La nutrició de les plantes

Per equips, elaboreu un powerpoint amb les fotos del procés de nutrició de les plantes que vàrem fer l'altre dia. Cal que les fotos estiguin per ordre i podeu complementar-les amb altres imatges d'internet.

Al llarg de la presentació s'hauran de contestar les següents preguntes:

1. Gràcies a quina estructura pot la planta absorbir l'aigua del sòl?
2. Com s'anomenen els vasos conductors pels quals circula l'aigua i les sals minerals des de les arrels?Com s'anomena aquesta barreja?
3. Per què és capaç l'aigua d'ascendir cap a les fulles desde les arrels?
4. Com s'anomena el procés de transformació del diòxid de carboni en glucosa a través de l'energia del sol?
5. Com s'anomena l'orgànul responsable de fer aquest procés?
6. Per què són les plantes de color verd?
7. Podria viure una planta sense llum?
8. Quin producte s'obté, a banda de la glucosa?
9. Quina estructura permet l'intercanvi de gasos a la fulla?
10. Què passa a la fulla quan fa molta calor?

Caldrà que hi hagi un o dos encarregats  de montar el powerpoint i la resta haureu de repartir-vos les tasques de cerca d'informació i redacció de les respostes per a després afegir-ho a les diapositives.

Les adaptacions dels éssers vius

Fuera de la nevera

Ante la duda: a la nevera.

El Comidista lo acuñó neverismo y hace referencia a la manía de guardar todo en la nevera independientemente del alimento, su procedencia o su composición. 

El frío del aparato en cuestión altera las propiedades organolépticas de los alimentos y en sí supone uno de los electrodomésticos que más recursos consume, por lo que no sólo le resta el sabor al tomate sino que lo hace del modo menos sostenible posible.

Y, ¿dónde guardo, entonces, todo esto? 

Ha sido una sorpresa encontrar la web de Jihyun Ryou en la que muestra sus propuestas para mantener los alimentos frescos fuera de la nevera. Ninguna ha requerido de una elevada I+D pues la mayoría provienen del conocimiento popular. Y son realmente bonitas:

La porosidad de la cáscara del huevo hace que absorba olores del resto de alimentos de la nevera. Este estante ofrece un espacio ventilado para guardarlos y incorpora un recipiente para comprobar la frescura sumergiéndolos en agua.

Las manzanas producen gas etileno que acelera la maduración de las frutas y verduras guardadas con ellas. Con esta distribución las manzanas están ventiladas y previenen que la patata grille.

Estos recipientes con arena mantienen las zanahorias y otros tubérculos en vertical, posición en la que aguantan frescos por más tiempo, y con la humedad adecuada.

Las tapas de estos recipientes tienen una bolsita con arroz que absorbe la humedad y mantiene las especias en buen estado.

No hace falta que sean estos. No hace falta ni que se le parezcan. Sí hace falta que modifiquemos nuestros hábitos para hacerlos más sostenibles y nuestra comida más sabrosa.

Para que parezca que nos creemos eso de que Tierra sólo hay una. Muy a nuestro pesar. Únicamente a nuestro pesar.

Incursión canela

Hace años vi un documental en el que demostraban que un bebé era capaz de distinguir entre dos gallinas totalmente idénticas para un adulto. Contaban que, a pesar de que el cerebro ya tenía los materiales, la casa estaba por construir y durante los primeros años de vida se fortalecerían determinados millones de conexiones sinápticas en detrimento de otras. Con el tiempo, el bebé aprendería a hablar y a no sorprenderse de que detrás de un "cu-cú" y de las manos de su madre apareciera siempre ella de nuevo, pero perdería la capacidad de distinguir entre esas gallinas. 

Sucede que no siempre se pierde lo mismo. Existen adultos en los que aún permanece parte de estas conexiones o que nunca se perdieron, brindándoles percepciones sensoriales que se nos escapan a la mayoría, asociaciones sorprendentes: el color de los sonidos o el sabor de las palabras. O porqué no, el aura de las personas. 

Sinestesia,

del griego syn (junto) y aisthesis (sensación).

Como casi todo lo que nos define, la sinestesia también tiene parte de genética y parte de ambiente, pero como en otros aspectos de esta caja negra, aún no se conocen los detalles. Se cree que la sinestesia podría estar asociada a una variación en el cromosoma X y esta alteración permitiría establecer asociaciones automáticas entre regiones cerebrales que habitualmente no están conectadas.

En muchas ocasiones este fenómeno se ha asociado con la creatividad de los artistas, las habilidades de los curanderos o las extraordinarias capacidades de los autistas, colectivos entre los que se da una incidencia mayor de sinéstetas.

Unos detectan el olor de las palabras, el sonido de los números o el color del campo energético que nos rodea.

Apenas ha habido que "alterar" a estos individuos, que rascar mínimamente la superficie…

Me produce un cierto vértigo imaginar de qué es capaz esto que llevamos a hombros.

Una bomba atómica bajo llave.

