La célula que no estudia pero aprende

Imagen de P. polycephalum. Foto Audrey Dussutour (CNRS)

Imagen de P. polycephalum. Foto Audrey Dussutour (CNRS)

¿Puede aprender un cerebro hueco? Si se trata de un organismo simple, sí. Científicos demostraron por primera vez, dijeron, que un organismo carente de sistema nervioso es capaz de aprender.

Los investigadores del Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CNRS/Université Toulouse III — Paul Sabatier) tuvo éxito demostrando que un organismo de una sola célula, Physarum polycephalum, un protista, es capaz de un tipo de aprendizaje llamado habituación, un descubrimiento que aporta sobre el origen de la capacidad de aprendizaje durante la evolución, incluso antes de que aparecieran el sistema nervioso y el cerebro.

También crea preguntas acerca de esas capacidades en otros organismos simples como virus y bacterias.

El logro fue publicado en Proceedings of the Royal Society B.

La capacidad de aprender y la memoria son elementos claves en el reino animal: aprender de la experiencia y adaptar la conducta entonces son vitales para un animal en un ambiente fluctuante y potencialmente peligroso.

Se ha pensado que esa facultad es prerrogativa de organismos con cerebro y sistema nervioso, pero los organismos unicelulares también necesitan adaptarse al cambio. ¿Presentan una capacidad de aprendizaje? Las bacterias muestran adaptación, pero toma varias generaciones desarrollarla y es más el resultado de la evolución.

Por eso los científicos querían ver si hallaban una prueba de aprendizaje en un organismo unicelular, eligiendo un protista, un moho que habita en ambientes sombreados y que había probado tener capacidades sorprendentes como resolver un laberinto, evitar trampas y optimizar su nutrición, pero hasta ahora no se conocía su capacidad de aprendizaje.

Este organismo tiene una célula con miles de núcleos y puede cubrir un área de 1 metro cuadrado y se puede mover en su ambiente a una velocidad de 5 centímetros por hora.

Los felinos son impuros

Un bengal, bengalí o bengala, gato doméstico cruzado con un leopardo. Foto Wikipedia/Tyler T

¿Qué tal un ligre o un teón? Los felinos no siempre fueron los felinos que son. Así lo confirma un estudio sobre la evolución de estos animales, que en distintos puntos de su historia se aparearon unos con otros.


Los felinos actuales, por decirlo así, son en realidad animales sin pedigrí, comunes, lo que en algunas partes denominan ‘chandas’.

Los híbridos resultantes del apareamiento entre distintos tipos de felinos han regido su evolución, según el estudio.

Hoy es posible crear árboles familiares de las especies. Al analizar el nivel de similitud en el ADN se puede descubrir cuán emparentadas están dos especies.

En la última década análisis de genomas de felinos mostraron discrepancias extrañas, debido a dos tipos de ADN hallado en las células, el nuclear del núcleo celular y el mitocondrial de la mitocondria. Los árboles familiares de las especies de felinos difieren cuando se estudia uno y otro tipo de ADN, explicó William Murphy, coautor.

Una explicación es que ocurrió un apareamiento entre especies de gatos de distintos géneros y subfamilias. Se ha visto que especies que no viven cerca, en los zoológicos se han apareado. Puede suceder entre los leones que vive en África y los tigres de Asia. El resultado son híbridos que tienen rasgos de ambas especies, como ligres, cruzamientos entre leones machos y tigresas, y teones, descendientes de leonas y tigres.

“Una de las razas de gatos más populares, el bengalí, es un híbrido del gato doméstico y el leopardo asiático. Muchas otras razas son de origen híbrido”, dijo Murphy.

Para resolver el misterio de la evolución de los felinos, los investigadores estudiaron el ADN de 38 especies de gatos de 8 linajes de felinos, desde el gato doméstico a los grandes gatos como leones, tigres, leopardos, jaguares y guepardos.

Los científicos construyeron un árbol familiar de linajes maternos y paternos para cada una de las especies. Hallaron al menos 10 instancias de hibridización que moldearon la evolución de los felinos y “probablemente encontraremos más cuando tengamos los genomas completos de todas las especies vivas de felinos”, explicó Murphy, citado por LiveScience.

