miércoles, 23 de septiembre de 2020

De la penicilina a la COVID-19: el vital y poco reconocido papel de las microbiólogas

 La historia del descubrimiento de la penicilina es digna de una película. En 1928, un científico llamado Fleming, con una gran curiosidad y partiendo de un hallazgo casual, llega a una de las aportaciones más importante en la lucha contra las enfermedades. 

La única pega fue que el compuesto era poco estable. Y hubo que esperar más de 10 años hasta que Florey y Chain lograron purificarla. Una vez cristalizada y purificada, la penicilina se pudo producir en cantidad suficiente para salvar, entre otros, a los soldados heridos en la Segunda Guerra Mundial.

¿No hay papeles femeninos en esta película?

Si leemos la mayoría de los artículos sobre este tema, en pocos se hace mención a Mary Hunt. Ella era una experta en hongos de un laboratorio de Estados Unidos. El hongo con el que Fleming realizó su descubrimiento producía una cantidad muy baja de penicilina. Mary Hunt encontró la cepa que permitió la producción masiva de este antibiótico.

Amalia Koutsouri-Vourekas se unió al laboratorio de Sir Alexander Fleming en 1946. Investigaba en resistencia a antibióticos y también desarrolló nuevas técnicas de laboratorio. Publicó numerosos artículos, varios como única autora y otros como primera firmante. En 1953 se casaron, y ella pasó a ser conocida como Lady Amalia Fleming.

Otras microbiólogas que contribuyeron al éxito de los antibióticos

Elizabeth Bugie, especialista en antibióticos.Waksman Museum

Los nombres femeninos afloran allí donde miremos. Elizabeth Bugie, por ejemplo, participó en el descubrimiento de la estreptomicina, el primer antibiótico eficaz frente a la tuberculosis. Sin embargo, sus compañeros varones decidieron no incluir su nombre en la patente del antibiótico, a pesar de que ella era una de las autoras del artículo en el que describían este fármaco. 

Alice Catherine Evans alrededor de 1910.Wikimedia Commons

Dos “gigantes” de la microbiología

Otro persona a recordar es Alice Evans. En 1918 publicó un importante artículo en el que explicaba que la causa de una enfermedad humana, la brucelosis, era la ingestión de leche de vacas enfermas. Aunque inicialmente no le hicieron demasiado caso, su descubrimiento fue confirmado pronto por otros científicos. Propuso además la solución al problema, consiguiendo cambiar la ley para que fuera obligatorio pasteurizar la leche. Fue nombrada presidenta de la Sociedad Americana de Bacteriología en 1928, todo un logro para una mujer en esa época.

La segunda mujer al frente de la Sociedad Americana de Bacteriología fue Rebecca Lancefield, en 1943. Su artículo proponiendo un sistema de clasificación de los estreptococos fue publicado en 1933. Esta clasificación es muy útil para el diagnóstico de diversas enfermedades humanas y animales. Su sistema sigue vigente en la actualidad.

Malaria, insulina y microbioma

La lista no acaba aquí. A pesar de ser seres unicelulares, las bacterias se comunican entre si y pueden coordinarse para actuar. Este ha sido el campo de investigación de la Dra. Bonnie Bassler. Esta científica estadounidense, nacida en 1962, propuso la idea de que interrumpir la comunicación entre las bacterias puede contribuir a la lucha contra las infecciones. 

Tu Youyou. © Nobel Media AB. Photo: A. Mahmoud

En 2015, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina fue concedido a Tu Youyou, una científica que en los años 70 descubrió la artemisina. Los medicamentos basados en esta sustancia se usan para el tratamiento de la malaria y han salvado millones de vidas. 

Los tratamientos para otra grave enfermedad, la diabetes, se vieron favorecidos por el trabajo de Lydia Villa-Komaroff. En 1978, consiguió producir insulina humana utilizando bacterias modificadas. De este modo, se podía obtener gran cantidad de insulina en poco tiempo y con un coste económico razonable. 

La Dra. Abigail Salyers es conocida por sus estudios pioneros sobre el microbioma. Actualmente se considera al microbioma como un “órgano” más, que si se altera puede desencadenar diversas enfermedades. Además de artículos científicos, Salyers escribió numerosos libros de divulgación. El más conocido, La venganza de los microbios, explica la resistencia a antibióticos.

Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier, premio Princesa de Asturias 2015. Fundación Princesa de Asturias

El sistema bacteriano CRISPR/Cas9, conocido como “tijeras genéticas”, permite editar el ADN de forma sencilla. Numerosos investigadores lo utilizan para modificar genes de plantas, insectos y animales. Ha supuesto un importante avance en la investigación de enfermedades causadas por defectos genéticos. Por este descubrimiento, Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier obtuvieron el Premio Princesa de Asturias en 2015 así como otros numerosos premios y distinciones. 

COVID-19 con nombre de mujer

Recientemente, Maria Rosaria Capobianchi, Concetta Castilletti y Francesca Colavita consiguieron aislar el coronavirus que está causando la pandemia de COVID-19. Algunos periodistas se refirieron a ellas usando solo su nombre, sin apellido. Además las denominaban “ángeles de la investigación”. Es poco probable que un grupo de científicos varones recibiera un trato parecido.

A esto se suma que la primera persona que obtuvo imágenes de un coronavirus humano fue otra mujer, June Almeida, en 1964. Junto a David Tyrrell demostró que estos virus causan infecciones respiratorias agudas en humanos. También fue la primera en obtener imágenes del virus de la rubeola. A finales de los años 80, ya jubilada, publicó junto a otros colegas las primeras imágenes del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH).

En 1976, Patricia Ann Webb identificó el virus Ébola. Su grupo de investigación desarrolló importantes estudios sobre virus transmitidos por artrópodos. Demostraron como se transmitían y los métodos que se debían utilizar para su control. 

La importancia de reconocer el papel de las científicas

La relación de los microorganismos con su entorno ha sido un importante campo de trabajo para numerosas microbiólogas. Han investigado el papel de los microorganismos en el espacio exterior (Millicent Goldschmidt), los océanos (Sallie Chisholm, Carol D. Litchfield) o en diversos ecosistemas terrestres (Mary Firestone, Katrina Edwards).

Además de las citadas, muchas otras mujeres han realizado aportaciones importantes a la Microbiología. Fanny Hesse, que sugirió a su marido que usara agar para cultivar bacterias. Esther Lederberg, que no fue incluida en el premio Nobel a pesar de sus contribuciones a la hipótesis “un gen, una proteína”. Lynn Margulis, que propuso la teoría del endosimbionte para explicar el origen de las células eucariotas. La lista es enorme.

Todas ellas merecen que se reconozca su trabajo, a pesar de los años que puedan haber transcurrido desde que realizaron sus descubrimientos.

Aun hoy en día, hay países en los que ni siquiera se permite estudiar a las mujeres y, mucho menos, carreras de ciencias o tecnología. Podemos afirmar que aún hoy las mujeres no tienen las mismas oportunidades que los hombres en la ciencia. En muchos países, a pesar de que son mayoría entre los estudiantes de Biología, Medicina o Veterinaria, a medida que se avanza en el escalafón, la proporción de mujeres desciende bruscamente. 

Quizás se deba a que existen muchos prejuicios sobre la capacidad científica de las mujeres. Pero además de causas externas, la decisión de formar una familia puede influir en estos datos, ya que la investigación requiere tiempo y dedicación. Curiosamente, eso no parece influir en los científicos varones.

Es necesario que existan referentes para las alumnas de carreras de ciencias, dado que contribuye a que las jóvenes estudiantes vean hasta dónde pueden llegar. Conocer los logros de estas científicas puede ayudar a que las nuevas generaciones de microbiólogas decidan dedicarse profesionalmente a la investigación.

descubren huesos humanos en un nuevo dolmen milenario en antequera

 

Arqueólogos de la Universidad de Sevilla han encontrado restos humanos en el interior de una nueva estructura funeraria que al parecer es más antigua que los tres famosos dólmenes Patrimonio de la Humanidad de esta localidad malagueña.

Peña de los enamorados, cerca de Antequera, donde los arqueólogos han realizado este descubrimiento.

Peña de los enamorados, cerca de Antequera, donde los arqueólogos han realizado este descubrimiento. iStock

a los pies de La Peña de los Enamorados (cuyo perfil recuerda el rostro de una persona tumbada), en una zona conocida como Piedras Blancas, cerca del conjunto megalítico de Antequera, en Málaga, un grupo de arqueólogos del Departamento de Prehistoria de la Universidad de Sevilla, dirigido por Leonardo García Sanjuán, con la colaboración de David Wheatley, de la Universidad de Southampton, ha realizado el descubrimiento de tres cráneos humanos enterrados en el interior de una estructura funeraria. El departamento de Prehistoria de la universidad sevillana afirma que esta estructura es más antigua que el cercano dolmen de Menga, construido hacia 3750 a.C., y que los dólmenes de Viera y El Romeral (conjunto declarado Patrimonio de la Humanidad en 2016), y aunque es mucho menos monumental, podría explicar la construcción de estas estructuras posteriores.

