La bifurcación evolutiva de un gen en dos con funciones distintas

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Por primera vez se ha logrado analizar a escala molecular cómo un gen que desarrolle dos funciones que compitan una con la otra por la asignación de recursos, puede finalmente dividirse en dos, a través de la duplicación génica, cesando esa competición entre funciones al ser asignada cada una a un gen distinto y seguir cada uno de estos un camino evolutivo separado.

Christina Cheng. (Foto: L. Brian Stauffer)

El estudio valida una hipótesis de décadas de antigüedad sobre un mecanismo clave de la evolución. La investigación también confirma la ascendencia de una familia de proteínas anticongelantes que ayuda a un pez antártico a sobrevivir en las frías aguas del Océano Antártico.

Christina Cheng, profesora de Biología Animal en la Universidad de Illinois, lleva tres décadas estudiando las adaptaciones genéticas que permiten a los peces antárticos sobrevivir en una de las zonas más frías del planeta.

Los científicos saben desde el año 2001 que la secuencia genética que codifica para una familia de proteínas anticongelantes (conocida como AFP III) es muy similar a una parte de la secuencia de un gen que codifica para una enzima celular en los seres humanos. Ya que el pez antártico objeto de estudio también produce esta enzima (SAS), se pensaba que los genes para estas proteínas anticongelantes de alguna manera habían evolucionado a partir de una copia duplicada del gen SAS. Sin embargo, ningún estudio lo había demostrado con datos experimentales lo bastante convincentes.

El hallazgo hecho por Cheng y sus colegas de la Academia China de Ciencias apoya esa hipótesis de que cuando un gen comienza a desarrollar más de una función, la duplicación de ese gen podría resultar en la evolución divergente del gen original y su duplicado.

En la antigua enzima SAS, la función original desempeñada por ella y la función adicional emergente relacionada con el hielo, quizá entraron en conflicto una con la otra. Cuando el gen SAS-B fue creado por duplicación como resultado de un error de copiado o de algún otro suceso fortuito en la célula, entonces cada uno de los genes duplicados fue liberado del conflicto y siguió su propio camino evolutivo.

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Proteínas Sintéticas Capaces de Sostener la Vida

9 de Febrero de 2011. En un logro revolucionario que podría permitir a los científicos "construir" nuevos sistemas biológicos, un equipo de investigadores ha construido por primera vez proteínas artificiales que permiten el crecimiento de células vivas.


El equipo de investigadores, de la Universidad de Princeton, creó secuencias genéticas que no existen de forma natural en nuestro planeta, y ha demostrado que es posible elaborar sustancias que sustenten la vida en las células, casi tan fácilmente como lo hacen las proteínas generadas de manera natural.

Este nuevo trabajo representa un avance significativo en la biología sintética, un área emergente de investigación en la que los científicos trabajan para diseñar y fabricar componentes y sistemas biológicos que no existen de modo natural en la Tierra. Uno de los objetivos de esta línea de investigación es desarrollar un genoma del todo artificial, basado en complejísimos patrones de productos químicos.

Este trabajo de la Universidad de Princeton sugiere que es viable construir genomas artificiales capaces de sustentar células vivas.

Casi todo el trabajo previo en biología sintética se ha centrado en la reorganización de componentes biológicos procedentes de organismos naturales. En cambio, los resultados logrados por el equipo de Michael Hecht muestran que las funciones biológicas pueden ser proporcionadas por macromoléculas diseñadas en el laboratorio en vez de provenir de la naturaleza.

Hecht y sus colaboradores se propusieron crear proteínas artificiales codificadas por secuencias genéticas que no existen de modo natural, que se sepa, en nuestro planeta. Produjeron aproximadamente un millón de secuencias de aminoácidos diseñadas para plegarse en estructuras tridimensionales estables.

Una vez que los científicos crearon esta nueva biblioteca de proteínas artificiales, las insertaron en distintas cepas mutantes de bacterias a las que antes se privó de ciertos genes naturales. Los genes naturales eliminados son necesarios para la supervivencia bajo ciertas condiciones, incluyendo la de tener un suministro precario de nutrientes.

Bajo estas duras condiciones, las cepas de bacterias que carecían de tales genes, y no recibieron los artificiales, murieron. En cambio, varias cepas diferentes de bacterias sin esos genes naturales, que deberían haber muerto también, sobrevivieron gracias a las nuevas proteínas diseñadas en el laboratorio.

Una de las cosas más asombrosas de este trabajo, tal como subraya Michael Fisher, otro miembro del equipo de investigación, es que la información codificada en estos genes artificiales es del todo nueva. No procede de la información codificada por los genes naturales de nuestro mundo, ni está significativamente relacionada con ellos, y sin embargo, el resultado final es un microbio vivo y funcional.

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El Papel de los Genes en la Reacción al Alcohol

15 de Diciembre de 2010. Muchos estudios han sugerido que las diferencias genéticas hacen a algunas personas más propensas a los efectos adictivos del alcohol y de otras drogas. Ahora, un equipo de científicos aporta las primeras evidencias experimentales que apoyan directamente esta idea, en un estudio con ratones.


En el estudio llevado a cabo en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, Estados Unidos, el equipo de Panayotis (Peter) Thanos comparó la respuesta del cerebro al consumo prolongado de alcohol, en dos variantes genéticas de ratones.

Una cepa de ratones carecía del gen para un receptor cerebral específico conocido como dopamina D2, el cual responde a la dopamina para generar sensaciones de placer y recompensa.

La otra cepa era genéticamente normal.Información adicional en:Los investigadores escogieron para sus experimentos el citado receptor debido a que numerosos estudios previos en el Laboratorio Nacional de Brookhaven y en otras instituciones sugieren que la inoperancia o un bajo nivel de actividad de ese receptor en las personas tiende a hacerlas menos capaces de experimentar sensaciones placenteras cotidianas, y más proclives a caer en el alcoholismo, las drogas y hasta la obesidad, básicamente por necesitar una cantidad mayor de esas sustancias y de comida para sentir el mismo placer o sensación de saciedad que la gente normal siente con menos comida o menos alcohol, y sin tener que recurrir a las drogas.

En los ratones que carecían del receptor de dopamina (pero no en la cepa genéticamente normal) el consumo prolongado de alcohol resultó en cambios bioquímicos significativos en áreas del cerebro bien conocidas por estar involucradas en el alcoholismo y la adicción.

Este estudio muestra que los efectos del consumo crónico de alcohol sobre la química del cerebro están influenciados de manera crítica por la composición genética previa del individuo.

Los resultados de esta investigación pueden ayudar a explicar cómo el perfil genético de alguien puede interactuar con agentes externos (en este caso el consumo crónico de alcohol) para producir estos cambios sólo en algunos sujetos, y no en otros con un perfil genético menos vulnerable. El estudio respalda la idea de que los adecuados análisis genéticos a una persona podrían ponerla sobre aviso de su grado de riesgo genético ante el alcohol, lo que podría llevarla a adoptar una adecuada actitud preventiva.

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Los Complejos Proteínicos Que Permiten una Rápida Transmisión de Señales en el Cerebro

15 de Noviembre de 2010. Miles de millones de neuronas se están comunicando entre sí en cualquier momento dado. Como si fuesen procesadores de una supercomputadora orgánica, lo mantienen todo en marcha, desde la respiración hasta solucionar acertijos, y cualquier "error de programación" puede conducir a serios trastornos como por ejemplo la esquizofrenia, el mal de Parkinson y el Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH).


