martes, 27 de febrero de 2024

Fotografia 51, imagen de la estructura del ADN obtenida mediante difraccion de rayos x en 1952

Imagínate tener en tus manos la pieza clave para la comprensión de la vida. ¿Emocionante, verdad? Pues eso mismo debió sentir Rosalind Franklin cuando, a principios de la década de 1950, sostuvo la primera fotografía tomada con difracción de rayos X de la molécula de ADN.

Qué momento tan fascinante, tenía frente a sus ojos la imagen que desvelaba la verdadera forma del ADN y que refutaba el resto de teorías propuestas en aquel momento: en verdad, era una doble hélice.

La Fotografía 51 representa un auténtico hito trascendental en la historia de la biología. Sin embargo, a pesar de ser “una de las fotografías más hermosas que se han tomado alguna vez”, según el científico irlandés J. D. Bernal, también es una fotografía polémica y conflictiva: la imagen fue compartida a investigadores rivales de Franklin, Watson y Crick, sin el permiso de ella, atribuyéndose el logro y ninguneando a la científica.

LA REVOLUCIÓN GENÉTICA

En la década de 1950, el ácido desoxirribonucleico, también conocido como ADN, ya era un pilar clave a la hora de hablar sobre el código genético de las personas: era el portador de información que guiaba el desarrollo, las características y el metabolismo de los seres vivos.

No obstante, a pesar de ello, su estructura seguía siendo un completo misterio. Es lógico entonces que toda la comunidad científica se volcara de lleno en una carrera por descubrir cuál era su verdadera forma.

Concretamente, en los laboratorios más famosos de Reino Unido, existían dos equipos de científicos compitiendo por este descubrimiento: James Watson y Francis Crick en los Cavendish, de la Universidad de Cambridge, y Rosalind Franklin y Maurice Wilkins en el King’s College de Londres. Entre ambos, competían por hallar la estructura del ADN, siendo muy fuerte, sobre todo, la rivalidad entre Watson y Franklin, debido a la ideología sexista, racista y antisemita del científico.

Por su parte, Rosalind Franklin era una cristalógrafa de rayos X con un cierto renombre, que destacaba, sobre todo, por su enfoque meticuloso y su excepcional habilidad por capturar imágenes de alta calidad mediante la difracción de Rayos X.

Haciendo uso de esta habilidad, en 1952 y junto al estudiante que tutorizaba, Raymond Gosling, tomaron la famosa Fotografía 51, un icono de la época y un documento visual que cambiaría el curso de la historia.

Rosalind Franklin. 1955
FOTO: ISTOCK

Rosalind Franklin en 1955

LA FOTOGRAFÍA 51

La difracción de rayos X, la técnica protagonista en la captura de esta imagen, es una herramienta que permite estudiar la disposición de los átomos en las moléculas y, de esa forma, observar la estructura de los objetos en escalas muy pequeñas. En la Fotografía 51, los patrones fueron capturados en una placa fotográfica y revelaron una imagen algo difusa, pero crucial.

Franklin descubrió un patrón en forma de X que sugería una estructura helicoidal, un indicio fundamental para descifrar la naturaleza de la doble hélice del ADN. Ahora sabemos que en la imagen puede apreciarse el exterior de la cadena de ADN, el cual tiene un esqueleto de moléculas de desoxirribosa y fosfato alternantes, mientras que en el interior se ubican las bases que codifican la información genética para cada individuo.

EL CONFLICTO

A raíz de la toma de la fotografía, Franklin comenzó a descifrarla. Así, en enero de 1953, Franklin había reconciliado los datos que tenía en conflicto y concluyó que las formas de ADN que se veían estaban formadas por 2 hélices. De hecho, había comenzado a escribir en solitario, dado que la relación con Wilkins era cada vez más lejana e incómoda, una serie de tres manuscritos, dos de los cuales incluían la ilustración de un esqueleto de ADN de doble cadena.

Watson y crick
SCIENCE HISTORY INSTITUTE

Watson y Crick junto al modelo de ADN que propusieron en su artículo de la revista Nature y que dedujeron gracias a la investigación de Franklin.

Sin embargo, antes de terminar sus propias deducciones, el 30 de enero de 1953, recibió en el King’s College la visita de James Watson. El científico traía consigo una propuesta de estructura de ADN incorrecta para debatir con Wilkins, más colega suyo que de Franklin en aquel momento.

No obstante, al no encontrarlo, se dirigió a Rosalind, quien le anunció que su teoría era incorrecta, lo cual enfureció a Watson. Este esperó paciente la vuelta de su amigo y, una vez con él y a solas en el laboratorio, buscó su apoyo. Wilkins, empático, decidió compartir con Watson la imagen de ADN obtenida por difracción de rayos X, la Fotografía 51, a espaldas de su compañera.