Se identificaron trazos de hibridización entre los genomas de más de la mitad de los 8 linajes, específicamente en el gato doméstico, el leopardo, el lince, el ocelote y la pantera.

Por ejemplo, mientras el puma está más relacionado con el gato doméstico y el leopardo asiático, las hembras de pumas tenían signos de ancestría de los linces y el gato de Borneo.

Es decir, la mezcla es común en la naturaleza, más de lo que se creía. Y podría aportar genes útiles al resultado de ese apareamiento entre especies diferentes.

El estudio apareció en Genome Research.

Resumen científico de la semana

1. Se me va pronto del nido

En las zonas templadas los pájaros tienen más hijos que en las tropicales. En estas, los padres pasan más tiempo con sus crías, cuyas alas crecen más rápido y más prono dejan el nido: es la estrategia para escapar a depredadores tanto en el nido como fuera de él, reveló un estudio publicado en Science. El estudio muestra cómo las historias de vida son distintas y no únicas para los pájaros, según su lugar y circunstancias. En la foto de T. Martin un zorzal ermitaño de zona templada que cría 4 hijos, en vez de los 2 usuales en región tropical.

2. Más viejos y más enfermos

El estudio de la salud del planeta revelado por The Lancet mostró que desde 1990 en promedio la población humana ha ganado 6,5 años de vida, siendo ahora la expectativa de 71,5 años. En contraste, la esperanza de vida sana solo creció 5,4 años lo que indica que se vive cada vez más, pero más enfermos a la vez. El estudio analizó 306 enfermedades y 188 países. Japón es donde se vive más sano más tiempo. Y las enfermedades predominantes son las isquémicas, del corazón, respiratorias y los derrames.

3. Si esto es así, lo otro es asá

Las cacatúas goffin tienen la capacidad de sacar conclusiones, de acuerdo con un experimento revelado en Plos One. Son aves muy inteligentes y poseen una característica, la neofilia, o tendencia a explorar nuevas cosas. En el experimento podían ver imágenes, algunas de las cuales les entregaban recompensas. Más de la mitad elegían esas, dejando por exclusión las que no.

4. Omega 3 no sirvió

Aunque algunos estudios han sugerido que los ácidos grasos Omega 3 protegen el cerebro, un gran estudio clínico no encontró soporte en la protección al declive mental en personas mayores luego de hacer seguimiento a 4.000 personas durante 5 años. Ni esos ácidos ni los suplementos que lo contienen ayudan, sugiere el estudio en el Journal of the American Medical Association.

5. La madre iguana

Científicos reportaron el hallazgo en Brasil de un ancestro de las iguanas modernas de América, un espécimen que vivió hace cerca de 80 millones cuando el supercontinente Pangea no se había dividido, y que sería el puente entre los lagartos del Viejo Mundo con los del Nuevo. El estudio apareció en Nature Communications.

6. El genoma de la cerveza

Bueno, no se usa solo para la cerveza, pero la cebada sí es un componente básico. Científicos reportaron que al fin pudieron avanzar en la secuenciación del genoma, identificando al menos 2/3 partes de los genes. Es difícil este genoma por la repetición de series que contiene. El estudio apareció en The Plant Journal. Conocer el genoma ayuda, entre otras, a mejorar la planta y hacerla más resistente a enfermedades.

7. Una linda pareja

En The Astrophysical Journal astrónomos informaron de la detección de 2 agujeros negros supermasivos en la galaxia Markarian 231 a 600 millones de años luz de la Tierra. Markarian tiene el cuásar más cercano a nosotros. Los dos agujeros están interactuando, siendo uno algo más pequeño que el otro, sugiriendo que los agujeros supermasivos crecen de la mezcla con otros. Una región de violenta radiación.

8. Marcador de vida

Las personas que han sido diagnosticadas con enfermedad del corazón tienen menos probabilidad de morir por esa causa o de sufrir un ataque o derrame si tienen altos niveles en la sangre de unas proteínas, la GDF11 y la miostatina. El informe apareció en el European Heart Journal y sugiere que un medicamento que aumente el nivel de las proteínas sería benéfico para esos pacientes.