Indigestión marina

"En esto conocerás que yo soy Jehová: he aquí, yo heriré con la vara que tengo en mi mano el agua que está en el río, y se convertirá en sangre: 18 Y los peces que hay en el río morirán, y hederá el río, y tendrán asco los Egipcios de beber el agua del río. 19 Y Jehová dijo á Moisés: Di á Aarón: Toma tu vara, y extiende tu mano sobre las aguas de Egipto, sobre sus ríos, sobre sus arroyos y sobre sus estanques, y sobre todos sus depósitos de aguas, para que se conviertan en sangre, y haya sangre por toda la región de Egipto, así en los vasos de madera como en los de piedra."

 Éxodo  7: 14-25

Este episodio que describe el Éxodo como la primera plaga que asoló Egipto no sólo ocurrió entonces y por castigo divino, sino que aún se da hoy día. Se trata de mareas rojas y se deben a la presencia masiva de diferentes organismos fitoplanctónicos, entre los que destacan los dinoflagelados, microorganismos eucariotas unicelulares. Al formar parte del plancton marino son la base de la alimentación de muchos moluscos y crustáceos. 

Muchos dinoflagelados contienen pigmentos fotosintéticos, igual que plantas y algas. Los pigmentos varían del verde al rojo, de ahí que cuando hay una excesiva proliferación de estas microalgas, el agua se tiña en esas tonalidades.

Estas microalgas están presentes de forma natural en el agua en bajas concentraciones. De forma esporádica y estacional pasan por periodos de mucha proliferación. Estos episodios se dan por diversas causas: alta insolación, ausencia de precipitaciones y abundantes nutrientes en el medio, entre otras. Es un fenómeno natural aunque la presencia humana puede favorecerlo cuando los niveles de nutrientes en el medio acuático se elevan por el uso de fertilizantes u otros residuos que van a parar al mar.

Cuando estos minúsculos habitantes se multiplican de forma desorbitada provocan algo más que un cambio de color. Aunque sean beneficiosos para muchas especies marinas, pues suponen su principal alimento, algunas especies de dinoflagelados sintetizan toxinas que actúan sobre el sistema nervioso y muscular de los peces y crustáceos que los ingieren, a modo de mecanismo de defensa. 

Las toxinas también afectan a humanos, y su efecto puede variar de una alteración gastrointestinal (toxinas como el ácido okadaico, producida por Alexandrium tamarense) a la muerte, en el caso de toxinas paralizantes (Saxitoxina o Neotoxina, producidas por Alexandrium catenella). Por esta razón las administraciones públicas establecen protocolos para asegurar que estos productos llegan con garantías al consumidor. 

Las mareas rojas no se pueden evitar (tampoco se deberían querer evitar) ya que forman parte del ciclo de vida de otras especies marinas, pero se pueden tomar medidas para predecir su aparición, extensión y efectos nocivos sobre nuestra salud. Es importante conocer el origen del pescado que consumimos y que éste provenga de la pesca legal. Así aseguramos una pesca un poco más sostenible además de reducir la probabilidad de terminar con una digestión fatal. 

De hormonas: hCG

Las hormonas son mensajes químicos secretados por células especializadas y su papel es el de afectar la función de otras células o bien la de la célula que la produce. Nuestro estado de ánimo, sueño, apetito, ritmo cardíaco, digestión, embarazo o crecimiento son procesos regulados por hormonas. 

Una de estas hormonas es la gonadotropina coriónica humana (hCG) con un importante papel  en el embarazo. Cuando se produce la fecundación, los niveles de hCG aumentan y activan el cuerpo lúteo, una estructura que está en los ovarios y que segrega otra hormona, la progesterona, que actúa en el útero para prepararlo para recibir al feto. Además, tanto la hCG como la progesterona intervienen en el desarrollo de la tolerancia inmunológica. Algunas células del sistema inmune son sensibles a la presencia de estas hormonas, y regulan su actividad inhibiendo el ataque al feto.

Después de la fecundación la cantidad de hCG en el organismo se duplica cada 2 o 3 días, y alcanza el nivel máximo en torno a las 10 semanas. Así, la mayoría de pruebas de embarazo actuales se basan en detectar hCG en orina.

Hay documentos que describen pruebas de embarazo ya en el Antiguo Egipto, mucho antes de que se conociera siquiera la existencia de las hormonas. Se hacía orinar a la mujer sobre semillas de distintos cereales. Según si éstas germinaban o no se sabía si estaba embarazada. Más adelante se utilizaron animales a los cuales se les inyectaba la orina y si ésta contenía altos niveles de hCG el animal experimentaba cambios en su aparato reproductor (p.ej. cambios en los ovarios o expulsión de espermatozoides).

Por suerte para los animales llegaron los anticuerpos. Los anticuerpos son pequeñas proteínas del sistema inmunitario capaces de reconocer de forma muy específica otras proteínas y unirse a ellas como banderolas para indicar al sistema inmune que ahí hay algo que destruir. En un individuo sano, sólo hay anticuerpos contra agentes externos, pero existen enfermedades en las que el cuerpo produce anticuerpos contra él mismo, de manera que el cuerpo se auto-ataca. 

En las tiras de los test de embarazo actuales está presente un anticuerpo específico de hCG y un marcador con color que sólo será visible si el anticuerpo encuentra hCG a la que unirse. Si la hCG está presente en la orina, el anticuerpo se unirá a ella y la tira dará positiva.

