laboratorio de análisis de ADN». La policía científica y los peritos forenses emplean actualmente análisis bioquímicos destructivos para distinguir la sangre humana de la animal, métodos que, además, no son infalibles. Pendientes de contrastar la fiabilidad del nuevo sistema sobre el terreno, la inventora califica de alentadores los resultados preliminares.
Publicado en Communications Chemistry, en el estudio emplearon un instrumento analítico de sobremesa, pero Lednev trabaja ahora en su adaptación a un dispositivo manual y portátil. Concibe un práctico espectroscopio multifuncional, con el que algún día se identificarán en el acto los restos de líquidos corporales. «Los instrumentos portátiles representan el futuro, pues nos ayudarán a llevar el laboratorio a la escena del crimen», asegura Mistek-Morabito.
«Este estudio nos indica que un método de análisis de muestras no destructivo sería viable», comenta Peter Massey, perito forense de la Universidad del Sur de Florida, ajeno al proyecto. Pero advierte que, para ser práctico, el aparato debe ser compacto, de uso sencillo y asequible.
Las técnicas espectroscópicas parecen prometedoras porque se prestan a una miniaturización similar a la de un teléfono móvil, afirma Matthieu Baudelet, químico forense de la Universidad de Florida Central, que tampoco ha participado en la investigación. Ahora bien, como el proceso de aprendizaje automático no revela razones fisiológicas concretas para las diferencias en los espectros, Baudelet se pregunta si dará resultado con la sangre de animales silvestres, con hábitos alimentarios y estados de salud variopintos.
De cara a su puesta en práctica, los creadores ensayarán y calibrarán la técnica con muestras de diversidad creciente; con ese fin Lednev colabora en este momento con especialistas de la Red de Laboratorios de la Policía Científica del Estado de Nueva York para validarla en condiciones reales.
No hace falta salir de la Tierra para encontrar genomas alienígenas. Algunos virus de los que infectan las bacterias utilizan un alfabeto genético alternativo que difiere del utilizado por casi todos los demás organismos. Dos equipos están aportando detalles del funcionamiento de este sistema.
Tras más de cuatro décadas de gestación, los estudios demuestran que docenas de bacteriófagos (acortado como «fagos»), que es como se les conoce, incluyen en su genoma una nucleobase química denominada 2-aminoadenina (abreviada como Z) en vez de adenina, la A que acompaña a las T, C y G de los manuales de genética.
En un artículo en Science, la bióloga computacional Suwen Zhao y su equipo de la Universidad ShanghaiTech han descrito la síntesis del ADN con Z. «Desde hace mucho, los científicos soñamos con incrementar la diversidad de las nucleobases. Nuestro trabajo demuestra que la naturaleza ya había concebido cómo hacerlo.» Otros investigadores en Francia han publicado ideas parecidas en un par de artículos del mismo número de la revista.
A Steven Benner, experto en biología sintética y creador de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada en Alachua, Florida, el trabajo le parece trascendental y lo compara con el de Carl Woese, el microbiólogo estadounidense que descubrió una nueva rama de vida unicelular. «Representa el primer descubrimiento de una “biosfera oculta” desde que Woese identificara las arqueas hace medio siglo», comenta Benner.
Unión reforzada
Unos científicos de la Unión Soviética fueron los primeros en descubrir el ADN con Z a finales de los años setenta del siglo pasado en un fago de nombre S-2L que infecta las bacterias fotosintéticas. Observaron que el ADN del fago se comportaba de un modo extraño cuando sus dos hebras helicoidales se disociaban con calor. Lo habitual es que se necesite una temperatura mayor para romper la unión entre las nucleobases G y C que para romper la unión entre A y T, pero el ADN del fago se comportaba como si solo contuviera parejas de G y C. Los análisis subsiguientes del equipo soviético demostraron que en el fago se habían remplazado las A por Z, y que estas se unían con más fuerza a las T.
GENOMA RESISTENTE: La nucleobase «Z» que remplaza la «A» en el alfabeto genético de determinados virus forma tres puentes de hidrógeno en vez de dos, lo que dificulta la separación de las dos hebras del ADN.
«Parecía algo transgresor», explica Philippe Marlière, inventor y genético en la Universidad de Évry, en las afueras de París, que ha liderado uno de los estudios de Science. ¿Por qué ese fago presentaba una nucleobase tan especial?
Los estudios posteriores demostraron que el genoma más abundante del S-2L era resistente a las enzimas que machacan el ADN del fago y a otras defensas que las bacterias esgrimen con destreza contra él. Pero se desconocía cómo se metían las Z en el ADN, o si era algo corriente. La inclusión de las Z es solo una entre las muchas modificaciones que se sabe que existen en el ADN de los fagos.