En la actualidad, el lenguaje bioquímico de las células nerviosas es tema de investigación intensiva, incluso a escala molecular, y por primera vez un equipo de investigadores, algunos de ellos de la Universidad de Copenhague, ha descrito de manera precisa cómo las células nerviosas son capaces de transmitir señales de modo prácticamente simultáneo.
Las células del sistema nervioso se comunican usando pequeñas moléculas neurotransmisoras, como la dopamina, la serotonina y la noradrenalina. La dopamina está relacionada con las funciones cognitivas, como la memoria; la serotonina con el control del estado de ánimo; y la noradrenalina con la atención y la excitación.

La red de comunicaciones de las neuronas, basada en las sinapsis, transmite los mensajes mediante neurotransmisores químicos, "empaquetados" en pequeños recipientes (vesículas), que esperan en las terminaciones nerviosas de las sinapsis. Una señal eléctrica provoca que los recipientes y la membrana se fusionen y entonces los neurotransmisores fluyen, desde el extremo del nervio, para ser captados por otras neuronas. Esto ocurre con inmensa rapidez, en cuestión de una fracción de milésima de segundo.

Los investigadores, de las universidades de Copenhague, Gotinga y Ámsterdam, han estado estudiando los complejos sistemas orgánicos de proteínas que conectan vesículas y membranas antes de la fusión, con el propósito de encontrar una explicación para la rapidez de estas transmisiones. Han descubierto que la vesícula contiene no menos de tres copias del puente de conexión.

Con sólo un puente de conexión, a la vesícula le tomaría más tiempo fusionarse con la membrana, y el neurotransmisor sería, por lo tanto, secretado más despacio.

El siguiente paso que darán en esta línea de investigación Jakob Balsev Sorensen (Universidad de Copenhague) y sus colegas será el estudio de los factores que influyen en la cantidad de puentes de conexión en las vesículas y que regulan el proceso de fusión.

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MAS GENES RELACIONADOS CON EL DESEO DE EXPERIMENTAR NUEVAS SENSACIONES

Neurología

Lunes, 08 de Noviembre de 2010 08:28

El deseo de experimentar nuevas sensaciones, o, en otras palabras, las ganas de hacer cosas excitantes, está relacionado con la dopamina, una sustancia química que transporta mensajes en nuestro cerebro. Un nuevo análisis de genes en el sistema de la dopamina ha desvelado un grupo de mutaciones que ayudan a predecir si alguien será propenso a desear experimentar nuevas sensaciones. El deseo excesivo de experimentar nuevas sensaciones ha sido relacionado con varios trastornos de la conducta, como la adicción a las drogas. Si no alcanza niveles excesivos, no es un anhelo perjudicial. No todo aquel que busca nuevas sensaciones ha de convertirse en drogadicto. Las personas de esta clase pueden acabar siendo alpinistas o artistas, por ejemplo. Todo está en cómo cada cual lo canalice. La investigadora Jaime Derringer (Universidad de Minnesota) quiso usar una nueva técnica para averiguar más cosas sobre la genética subyacente en el deseo de experimentar nuevas sensaciones. Ya se han descubierto las conexiones más obvias entre enfermedades y genes, como por ejemplo la existente entre el gen BRCA y el cáncer de mama, en que dicho gen incrementa el riesgo de padecer esa enfermedad. Sin embargo, hasta recientemente, no había métodos viables que permitieran a los científicos buscar asociaciones más sutiles con los genes, como por ejemplo las que pudieran tener ciertos rasgos de conducta y de personalidad. Derringer y su equipo usaron una clase de mutación en el ADN conocida como polimorfismo de un único nucleótido, o SNP por sus siglas en inglés. Un SNP es un cambio en sólo una "letra" del ADN. Ella comenzó seleccionando 8 genes con varias funciones relacionadas con el neurotransmisor dopamina, el cual ya fue vinculado en estudios anteriores con el deseo de experimentar nuevas sensaciones. A continuación, Derringer analizó un grupo de 635 personas que participaban en un estudio sobre la adicción. Ella obtuvo de cada una su información genética sobre 273 SNPs de los que se sabe que suelen aparecer en esos 8 genes, así como una evaluación de cuánto tendían a desear experimentar nuevas sensaciones. Usando estos dos conjuntos de datos, la investigadora pudo reducir los 273 SNPs a 12 que parecían ser los más importantes. Cuando combinó estos 12 SNPs, se logró explicar casi el 4 por ciento de la diferencia entre las personas respecto al deseo de experimentar nuevas sensaciones. Un 4 por ciento puede parecer poco, pero es muy significativo para un estudio genético. Scitech News

Gusanos Transgénicos Que Producen Seda de Araña

27 de Octubre de 2010. El trabajo de investigación y desarrollo llevado a cabo por la Universidad de Notre Dame, la Universidad de Wyoming, y la empresa Kraig Biocraft Laboratories Inc., ha tenido éxito en la producción de gusanos transgénicos capaces de generar seda de araña.


Esta investigación representa un importante avance en el desarrollo de fibras de seda de calidad superior para aplicaciones médicas y de otras clases. La generación de fibras de seda con las propiedades de la seda de las arañas ha sido uno de los objetivos más importantes en la ciencia de los materiales.

La seda natural producida por las arañas tiene una serie de propiedades físicas inusuales, incluyendo una resistencia significativamente mayor a las tensiones estructurales y más elasticidad, en comparación con las fibras de seda natural producidas por los gusanos. La seda de araña producida en estos gusanos transgénicos tiene propiedades similares a las de la seda genuina de araña, en cuanto a fuerza y flexibilidad.

Las fibras de seda tienen muchas aplicaciones biomédicas en la actualidad y posiblemente aún más en el futuro. Entre las utilidades de este material, figuran su uso en suturas muy finas, la mejora de las vendas para la curación de heridas, o la creación de andamios naturales para la reparación o el reemplazo de ligamentos y tendones.
Estas fibras de seda de araña obtenidas de gusanos transgénicos también pueden tener aplicaciones más allá del campo biomédico, por ejemplo en los chalecos antibala, en tejidos estructurales resistentes y ligeros, para una nueva generación de ropa deportiva, y para mejores airbags destinados a automóviles.

Hasta este descubrimiento, sólo cantidades muy pequeñas de seda artificial de araña habían sido producidas en laboratorios, pero no existía una manera comercialmente viable para fabricar estas proteínas de seda artificial y preparar materiales con ellas.

La investigación llevada a cabo por el equipo del biólogo Malcolm J. Fraser Jr. de la Universidad de Notre Dame ha confirmado que los gusanos de seda transgénicos pueden ser una plataforma comercialmente viable para la producción de proteínas de la seda a través de la ingeniería genética. Además, es posible ajustar a voluntad algunas propiedades, dentro de unos límites, para regular la fortaleza y la elasticidad del producto resultante. Sería posible incluso producir fibras que superasen en algunas propiedades a las de la seda de araña auténtica.

Dado que los gusanos de seda ya son una plataforma de producción de seda comercialmente viable, estos nuevos gusanos genéticamente manipulados pueden resolver con eficacia y viabilidad comercial el problema de la producción a gran escala de proteínas artificiales para fibras.