El uso de la hCG se ha extendido más allá de su función natural y ha sido utilizada como fármaco para el control de peso y como adyuvante de esteroides anabólicos para deportistas, ambos casos no exentos de polémica. Donde su uso si está aceptado es en los tratamientos de reproducción asistida para estimular el ovario de la mujer y facilitar el embarazo.

La hCG es sólo uno de los mensajes que circula por nuestro cuerpo. Mientras leemos ésto, millones de mensajes viajan de una célula a otra, del hígado al músculo, del cerebro al útero, de la médula adrenal al corazón. En silencio. Eficaz y eficiente, por debajo de la piel, todo un servicio de mensajería.

El extraño dentro de ti

Mi sistema inmunitario me conoce perfectamente. Aunque me transplantaran un hígado de una persona de misma edad, peso, estado de salud, origen y color de ojos, al sistema inmune no le pasaría en absoluto desapercibido e intentaría de forma sistemática deshacerse del extraño invasor. Por eso en los transplantes hay que inmunodeprimir al receptor antes, durante y después de la operación. Y aún así hay que buscar el órgano más compatible posible. 

Teniendo esto de referencia, pensemos en el embarazo. Durante 9 meses una mujer alberga en su interior a otra persona, un bebé genéticamente distinto a ella porque la mitad de los genes que expresa provienen del padre. Como un súper-transplante natural.

El feto no se encuentra en una cavidad totalmente estanca, existe un intercambio para que la madre aporte nutrientes a través de la placenta. Así, al mismo tiempo que depende del intercambio para sobrevivir, el feto debe sortear el sistema inmunitario materno para evitar un rechazo y, en consecuencia, un aborto.

¿Cómo se da el diálogo entre madre y feto? ¿Cómo consiguen llevarse bien, inmunológicamente hablando? El mecanismo global no está claro, porque los principales directores de orquesta son complejos y finamente regulados, como el sistema inmune y el sistema endocrino. Existen evidencias de que por un lado hay una cierta inmunodepresión materna mediada por hormonas. Ha de ser muy ligera y lo más específica posible para el feto, porque la madre tiene que continuar haciendo frente a los patógenos externos. Por tanto, el éxito del embarazo se debe principalmente a una defensa activa del feto contra la inmunidad de la madre.

En esta defensa intervienen multitud de elementos inmunitarios en distintos niveles que además van variando a lo largo de las etapas del embarazo. 

Un ejemplo es el de los antígenos leucocitarios humanos (HLA) y su interacción con las células Natural Killers o NK. Las NK son células patrulla que se dedican a supervisar la superficie de todas nuestras células en busca de la proteína HLA-I. Si está, es que es una célula propia y no hay que destruirla. Si no está o es una HLA-I de otra especie o individuo, hay que atacar y eliminar esa célula. El HLA-I sirve además para avisar a la NK de si esa célula está siendo invadida por algún virus o bacteria. Si el HLA-I es el correcto pero presenta la marca de estar siendo invadida, la célula se dejará atacar por la NK y se destruirá -en un sacrificio por el bien común-. ¿Qué sentido tiene? Si la célula es atacada por un patógeno es porque éste necesita de la célula para sobrevivir. Si muere la célula, el patógeno probablemente muera con ella. 

En la interfase entre feto y madre, las células son especiales porque no expresan la HLA-I, ya que de expresarlo, éste sería distinto al de la madre. Pero si no lo expresan, las NK también se activan y atacan. 
La solución pasa por la expresión de HLA-G, que no permite distinguir entre individuos y que es capaz de inhibir la acción de las NK. 

Como éste, existen otros mecanismos de evasión del sistema inmune tanto o más complejos y que en última instancia dan lugar a un embarazo con éxito. Conocerlos a fondo puede suponer avances importantes en los tratamientos inmuno-reguladores que se dan en transplantes. Se trata del único caso en que el cuerpo, de algún modo, divide el sistema inmunitario en dos: uno se mantiene alerta y a la defensa de agentes externos, y otro se adormece para permitir que crezca el bebé.

Los bichos buenos

Biotecnología: uso de organismos (bacterias, algas, levaduras, plantas, etc) para beneficio humano, para la obtención de un bien o servicio. Aunque suene muy reciente, no lo es. Aunque suene a transgénicos, son minoría. Un ejemplo fantástico es el control biológico de plagas mediante el uso de depredadores o parásitos naturales. 

Tanto si se trata de un cultivo de cientos de hectáreas o de un sencillo jardín, es importante conocer los insectos que habitan en él. Aunque algunos causan estragos, no todos van en perjuicio nuestro. Un habitante poco deseado en nuestras plantas es el pulgón. Es parásito en diversos cultivos (pimiento, fresa o berenjena) y también en plantas ornamentales. Se alimenta de la savia que extrae de hojas, brotes y tallos provocando un decaimiento de la planta. Además, secreta una melaza que atrae a hormigas y que favorece el crecimiento de un hongo (la fumagina o negrilla) que cubre las hojas y dificulta la fotosíntesis. Y si el pulgón ha succionado savia de una planta que padecía una enfermedad vírica, en la siguiente planta en la que se pose  inyectará el virus y transmitirá la enfermedad.