Para resolver estas interrogantes, un equipo dirigido por Marlière y Pierre-Alexandre Kaminski, bioquímico del Instituto Pasteur en París, secuenció el genoma del fago a principios del siglo xxi. Dieron con un gen que podría intervenir en una etapa de la síntesis del ADN con Z, pero no en otras. Como la secuencia no se parecía por entonces a nada de las bases de datos genómicas, el intento de desvelar los fundamentos del ADN con Z acabó en un callejón sin salida.
Aunque patentaron el genoma del fago S-2L, también lo hicieron público. Marlière continuó peinando las bases de datos genómicas hasta que, en 2015, apareció una coincidencia: un fago que infecta las bacterias acuáticas del género Vibrio albergaba un gen que concordaba con un tramo del genoma de S-2L. El gen codificaba una enzima que se asemejaba a una que las bacterias utilizan para sintetizar la adenina. «Fue un momento maravilloso», apunta Marlière.
En 2019, el equipo de Zhao halló otras coincidencias similares en las bases de datos. Ambos equipos demostraron que todos estos fagos tenían un gen denominado PurZ que codificaba una enzima crucial para las primeras etapas de la síntesis del nucleótido Z, que se fabricaba a partir de una molécula precursora presente en las células bacterianas. A continuación, completaron la vía metabólica gracias a otras enzimas codificadas en el genoma de las bacterias infectadas por los fagos.
Pero seguía revoloteando una cuestión clave: las enzimas que los equipos habían identificado que producían el ingrediente bruto (una molécula de nombre dZTP) para sintetizar el ADN con Z no valían para explicar la inserción del dZTP en las hebras del ADN de los fagos ni la exclusión las nucleobases de tipo A (en forma de una sustancia química de nombre dATP).
En este aspecto, las conclusiones de los equipos difieren ligeramente. En el genoma del fago de Vibrio hay un gen junto a PurZ que codifica una enzima denominada polimerasa. Esta enzima copia las hebras de ADN, y Marlière y Kaminski hallaron que incorpora el dZTP en el ADN a la vez que retira las nucleobases de tipo A que haya. Según Kaminski, «esto nos explicó por qué se excluían las A. Fue todo un logro».
Zhao considera que la historia no está completa. Su trabajo sugiere que se necesita otra enzima del fago, una que degrade el dATP intracelular y conserve el dZTP, porque ha visto que basta con incrementar la concentración de dZTP con respecto a la de dATP para engañar a la polimerasa propia de la célula para que sintetice un ADN con Z.
Faltan conexiones
Zhao resalta que «desconocemos muchas cosas». No está claro cómo se impide que las Z se incorporen en el ADN. Ni es evidente cómo se las apaña la maquinaria celular que lee el ADN para sintetizar las proteínas cuando el ADN contiene Z, porque su doble hélice tiene un aspecto ligeramente diferente al de las moléculas de ADN habituales. Kaminski añade que tampoco se conoce del todo cómo se copia el ADN con Z (se necesitarían enzimas especializadas además de la polimerasa). «Seguimos sin saber cómo funciona el sistema completo.»
Algunas enzimas del hospedador funcionan mejor y otras peor cuando trabajan sobre el ADN con Z, nos indica David Dunlap. Este biofísico de la Universidad Emory, en Atlanta, había observado que cierta enzima de Escherichia coli lo pasa mal cuando superenrolla y dobla esta doble hélice exótica. El descubrimiento de más fagos con Z en su ADN, así como de los genes que participan en la síntesis de Z, debería desvelar los beneficios que este tipo de ADN aporta a los fagos.
Para Zhao, tener estos genes a mano aceleraría las posibles aplicaciones del ADN con Z, al hacer más fácil y barata su fabricación. La robustez de este ADN haría que la técnica naciente de almacenamiento de datos en el ADN fuera más estable y duradera. Las nanomáquinas hechas de ADN con Z organizado con precisión (conocido como papiroflexia de ADN) podrían plegarse más rápido. El equipo francés está trabajando en la incorporación de Z en los genomas bacterianos. Marlière nos asegura que «tenemos células de E. coli “infestadas” de Z y no es tan tóxico como temíamos».
El trabajo de Benner ha ampliado el alfabeto genético para incluir varias nucleobases artificiales y espera que los nuevos estudios estimulen las investigaciones sobre lo poderosa que es la alteración del alfabeto genético. «El hecho de que la naturaleza haya dado un pequeño paso en la misma dirección podría ser la cafeína intelectual necesaria para conseguir que la comunidad de biólogos moleculares sea consciente de que se puede mejorar el ADN y, además, de manera beneficiosa», concluye el experto.
