En 2020 un grupo de investigadores encontraron el que parecía ser el primer animal que vivía sin oxígeno

 Recientemente ha vuelto a la actualidad informativa un pequeño organismo, un parásito del salmón llamado Henneguya salminicola. El motivo es que este ser vivo, que ha sido descrito como el primer animal que puede vivir sin oxígeno y, aunque es un hallazgo importante, la historia cuenta con algunos matices importantes.

Un hallazgo no tan reciente. Hace cuatro años, un equipo de investigadores anunciaba el hallazgo de un organismo que no necesitaba de oxígeno para sobrevivir. H. salminicola era un parásito del salmón perteneciente a la filo de los cnidarios (Cnidaria), el cual engloba a medusas y otros organismos similares.

El hallazgo, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), tenía el potencial de hacernos replantear algunas de nuestras concepciones clave sobre estos y otros animales. Desde entonces hemos ido descubriendo que, quizás, este curioso organismo podría no ser tan extraño como a veces se indica.

Sin mitocondrias. Este La clave del hallazgo estaba en el hecho de que H. salminicola carecía de genoma mitocondrial, lo que implica que no solo no necesita respirar, sino que es capaz de vivir una existencia al margen de este gas. Nuestra dependencia del oxígeno comenzó hace unos 1.450 millones de años, cuando una célula arquea “engulló” y asimiló una bacteria. Estos dos organismos se hicieron uno, la bacteria como orgánulo de la arquea.

Esta unión dio pie a la evolución de las células complejas ya que este nuevo orgánulo, la mitocondria, dotaba a la célula de una nueva fuente de energía. Nacieron así las células eucariotas, que no solo contaban con una mitocondria sino también con un nuevo núcleo en el que alojar su código genético (o al menos la mayor parte de él).

Las mitocondrias son las encargadas de “romper” las moléculas de oxígeno y producir adenosín trifosfato (ATP), una molécula que a su vez permite al resto de la célula obtener la energía necesaria para funcionar adecuadamente.

Una excepción, ¿entre otras? Hace unos meses, el que fuera Catedrático de Biología Animal de la Universidad de Málaga, Ramón Muñoz-Chápuli Oriol, incidía en un artículo para The Conversation en algunos aspectos importantes a la hora de interpretar este hallazgo. Especialmente en uno: quizás este no sea el único organismo conocido que puede vivir sin recurrir al oxígeno.

Existen otros candidatos conocidos, el matiz es que solo en el caso de H. salminicola tenemos pruebas de que se trata, efectivamente, de un organismo complejo pero anaeróbico. Los principales candidatos a esto son los loricíferos de la cuenca de L'Atalante.

L'Atalante, es un lago hipersalino submarino situado en el Mediterráneo. Estos lagos son lugares hostiles a la vida en los que solo pueden campar a sus anchas microorganismos extremófilos como algunas bacterias. Estos lagos carecen de oxígeno porque su agua es tan salina que no se mezcla con el agua de su entorno. El agua del mar requiere de estas mezclas para oxigenarse ya que este oxígeno suele producirse (generalmente) en las capas superiores donde algas y cianobacterias lo expulsan como remanente de la fotosíntesis.

Tres loricíferos. El motivo por el que no sabemos si las tres especies de loricíferos descubiertas en L’Atalante viven exentos de oxígeno es porque existen algunas dudas sobre si fueron hallados en un ambiente realmente anóxico. Sí sabemos, sin embargo, que al igual que H. salminicola las células de estos animales carecen de mitocondria.

En su lugar cuentan con unos orgánulos similares, probablemente evoluciones más simples de la mitocondria. En el caso de H. salminicola, se sospecha que la evolución llevó a este “pariente” de las medusas a simplificar el funcionamiento de su mitocondria al poder extraer la energía que requería de la bioquímica del salmón, el huésped al que parasita.