Por suerte el pulgón tiene múltiples enemigos naturales, entre ellos depredadores como la mariquita o la crisopa, que devoran vorazmente sus larvas. También existen parásitos suyos como Aphidius colemani, una avispa, que pone sus huevos dentro del pulgón. Las larvas al nacer se alimentarán del interior del pulgón hasta dejar sólo la carcasa, llamada "momia". Una avispa es capaz de poner unos 400 huevos, esto es, 400 pulgones que sucumbirán y morirán sin remedio. Y 400 avispas en busca de nuevos pulgones.

Estimular estos mecanismos naturales puede mantener a raya muchísimas de las plagas que nuestros cultivos padecen sin hacer uso de agentes químicos. 

¿Qué ventajas hay en el control biológico frente al químico convencional? Primero, seguridad. Aplicar estos controles biológicos no requiere ropas especiales ni mascarillas, no hay riesgo de inhalaciones ni problemas de salud porque se trata de insectos inocuos para las personas. Además, se necesitan dosis iniciales muy bajas ya que estos insectos, al encontrar alimento o huésped para reproducirse lo harán hasta extenderse a lo largo de todo el cultivo, y su población decaerá una vez la plaga decaiga, pues dejará de haber alimento.

Segundo, resistencias. De la misma manera que las bacterias desarrollan resistencias a los antibióticos, las plagas la desarrollan frente a los pesticidas. En cambio, las resistencias en el control biológico son extremadamente raras, porque se trata de la evolución misma. Esos organismos existen desde hace miles y miles de años y su uso en el control de plagas no supone una alteración de esta relación.

Tercero, consumo. A ojos de un consumidor es muy difícil determinar si lo que compramos presenta contaminación por pesticidas, sin embargo, es sencillo ver si tiene un insecto entre sus hojas o frutos. Además, dado que los insectos que se usan se alimentan del insecto que provoca la plaga, no afectan la planta ni el fruto. 

Cuarto, contaminación. Los pesticidas pueden filtrarse a través del suelo a acuíferos o ríos, esparciendo de forma incontrolada estos componentes en otros ecosistemas y posiblemente intoxicando otras especies.

Quizá no se puedan aplicar en el 100% de los casos, pero si se puede en un 80%, ¿por qué no aplicarlo? cultivos 80% más seguros, 80% menos resistencias a pesticidas, 80% más   ecológicos, 80% menos contaminantes. Y más baratos. Y aunque algunos estudios demuestran que la tasa de éxito del control biológico de plagas ronda el 75-80%, seamos menos optimistas, pongamos un 50%. Sigue mereciendo la pena.

Existen empresas que se dedican a criar estos insectos beneficiosos para los cultivos, pero su uso continúa poco extendido frente al de los pesticidas químicos. Estas empresas no lo tienen fácil para hacerse un hueco en un mercado dominado por gigantes de la industria química como Dow Chemical o Monsanto. Pero quien finalmente decide es el consumidor: si cambia la demanda, empezarán a cambiar los porcentajes.

Nota: He querido recopilar algunas empresas que ofrecen estos productos. Los he escogido porque distribuyen en España y porque tienen página web con mucha información. A través de ellos o de alguna cooperativa de agricultores podréis profundizar más en el tema.

Distiagro - Control biológico de plagas

Koppert - Biological systems

Luces del mar

En aguas poco profundas de la costa de Hawaii vive un calamar (Euprymna scolopes) que durante el día se entierra en la arena y cuando anochece abandona el refugio y sale a buscar comida. Con tal de comer y no ser comido, este calamar tiene un mecanismo de camuflaje peculiar. Presenta unos lóbulos en la parte inferior de su cuerpo que albergan bacterias de la especie Vibrio fischeri capaz de emitir bioluminiscencia. Luz.

En noches de luna, la claridad penetra hasta la profundidad en la que el calamar vive. Esto hace que cuando sale a cazar, la parte de su cuerpo que queda en sombra permite a los predadores del fondo localizarlo fácilmente. Para evitarlo ha desarrollado una especie de obturador que controla el paso de luz que generan estas bacterias bioluminiscentes. El obturador se regula mediante la señal que recibe de unas proteínas sensoras en la parte posterior, que detectan la luz que se filtra en el agua. Permitiendo la salida de mayor o menor cantidad de luz por la parte inferior, el calamar se contrailumina y visto desde el fondo es confundido con la superficie del agua, evitando así ser presa fácil. De esta simbiosis el calamar obtiene un sistema eficaz de camuflaje y las bacterias alimento. 

Cuando sale el sol el calamar expulsa alrededor del 90% de las bacterias albergadas. Esto puede deberse a una cuestión de ahorro de energía, para no tener que mantener el 100% durante el día, cuando no son necesarias, o bien para liberar bacterias que sirvan de inóculo para los calamares jóvenes. 

Cuando las bacterias se encuentran libres en el medio dejan de emitir luz. La emisión de luz está regulada por quorum sensing, es decir, es necesaria una cierta densidad de población para que se active la bioluminiscencia. El 10% remanente que queda en los lóbulos se encuentra tan diluido que tampoco emite luz. A lo largo del día estas bacterias irán duplicándose hasta alcanzar una densidad óptima al anochecer, cuando el calamar necesita de ellas. 