La visión de la Fotografía 51, tomada por Franklin y Gosling, fue solo uno de los hechos que proporcionó a Watson y Crick la llave para determinar la estructura del ADN. A ello se sumó que, en febrero de 1953, el tutor de tesis de Crick compartiera con él un reporte de una visita al King’s que contenía muchos cálculos cristalográficos hechos por Franklin; o que, a finales de ese mes, ante el abandono de la institución por parte de Rosalind, Wilkins enviara la fotografía originales a ambos científicos.

Armados con esos recursos, Watson y Crick terminaron por construir su modelo en marzo de 1953. Poco después, su hallazgo fue publicado en Nature, acompañado de la Fotografía 51, pero carente de ningún tipo de referencia a Rosalind Franklin y al uso que habían dado de sus investigaciones. Finalmente, Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel de Medicina en 1962 por sus investigaciones sobre la estructura de los ácidos ribonucleicos.

Científicos descubren el fósil de un 'dragón chino' de hace 240 millones de años

 

Los dragones de la mitología china son unas criaturas ficticias que han encontrado en varias especies de reptiles de hace millones de años una representación real. Unos animales del Triásico Medio que siguen desconcertando a los paleontólogos porque poco se sabe de ellos. Un nuevo hallazgo de la provincia de Guizhou, en el sur de China, permite conocer un poco más sobre ellos. 

Un equipo internacional de investigadores ha encontrado nuevos fósiles chinos de Dinocephalosaurus orientalis, un reptil acuático de cinco metros de largo del Triásico, que vivió hace 240 millones de años, según ha informado Europa Press. 

Cómo era el reptil de hace 240 millones de años

Los primeros restos se encontraron en 2003, pero no ha sido hasta ahora cuando los científicos han podido terminar la reconstrucción del cuerpo del reptil. El Dinocephalosaurus orientalis tenía 32 vértebras del cuello separadas

Unas medidas que comparte con otra especie acuática descubierta del periodo triásico: el Tanystropheus hydroides. Ambos estaban caracterizados por un largo cuello y tienen un cráneo muy similar. La nueva criatura se distingue porque posee muchas más vértebras tanto en el cuello como en el torso. Así, los paleontólogos lo comparan con la apariencia de una serpiente

Se distingue porque tiene muchas más vértebras tanto en el cuello como en el torso. Su apariencia se compara con la de las serpientes

El Dinocephalosaurus orientalis también poseía unas aletas en las extremidades que demuestran su adaptación al medio oceánico. En su estómago han podido averiguar que se alimentaban de peces. 

“Este descubrimiento nos permite ver en su totalidad a este notable animal de cuello largo por primera vez. Es un ejemplo más del extraño y maravilloso mundo del Triásico que sigue desconcertando a los paleontólogos. Estamos seguros de que captará la imaginación de todo el mundo debido a su llamativa apariencia, que recuerda al mítico dragón chino, largo y con forma de serpiente”, ha afirmado el Dr. Nick Fraser FRSE, Guardián de Ciencias Naturales de los Museos Nacionales de Escocia.

Lo que se sabe de esta época en la Tierra es que significó el inicio de la era mesozoica. En este periodo, que comenzó hace 248 millones de años, aparecieron los primeros dinosaurios y concluyó hace 206 millones, dando paso al Jurásico. Un periodo posterior del que se conoce mucho más sobre las especies que habitaban en el planeta. 

Aseguran que este último hallazgo se trata del descubrimiento más destacado del Triásico de la provincia de Guizhou. En el estudio del fósil han trabajado conjuntamente durante diez años científicos de Escocia, Alemania, Estados Unidos y China en el Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados de Beijing, parte de la Academia de Ciencias de China. Un trabajo publicado en la revista académica Earth and Environmental Science: Transactions of the Royal Society of Edinburgh.

No podemos aumentar el número de neuronas de nuestro cerebro, pero sí ayudar a que estén mejor conectadas

 Republicamos este artículo de Guillermo López Lluch, catedrático del área de Biología Celular. Investigador asociado del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo; investigador en metabolismo, envejecimiento y sistemas inmunológicos y antioxidantes en Universidad Pablo de Olavide, publicado originalmente en The Conversation el 19 de febrero de 2024. 

Los trekkies o amantes de la serie y las películas de Star Trek conocemos muy bien una de las frases más repetidas en todas ellas: “El espacio, la última frontera…”. Pero antes de profundizar en los secretos del espacio nos quedan muchas otras fronteras por explorar dentro nosotros mismos, como el sistema nervioso central. Un sistema sobre el que últimamente se están desmontando importantes mitos, entre ellos los relacionados con la formación de nuevas neuronas y nuevas conexiones neuronales.