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Observan Cómo una Enzima Repara los Daños Causados en el ADN Por la Luz Ultravioleta

25 de Agosto de 2010. Se sabe desde hace tiempo que los seres humanos carecemos de una enzima clave, abundante sin embargo en el reino animal y en el vegetal, que revierte muchos de los daños causados por la radiación solar en el ADN. Sin embargo, hasta ahora se desconocía el mecanismo específico de este efecto protector. Recientemente en un estudio pionero, unos investigadores han sido testigos de cómo actúa a escala atómica esta enzima cuando repara los daños en el ADN.


Este descubrimiento probablemente sirva para desarrollar futuros tratamientos para las quemaduras solares y para ayudar a la prevención del cáncer de piel.

Dongping Zhong, físico y químico de la Universidad Estatal de Ohio, y sus colegas, fueron capaces de observar cómo la enzima, llamada fotoliasa, inyecta un electrón y un protón en una hebra de ADN dañada. Las dos partículas subatómicas repararon el desperfecto en unas pocas milmillonésimas de segundo.

Parece simple, pero esas dos partículas atómicas iniciaron una serie muy compleja de reacciones químicas. Además, todo ocurrió muy rápido, por lo que la sincronización tenía que ser extremadamente precisa.
El equipo de investigación sintetizó ADN en el laboratorio y lo expuso a la luz ultravioleta, produciéndose en ese ADN daños similares a los de las quemaduras solares. Posteriormente, agregaron la enzima fotoliasa. Usando pulsos de luz ultrarrápidos, tomaron una serie de "fotografías" para captar cómo la enzima repara a escala atómica el ADN.

La luz ultravioleta daña la piel, al hacer que los enlaces químicos se formen en lugares equivocados a lo largo de las moléculas de ADN en nuestras células.

Este estudio ha revelado que la fotoliasa rompe los enlaces errados sólo en los lugares necesarios, por lo que los átomos en el ADN vuelven a sus posiciones originales. Los enlaces son entonces organizados de tal manera que el electrón y el protón son expulsados de manera automática de la hélice de ADN y regresan a la fotoliasa, presumiblemente para empezar el ciclo de nuevo y reparar otras áreas dañadas.

Todos los vegetales y la mayoría de los animales disponen de fotoliasa para reparar los daños severos causados por la radiación solar. Desde los árboles a las bacterias, pasando por los insectos y otros muchos animales, todos ellos gozan de esta protección adicional. Sólo los mamíferos carecemos de la enzima.

Los humanos poseemos algunas enzimas que pueden reparar daños en el ADN, pero son menos eficientes.

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Nanoexplosiones Para Introducir Moléculas, Proteínas y ADN Dentro de Células Vivas

25 de Agosto de 2010. Usando "nanoexplosiones" químicas que producen agujeros minúsculos en las membranas protectoras de las células, unos investigadores han demostrado una nueva técnica para introducir pequeñas moléculas terapéuticas, proteínas y ADN directamente en las células vivas.


Los científicos han estado intentando durante décadas posicionar de modo más eficiente en las células el ADN y el ARN. Para ello, han recurrido a una amplia variedad de métodos, incluyendo usar virus para transportar el material genético hasta el interior de las células, recubrir ADN y ARN con agentes químicos especiales, o emplear campos eléctricos y ultrasonidos para abrir las membranas celulares. Sin embargo, estos métodos convencionales suelen tener una baja eficiencia o entrañan riesgos para la salud.

Parece que ahora las cosas van a cambiar mucho, gracias al desarrollo de la nueva técnica.
En ésta, nanopartículas de carbono activadas por ráfagas de luz láser desencadenan pequeñas explosiones, que abren agujeros en las membranas celulares el tiempo suficiente para que los agentes terapéuticos contenidos en el fluido circundante puedan penetrar dentro de las células a través de esos agujeros.

Mediante el ajuste de la exposición al láser, el equipo de Mark Prausnitz (de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular, perteneciente al Instituto Tecnológico de Georgia) logró administrar una pequeña molécula marcadora al 90 por ciento de las células seleccionadas como objetivos, y más del 90 por ciento de las células tratadas sobrevivió.

Esta técnica permitiría inyectar en las células una amplia variedad de moléculas terapéuticas que ahora es muy difícil de introducir en su interior de manera práctica y sin matarlas. Una de las aplicaciones más importantes para esta tecnología sería la terapia genética, que resulta muy prometedora para diversas dolencias difíciles de tratar por otros medios. Hasta ahora, los progresos en el campo de la terapia genética han estado muy limitados por la dificultad de introducir ADN y ARN dentro de las células.

Hasta donde se sabe, este trabajo del equipo de Prausnitz es el primero en el que se utiliza la activación de nanopartículas de carbono reactivas por rayos láser para aplicaciones médicas. Será necesaria una labor de investigación adicional, y también ensayos clínicos, antes de que la técnica pueda utilizarse en humanos.

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Chernobyl y las claves de la evolución

Redacción

BBC Mundo

Las aves migratiorias son particularmente vulnerables.

Un grupo de científicos que ha estado estudiando los efectos de la radiación nuclear en la zona de Chernobyl durante varios años, encontró la explicación a la desaparición de varias especies de animales en su ADN.

Y el descubrimiento, publicado en la revista Journal of Evolutionary Biology, podría eventualmente ayudar a identificar a las especies más vulnerables frente a otros tipos de problemas ambientales.

La investigación corrió por cuenta del profesor Tim Mousseau, de la Universidad de Carolina del Sur en EE.UU., y el doctor Anders Moller, del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia, quienes han estado trabajando en Chernobyl por más de una década.

clic Lea también: "En Chernobyl cada vez hay menos insectos"

Durante ese tiempo, los investigadores han recogido abundante información acerca de la población de insectos, aves y mamíferos en la "zona de alienación" que rodea a la vieja central nuclear, siniestrada en 1986.

Y al examinar los cambios registrados en el ADN de cada una de las especies estudiadas, encontraron que había una relación directa entre su "tasa de sustitución de ADN" y su capacidad de adaptarse a los cambios ambientales.

¿Tasa de sustitución?

Cada nueva generación del linaje de una especie trae consigo pequeños cambios en el ADN, que son resultado de un equilibrio natural entre las mutaciones y la capacidad del individuo para reparar ADN dañado. Esta es la base de la evolución de las especies. La tasa de este cambio –de el reemplazo de cada pieza del código ADN por otra- es denominada "tasa de sustitución".

Entre las especies más vulnerables a las radiaciones de Chernobyl, por ejemplo, identificaron a los pájaros de plumaje brillante y las aves migratorias.

"Y una explicación es que esas especies tienen, por alguna razón, una menor capacidad para reparar su ADN", explicó el profesor Mousseau.

El método podría emplearse para identificar a las especies más expuestas a los cambios en su hábitat.

Consultada por la BBC, Louise Johnson, una experta en biología evolutiva de la Universidad de Reading, calificó los hallazgos como fascinantes.

"Incidentes extremos como Chernobyl permite comprobar predicciones acerca de la evolución", afirmó.