9. La ranita descarriada

En el mundo animal, la hembra elige el macho más apuesto, más atractivo para ella por los beneficios que puede reportar a la descendencia. Pero eso no sucede con las ranas tungara: cuando llega un tercer macho de ‘inferior’ calidad, la rana escoge entonces al menos atractivo de la pareja inicial, algo que desafía los modelos actuales de la selección sexual de acuerdo con el estudio en Science.

10. Descifrando el cáncer

En un avance que podría tener repercusiones en el futuro, científicos descubrieron mecanismos eléctricos de la célula que inciden en la proliferación exagerada en ciertos cánceres como de páncreas, colon y pulmón, según informe en Science. El avance puede ser básico para el desarrollo de medicamentos para esos cánceres letales. El mecanismo está relacionado con la regulación del crecimiento celular.

Es que me da una pereza

Aunque me dé pereza, pero bueno, acá estoy leyendo. Una nueva investigación sugiere porqué hay personas a las que les da tanta lidia levantarse del sofá y estar activos: podría haber una predisposición genética para la pereza.

Eso es lo que deducen investigadores que colocaron ratones en jaulas con ruedas giratorias, una sugerencia para que se ejercitaran y grabaron cuánto tiempo pasaban corriendo en 6 días. Luego juntaron las 26 que más se ejercitaban y emparejaron también las 26 más perezosas. Este proceso de procreación selectivo fue repetido durante 10 generaciones.

¿Qué encontraron? Que era 10 veces más probable que las ratas del linaje más activo se ejercitaran que las perezosas.

Para intentar explicarlo, compararon los niveles de mitocondria de los dos grupos, esas energías que producen la energía de la célula, en las células musculares que pueden ser fortalecidas con el ejercicio, las características físicas y el perfil genético.

“Mientras hallamos diferencias menores en la composición del cuerpo y los niveles de mitocondria, lo más importante que identificamos fueron las diferencias genéticas entre las dos líneas de ratas”, dijo Michael Roberts, pasante de post doctorado en el Colegio de Medicina Veterinaria de la Universidad de Missouri. “De más de 17.000 genes distintos en una parte del cerebro identificamos 36 que pueden desempeñar un rol en la predisposición a la motivación por la actividad física”.

Un estudio anterior en ratones había identificado dos genes que al ser desactivados volvían perezosas los roedores activos.

Roberts y colegas intentan ahora saber cuáles genes pueden desempeñar un papel en la motivación al ejercicio. Si la investigación prueba ser relevante para la biología humana, podría ayudar causas de la obesidad.

El estudio apareció publicado en el American Journal of Physiology; Regulatory, Integrative and Comparative Physiology.

Si quiere beba, pero el alcohol sí da cáncer

No pocos tipos de cáncer han sido asociados al consumo de alcohol, pero no siempre se ha informado sobre cuánta puede ser esa incidencia.

Un nuevo informe reveló que 1 de cada 30 muertes por cáncer tiene como culpable al alcohol. Es decir, el 3% en promedio.

Sí, en promedio porque en el caso del cáncer de mama la contribución es del 15%.

Las noticias no pueden ser más desalentadoras para los consumidores de alcohol. No es que haya que emborracharse para que el efecto se dé. No. Cerca del 30% de todas las muertes por cáncer relacionadas con alcohol se vinculan con un consumo de 1,5 o menos bebidas al día. Es decir, 1% de todas las muertes por cáncer.

Como dijo David Nelson, director del Programa de Becas para la Prevención del Cáncer del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos, el alcohol es un agente cancerígeno a la vista de todos, pero las personas simplemente no lo ven.

“Las personas que usaban más alcohol tenían un mayor riesgo, pero en realidad no hubo un nivel seguro de consumo de alcohol”, enfatizó el investigador a HealthDay.

Hay otro asunto que inquieta: se dice que beber en moderación ofrece beneficios cardíacos, pero Nelson informó que en un contexto más amplio el alcohol causa 10 veces más muertes que las que previene.