Vibrio fischeri no es el único caso de bioluminiscencia marina. Se cree que los mares de ardora o milky seas se deben a una especie llamada Vibrio harveyi. No se conoce una simbiosis como en el caso anterior, pero la teoría del quorum sensing no se podría aplicar si nos imaginamos estas bacterias en suspensión libre en el mar. Algo tiene que agruparlas en una densidad suficiente para activar la luminiscencia. 

La teoría más aceptada indica que Vibrio harveyi aprovecha los periodos de crecimiento de una microalga (Phaeocystis) para asociarse a ella y alimentarse de la materia orgánica que se va descomponiendo, fabricando una especie de film sobre la microalga para crecer en él. Estas estructuras permitirían la concentración de los inductores de bioluminiscencia y explicaría la extensión de los mares de ardora, ya que algunas floraciones de fitoplancton -que incluye Phaeocystis- pueden extenderse hasta cientos de kilómetros.

Luz del mar, por Casandra 

"[...] A unos dos cables del Abraham Lincoln y por estribor, el mar parecía estar iluminado por debajo. No era un simple fenómeno de fosforescencia ni cabía engañarse. El monstruo, sumergido a algunas toesas de la superficie, proyectaba ese inexplicable pero muy intenso resplandor que habían mencionado los informes de varios capitanes. La magnífica irradiación debía ser producida por un agente de gran poder luminoso. La luz describía sobre el mar un inmenso óvalo muy alargado, en cuyo centro se condensaba un foco ardiente cuyo irresistible resplandor se iba apagando por degradaciones sucesivas."

Veinte mil leguas de viaje submarino (1869), Julio Verne 

El lenguaje de las bacterias

Las bacterias son organismos muy sencillos, unicelulares con una sola molécula de ADN, es decir, un único cromosoma. Tienen poco más de unos cientos de genes, a diferencia de nuestros cerca de 20,000. Debido a esta sencillez, por muchos siglos se han entendido las bacterias como organismos extremadamente simples, primitivos y asociales, que incorporaban nutrientes del medio, doblaban su tamaño, se dividían y vuelta a empezar, sin conocimiento  de la voluntad del resto de bacterias.

Si tenemos en cuenta que cada humano presenta unas 10 células bacterianas por cada célula propia, éstas han de tener un papel significativo en el organismo. Y, de hecho, lo tienen. Las bacterias, famosas por su mala prensa al ser causantes de algunas enfermedades, son a la vez esenciales para la vida: forman una especie de escudo que nos protege de agresiones externas, nos facilitan la digestión de alimentos y entrenan a nuestro sistema inmunitario para mantener otras bacterias perjudiciales a raya. ¿Cómo son capaces de tanto si las hemos definido como unicelulares, asociales y primitivos? 

Imaginemos una guerra. Un único soldado, en este contexto, es capaz de muy poco. Si él solo decidiera cargar y hacer frente al otro bando rápidamente sería arrasado. Es necesaria una actuación en equipo, un ejercito coordinado para llevar a cabo la batalla con éxito.

Lo mismo las bacterias. Además, resulta que no son tan primitivas como se pensaba, sino que se comunican entre ellas con un lenguaje químico. Por ejemplo, si una bacteria penetra en nuestro organismo, antes de intentar atacarlo ella sola, activando todos los genes implicados y arriesgándose a que el sistema inmunitario la detecte y la elimine, se dedica a sintetizar una sola molécula muy sencilla que libera en el medio continuamente. A la vez, ella misma tiene receptores para esta molécula pero lo que es capaz de sintetizar una única bacteria no es suficiente para activar estos receptores. Sólo cuando la densidad de población llegue a unos mínimos, la concentración de estas moléculas será suficiente. Esta señal avisará a la bacteria de que la población es lo suficientemente numerosa como para llevar a cabo acciones conjuntas. 

A este mecanismo de control de la expresión de los genes dependiente de la densidad celular se le llama quorum sensing. No sólo se da en bacterias: la respuesta a hormonas y a feromonas es un tipo de quorum sensing, pero sorprende que se dé también en bacterias.

Sorprendente fue también descubrir que cada especie segrega dos tipos de moléculas (y sus respectivos receptores): una molécula específica de especie, para mantener conversaciones privadas entre sus iguales, y otra universal al resto de bacterias. La utilidad de esto es conocer la densidad de la propia especie frente a otras poblaciones, es decir, ver si tiene competencia en un hábitat o si se encuentra en mayoría. Esto determinará, por ejemplo, la activación de la síntesis de antibióticos para eliminar otras especies de bacterias que estén compitiendo por el alimento.

¿Se pueden manipular estas conversaciones?¿Podemos confundir los mensajes para evitar infecciones? Sintetizar compuestos análogos a estas moléculas que inhiban la comunicación bacteriana o añadirlos a la pasta de dientes para inhibir las bacterias causantes de caries. Y no sólo pensando en las bacterias "malas", ¿Podríamos enviar señales para estimular nuestra flora intestinal? Está de camino. Estos mecanismos de saboteo de los mensajes ya se dan en la naturaleza y entre distintas especies de bacterias segregan compuestos que anulan los mensajes de las otras. Actualmente se han aislado distintos compuestos que presentan actividad protectora frente a infecciones en experimentos con ratón pero no se han probado como fármacos en humanos. 