Observada la ‘generación espontánea’ de priones

Escrito por Kanijo en Biologí­a, Medicina, tags: priones

Cables de metal ‘catalizan’ la aparición de proteínas vagabundas procedentes del tejido cerebral sano.

Tras una épica serie de experimentos, un grupo de investigadores ha observado y reproducido lo que podría ser la generación espontánea de priones — proteínas vagabundas mal plegadas que han sido implicadas en la destrucción del sistema nervioso central.

Estas proteínas mal plegadas, culpables de la enfermedad de Creutzfeldt–Jakob y la tembladera, son altamente infecciosas. Aunque la transmisión más conocida es a través de la ingestión de carne infectada, también se cree que los priones surgen espontáneamente en una minúscula proporción de humanos y otros animales. Estos priones de nueva generación se han logrado anteriormente en células animales usando un método conocido como ‘amplificación cíclica de proteínas mal plegadas’ (PMCA), el cual implica una repetición de ciclos de ultrasonidos e incubación.

Ahora, un equipo con sede en Londres, informa de la observación de priones que aparecen en tejidos sanos del cerebro de ratones¹. (Las muestras humanas tradicionalmente se han mostrado menos proclives a la PMCA, y el mal plegamiento de las proteínas priones se cree que tiene lugar a un ritmo mucho menor en humanos que en ratones).

“Lo que estábamos haciendo era tratar de desarrollar un ensayo muy sensible para la detección de priones en una superficie de metal, de forma que pudiésemos usarlo en la descontaminación de priones”, dice el coautor John Collinge, que dirige el Departamento de Enfermedades Neurodegenerativas en el University College de Londres.

“Nos llevó un tiempo hasta que nos convencimos de que era un fenómeno real”.

Acero pegajoso

Los priones se unen fácilmente a los cables de acero, los cuales podemos usar entonces para detectar la presencia de priones, así como para infectar cerebros en los estudios de laboratorio. Collinge sugiere que la superficie de metal en el experimento del equipo de alguna forma catalizó la formación de priones.

Mientras trabajaban con una versión de la tembladera en ratones en el laboratorio de Collinge, los investigadores encontraron que algunos cables cubiertos con cerebro de ratón no infectado, pensados como controles, daban positivo. Finalmente concluyeron que no era un error o un resultado de la contaminación.

En un experimento normal, informan, los cables se colocan homogéneamente en el cerebro en cerebros de ratones no infectados y con priones de tembladera. De los 16 experimentos, 9 tenían controles que fueron positivos en priones. En total, 40 de 2268 placas de prueba fueron positivas.

Los autores tuvieron entonces la precaución de repetir el estudio en otro laboratorio que nunca antes había usado priones para su trabajo. Compraron nuevo equipo y lo enviaron directamente al lugar para evitar cualquier riesgo de contaminación. A pesar de esto, las células cerebrales sanas no infectadas seguían dado positivos para priones en proporciones bajas.

“Podemos reproducir en un sistema de laboratorio lo que se cree que está sucediendo en animales y humanos”, dice el coautor Charles Weissmann, que actualmente estudia biología de priones en Scripps Florida en Júpiter.

“Al principio era bastante difícil de creer. Pasamos años repitiendo el experimento cada vez bajo circunstancias más restrictivas”.

Crucialmente, cuando se transferían a ratones, los nuevos priones causaban enfermedades con distintas características de las producidas por los priones de tembladera normalmente usados en el laboratorio.

“Efectivamente, la histopatología asociada con los ‘priones espontáneos’ es improbable que se viera antes en nuestro laboratorio”, señala el artículo. “El distintivo patrón histopatológico inducido por los priones espontáneos excluye la contaminación del RML [Rocky Mountain Laboratory] o de otras cepas de tembladera adaptada a ratones usada por nosotros mismos como causa de estas transmisiones en ratones”.

¿Cuál es la alternativa?

Hay una explicación alternativa a la generación espontánea.

Se cree que los priones son un polímero de proteínas mal plegadas. Collinge dice que las ‘semillas’ nacientes de priones podrían estar formándose y destruyéndose en el cerebro todo el tiempo. El cable de metal podrían tener el efecto de concentrar las semillas, incrementando de este modo el ritmo al que se forman los priones.

“Lo que ahora es importante es distinguir si esta baja abundancia existe, o si el proceso induce la generación espontánea de priones”, dice Claudio Soto, experto en desórdenes neurodegenerativos de la Rama Médica de la Universidad de Texas en Galveston quien no estuvo implicado en el trabajo.

El equipo de Soto fue pionero en el método PMCA — inicialmente una forma de detectar priones, pero luego una forma potencial de generarlos. “Me parece que la posibilidad de que los tejidos normales tengan una baja abundancia de priones es una posibilidad bastante factible”, dice Soto.

Distinguir entre estas dos posibilidad es el siguiente paso clave. Si priones pre-existentes se concentran en los cables de acero, el ritmo al que esto sucede debería ser directamente proporcional a la concentración del material cerebral. Más cerebro equivale a más priones semilla. Inversamente, una generación espontánea genuina sería una función de la concentración de orden mayor, señalan los autores².

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Referencias:
1. Edgeworth, J. A. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA doi:10.1073/pnas.1004036107 (2010).
2. Eigen, M. Biophys. Chem. 10, A1-A18 (1996). | Article

Autor: Daniel Cressey
Fecha Original: 26 de julio de 2010
Enlace Original

Confirman Que el Ancestro Común Universal Existió

18 de Junio de 2010. Hace más de 150 años, Darwin propuso la teoría de la ascendencia común universal, que enlaza todas las formas de vida por una herencia genética compartida, desde los microorganismos unicelulares hasta los seres humanos. Hasta hace poco, esta teoría había estado más allá del alcance de una comprobación formal. Sin embargo, ahora se ha conseguido por fin presentar los resultados de la primera comprobación cuantitativa a gran escala de esta famosa teoría que sustenta a buena parte de la biología evolutiva moderna.


Los resultados del estudio confirman que Darwin estaba en lo cierto desde el principio. En su libro de 1859, "El Origen de las Especies" ("On the Origin of Species"), propuso que "todos los seres orgánicos que han vivido en la Tierra han descendido de alguna forma primordial". Durante el último siglo y medio, ha crecido de manera constante la cantidad de evidencias cualitativas de esta teoría, gracias a las numerosas y sorprendentes formas de transición halladas en el registro fósil, y también a la identificación inequívoca de similitudes biológicas fundamentales a escala molecular.

Sin embargo, recientemente, ha crecido el escepticismo entre algunos biólogos evolutivos quienes han planteado que quizá las relaciones evolutivas entre los organismos vivos no quedan mejor descritas por un único “árbol genealógico evolutivo” sino más bien por múltiples árboles interconectados en una "red genealógica evolutiva".
Hay pruebas moleculares, obtenidas recientemente, que indican que la vida primordial pudo haber sido sometida a una desenfrenada transferencia horizontal de genes, como ocurre con frecuencia hoy en día cuando los organismos unicelulares intercambian genes utilizando otros mecanismos de reproducción que no son los usuales. En ese caso, según argumentan algunos científicos, las primeras relaciones evolutivas fueron semejantes a una red, por lo que es posible que las formas de vida evolucionasen a partir de varios ancestros en vez de sólo uno.