Los arqueólogos han descubierto tres cráneos humanos dentro de una estructura funeraria que muy posiblemente es anterior a otros dólmenes de la zona.

"Es algo nuevo. Menga o Viera habían sido barridos por las sociedades posteriores. Allí no había este tipo de restos, que nos pueden dar el origen de estos conjuntos. Además, los restos humanos arrojan datos como las dietas, las enfermedades, el ADN o sus organizaciones sociales", afirma García Sanjuán. Gracias a las modernas tecnologías de estudio, como las pruebas de radiocarbono y luminiscencia, será posible datar la edad de los huesos, lo que resultará de gran ayuda para precisar aún más la fecha de construcción de estas estructuras.

Dolmen de Menga, en Antequera.

Dolmen de Menga, en Antequera.

iStock

PINTURAS RUPESTRES

Desde hace unos años se sabe de la existencia de vestigios megalíticos en la zona de Piedras Blancas. Este yacimiento se investigó y documentó entre 2009 y 2013, después de su hallazgo en 2006, y se constató la existencia allí de menhires tumbados y de una estructura megalítica bastante inédita. El descubrimiento se hizo en unos terrenos privados, por lo que la obtención de los permisos de excavación ha sido bastante dificultosa.

El yacimiento se descubrió en 2005, en unos terrenos privados, y se investigó y documentó entre 2009 y 2013.

El sitio se encuentra cerca del abrigo rocoso de Matacabras, donde existen unas pinturas rupestres, cuya datación es anterior a la construcción del dolmen de Menga. En 2018, el Departamento de Prehistoria y Arqueología de la Universidad de Sevilla publicó un estudio en el que afirmaba que estas pinturas rupestres datan de aproximadamente 3.900 a.C., lo que hace del lugar el santuario más antiguo conocido de la zona y sugiere que ya estaba en uso antes de la construcción del dolmen de Menga, que se levantó orientado hacia él, según García Sanjuán.

Tholos de El Romeral, en Antequera.

Tholos de El Romeral, en Antequera.

iStock
Dolmen de Viera, en Antequera.

Dolmen de Viera, en Antequera.

iStock

SANTUARIO Y TUMBA

Durante las recientes excavaciones, además de los cráneos han aparecido restos de una industria microlítica (pequeñas láminas talladas) y lo que parece ser un betilo o piedra sagrada, cuya función era garantizar la protección de los difuntos. Estos hallazgos sugieren que el uso de este "dolmen" no sólo era solo funerario, sino que también tuvo una función de santuario.

Para realizar esta construcción, los antiguos pobladores aprovecharon la propia naturaleza, ya que parte de este enterramiento se compone de paredes naturales y otra parte está compuesta por lajas de piedra. "Los moradores del entorno aprovechaban las estructuras naturales, como se observa en las pinturas de cuevas o abrigos de la montaña", recalca García Sanjuán. Pudo ser un paso anterior a la erección de monumentos sagrados mucho más complejos, como el dolmen de Menga.

Los antiguos pobladores aprovecharon la propia naturaleza para construir este "dolmen", pues una parte se compone de paredes naturales y lajas de piedra.

Excavación arqueológica en el dolmen hallado en Piedras Blancas.

Excavación arqueológica en el dolmen hallado en Piedras Blancas.

Leonardo García Sanjuán. Universidad de Sevilla

Según han afirmado desde el Ayuntamiento de Antequera, este nuevo hallazgo "permitirá también comprender mejor los procesos que condujeron a la creación de Menga y a explicar su singular y pionera orientación, teniendo como objetivo general datar con mayor precisión la actividad neolítica documentada en nuestro municipio mediante la aplicación de métodos de datación científica como radiocarbono y luminiscencia por estimulación óptica, permitiendo también conocer mejor la sociedad y el medioambiente existentes en la época en que se construyó Menga".

miércoles, 16 de septiembre de 2020

 Para responder a tu pregunta tengo que explicarte antes lo que es el espacio-tiempo. Se trata de un concepto que combina al espacio y al tiempo en un único continuo que contiene todos los sucesos que tienen lugar en el universo. Eso quiere decir que se considera el cosmos como un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, las tres espaciales más la temporal. Esas cuatro dimensiones se combinan, aunque siguen teniendo una naturaleza algo distinta.