El quorum sensing permite hacer de las bacterias un "organismo multicelular". El estudio de estos mecanismos contribuye también a entender mejor como funcionan las células de nuestros distintos órganos y su organización en el cuerpo.

Bacteria, por Casandra

Gotas de vida

La sangre del cordón umbilical que queda en el cordón y en la placenta después del parto es rica en unas células madre llamadas progenitores hematopoyéticos, precursores de las células sanguíneas, es decir, los glóbulos rojos (hematíes), los glóbulos blancos (leucocitos) y las plaquetas (trombocitos) que principalmente se forman en la médula ósea. Esta fuente de células madre es útil a la hora de realizar transplantes en pacientes con enfermedades del sistema inmune, metabólicas o de la sangre, como es el caso de la leucemia. 

Para que un transplante hematopoyético tenga éxito el donante ha de ser compatible con el receptor. El concepto es sencillo, pero conseguirlo no es trivial. Los antígenos HLA (unas proteínas en la superficie de los leucocitos que diferencian las células propias de las ajenas) han de ser lo más similares posibles. Idénticos sólo lo son en el caso de hermanos gemelos univitelinos. A partir de ahí la probabilidad de encontrar donantes compatibles baja, siendo de un 25% en el caso de hermanos, y un 5% en el de familiares directos. Cuando un enfermo que requiere de un transplante carece de donante compatible entre sus familiares, su única posibilidad es localizar un donante voluntario no emparentado. Por eso, a mayor sea el abanico de donantes, más posibilidades de encontrar aquel que sea compatible. 

Donaciones hematopoyéticas hay de tres tipos: de médula ósea, de sangre periférica y de cordón umbilical. Las ventajas de usar sangre del cordón umbilical frente a las donaciones de médula o periféricas es que se trata de una técnica menos invasiva y con menos complicaciones tanto en la extracción como en el transplante. Se extrae y almacena en bancos, de manera que se dispone de ella rápidamente si en un futuro se necesita. 

La sangre del cordón umbilical puede almacenarse en bancos públicos o privados. En los bancos privados se establece un contrato de exclusividad de la muestra que supone un coste de unos 1500€ por extracción y un mantenimiento aproximado de unos 100€ anuales. En los públicos se trata de una donación, por tanto gratuita, y la muestra está a disposición de pacientes de todo el mundo. 

En España es el REDMO (Registro Español de Donantes de Médula Ósea) quien coordina las búsquedas tanto de donantes de médula ósea como de unidades de sangre de cordón. Desde 2006 todas las unidades de sangre de cordón umbilical conservadas en territorio nacional tienen que ponerse a disposición del registro REDMO para su uso altruista en una donación. Por eso, los bancos privados que existen para su uso autólogo -del propio donante- almacenan sus unidades en el extranjero salvo que la familia diga lo contrario.

Aunque en los bancos públicos la muestra sea pública, si se trata de una donación dirigida (es decir, la donación de un hermano para su uso en un hermano enfermo) la muestra se reserva para ese paciente. O si en un futuro el propio donante necesitara una donación y la suya no se hubiera empleado, iría destinada a él. Estos casos en los que el donante es el receptor preferente hacen que disminuya aún más la necesidad de almacenar la muestra en un banco privado. Si se tratara de una enfermedad de origen genético, como en el caso de algunas leucemias congénitas, posiblemente se hubiera detectado en los análisis previos a la donación. Como la sangre del cordón también estaría afectada, una muestra autóloga no serviría y se necesitaría una muestra de un donante sano.

Debido a la cantidad de células madre que se obtienen, su uso se limita generalmente a niños y jóvenes. Por eso es importante que mientras ésta no tenga un uso más extendido se complemente con los otros tipos de donaciones. 

Las donaciones que no superan los requisitos mínimos de calidad para ser transplantados -porque no presenten la celularidad adecuada o se hayan deteriorado en el traslado- se utilizan, bajo consentimiento, para la investigación de tratamientos para enfermedades como el Párkinson o la diabetes. Así que también sirven.

No es un procedimiento que se realice de forma rutinaria pero muchos pediatras y obstetras consideran que es una buena práctica siempre que se done a bancos públicos. Si la técnica es buena no compromete la salud de la madre ni del bebé en absoluto y sin embargo, este material, antes descartado, puede resultar vital para otros muchos pacientes que esperan un tratamiento. Les puede, de hecho, salvar la vida.

Gotas de vida, por Casandra

Cerdos generosos pero demasiado extraños

A pesar de encabezar la lista de donación de órganos y de tener un sistema eficiente de distribución, muchos pacientes, no sólo aquí sinó alrededor del mundo, mueren esperando un transplante. Esta demanda abre la posibilidad de buscar transplantar órganos de otras especies afines al hombre. La primera especie que nos viene a la mente es el chimpancé, por tratarse de una especie muy similar anatómica, fisiológica y inmunológicamente hablando, pero su uso conlleva otros problemas: es una especie protegida, de difícil reproducción en cautividad, embarazo largo y poca descendencia -como nosotros- y con cierto rechazo social. 