Con el cáncer se seno en mujeres, los de boca, garganta y esófago fueron causas comunes de muerte por cáncer relacionadas con el alcohol, explicando 6.000 muertes al año (en Estados Unidos).

Las bebidas alcohólicas se relacionan además con los cánceres de hígado, colon y recto en hombres.

Tal parece, de acuerdo con la American Cancer Society, que el alcohol podría actuar como un irritante químico sobre las células sensibles, impidiendo la reparación del ADN o afectando las células de otras formas.

O podría ser una especie de solvente de carcinógenos como los que se hallan en el humo del cigarrillo, ayudándoles a entrar en las células.

Mucho por investigar, pero se le revuelve el estómago a uno…

En el cerebro está la respuesta a la hipertensión

Que hipertensión y cerebro estén ligados no es caso nuevo y es más que lógico. Pero que en el cerebro esté la fuente de la hipertensión, sí que es novedad.

Un estudio publicado en el Journal of Clinical Investigation rastrea la hipertensión hasta una nueva fuente celular en el cerebro y muestra que los tratamientos dirigidos a esa área pueden reversar la enfermedad.

En lo que los pares que revisaron el estudio denominan ‘un nuevo paradigma’, para enfrentar la creciente epidemia mundial de hipertensión, esta mirada a las raíces podría ser una esperanza para los 1.000 millones de personas que padecen el complicado mal.

La hipertensión se presenta cuando la fuerza de la sangre contra los vasos sanguíneos crece lo suficiente como para crear problemas como un ataque cardíaco, derrame o afectar corazón y riñones. El corazón bombea más duro y a menudo la hormona angiotensina Iihace que se active la hipertensión activando las células nerviosas que contraen los vasos sanguíneos.

“Sabíamos que el sistema nervioso central orquesta este proceso y ahora hallamos el conductor”, dijo Robin Davisson, profesor de Fisiología Molecular en Cornell.

El laboratorio de Davisson rastreó las señales neuroquímicas hasta el retículo endoplasmático, esa fábrica de proteínas y centro de control del manejo del estrés en cada célula. Si algo no funciona en la célula, el retículum activa procesos para adaptarse al estrés. El estrés prolongado en el retículo deriva en en enfermedades y varios agentes estresantes a los que el retículo responde han sido conectados con la hipertensión.

El laboratorio encontró que altos niveles de angiotensina II agregan estrés al retículo, que responde activando una cascada de señales neuronales y hormonales que desencadenan la hipertensión.

No todas las células en el retículo conducen la orquesta. Aquellos que desencadenan la señal en cascada se encuentran cerca al fondo de una estructura cerebral con forma de puerta, el órgano subfornical. A diferencia de la mayor parte del cerebro, estese halla fuera de una barrera protectora que impide que la mayoría de partículas entren al cerebro. Este órgano puede interactuar con partículas como la angiotensina II que es muy grande para pasar la barrera y también se puede comunicar con la cámaras internas del cerebro.

Esta es una buena noticia para desarrollar terapias al situarse el órgano fuera de aquella barrera, por lo cual puede ser alcanzado mediante tratamientos comunes como pastillas o inyecciones.

El laboratorio demostró que los tratamientos que inhiben el estrés en el retículo en el órgano subfornical pueden detener la hipertensión debida a la angiotensina y llevar la presión a niveles normales.

Con un gen crean células marcapasos

Aunque no sabe uno de ellas con frecuencia en el corazón existen unas superspecializadas células-marcapasos y ahora científicos del Cedars-Sinai Heart Institute pudieron reprogramar células normales del corazón convirtiéndolas en esos marcapasos con solo inyectarles un gen, el Tbx18.

Se trata, dijeron expertos, de uno de los mayores pasos en la última década hacia una terapia biológica que corrija los latidos erráticos del corazón.

El avance será publicado en enero en Nature Biotechnology y está disponible en el sitio web del journal.

“Aunque varios hemos creado marcapasos biológicos primitivos, este estudio es el primero que demuestra que un solo gen puede dirigir la conversión de las células del músculo del corazón en células marcapasos genuinas. Las células generaron impulsos eléctricos espontáneamente y no se distinguían de las células nativas”, dijo Hee Cheol Cho, PhD..