Según la Teoría de la Relatividad General, la gravedad es una característica geométrica del espacio -tiempo, es decir, los efectos gravitatorios son una consecuencia de la forma del espacio-tiempo. Si el espacio-tiempo está curvado los objetos que contiene se moverán afectados por esa curvatura y podemos decir que están afectados por la gravedad. Como todo está contenido en el espacio-tiempo, todo siente la gravedad y, por lo tanto, se mueve teniendo en cuenta su curvatura.

Pero claro, con esta explicación surge otra pregunta: ¿qué curva el espacio-tiempo? Y la respuesta es que la causante de la curvatura del espacio-tiempo es la energía que contiene. Podemos hacer una analogía pensando en el espacio-tiempo como una cama elástica. Esta cama se curva cuando ponemos una pelota encima. Así podemos entender que el movimiento de un planeta en torno a una estrella como el Sol es el movimiento del planeta cayendo por la curvatura de la cama elástica, sin necesidad de hablar de una fuerza a distancia que ejerce la estrella.

“El espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse, la materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse”

Pero vayamos más allá porque también debes saber que toda energía curva el espacio-tiempo y que la manera en que lo curva depende de la naturaleza de la energía y las características de su distribución.

Lo que ocurre entonces es que la relación entre la forma del espacio-tiempo (y por tanto la gravedad) y la energía va en las dos direcciones. El físico teórico estadounidense John A. Wheeler lo resumió de una manera que me parece muy gráfica: “El espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse, la materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse”.

Si queremos saber cuánta energía hay en un volumen y cómo curva el espacio-tiempo necesitamos conocer muchas características de su distribución. Para describir toda esa información matemáticamente de forma simple usamos un objeto matemático al que llamamos tensor energía-momento. Este objeto matemático encierra toda la información gravitatoria de la energía de una forma que es útil para cualquier observador independientemente de su movimiento.

Si pensamos en una distribución de partículas en un volumen, su tensor energía-momento se construye combinando la información de la masa de las partículas (necesaria para conocer su energía) y su momento o cantidad de movimiento (que es la masa por la velocidad). Pero también podemos pensar en regiones en las que no hay una o varias partículas, pero sí hay energía. Por ejemplo, el campo electromagnético, que le da propiedades electromagnéticas a una región del espacio, también tiene energía y momento asociados.

En general el tensor energía-momento de una región contiene la información sobre la densidad de energía, sus flujos, las presiones en todas las direcciones y las tensiones en ese volumen. Así, la gravedad está causada por todas estas características de las distribuciones de energía.

El tensor energía-momento es el objeto matemático que se relaciona directamente con las características de la geometría del espacio-tiempo en las celebradas ecuaciones de Einstein, que relacionan materia con geometría. Y nos sirve para averiguar la curvatura del espacio-tiempo, es decir, la gravedad, que provoca la existencia en ese espacio-tiempo de determinada energía.

Prado Martín Moruno es doctora en Física, profesora ayudante doctora del Departamento de Física Teórica de la Universidad Complutense de Madrid.


El sexo biológico afecta a la expresión y la regulación de los genes

El ADN contiene las instrucciones, los genes, para codificar proteínas que llevarán a cabo funciones concretas en el organismo. Pero en el genoma humano aparecen millones de variantes cuya caracterización y comprensión de su función permanece como una clave en el campo de la genética.

El proyecto internacional GTEx (Genotype-Tissue Expression), liderado por los Institutos Nacionales de la Salud (NIH, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos ha centrado sus esfuerzos en abordar esta cuestión. Hoy, el consorcio da a conocer su último conjunto de investigaciones -15 en total, publicadas en varias revistas científicas, entre ellas Science , Cell y Genome Biology - correspondientes a la tercera y final fase del proyecto.

Supone la culminación de una década de trabajo que nació con el objetivo de estudiar cómo la variabilidad genética impacta en la expresión de genes en múltiples tejidos de personas sanas para así entender mejor el papel de la genética en funciones biológicas, como por ejemplo la actuación del sistema inmune, y rasgos complejos, como las enfermedades. 