Según el bioquímico Douglas Theobald, eso realmente no importa. Podría ser que la vida se hubiera originado varias veces y de manera independiente unas de otras, algo que la teoría del ancestro común universal permite. Si es así, la teoría sostiene que se produjo un cuello de botella en la evolución, y los descendientes de sólo uno de los grupos primigenios independientes sobrevivieron hasta llegar a nuestros días.

O, por otra parte, también existe la posibilidad de que poblaciones separadas se mezclaran y combinasen con el paso del tiempo, mediante el intercambio de suficientes genes, hasta desembocar en una especie que se convirtió en el ancestro común de todas las formas de vida actuales de la Tierra. De un modo u otro, todas las formas de vida aún estarían genéticamente relacionadas.

Valiéndose de potentes herramientas informáticas y aplicando estadística bayesiana, Theobald ha descubierto que las evidencias respaldan abrumadoramente a la teoría de Darwin de la ascendencia común universal, con independencia del papel de la transferencia horizontal de genes o de los posibles orígenes múltiples de la vida. La ascendencia común universal es millones de veces más probable que cualquier teoría sobre múltiples linajes independientes.

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Un fallo humano en los tests genéticos de 23andMe muestra la fragilidad de este tipo de pruebas

Tal y como cuentan en Singularity Hub y en otros sitios (véase Genetic Testing Mix-up at 23andMe, Another Blow to the Industry) alguien en los laboratorios del servicio de pruebas genéticas 23andMe la lió parda al equivocarse con las bandejas donde se manejan las muestras a analizar. El resultado fue que las muestras de 96 personas fueron de alguna forma intercambiadas por otras durante su procesamiento: los resultados de las pruebas acabaron siendo enviados erróneamente a otras personas. Algunas se dieron cuenta del problema al compararlos con datos que ya conocían o de familiares, viendo que eran totalmente inconsistentes, o porque recibían datos correspondientes a personas de otro sexo.

Este fallo, que no ha sido el único en este tipo de empresas en los últimos años, muestra un problema de este tipo de pruebas tan avanzadas puede haber errores humanos casi imposibles de detectar: quien recibe un informe con sus datos genéticos no tiene una forma fácil de averiguar si el informe es correcto o es el de otra persona (imagina incluso con informes genéticos más «extraños» del tipo ¿de dónde provienen tus antepasados?). Incluso una fiabilidad del 99 por ciento sería ridícula debido a la importancia de la información que se maneja. 23andMe ha publicado una nota en su blog explicando lo sucedido y reconociendo la gravedad del problema.

Obtienen Hemoglobina de Mamut

7 de Junio de 2010. Un equipo internacional de investigadores ha logrado revivir al principal componente de la sangre de mamut, mediante el uso de ADN antiguo preservado en los huesos de especímenes siberianos de 25.000 a 43.000 años de antigüedad.


El estudio de la hemoglobina reactivada de mamut revela adaptaciones evolutivas especiales que permitieron al animal enfriar sus extremidades, en las duras condiciones del Ártico, para minimizar la pérdida de calor en las zonas corporales que más necesitaban mantenerse calientes.

Este estudio entra de lleno en la paleobiología práctica, ya que la obtención exitosa de hemoglobina de mamut permite estudiar funciones biológicas de estos animales como si estuvieran vivos en la actualidad, tal como señala Alan Cooper, director del Centro Australiano de ADN antiguo (ACAD) de la Universidad de Adelaida, donde se determinaron las secuencias de esta hemoglobina.

En otras palabras, las moléculas de hemoglobina resultantes son, por así decirlo, una forma de volver atrás en el tiempo y tomar una muestra de sangre de un mamut vivo.

El equipo dirigido por Kevin Campbell de la Universidad de Manitoba, Canadá, ha logrado, por tanto, descubrir atributos fisiológicos de un animal que no existe desde hace miles de años. Este enfoque abre el camino hacia el estudio de las características fisiológicas y biomoleculares de especies extintas, incluso en el caso de rasgos que no dejan rastro en el registro fósil.

El equipo utilizó exámenes fisiológicos modernos y modelación química para caracterizar las propiedades bioquímicas que le conferían al mamut la tolerancia fisiológica al frío.

El profesor Roy Weber de la Universidad de Aarhus, Dinamarca, realizó las pruebas fisiológicas de las proteínas de mamut.

Los resultados ayudan a explicar cómo exactamente el mamut lograba sobrevivir al frío extremo del Ártico.

Tres cambios muy inusuales en la secuencia proteica permitían que la sangre del mamut proporcionara oxígeno a las células, incluso a muy bajas temperaturas, lo cual es una muestra de su adaptación al medio ambiente del Ártico.

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Los vascos no son tan diferentes (genéticamente)

El esfuerzo por encontrar una base genética a las peculiaridades de la "raza" vasca es persistente, a pesar de que los últimos trabajos de genética de poblaciones parecían haber zanjado la discusión mostrando que los vascos son similares al resto de los habitantes de la península ibérica, como por cierto ha dicho más de una vez Spencer Wells, el director del Proyecto Genographic: "¡Los vascos son idénticos al resto de iberos! Tienen ligeras frecuencias distintas, propias de una población aislada de iberos." Hafid Laayouni y sus colegas fueron bastante tajantes al concluir hace poco que "los vascos no pueden considerarse un valor genético atípico de acuerdo con el alcance general del genoma, y las interpretaciones sobre su origen deben ser revisadas".

Estos resultados han vuelto a ser discutidos por un equipo de investigadores de la Universidad del País Vasco que han publicado en Human Genetics un trabajo intentado refutar la conclusiones de Laayouni et al., con el propósito de salvar el supuesto inicial de que "todos los vascos constituyen un grupo homogéneo que puede ser claramente diferenciado del resto de las poblaciones europeas".

Sorprendentemente, como aclaran en Dienekes' Anthropology, los autores de este trabajo no han comparado a "los vascos" con el resto de los ibéricos, sino con el resto de las poblaciones europeas, por lo que sus conclusiones son por lo menos sospechosas. Otra cosa que llama la atención inmediatamente, sólo con leer el extracto, es que los autores empiezan afirmando la "distinción" de los vascos apoyándose en argumentos culturales, históricos y lingüísticos, para pasar sin solución de continuidad a analizar el genotipo:

Lo que muestra este artículo es que los vascos europeos y franceses forman una unidad vis a vis frente a otros europeos, pero esto no justifica el ataque a los supuestos déficits de Laayouni et al. En resumen, es difícil entender cómo las afirmaciones rimbombantes de este artículo han conseguido pasar la revisión por pares.

Publicado por Eduardo Robredo Zugasti en 00:45

Los genes Cux son claves en el desarrollo cognitivo

Dos genes son claves en el desarrollo de los procesos cognitivos, según muestra una investigación

Marta Nieto, Beatriz Cubelos y Álvaro Sebastián, del Centro Nacional de Biotecnología, del CSIC.

Los genes Cux1 y Cux2 son fundamentales en las conexiones neuronales y en el desarrollo de los procesos cognitivos, tal como se ha demostrado en un estudio llevado a cabo por un grupo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que se publica en el último número de Neuron.