Las células marcapasos generan actividad eléctrica que se disemina a otras células del corazón en un patrón ordenado para crear contracciones rítimas del músculo. Si estas células funcionan mal, en el mejor de los casos el corazón bombea erráticamente; pacientes lo suficientemente sanos pueden someterse a cirugía para implantarles un marcapasos electrónico como la única opción para sobrevivir.

Un latido se origina en el nodo sinoatrial de la cámara derecha superior del corazón, donde las células marcapasos están acumuladas. De los 10.000 millones de células del corazón, menos de 10.000 son células marcapasos. Una vez reprogramadas por el gen Tbx18, las creadas células marcapasos mantuvieron las mismas características de las originales incluso después de que los efectos del gen habían desaparecido.

Pero los científicos del Cedars-Sinai, empleando un virus modificado para portar un solo gen (Tbx18) que juega un papel clave en el desarrollo embriónico de la célula marcapasos, reprogramaron directamente las células del músculo del corazón (cardiomiocitos) en células especializadas marcapasos. Las nuevas células tomaron los rasgos distintivos y la función de las células marcapasos naturales, tanto en laboratorio como en animal modelo, el cerdo de guinnea o conejillo de Indias (un roedor originario de Los Andes).

Meta de la vida sintética supera otro escollo

Hágase la vida y la vida se hizo. En tiempos en el que el hombre juega a

ser la máxima expresión del universo, científicos dieron un paso adelante hacia la anhelada, por muchos, creación de vida artificial de la nada.

Abracadabra. Mediante una novedosa reacción, químicos crearon membranas celulares autoensambladas, esas coberturas que contienen y soportan las reacciones requeridas para la vida y que serían el sobre para las células sintéticas que pretenden crear.

El éxito fue reportado en el journal of the American Chemical Society. “Una de nuestras metas a largo plazo, muy ambiciosa, es intentar crear una célula artificial, una unidad sintética viva, crear un organismo vivo a partir de moléculas no vivas que nunca han sido parte ni tocado un organismo”, expresó Neal Devaraj, profesor de Química en la Universidad de California en San Diego, quien adelantó el desarrollo con Itay Budin.

“Esto debió ocurrir en algún punto en el pasado. De otro modo, la vida no existiría”.

Con el ensamblaje de un componente esencial de la vida terrestre con precursores no biológicos, se espera dilucidar el origen de la vida.

“No entendemos este paso fundamental de nuestra existencia, que es cómo la materia no viva se convirtió en materia viva”, dijo.

Los científicos crearon moléculas similares con una reacción novedosa que junta dos cadenas de lípidos. “En nuestro sistema, usamos una especie de catalizador primitivo, un ión de metal muy simple”, según Devaraj. “La reacción es artificial. No existe un equivalente biológico a esta reacción química”.

Así, crearon membranas sintéticas de una emulsión acuosa de un aceite y un detergente. Sola es inestable. Si se le agregan iones de cobre, vesículas y túbulos, comienzan a emerger gotas de aceite. Luego de 24 horas, esas gotas se han esfumado, consumidas por las membranas autoensambladas.

Hace dos años, el grupo del reconocido genetista Craig Venter publicó el desarrollo de una célula sintética, en la que solo su genoma era artificial. El resto fue sustraído de una célula bacterial.

La vida artificial como tal, completa, requiere la unión de un genoma que porte la información como de una estructura tridimensional que lo albergue

El valor de esta membrana sintética es su simplicidad. A partir de precursores disponibles en el comercio, solo se necesita un paso preparatorio para crear una cadena de lípidos iniciadora.

Vacuna prometedora contra la malaria

Un prometedor candidato a vacuna contra la malaria fue revelado por científicos de la Universidad de Oxford, confirmando de paso la utilidad de un descubrimiento reportado el mes pasado por investigadores del Wellcome Trust Sanger Institute, quienes identificaron un potencial talón de Aquiles del parásito que provoca la enfermedad.