Las neuronas mueren si se quedan aisladas

Hace años que se discute sobre si en el cerebro maduro se pueden generar nuevas neuronas o esta capacidad desaparece tras los primeros años del desarrollo. Está claro que durante el desarrollo embrionario se producen neuronas de más y que muchas perecen en este proceso debido a que no pueden establecer las relaciones adecuadas con otras neuronas u otras células. Después de todo, la interacción entre las neuronas es esencial para su supervivencia, si se quedan aisladas, mueren.

Otro de los aspectos clave es que las neuronas son muy sensibles a los cambios. Por eso mueren ante traumatismos severos o procesos inflamatorios asociados a traumas, enfermedades autoinmunes o a las infecciones. Por otro lado, también son muy sensibles a las deficiencias en el uso de la energía celular. De ahí que enfermedades degenerativas como el párkinson o enfermedades mitocondriales produzcan la muerte neuronal.

Ante todo este panorama, la posibilidad de que podamos algún día regenerar las neuronas perdidas en algún traumatismo o infección, así como restaurar la pérdida de función debida a degeneraciones mitocondriales, supondría una enorme mejora clínica para millones de personas.

Hay células madres cerebrales, pero no pueden regenerar todo el cerebro

Aunque no estamos del todo seguros de que haya una neurogénesis clara en el ser humano adulto, recientemente se han encontrado ciertos “nichos” que parecen albergar células con capacidad para convertirse en neuronas maduras. No obstante, estos nichos parecen estar localizados en zonas muy específicas del cerebro, por lo que su capacidad para regenerar todo el cerebro es nula. Y, como ocurre en otros nichos de células madre, la capacidad regenerativa disminuye con la edad, aunque en algunas personas a menor velocidad que en otras.



Cosa distinta es la neuroplasticidad, es decir, la capacidad para establecer nuevas conexiones entre neuronas. Esta capacidad está regulada por factores fisiológicos como el embarazo, durante el cual la neuroplasticidad se acelera.

No es de extrañar, por ejemplo, que la nutrición afecte a la neuroplasticidad incluso a edades tempranas o incluso durante el desarrollo embrionario. Diversos estudios han demostrado que el consumo de alimentos ultraprocesados y fácilmente digeribles afecta negativamente a la neuroplasticidad mientras que el consumo de alimentos no procesados, especialmente verduras, ricos en polifenoles promueve una mayor capacidad neuronal para mantener y establecer nuevas interacciones.

Por ello no resulta nada raro que múltiples estudios hayan mostrado una relación entre la calidad de la microbiota intestinal asociada a la calidad de los nutrientes y la capacidad de las neuronas para mantener y establecer nuevas conexiones. En este efecto, un perfil de inflamación crónica asociado a la neurodegeneración establece la relación clara entre nutrición desequilibrada y pérdida de capacidad neuronal.

Evitar a toda costa la pérdida de conexión entre neuronas

Por el momento, sabemos que la generación de nuevas neuronas es limitada en los adultos y decae con la edad. Por tanto, los mecanismos para mantener las neuronas funcionales durante el mayor tiempo posible son los que deberían ser el blanco de terapias para prevenir una más que segura pandemia de enfermedades neurodegenerativas asociadas al incremento de personas mayores.



Cada vez tenemos más claro que la deficiencia cognitiva o el alzhéimer asociados a la edad son multifactoriales y que la pérdida de conexión entre las neuronas es clave para que éstas mueran y desaparezcan. Por tanto, la preservación de las conexiones o sinapsis entre las neuronas mantiene a éstas funcionales y, en consecuencia, bloquea o enlentece el progreso de la neurodegeneración.

En todo este proceso, no solo la acumulación de proteínas mal plegadas tanto fuera como dentro de las células desempeña un importante papel. También es esencial la actividad de las células de glía, que mantienen la actividad neuronal, su metabolismo y la eliminación de residuos a la vez que controlan procesos inflamatorios.

Así, los diferentes tipos de células gliales –astrocitos, oligodendrocitos y microglía– están ganando cada vez más protagonismo en la preservación de las neuronas, en la neuroplasticidad, y puede que también en su regeneración en los pocos nichos donde se mantiene esta capacidad en el adulto. Uno de estos papeles estelares de la glía en el proceso de degeneración neuronal tiene que ver con el proceso inflamatorio o neuroinflamatorio, que cada vez gana más importancia.

Si bien hay mucho interés en inducir la regeneración neuronal para prevenir las enfermedades neuronales asociadas al envejecimiento, más importancia debería tener prevenir el daño neuronal. Y para ello, la ciencia ha demostrado ya que la nutriciónlos niveles de antioxidantes en sangrelos hábitos de vidala actividad físicala actividad social y reducir la inflamación crónica y los factores que la afectan son terapias muy efectivas.