Ewen Callaway/Nature News
Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Resarch Group.
Los colores brillantes de animales como las ranas venenosas actúan como una señal de peligro: informan a los depredadores de que estas humildes criaturas son en realidad nocivas. Ahora, un análisis realizado con los datos de múltiples estudios ha revelado que los animales más llamativos también suelen ser los más tóxicos.
Los científicos saben desde hace tiempo que los colores vistosos de un animal pueden indicar que es venenoso y alejar a así a los depredadores, un fenómeno de la naturaleza conocido como aposematismo. Sin embargo, no estaba claro si las diferencias de color se correspondían con variaciones en el grado de toxicidad. Thomas White, de la Universidad de Sídney, y Kate Umbers, de la Universidad de Sídney Occidental en Richmond, han examinado ahora 24 estudios que, en conjunto, habían evaluado la coloración y la toxicidad de más de 20 especies, en particular de insectos, anfibios y gasterópodos (grupo de animales en el que se incluyen los caracoles y las babosas).
Estos resultados hacen pensar que las señales de alerta constituyen un indicador fiable de la capacidad defensiva de los animales. Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a entender la función y la evolución de las señales de advertencia, comentan los autores.Los autores han descubierto que ciertas características de los colores de advertencia, como el brillo, la tonalidad y la saturación, son más pronunciadas en los animales con defensas químicas más fuertes o abundantes que en los que presentan niveles de defensa más bajos. Dicha relación se mantiene en todas las escalas: entre individuos, entre poblaciones y entre especies.
Nature Research Highlights
Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Resarch Group.
La bacteria conocida comoPseudomonas aeruginosaes un microorganismo oportunista que, en un organismo sano, raramente ocasiona problemas de salud graves. Sin embargo, presenta la capacidad diferencial de infectar a personas inmunodeprimidas o con enfermedades de base, y afectar varios órganos y tejidos, como los pulmones o las vías urinarias, de forma crónica. «P. aeruginosaes una bacteria ubicua, presente un muchos lugares. Además, coloniza con gran facilidad todo tipo de superficies, como el instrumental médico o el tejido humano. De hecho, es uno de los principales patógenos responsables de las infecciones nosocomiales, es decir, las contraídas por los pacientes ingresados en los hospitales», explica aInvestigación y Ciencia,Eduard Torrentsinvestigador principal delInstituto de Bioingeniería de Cataluña.
En tiempo reciente, Torrents y Maria del Mar Cendra, investigadora posdoctoral en su laboratorio, han publicado una revisión, en la revista Biotechnology Advances, donde describen el modo en que P. aeruginosa forma biofilms, en los que puede convivir con otras especies de microorganismos, y su impacto negativo para la salud global. El grupo investiga la bacteria desde 1999, ya que su versatilidad metabólica le otorga la capacidad de codificar muchos genes relacionados con la síntesis del ADN. «En concreto, es uno de los pocos organismos que puede codificar tres tipos de la enzima ribonucleótido reductasa, clave para la formación de los bloques que forman el ADN. Ello le permite crecer bajo todo tipo de condiciones ambientales e infectar cualquier ser vivo», señalan los investigadores.
Una comunidad de bacterias
«Los biofilms constituyen un mecanismo de supervivencia», resume Torrents. Aunque un ambiente o agente hostil pueda degradar las capas externas de la biopelícula, las bacterias seguirán reproduciéndose en su interior, hecho que explica la aparición de infecciones crónicas que perduran a lo largo del tiempo. «Resulta extremadamente difícil eliminar las capas internas. Además, por lo general, estas estructuras bacterianas contienen varias especies, con distintas sensibilidades a los antibióticos», destaca.P. aeruginosa puede hallarse en dos formas distintas: como bacteria planctónica o en un biofilm. En la primera, el microorganismo flota libremente, suspendido en un líquido. «En este estado, el patógeno causa una infección aguda, de corta duración, pero con fuertes síntomas. Similar a una sepsis», apunta Torrents. Sin embargo, dentro de un biofilm, su comportamiento cambia. La formación de estos tapices bacterianos confiere protección a los microorganismos. La matriz extracelular, que constituye el 85 por ciento de la biopelícula, mantiene la integridad de la comunidad microbiana, además de permitir la comunicación entre las células y resguardarlas de la acción de los fármacos antibióticos o el sistema inmunitario.
Las interacciones y sinergias de P. aeruginosa con otros tipos de bacterias, virus u hongos puede empeorar el pronóstico de los pacientes. Entre sus «compañeras criminales», destaca Staphylococcus aureus. «La infección por estas dos bacterias puede llegar a causar lesiones graves en los pulmones, en especial en personas afectadas por la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, fibrosis quística o pie diabético», expone el investigador. Ambos microorganismos establecen una relación de cooperación que modifica su patogenicidad. Sin embargo, la coexistencia de P. aeruginosa con otros patógenos, como Streptococcus pneumoniae, hongos, el virus de la gripe o el coronavirus SARS-CoV-2, responsable de la pandemia de COVID-19, también puede causar infecciones pulmonares muy graves.