Los loricíferos de L’Atalante pueden servirnos para comprender los mecanismos empleados por otros posibles animales anóxicos. Según explicaba Muñoz-Chápuli Oriol en su artículo, estos animales “utilizan protones en lugar de oxígeno como aceptores de electrones para generar hidrógeno molecular y ATP”.

Catalogando lo inclasificable. La naturaleza escapa con gran facilidad a nuestros intentos de catalogarla. Los matices que hacen a cada especie única pueden dificultar nuestra tarea de determinar cuál es la primera especie descubierta en un género o qué otra especie excede en otro sentido.

Interés persistente. A menudo los estudios dan de qué hablar años después de su aparición. Entender cómo evolucionan las especies para adaptarse a entornos particulares es un saber importante de cara a descifrar la naturaleza de la vida en nuestro planeta, por lo que es lógico que genere interés.

Por si entender la evolución de la vida en nuestro planeta fuera poco, comprender las formas de vida que aparentan desafiar las nociones más básicas de la vida en nuestro planeta nos permiten también adaptarnos, por ejemplo, para la búsqueda de vida en otros lugares del universo.

Cómo es posible el universo con materia oscura y sin materia oscura

 

A día de hoy, el modelo más aceptado en cosmología para explicar el universo recibe el nombre de ΛCDM (siglas que corresponden a lambda o “no exactamente constante cosmológica” Cold Dark Matter), en el que la materia y la energía oscura son indispensables. Sin embargo, cada vez cobran más fuerza modelos cosmológicos de un universo posible sin contar con tanta “oscuridad”. 

El universo clásico

ΛCDM es el modelo estándar y el más conocido. Da una solución bastante aproximada de la existencia de todo lo que observamos experimentalmente. Explica el fondo cósmico de microondas, una forma de radiación electromagnética que se ha encontrado experimentalmente y que se considera una de las pruebas principales de que hubo un Big Bang. 

El modelo también explica la distribución de las galaxias y cúmulos de galaxias, y ofrece una buena aproximación de las abundancias de hidrógeno, helio y litio que se observan en el cosmos. 

El modelo estándar basa parte de su desarrollo en la existencia de materia oscura que es, no obstante, materia. Esto significa que tendría que estar formada por átomos/partículas no normales , que aún no se han encontrado a pesar de que se están realizando muchos experimentos para detectarlas. Hasta ahora, ninguno ha tenido éxito. Este no resultado nos lleva a la duda de su existencia.

Después del Big Bang

Según el modelo ΛCDM, tras el Big Bang, el universo sufrió una expansión: la inflación. La densidad del sistema fluctuó, y esto impulsó la expansión de una mezcla de fotones y partículas conviviendo en forma de plasma. Se inició así la expansión del universo.

Estas fluctuaciones produjeron cambios en la densidad de la materia y la radiación llegando a un punto en el que los electrones y los bariones formaron los átomos. El hidrógeno fue el primero en formarse. 

Pero hay un momento en el que el plasma se volvió neutro y las perturbaciones no se propagaron. Solo permanecieron fluctuaciones (las oscilaciones acústicas bariónicas, BAO) generadas, según el modelo, principalmente por fotones, bariones, energía oscura y materia oscura. 

Estas oscilaciones han sido observadas experimentalmente y se consideran como fósiles de las primeras ondas del universo que quedaron impresas en el fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés). 

La edad oscura

En este estadio el universo era inobservable en la mayor parte del espectro electromagnético; estaba en la denominada edad oscura. Durante esta era, en regiones excesivamente densas, comienza el colapso gravitacional, lo que da lugar a la formación de las primeras fuentes de radiación, como las estrellas. Todo continúa creciendo y fusionándose bajo la influencia de la gravedad, formando una vasta red cósmica de densidad de algo que no sabemos qué es, y no es posible observar: se trata de la llamada materia oscura. 

A medida que el universo continúa expandiéndose con el tiempo, la presión negativa asociada a la energía oscura (en el modelo ΛCDM) domina, oponiéndose, cada vez más, a las fuerzas gravitacionales. De este modo, con el impulso de la energía oscura, la expansión del universo se acelera.