La malaria, según el World Malaria Report 2010, mató alrededor de 780.000 personas en 2009, en su mayoría niños y mujeres preñadas. Es provocada por parásitos que son inyectados en la corriente sanguínea por mosquitos infectados, las hembras de varias especies de Anopheles.

La forma más letal es el Plasmodium falciparum, responsable de 9 de cada 10 muertes por malaria.

La vacunación es la manera más efectiva en cuanto a costo-beneficio para combatir la enfermedad, pero no hay ninguna vacuna en uso. Otro candidato a vacuna en ensayo en África presenta prometedores pero incompletos niveles de protección.

A comienzos de noviembre, una investigación publicada en Nature reveló que el P. falciparum depende de un solo receptor, conocido como basigin, en la superficie de las células rojas para invadir la célula. El parásito se pega una proteína, el antígeno RH5, al receptor, desbloqueando la entrada a la célula. Una vez en ella se replica y amenaza la vida de la persona.

Ayer en un estudio publicado en Nature Communications, un equipo de científicos del Jenner Institute de la Universidad de Oxford, encabezado por Simon Draper, junto a colegas del Wellcome Trust Sanger Institute y el Kenyan Medical Research Institute en Kilifi, Kenia, demostró que una vacuna que desarrollaron induce una respuesta de anticuerpos en modelo animal, capaz de neutralizar todas las cepas del parásito P. falciparum examinadas.

“El hallazgo inicial fue inesperado y cambió por completo la forma en la cual vemos cómo el parásito invade las células rojas”, expresó Gavin Wright, del Wellcome Trust, y coautor de ambos estudios. “Reveló lo que creemos que es el talón de Aquiles del parásito por la forma como invade las células y provee un objetivo para potenciales vacunas”.

Sandy Douglas, pasante del Wellcome Trust en Oxford, y autor principal del nuevo estudio, agregó que “creamos una vacuna que confirma el reciente descubrimiento y que genera una respuesta inmune en modelos animales capaces de neutralizar varis, sino todas, las cepas de P. falciparum”.

Los antígenos del parásito a menudo son muy diversos genéticamente, al ser obligados a evolucionar un paso antes que la acción del sistema inmunitario para evitar el reconocimiento por los anticuerpos.

Una esperanza que debe ser confirmada en humanos.

Foto de un mosco transmisor de malaria.

La piel tiene ojos

Aunque resulte difícil de creer, la piel humana puede ver y prepararse para los efectos de la radiación ultravioleta de acuerdo con un estudio de científicos de Brown University.

Broncearse, para cualquier persona, es solo una disposición a recibir los rayos del Sol. Una persona bronceada de esta manera, natural, pasa horas bajo el Sol y termina como una estrella de cine.

Para los científicos es diferente y la reacción de la piel a la luz ultravioleta había sido un misterio. Ahora un nuevo estudio demuestra que la piel detecta la radiación UVA mediante un receptor sensible a la luz que solo se había detectado en el ojo y esto inicia la producción de melanina en un par de horas. Hasta hoy, se sabía que esa producción ocurría días después de que la radiación de UVB había comenzado a dañar el ADN.

“Tan pronto como usted se coloca al sol, su piel sabe que está expuesta a la radiación UV”, dijo Elena Oancea, autora y profesora del Brown. “Es un proceso rápido, más rápido de lo que se sabía”.

Los científicos creen que la melanina protege el ADN en las células de la piel contra el daño de los rayos UVB absorbiendo la radiación incidente. Esta protección no es completa, por lo que la gente debe ayudarse con bloqueadores solares. Pero el nuevo estudio en Current Biology muestra que el cuerpo monta su defensa mucho más rápido, antes de que aparezca en forma de bronceado.

En el estudio se encontró que la piel contiene la rodopsina, un receptor fotosensitivo usado por el ojo para detectar la luz y se rastrearon los pasos que hacen que la rodopsina libera señales del ión de calcio que instiga la producción de melanina.

Los autores determinaron además que la luz de onda larga UVA, antes que la de onda corta UVB, es la que estimula la rodopsina en los melanocitos, célula que se encarga de producir la melanina.

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