Comprender la bacteria para combatirla
Al parecer, recrear las interacciones microbianas que ocurren dentro de un film constituye uno de los mayores retos para la comunidad científica, ya que las bacterias presentan notables diferencias a nivel metabólico. Por consiguiente, una de las especies acostumbra a dominar el cultivo e inhibir a las demás. «Esto es lo que ocurre con P. aeruginosa. Es un microorganismo muy virulento. En 2019, nuestro equipo describió un protocolo de cocultivo que genera las condiciones adecuadas para que P. aeruginosa y S. aureus formen biofilms estables, similares a los aislados de pacientes y superficies», relata el investigador.Reproducir las infecciones de P. aeruginosa en el laboratorio constituye todo un reto. Históricamente, los experimentos se han realizado con bacterias planctónicas, libres en suspensión. No obstante, este modelo no reproduce las características de los biofilms. «Además, el comportamiento del microorganismo difiere según sea su origen. Por ejemplo, una cepa de P. aeruginosa usada de forma rutinaria en el laboratorio es muy distinta de la bacteria aislada de una secreción procedente de un paciente con una infección aguda o crónica», enfatiza Torrents. «Así pues, el uso de la cepa correcta resulta clave para obtener resultados relevantes para la práctica clínica», concluye.
A pesar de las dificultades, los autores se muestran esperanzados y confían en el desarrollo de nuevas estrategias que permitan combatir las biopelículas, así como las infecciones crónicas que ocasionan. «En la actualidad, estamos desarrollando una estrategia basada en nanopartículas. Estas empaquetan moléculas de compuestos antibióticos en su interior, pero también incluyen enzimas capaces de degradar la matriz extracelular de los biofilms. Ello permite liberar los antibióticos en su interior. Sin embargo, la resistencia antibiótica que presenta P. aeroginosa y otras bacterias requiere también del diseño de nuevos fármacos», expone Torrents. «El interés y la inversión permiten que la ciencia avance más rápido. En este sentido, a raíz de la pandemia de la COVID-19, gobiernos, farmacéuticas y sociedad en general parecen haber comprendido que hallar una solución a corto o medio plazo depende de cuán conscientes seamos de esa enfermedad», finaliza.
El impacto del asteroide de Chicxulub hace 66 millones de años no solo supuso el fin del 75 por ciento de las especies de animales, entre ellos prácticamente todos los dinosaurios no voladores. Parece que los bosques tropicales también cambiaron mucho, según Mónica R. Carvalho, del Instituo Smithsoniano de Investigación Tropical, en Panamá, y sus colaboradores. Han determinado, gracias a los fósiles de hojas y semillas, qué plantas medraban en Colombia antes y después de la catástrofe.
El resultado es que, antes del impacto, los bosques que hoy son pluviselvas no estaban cubiertos por un dosel de hojas cerrado y no se estratificaban verticalmente en subecosistemas como ahora. Entre las plantas locales se encontraban también bastantes gimnospermas, presentes hoy sobre todo en los bosques de coníferas de regiones más frías. Claro está, sus competidoras, las angiospermas, con sus flores, estaban ya expandiéndose. El impacto de Chicxulub aceleró mucho esa tendencia en la zona tropical estudiada por Carvalho y sus colaboradores, entre otras cosas porque eliminó el 45 por ciento de las especies, escribe el equipo en Science; la extinción debió de ser selectiva: coníferas como las araucariáceas son más propensas, por sus mayores limitaciones ecológicas, a la extinción masiva. No ocurrió lo mismo en zonas de la Tierra más lejanas, donde las gimnospermas solo cedieron terreno gradualmente a las vistosas angiospermas.
El norte de Sudamérica está demasiado lejos del impacto para que sufriese las consecuencias inmediatas de la onda de choque. Los investigadores piensan, por lo tanto, en una influencia indirecta. Las cenizas de la gigantesca explosión debieron de aportar fósforo, lo que dotó al suelo de una fertilidad de la que carecía antes, infertilidad habitual en bosques de coníferas, y favoreció a las angiospermas. La súbita desaparición de los dinosaurios debió de alterar profundamente el ecosistema y contribuir a la nuevas estructura, más cerrada, de la selva: antes de la catástrofe creaban claros en la cubierta del bosque, por lo que no había entre las plantas una competencia por la luz tan intensa como en las selvas posteriores.