La solución ha de pasar entonces por animales más lejanos en la escala filogenética (llamados especies discordantes) pero con una anatomía y fisiología similar a la del humano. Uno de estos animales: el cerdo. 

Las ventajas del cerdo son, además de la similitud anatómica y fisiológica; su reproducción (camadas abundantes), el bajo coste de mantenimiento y la aceptación por parte de la sociedad, ya que es un animal que actualmente se sacrifica para consumo humano.

La distancia evolutiva entre el cerdo y el hombre tiene dos caras, por un lado la posibilidad de xenozoonosis es decir, de introducir nuevas infecciones del animal al hombre, es menor que en primate, pero por otro, la probabilidad de rechazo del transplante aumenta. ¿Cómo solucionar este problema?

Nuestro sistema inmunitario está adaptado para distinguir entre los elementos propios del cuerpo y los ajenos. Tenemos células especializadas que se encargan de "rastrear la zona, patrullar el cuerpo" y ver que todo está en orden. Obviamente, un corazón de cerdo no es orden. En cuanto nuestro sistema inmunitario detecta los elementos extraños en la superficie de las células del corazón transplantado, activa una respuesta de ataque contra el órgano que puede llegar a producir la muerte del individuo en algunos casos.

Se han propuesto distintas estrategias para superar esta barrera inmunológica. Una pasa por deprimir el sistema inmune de la persona, pero no es una aproximación segura a largo plazo y a menudo conlleva efectos secundarios como la depleción de factores de coagulación. Un punto de vista más eficaz y selectivo es "camuflar" el órgano transplantado. En el caso del cerdo, la molécula que principalmente despierta la respuesta inmune es una proteína llamada galactosil transferasa. Los primates no presentan esta proteína y es por eso que despierta una respuesta inmune en nosotros. Cerdos knock-out para la galactosil transferasa (es decir, sin ella) conforman uno de los mayores avances en cuanto a xenotransplantes y si bien se ha conseguido disminuir la respuesta contra el órgano, nuestro complejo sistema inmunitario aún dispone de otros recursos para hacer frente a lo ajeno. Aunque esto nos sea de mucha utilidad en nuestra supervivencia, supone a día de hoy todavía un obstáculo para hacer de los xenotransplantes una realidad.

Fontanería celular

Como una pequeña extensión de nosotros nuestras células necesitan nutrientes, oxígeno, trabajo diario e interacción con el entorno y las demás células. Gran parte del suministro necesario para sobrevivir lo reciben a través del torrente sanguíneo, que en forma de finísimos capilares es capaz de rodear y atravesar los tejidos para oxigenarlos y alimentarlos.

La formación de los vasos sanguíneos se da en paralelo a la formación de los órganos y tejidos, de la misma manera que al construir una casa, las instalaciones de luz y agua no se dejan para el final. A la formación de nuevos vasos sanguíneos se le llama angiogénesis. Es muy relevante durante el desarrollo embrionario porque es entonces cuando se forman los nuevos tejidos y órganos. 

En un organismo adulto la angiogénesis queda en segundo plano y actúa en la cicatrización de heridas, en la menstruación y en el mantenimiento general del cuerpo, como por ejemplo en la renovación de algunos epitelios. En estos casos, el tejido segrega factores angiogénicos, como el VEGF, que son recibidos por el vaso próximo y activan en él la síntesis de nuevas células que se dividen una vez, y otra, y a la vez que ganan longitud, van formando un tubito por el que luego fluirá la sangre. 

Pero algo cambia cuando en lugar de un tejido sano tenemos células cancerosas. 

Las células "sanas" tienen un estrecho control de su crecimiento y división: las hay que tienen que dividirse muy a menudo, como las del epitelio intestinal o las de la piel, mientras que existen otras que apenas se dividirán a lo largo de toda su vida. Y si el desarrollo fue adecuado en su momento, no necesitan activar la fabricación de nuevos vasos sanguíneos. 

Las células cancerosas han perdido esta regulación de su división y crecen y se dividen sin inhibición. Mientras son unas pocas pueden apañarse con el suministro de nutrientes que los vasos sanguíneos cercanos aportan al tejido sano, pero a medida que van dividiendose y aumentando el volumen del tumor, a las células tumorales más centrales no les llegaría suficiente suministro y morirían. Para evitar esto, fabrican factores angiogénicos que liberan en el entorno para activar la angiogénesis y dirigir la formación de nuevos vasos hacia el tumor.

El nuevo vaso que nutre el tumor tiene una doble función. Cuando el tumor detecta que está en contacto con un vaso es capaz de desprender algunas de sus células tumorales, éstas son capaces de atravesar el vaso y transportarse y sobrevivir en el torrente sanguíneo hasta que llegan a otro punto del organismo donde se fijan a la pared del vaso, lo atraviesan y entran en otro tejido donde se dividirán. Los vasos sanguíneos han servido como vías para que se dé la metástasis. 

Siendo la angiogénesis un proceso tan clave para la supervivencia del tumor, si no se activara, el tumor no podría crecer más que unos pocos milímetros, algo todavía asumible para nuestro sistema inmunitario. 

La estrategia parece clara: conseguir inhibidores de la angiogénesis y así controlar el cáncer. Y no solo uno, porque es una estrategia que ataca un aspecto común a muchos de ellos, principalmente tumores sólidos.