Los citados genes regulan la formación de las dendritas de las células nerviosas y de las sinapsis neuronales en los mamíferos. La ramificación de las neuronas y la formación del número adecuado de conexiones neuronales, es decir, las sinapsis que se producen en las espinas dendríticas resultan esenciales a la hora de establecer los circuitos neuronales correctos, de los que dependen en gran medida las capacidades intelectuales humanas.

Marta Nieto, investigadora en el Centro Nacional de Biotecnología, del CSIC, y directora el trabajo, señala que, "a pesar de su importancia, a día de hoy apenas estamos empezando a comprender los complejos mecanismos por los que durante la etapa embrionaria y los primeros días tras el nacimiento se forman tanto las dendritas como sus sinapsis". No obstante, sí hay datos de trabajos previos en los que se ha relacionado con cierta frecuencia las alteraciones morfológicas en las dendritas y en sus extensiones con la aparición de defectos cognitivos.

Para este estudio, la también investigadora del Centro Nacional de Biotecnología Beatriz Cubelos y sus colaboradores, bajo la dirección de Nieto, generaron un ratón que carecía del gen Cux2 y comprobaron que el animal sufría una merma en la función de sus sinapsis, así como determinados defectos en la memoria atribuidos a las alteraciones que se producían en la estructura dendrítica.

Número y complejidad
Cubelos, además, descubrió en experimentos con el animal transgénico que los genes Cux1 y Cux2 participan en la regulación tanto del número de sinapsis que se forman, como de la complejidad del árbol dendrítico en un determinado tipo de neuronas, situadas en las capas superficiales de la corteza cerebral de los mamíferos.

Además, ambos genes regulan la expresión de otros a su vez implicados en defectos cognitivos. Según investigaciones previas de este grupo de científicos, los genes Cux1 y Cux2 participan en la maduración de la sinapsis entre neuronas. Hasta ahora se habían observado alteraciones en la morfología de las dendritas en personas con retraso mental.

El hallazgo que aparece ahora en Neuron confirma que la modulación de las sinapsis y de su plasticidad es fundamental en el desarrollo de los procesos cognitivos, con un papel destacado de las neuronas de las capas superficiales del cerebro en el aprendizaje y en la memoria.

El primer 'genoma digital', a la cápsula del tiempo

Un búnker secreto en la profundidad de los Alpes Suizos, esconde un no menos secreto 'genoma digital', que permitirá la conservación de los datos de la tecnología actual para futuras generaciones.

Acompañados por guardias de seguridad de negro riguroso, los científicos han llevado una cápsula del tiempo a través de un laberinto de túneles y cinco zonas de seguridad hasta una bóveda, sorprendentemente cerca de la estación de esquí de Gstaad, tremendamente 'chic'.

La caja sellada que contiene la llave para desentrañar formatos digitales 'difuntos' quedará sepultada durante el próximo cuarto de siglo tras una puerta de tres toneladas y media, capaz de resistir un ataque nuclear.

"Puedes coger los libros de Einstein de la estantería y leerlos hoy. Traer al presente 50 años y la mayor parte de las notas de Stephen Hawking sólo se podría concebir mediante un almacenaje digital. En unos años, podría suceder que no fuéramos capaces de acceder a ello", argumenta el miembro de la Biblioteca Británica Adam Farquhar, uno de los dos ingenieros informáticos y archivistas involucrados en la transferencia de datos a la cápsula.

Esta cápsula del tiempo contiene el equivalente digital al código genético de los diferentes formatos de datos, un 'genoma digital', para Farquhar.

Unos 100 GB de datos, el equivalente a 24 toneladas de libros, ya se han creado para cada persona en el mundo, teniendo en cuenta desde las fotos de las vacaciones hasta los datos médicos.

Paradójicamente, la tecnología que ayuda a los hombres a vivir más es poco duradera. Algunos estudios sugieren que CD y DVD tienen una vida de 20 años, y algunos formatos digitales no viven más allá de siete años. El hardware, aún menos.

Mejor Conocimiento de las Causas Exactas del Síndrome de Down

14 de Mayo de 2010. La opinión sobre el origen del síndrome de Down que durante años ha prevalecido entre los científicos es que dado que las personas que lo padecen poseen un cromosoma adicional, la enfermedad probablemente sea resultado de la presencia de demasiados genes o proteínas contenidas en esa dotación adicional. Pero un estudio reciente revela que precisamente lo opuesto podría ser lo correcto: Una deficiencia de cierta proteína en el cerebro de los pacientes con síndrome de Down podría contribuir al desajuste cognitivo y a los defectos congénitos que caracterizan al síndrome.


Terry Elton, de la Universidad Estatal de Ohio, y su equipo, han demostrado en una serie de experimentos que en los cerebros de humanos y ratones con síndrome de Down hay niveles de esta proteína que son más bajos que los presentes en humanos y ratones sin la dolencia.
Los investigadores también han demostrado que manipulando manualmente fragmentos de ARN que regulan la proteína, es posible incrementar los niveles de ésta tanto en líneas de células humanas como en cerebros de ratón. De hecho, un fármaco experimental que actúa sobre esos fragmentos de ARN indujo en ratones que los niveles de esta proteína volvieran a sus valores normales.

Cuando se expresa en exceso este fragmento de ARN, significando esto que en la célula hay más cantidad del mismo de la que realmente se necesita, los niveles de la proteína se desploman, o no es suficientemente expresada. Un total de al menos cinco de estos fragmentos de ARN están expresados en exceso, de manera natural, en personas con síndrome de Down, porque los segmentos están alojados en el cromosoma 21, el cromosoma cuyas repeticiones conducen al síndrome.

Conviene aclarar que aunque el equipo de investigación es capaz de solventar la anomalía proteínica, al menos en ratones, no lo es de solventar la patología que ya se haya generado. De todas formas, esta línea de investigación abre nuevos objetivos terapéuticos potenciales.

En Estados Unidos se estima que aproximadamente 13 de cada 10.000 niños nacidos allí lo hacen con síndrome de Down, cada año. La enfermedad se caracteriza básicamente por una serie de discapacidades intelectuales de grado leve a moderado, una posible demora en el desarrollo del lenguaje, y dificultades con la coordinación física.

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Investigadores descifran el ‘código de unión’

Un descubrimiento que resuelve un misterio de la complejidad biológica subyacente.

Investigadores de la Universidad de Toronto han descubierto una visión fundamentalmente nueva de cómo las células vivas usan un número limitado de genes para generar órganos enormemente complejos como el cerebro.

En un artículo publicado el 6 de mayo en la revista Nature titulado “Deciphering the Splicing Code“, un equipo de investigación liderado por los Profesores Brendan Frey y Benjamin Blencowe describe cómo el código oculto dentro del ADN explica uno de los misterios centrales de la investigación genética – cómo un limitado número de genes humanos pueden producir un número enormemente superior de mensajes genéticos. El descubrimiento une un hueco de décadas de antigüedad entre nuestra comprensión del genoma y la actividad de procesos complejos dentro de las células, lo cual podría algún día llevarnos a predecir o prevenir enfermedades tales como cánceres o desórdenes neurodegenerativos.

Cuando se secuenció completamente el genoma humano en 2004, se encontraron aproximadamente 20.000 genes. No obstante, se descubrió que las células vivas usan esos genes para generar una fuente mucho más rica y dinámica de instrucciones, que constan de cientos de miles de mensajes genéticos que dirigen la mayor parte de la actividad celular. Frey, que tiene estudios en ingeniería y medicina, asemeja este descubrimiento a “escuchar una orquesta tocando tras una puerta cerrada, y cuando abres la puerta ves que sólo tres músicos generaban toda esa música”.