Supone un mapa de asociaciones entre genes y cambios en el genoma
Supone un mapa de asociaciones entre genes y cambios en el genoma (JONATHAN NACKSTRAND / Getty)

Según Manuel Muñoz, estudiante de doctorado en el equipo de bioinformática y genómica de Roderic Guigó del Centre de Regulació Genòmica (CRG), el cual ha formado parte del proyecto, este supone generar “un mapa de asociaciones entre genes y cambios en el genoma para luego poder ligar estos cambios con el riesgo de padecer una enfermedad concreta o con funciones biológicas específicas”.

La investigación que detalla los resultados globales del estudio se publica en Science y completa el trabajo del proyecto GTEx después de análisis de las etapas anteriores publicadas en 2015 y 2017. Para esta fase final se ha analizado un mayor número de tejidos e individuos en comparación con la fase piloto y la intermedia. En total se examinaron más de 17.000 secuencias de ARN.

El consorcio detalló aún más las variantes genéticas que afectan la expresión génica, es decir, la actividad reguladora de un gen. Aprovechando la gran diversidad de tejidos, los resultados proporcionan información sobre la especificidad de los efectos genéticos para cada uno de ellos. De esta forma, se muestra que la composición celular del tejido es un factor clave para comprender los mecanismos reguladores de genes en cada uno de ellos, ya que se identifican múltiples regulaciones que dependen del tipo de célula.

Investigadores del laboratorio dirigido por Roderic Guigó de bioinformática y genómica del Centre de Regulació Genòmica (CRG)
Investigadores del laboratorio dirigido por Roderic Guigó de bioinformática y genómica del Centre de Regulació Genòmica (CRG) (© CRG 2019. All rights reserved.)

Los resultados revelan también diferencias específicas en la expresión de los genes según la ascendencia y el sexo. En la segunda característica se ha centrado el estudio dirigido por Barbara Stranger y con Meritxell Oliva como coautora principal, ambas investigadoras en la Universidad de Chicago (EE.UU.), publicado en Science . El equipo halló que más de un tercio (37%) de los genes muestran una expresión sesgada por el sexo biológico, definido como personas con cromosomas XX (mujeres) o XY (hombres), en al menos un tipo de tejido. 

El grupo vio además que estos genes que muestran diferencias no se distribuyen de manera azarosa, sino que pueden concentrarse en funciones biológicas específicas como el metabolismo de fármacos, la respuesta inmune, genes relacionados con cáncer, metabolismo de la grasa

Según explica Oliva, estas diferencias, aunque muy abundantes, resultan muy pequeñas. “No sabemos muy bien qué importancia tienen en cuanto a impacto en rasgos complejos”, dice la investigadora. Las futuras investigaciones tendrán que desentrañar su papel.

Consorcio internacional

El trabajo que constituye una potente herramienta para estudiar enfermedades desde un punto de vista genético

Tras analizar la expresión genética, el equipo dio un paso más allá. La investigación cuenta con una segunda parte, centrada en la regulación genética, que trató de responder a la siguiente cuestión: tener una configuración genética concreta en función del sexo, ¿hace que un gen se exprese de manera diferente?

“Hallamos 58 vínculos que no se verían si no se tiene en cuenta el sexo”, explica Muñoz. Es decir, el equipo identificó 58 asociaciones con rasgos complejos impulsadas por la regulación genética de la expresión génica que aparecían en un solo sexo. Se trata de un número pequeño, pero a su vez relevante ya que muestra cambios en el genoma que no se hubieran encontrado obviando esta variable.

Por tanto, una de las implicaciones de la investigación es subrayar la importancia de considerar el sexo como una variable biológica en la genética humana y en los estudios de genómica. “Creemos que es quizás uno de los aspectos más importantes de este estudio”, coinciden Manuel Muñoz y Meritxell Oliva. 

El campo de la medicina especializada podría beneficiarse de los resultados de los estudios
El campo de la medicina especializada podría beneficiarse de los resultados de los estudios (Leslie Gaffney)

Según señalan ambos investigadores, sus resultados podrían resultar relevantes para el campo de la medicina especializadapues pueden ser informativos, por ejemplo, de diferencias en el metabolismo de un medicamento en los distintos sexos.

En conjunto, el nuevo atlas proporciona una importante herramienta de cara a futuras investigaciones. De esta forma se ha creado un complejo catálogo que, en palabras de Laura M. Zahn, autora del artículo introductorio publicado hoy en Science sobre el tema, “prepara el escenario para la futura exploración de los efectos de las variantes tanto comunes como extrañas que subyacen al conjunto de la humanidad”.