Todo parece cuadrar en este modelo que se sustenta en la existencia de la materia y la energía oscura. Sin embargo, y cada vez con más tensión científica, ambas se están poniendo en cuestión. Existen modelos que explican el universo sin contar con ellas. 

El modelo alternativo

Como alternativa se ha propuesto el modelo híbrido bautizado como CCC+TL (CCC: constantes de acoplamiento covariables; TL: luz cansada). Este modelo, liderado por Rajendra Gupta, profesor de física e investigador de la Universidad de Ottawa (Canadá), niega por completo la existencia de materia oscura. Los resultados de las investigaciones se han publicado en Astrophysical Journal. 

En este modelo la Λ (“no exactamente constante cosmológica”), responsable de que el universo esté acelerando su expansión y asociada con la energía oscura, se reemplaza por un conjunto de constantes de acoplamiento que son “covariables”. Esto significa que pueden variar con el tiempo y entre diferentes regiones del espacio, es decir, dependen de las condiciones del entorno. 

En consecuencia, la aceleración de la expansión del universo no se debe a la denominada “energía oscura” sino al cambio que las constantes de acoplamiento sufren con el tiempo y el espacio. Es una explicación mucho más dinámica y adaptable.

Añadamos la luz cansada

El modelo, además, se combina con luz cansada. Lo postuló Einstein: por razones no especificadas, la luz puede perder energía en proporción a la distancia recorrida (de ahí lo de luz cansada). 

Esta idea se ha propuesto para explicar el corrimiento al rojo de la luz de las galaxias distantes. Los fotones sufren una pérdida gradual de energía a medida que viajan a través del cosmos. Así se puede reproducir la ley de distancia del corrimiento al rojo, la conocida ley de Hubble.

Este modelo, al igual que el estándar, también explica las oscilaciones acústicas bariónicas a gran escala, el tamaño de las galaxias y la distribución angular del horizonte debida al BAO e impreso en las microondas cósmicas. 

Sin energía oscura ni materia oscura

El modelo CCC+TL sugiere que las leyes de la naturaleza, las cuales consideramos constantes, pueden en realidad cambiar con el tiempo y en diferentes lugares del universo. Además, propone que el cambio en el color de la luz de las galaxias distantes podría explicarse porque la luz pierde energía durante su viaje, en lugar de que el espacio se esté expandiendo. No necesitando de una energía oscura.

En el modelo estándar, la materia oscura es necesaria para mantener unidas las masas, permitiendo la formación y distribución de galaxias y cúmulos de galaxias en el universo observable y no deshaciéndolas con la expansión. Sin embargo, el modelo CCC+TL elimina la necesidad de invocar a la materia oscura para explicar las observaciones cosmológicas, ya que introduce correcciones o modificaciones a la gravedad en ciertas escalas, en lugar de la teoría estándar de la gravedad basada en la relatividad general de Einstein. 

Estas modificaciones explican los fenómenos que normalmente se atribuyen a la materia oscura, como la rotación de las galaxias y la distribución de las estructuras a gran escala del universo.

La edad del universo como prueba

Mientras que el modelo estándar, ΛCDM, estima una edad del universo de 13,8 Ga, el modelo CCC+TL la sitúa en 26,7 Ga. Prácticamente el doble. 

Las recientes observaciones del telescopio espacial James Webb plantean una cuestión fundamental: ¿cómo surgieron las galaxias en el universo primitivo y cómo evolucionaron a un grado comparable al de miles de millones de años? 

El modelo CCC+TL responde a estas preguntas: la edad del universo es mayor, lo que implica más tiempo para la formación y evolución de esas galaxias primitivas, cuyas estructuras observadas son similares a las de galaxias más antiguas (“más mayores”).

Las edades que nosotros hemos calculado para los cúmulos globulares se han dado a conocer en American Journal of Astronomy and Astrophysics y conducen a una edad del universo coincidente con la del modelo CCC+TL. 