Para descubrir cómo las células vivas generan esta vasta diversidad en su información genética, Frey y el becario de posdoctorado Yoseph Barash desarrollaron un nuevo método de análisis biológico asistido por ordenador que encuentra “contraseñas” ocultas en el genoma que constituyen a lo que se refieren como “código de unión”. Este código contiene las reglas biológicas que se usan para gobernar cómo partes separadas de un mensaje genético copiadas desde un gen pueden unirse de diferentes formas para producir distintos mensajes genéticos (ARNs mensajeros). “Por ejemplo, tres genes de neurexina pueden generar unos 3000 mensajes genéticos que ayuden a controlar las conexiones del cerebro”, dice Frey.

“Anteriormente, los investigadores no podían predecir cómo se reordenarían, o unirían, los mensajes genéticos, dentro de una célula viva”, dice Frey. “El código de unión que hemos descubierto ha tenido éxito al predecir cómo se reordenar miles de mensajes genéticos de forma distinta en muchos tejidos distintos”. El grupo de Blencowe, incluyendo al estudiante graduado John Calarco, usó los datos experimentales generados para derivar y comprobar predicciones a partir del código. “Que el código de unión pueda hacer predicciones precisas a tan gran escala es un gran paso adelante en el campo”, dice Blencowe.

Frey y Blencowe atribuyen el éxito de su proyecto a la estrecha colaboración entre su equipo de talentosos biólogos computacionales y experimentales. “Comprender los sistemas biológicos complejos es como comprender un circuito electrónico complejo. Nuestro equipo hizo ‘ingeniería inversa’ con el código de unión usando datos a gran escala generados por el grupo”, señala Frey.

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Autor: Paul Cantin
Fecha Original: 5 de mayo de 2010
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Primer genoma interpretado

Primer genoma humano secuenciado, y clínicamente interpretado

El proyecto genoma humano costó 3 mil millones de dólares, secuenciar el año pasado ADN completo de Stephen Quake (ahora os cuento quien es) 50.000 dólares. En estos momentos ya están a $5.000 el genoma, y pronto su precio bajará a los $1.000. ¡la medicina personalizada ya está aquí! No tan deprisa… ¿Cuan fácil es extraer información de relevancia clínica de estos genomas? ¿Quién lo hará? ¿ya estarán los médicos preparados para ello?

Estas preguntas son las que el científico de Stanford Stephen Quake y un equipo multidisciplinar de más de 20 investigadores querían abordar en el estudio publicado el pasado viernes en la revista Lancet. Quake no se conformaba con tener la secuencia de letras de su ADN en el disco duro de su ordenador, como es el caso del centenar de personas que ya han secuenciado su genoma. Él quería ser el primero en integrar dicha información genética a su historial clínico, familiar, análisis médicos, y ver qué utilidad real podía salir de todo ello. En definitiva; la idea era hacer una especie de “prueba piloto” de lo que será en el futuro la medicina personalizada, y analizar sus ventajas y dificultades.

Tenemos noticias buenas y malas, ¿cuáles queréis primero? Empecemos por las buenas: la primera conclusión del estudio es que efectivamente, sí tendrá todo el sentido del mundo tener tu genoma secuenciado. Será más práctico que ir haciendo tests para leer sólo fragmentos. El precio de secuenciarlo va a caer en picado, y la información que obtendrás de él tendrá una relevancia clínica enorme como herramienta de medicina preventiva (puede que esta afirmación no te sorprenda, pero en el interior de la comunidad científica hay ciertas dudas en lo referente a enfermedades complejas). Los resultados específicos obtenidos por Quake son lo de menos, pero como ejemplo sí logró averiguar que respecto a un estadounidense blanco de 40 años sus posibilidades de tener cáncer de próstata en algún momento de su vida pasaron del 16 al 23%, mientras que su riesgo de Alzheimer bajó del 9 al 1.4%. Y datos parecidos con otras patologías, algunas que ya podrían haber sido sospechadas por su historial familiar, y otras que fueron “una sorpresa”. Lo más destacable posiblemente fue descubrir que tenía tres mutaciones que le predisponían a problemas cardiovasculares y muerte súbita, pero para complicar un poco el asunto, análisis clínicos específicos mostraron que no se estaban manifestando y por tanto había menos motivos de preocupación (este punto refleja la complejidad de trasladar ciertos datos genéticos a las recomendaciones clínicas). Muy relevante fue también descubrir que tenía una sensibilidad específica ante un fármaco para el corazón. En caso de necesitarlo, sería mejor utilizar otro. Pero da igual; lo importante es que integrando toda la información (no sólo la genética) sí fueron capaces de sacar conclusiones útiles como medicina preventiva y ante futuras terapias. Este estudio, aunque no ofrece titulares suculentos, se está revelando como muy influyente y se considera un paso adelante en el camino hacia la medicina personalizada.

Pero también hay noticias no tan positivas: Quake taró 3 semanas en secuenciar su genoma y lo publicó en un paper de tres autores, pero hacer todo este análisis de manera completa y rigurosa costó casi un año a un amplio equipo de especialistas. Es complicadísimo. Esto no será tan fácil como aplicar un programa informático en el que introduzcas tus mutaciones y te aparezcan unas recomendaciones específicas. Eventualmente, quizás algún día tu médico de cabecera sí estará preparado para interpretarlo, pero no será tan rápido como el desarrollo exponencial de las técnicas de secuenciación parecían indicar. Obtener la secuencia de nuestro genoma estará tirado. Eso no es problema. Y saber si tienes unas mutaciones u otras, tampoco. Pero salvo en casos concretos para los que ya existen tests genéticos específicos, sacar conclusiones clínicas fidedignas de toda la avalancha de datos genéticos que se avecina requerirá algo mucho más complicado que secuenciar un genoma.

Las abejas epigenéticas

Aquí va una primera idea: “La epigenética es a la selección natural de Darwin como la cuántica a la física Newtoniana”.

Como muchas metáforas, es imprecisa y puede despistar más que esclarecer. Pero también ofrece una nueva manera de exponer una imagen, y hace agitar varios conceptos dentro de nuestra cabeza para ver si se autoorganizan en algo interesante.

Con las leyes de la física clásica de Newton podríamos explicar la mayoría de fenómenos que rodean nuestra vida cotidiana, y añadiéndole la teoría de la relatividad alcanzaríamos también a describir objetos de viajen cercanos a la velocidad de la luz u otras situaciones peculiares del mundo macroscópico. Pero ya bien entrado el siglo XX apareció la mecánica cuántica mostrando que el mundo atómico se regía por unas leyes diferentes, y para una comprensión completa de la estructura más íntima de la materia, teníamos que incluirla ante fenómenos bien específicos.