Ya lo decía Juvenal en su Sátira X: “Orandum est ut sit mens sana in corpore sano” casi previendo, aún sin saber lo que era una neurona, que mantener la capacidad cognitiva depende mucho de seguir una vida con buena nutrición, actividad física y social y hábitos de vida sanos.

Las plantas reconocen cadáveres de sus compañeras y activan sus defensas

 Es posible creer que las plantas son organismos delicados que, como no pueden salir corriendo, mueren en cuanto aparece una amenaza. Sin embargo, las plantas tienen un potente sistema defensivo que reconoce a los organismos nocivos (patógenos o herbívoros) y responde contra ellos. Activan un escudo, un sofisticado sistema de defensa que actúa de modo similar a nuestro sistema inmunológico. Pero incluso van más allá. 

Un nuevo estudio, realizado con plantas de pimiento, acaba de demostrar que su sistema defensivo se activa incluso cuando detectan cadáveres de otras plantas. 

Así se defienden

Cuando un herbívoro muerde una hoja, la planta reconoce el peligro mediante receptores presentes en sus células

Pero ¿qué perciben realmente estos receptores celulares de la planta? 

Al romperse los tejidos vegetales, tras la mordida del herbívoro, quedan partes de células en la zona del ataque (principalmente moléculas de la pared celular, como la celulosa). Estos fragmentos celulares son patrones moleculares asociados a daño, que las células que han quedado sanas reconocen, enviando señales al resto de la planta para dar aviso del ataque. 

En ese momento comienza la resistencia sistémica vegetal. La planta envía una señal hormonal a todos sus tejidos, activando las defensas (por ejemplo, sintetizando compuestos insecticidas), para evitar que el atacante termine por matar a la planta.

Investigadores de la Universidad de Valladolid y de la Misión Biológica de Galicia (CSIC) decidieron investigar cómo explotar este mecanismo defensivo vegetal en la agricultura. 

La base de la biofumigación

En la década de los 90 se inició una práctica agrícola muy interesante para controlar plagas y enfermedades de los cultivos, la biofumigación. Básicamente consiste en cultivar brásicas, un conjunto de plantas muy utilizadas en la agricultura y en nuestra dieta, incluyendo, por ejemplo, al brócoli, el repollo, las coles de Bruselas, la berza (o kale), la colza o el nabo, y enterrarlas antes del siguiente cultivo. 

¿Y por qué se hace eso? Estos vegetales tienen una característica química que les convierte en superalimentos. Acumulan en sus tejidos compuestos denominados glucosinolatos, con numerosos efectos beneficiosos en nuestra alimentación (anticancerígenos, antidiabéticos, antiinflamatorios, etc.). 

Sin embargo, originalmente su función es la defensa de estas plantas. Para evitar el ataque de herbívoros y patógenos, las brásicas acumulan en sus tejidos estos glucosinolatos, que resultan muy tóxicos para determinados microorganismos (bacterias y hongos) e insectos plaga. 

Si un agricultor cultiva una brásica y posteriormente entierra las plantas, se liberarán al suelo los glucosinolatos (y compuestos derivados de estos), que limpiarán el suelo de patógenos y plagas. 

Los pimientos reconocen cadáveres de otras plantas

En un trabajo reciente, publicado en la revista BMC Plant Biology, utilizamos tejidos de una brásica (la berza gallega o kale), no como biofumigante, sino como aviso de peligro para otros cultivos. Concretamente se recogieron hojas de berza y se pulverizaron, para posteriormente aplicarlas en el suelo. Además, parte de estos tejidos pulverizados fueron sometidos a altas temperaturas (120 ºC), para eliminar los glucosinolatos y, de esta forma, saber si estos compuestos actúan como señales de peligro para otras plantas.



















Berza Brassica oleracea var acephala. Wikimedia Commons

El polvo de berza fue aplicado a raíces de plantas de pimiento, infectadas en sus hojas con un hongo patógeno llamado Rhizoctonia solani

Con este experimento, se pretendía comprobar si las raíces de pimiento eran capaces de reconocer los glucosinolatos de la berza como signos de peligro y activaban sus defensas por toda la planta, impidiendo el ataque del patógeno en las hojas. 






































Planta de tomate atacada por Rhizoctonia solani. Wikimedia Commons

Los resultados obtenidos demuestran que las plantas de pimiento reconocían a los glucosinolatos a través de sus raíces y activaban sus defensas sistémicas mediante diferentes rutas hormonales, acumulando compuestos antifúngicos en sus hojas. 

Este estudio representa un importante avance en el entendimiento de cómo las plantas reconocen el peligro y responden ante él, abriendo la puerta a desarrollar estrategias sencillas para mejorar la sanidad de nuestros cultivos.