¿Inclinará el satélite Euclid la balanza?

Durante los próximos seis años Euclid, un espectacular experimento de la Agencia Espacial Europea, observará las formas, distancias y movimientos de miles de millones de galaxias en un radio de 10 mil millones de años luz, creando un mapa cósmico 3D. Con sus datos podremos comprobar la existencia de la materia oscura, si la hay. Entre tanto, ¿cuál es el modelo más próximo a la realidad? 

El principio democrático de todo modelo teórico es que cualquiera es acertado hasta que los experimentos o las observaciones demuestren lo contrario.

Euclid perfora el denso polvo y gas de la nebulosa Messier 78, a 1 300 años luz de distancia en Orión, para revelar estrellas jóvenes y calientes envueltas por gas y entrelazadas por filamentos más oscuros de polvo interestelar. Euclid Messier

Científicos consiguen revertir la diabetes tipo 1 con ayuda de células madre

 El cuerpo de una paciente con diabetes tipo 1 logró producir su propia insulina tras un trasplante experimental de células madre reprogramadas inyectadas sobre su abdomen. Un año después del procedimiento, la mujer de 25 años afirma poder consumir cualquier alimento sin poner en riesgo su vida. Los detalles del ensayo, realizado por el Instituto de Investigación de Medicina y Trasplantes de Tianjin, China, fueron publicados en la revista científica Cell.

Los pacientes con diabetes tipo 1 no producen insulina porque su cuerpo ataca las células beta del páncreas. Para abordar este problema, los investigadores chinos probaron una solución rara vez utilizada en humanos: insertaron “parches” de células madretransformadas para que el cuerpo recuperara su producción de insulina.

Según el estudio, los científicos reprogramaron las células adultas de la paciente para revertirlas a un estado “primordial”. El tejido del páncreas adquirió un estatus pluripotente, o sea, con la capacidad de transformarse en cualquier tipo de tejido del cuerpo. A partir de ese estado, las células fueron modificadas químicamente para producir islotes pancreáticos tridimensionales (responsables de segregar la hormona en el órgano). Luego inyectaron 1.5 millones de estas estructuras en los músculos abdominales de la mujer.

Esquema sobre cómo funciona la reprogramación celular para tratar la diabetes tipo 1.

En espera de efectos adversos sobre los islotes

Bastaron dos meses y una operación de media hora para que la paciente en China pudiera producir suficiente insulina como para vivir libre de inyecciones. Al cabo de un año, no ha presentado efectos secundarios ni un retroceso en la producción de la hormona reguladora del azúcar. Sin embargo, aunque los resultados son positivos, están lejos de ser una cura definitiva.

La diabetes tipo 1 es esencialmente una enfermedad autoinmune. Actualmente, el equipo chino está supervisando que el cuerpo no ataque los nuevos islotes pancreáticos ni los elimine de forma natural. Para que la mujer se considere oficialmente curada, deben pasar al menos cinco años de producción ininterrumpida de insulina sin inmunosupresores. Luego, se deberá replicar el proceso en grupos de control de mayor tamaño. En noviembre de 2024 se cumplirá el primer año del tratamiento y se iniciarán ensayos con hasta 20 pacientes

Una de las ventajas del prometedor tratamiento para la diabetes tipo 1 es que se usaron las células ya desarrolladas de la paciente. Hasta ahora, la mayoría de los experimentos similares utilizan muestras donadas extraídas de placentas o embriones. Si la medicina logra hacer viable la técnica de regresión pluripotente, el problema de la demanda de islotes pancreáticos disminuirá considerablemente.

La diabetes tipo 1 puede aparecer de manera repentina. Sus síntomas incluyen aumento de la sed, hambre extrema, pérdida de peso inexplicable, fatiga, visión borrosa y cambios de humor. Si el paciente no recibe una dosis de insulina que controle la enfermedad autoinmune, puede presentar complicaciones graves a largo plazo, como daños a los nervios, daño renal, daño ocular y enfermedades cardiovasculares.