Cuando el pasado martes oí en la John’s Hopkins University a Andrew Feinberg (el científico que a principios de los 80 estableció los primeros vínculos entre epigenética y cáncer), explicar cómo algunas experiencias que teníamos en nuestra vida conducían a metilar genes específicos de nuestro ADN, activándolos o desactivándolos según convenía, y que en ciertas ocasiones esta información genética sobre (epi) la secuencia de bases podía incluso transmitirse a la línea germinal y pasar a nuestra descendencia, pensé en el paralelismo con la física. La selección natural de Darwin ha estado explicando muy bien la evolución de las especies diciéndonos que transmitimos a las siguientes generaciones los genes con que nacimos de manera invariable. Y continúa haciéndolo. Pero ahora estamos descubriendo que a una escala “microscópica” existe un universo “cuántico-epigenético” que necesitamos incluir para entender este componente a veces estocástico de la genética, y tener una visión completa de cómo se regula la información en los genes y –aunque en la gran mayoría de casos será menospreciable- pueda influir en la selección natural. Las metilaciones de ADN podrían ser a la genética convencional como los orbitales atómicos a la física clásica.

Se que resulta injusto dedicar tanto espacio a esta elucubración, sobre todo cuando durante las 6 horas y 12 expertos en epigenética que pasaron por el seminario de la John’s Hopkins se habló escasos 15 minutos de evolución y el resto fue una intensa revisión sobre la influencia de la epigenética en medicina. Pero os debo confesar que las sobrecargadísimas diapositivas de power point hicieron algunas sesiones insufribles y me dieron tiempo para la reflexión anterior. ¡No me estoy quejando! De hecho, es de agradecer: los científicos no se conforman en simplemente darte las conclusiones de sus estudios y esperar que te los creas. Quieren mostrarte todos los experimentos y datos que han acumulado durante meses y meses de laboratorio para demostrar experimentalmente sus hipótesis de partida. Por eso tardan 3 años en publicar un artículo de 3 páginas cuyas conclusiones finales ocupan 3 líneas en el abstract. Pero también por eso esas 3 líneas valen más que 300 otras que no hayan pasado por el filtro de la experimentación científica.

Se les perdona entonces que en sus charlas diluyan dichas 3 líneas entre interminables datos y que encima, al contrario de los políticos o abogados, cuando toque lanzar un mensaje contundente muestren inseguridad y digan comedidos que todavía faltan investigaciones a realizar. Me fío más de sus incertidumbres que de otras certezas incontestables.

Pero aquí, y porque cada uno se va por las ramas que más le apetecen, nos saltaremos los gráficos y tablas que sostienen algo que ya resulta indudable: las marcas específicas en el ADN acumuladas durante nuestra vida en función del ambiente en que nos movamos son sospechosas de participar en un número cada vez mayor de enfermedades y trastornos.

Un ejemplo: La fibrosis quística es la quintaesencia de las enfermedades genéticas. Si tienes una de las decenas de mutaciones que pueden afectar al gen CFTR de tu cromosoma 7, tus pulmones y sistema digestivo se llenaran de mucosidad deteriorando en alto grado tu calidad de vida y causando muerte prematura. Pero… ¿porqué este niño y esta niña, que tienen exactamente la misma mutación y perfil genético, están desarrollando la enfermedad de manera tan diferente? La científica Pamela Zeitlin sospecha que las marcas epigenéticas están condicionando la expresión de ese gen, y aunque ambos niños tengan una secuencia de bases idéntica, en uno está más activo que en el otro debido a metilaciones específicas en las citosinas.

Dicha influencia todavía no está del todo demostrada, pero en lo referente al cáncer las evidencias llegaron hace tantos años que incluso ya se están probando terapias dirigidas específicamente a modificar las metilaciones que en ocasiones lo causan. El médico Malcolm Brock enseñó fotografías (no publicadas en la literatura científica todavía) de la progresiva desaparición mes a mes del tumor pulmonar de uno de los pacientes a quienes está tratando con un fármaco epigenético. El farmacólogo de la John’s Hopkins Philip Cole advirtió que si bien los medicamentos basados en la epigenética pueden ser muy esperanzadores, especialmente en algunos tipos de cáncer, debemos ser cuidadosos con los posibles efectos adversos de indirectmanete desmetilar genes involucrados en otros procesos.

El psiquiatra James Potash está buscando metilaciones concretas acumuladas durante nuestra infancia que afecten a la expresión de genes relacionados en funciones cognitivas. Como consecuencia estos genes transcriben menos ARN, se generan menos proteínas, cambia la actividad neuronal, y al final de la cadena afecta a nuestro comportamiento. Quizás de esta manera tan reduccionista se podría explicar (sólo en parte) que los niños sujetos a estrés tengan más posibilidades de depresión al llegar a adultos. Algunos indicios están siendo explorados con el gen FKBP5, implicado en los mecanismos de regulación del estrés. Sólidas sospechas existen también sobre la esquizofrenia y -aunque sonó más a búsqueda de financiación sobre una línea en que la John’s Hopkins ya tiene grandes expertos-, la influencia en el desarrollo embrionario y autismo.

Un factor clave a nivel de ciencia básica es que estas metilaciones no son aleatorias. La epidemióloga Daniel Fallin está secuenciando fragmentos concretos de ADN y viendo que existen regiones específicas con muchísima más predisposición (y de lejos) a ser metiladas que otras. Los genes pueden condicionar a la enfermedad de manera directa (fibrosis quística), en combinación con el ambiente (predisposición a la obesidad o enfermedad cardíaca), y mediante infecciones. Y en los tres ámbitos han encontrado evidencias de que el factor epigenético puede jugar un rol muy importante.

Pero a mi, lo que de verdad me dejó perplejo es el estudio de Brian Herbs sobre la epigenética de las abejas.

Abejas: El zebra fish de la epigenética

Lo que a Brian Herbs le intriga de las abejas es cómo pueden los individuos de una misma colonia, que son genéticamente idénticos, convertirse en zánganos, reinas, obreras, o en varios subtipos con funciones y apariencia externa tan diferente. E incluso que en ocasiones unas se transformen en las otras dependiendo de las necesidades de la colonia. ¿Cómo puede un mismo genotipo generar fenotipos tan diversos? Sin duda, porque en diferentes individuos se expresan diferentes genes, y esto tiene toda la pinta de estar regulado de manera muy dirigida por la epigenética; no sólo por las señales químicas que rodean a una célula cómo ocurre en muchos casos.

No subestimes la potencial importancia de estudiar la epigenética de las abejas. Quizás –como muchas otras- sea una línea de investigación que quede aparcada con el tiempo, pero el objetivo de Herb y algunos otros científicos es que las abejas se conviertan en un modelo animal para estudiar los mecanismos de la epigenética como para otros campos se utilizan la mosca del vinagre, el gusano c. elegans, o el pez cebra. “¿Podrían las abejas convertirse en el zebra fish de la epigenética?” le pregunté a Herb tras su charla. “Eso esperamos; si llegamos a conocer bien sus características bioquímicas seremos capaces de diseñar experimentos que evidentemente no podemos hacer con humanos, y van mucho más lejos que los estudios con cultivos celulares. Creemos que las abejas pueden ser un modelo animal ideal para investigar los procesos epigenéticos” contestó, añadiendo que dentro de unos meses se publicarán los primeros resultados y no me podía dar muchos más detalles... Hasta aquí puedo leer; porque algo que no gusta nada a los científicos es que airees sus resultados o ideas antes de que ellos los publiquen en sus revistas de referencia. Pero seguro que algún día oiremos hablar en más detalle de la epigenética de las abejas.