Aunque el objetivo de "curar el cáncer" tan sólo con terapia basada en antiangiogé- nicos aún no se ha conseguido, si que existen fármacos que se utilizan en combinación con otras terapias. Hay que pensar que factores como VEGF siguen activos en la etapa adulta porque tienen una función fisiológica que no se debería suprimir, por lo tanto, a parte de fabricar nuevos inhibidores (bevacizumab, sunitinib y sorafenib son ejemplos) son necesarios ensayos paralelos que sirvan para determinar la eficacia del inhibidor y sobre todo su toxicidad y efectos secundarios en el resto del cuerpo. 

Ausente

por vacaciones.

Bacterias no tan extraterrestres

Todas las formas de vida que conocemos se basan en 5 elementos principales que destacan en cantidad por encima del resto de elementos de la tabla: el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y el fósforo (C,H,O,N,P). Es decir, si hacemos un recuento de los átomos que componen nuestras células veremos que estos elementos son los mayoritarios con diferencia.

Al no conocer ningún organismo que se basara en otra combinación, se creía que ésta era la única forma de constituir vida. Pero hace un año un estudio encabezado por Wolfe-Simon, del instituto de astrobiología de la NASA anunció que habían descubierto una bacteria en el lago Mono (California) que era capaz de crecer usando arsénico (As) en lugar de fósforo (P).

El P está presente en muchas estructuras, por ejemplo, las membranas celulares. Éstas se componen de fosfolípidos, un tipo de lípido, que presentan un extremo hidrofóbico (el del lípido, que repele el agua) y otro, donde se encuentra el P, hidrofílico. Esta propiedad hace que los fosfolípidos se organicen en forma de bicapa, escondiendo dentro la parte hidrofóbica y mostrando la hidrofílica. Esta estructura es la base de las membranas celulares y es clave en el transporte celular.

También encontramos P en los ácidos nucleicos, es decir, en el ADN y en el ARN. Este P hace de puente entre un nucleótido y otro. Este enlace es muy estable pero a la vez puede ser cortado cuando se necesita replicar el ADN, etc. Y el P es esencial en las proteínas, ya que muchas se activan o inactivan a través de la adición de P en su estructura.

Teniendo un papel tan clave en la vida sorprendió el hecho de encontrar una bacteria que fuera capaz de crecer sin él: La estabilidad del P en agua es superior al del As. Teóricamente, sustituirlo en la estructura de ADN daría unos enlaces muy frágiles y por tanto un ADN inestable y de corta vida. Por otro lado hay que pensar que las enzimas que disponemos son específicas para cortar enlaces de P, cuesta creer que haya una adaptación a nivel de todas las proteínas implicadas en el metabolismo del P para adaptarse al As.

El hecho de no encontrar esta bacteria en Marte, sino aquí mismo, y saber que pertenecía a una familia de bacterias ya conocidas puso en cuestión la veracidad del hallazgo. Al poco de presentar los resultados, se hicieron públicos estudios en los que se cuestionaba que el As pudiera realmente sustituir el P. Se planteó que el medio libre de P debía contener trazas de P suficientes para la bacteria y se sugirió la posibilidad de que la alta presencia de As retuviera el P presente en el interior celular de manera que la bacteria, de algún modo, no dependiera tanto del P del medio. En definitiva, que la bacteria pudiera tolerar altas concentraciones de As e incorporar una parte no significaba que pudiera prescindir del P.

A mediados de 2011 Wolfe-Simon publicó una respuesta a estos comentarios que ponían en duda los hallazgos de su equipo demostrando la precisión de sus experimentos.

El debate continúa abierto. De ser cierto, implicaría una revisión de la química relativa al As y al P del último siglo y una revisión a lo que conocemos del metabolismo y a la adaptación bacteriana. Esto no invalida las conclusiones del trabajo de Wolfe-Simon. Pero sin dejar de ser críticos ni dejarse embargar por la euforia, debemos tener la mente abierta a que de vez en cuando nos lleguen giros inesperados que rompan con décadas de afirmaciones. Bien pensado, ¿por qué habría de ser una sola combinación la que diera lugar a la vida?

La cepa GFAJ-1, encontrada en el lago Mono, CA. por Casandra

Pulmón del Mediterráneo

La Posidonia oceanica es nuestra planta acuática por excelencia. Es endémica del mar Mediterráneo y clave para su salud tanto dentro como fuera del mar.

Empezando por los fondos, las praderas de Posidonia proveen de oxígeno y producen biomasa para ecosistemas próximos y alimento a muchos organismos, además de ser un nicho en el que viven y se reproducen multitud de especies.

Desde la costa, las praderas de Posidonia hacen de barrera natural frente a las corrientes, y los residuos de hojas muertas que llegan a las playas previenen de la erosión costera, especialmente en invierno. Aunque estéticamente no guste, esa capa vegetal garantiza el buen estado de la playa.

A pesar de todo esto desde hace décadas la extensión que ocupan va disminuyendo y con ella todo el ecosistema que sustentan: flora y fauna marinas, y de forma indirecta, flora y fauna terrestres. Si los peces disminuyen, disminuyen las aves que se alimentan de ellos, disminuye la pesca, las playas se erosionan, y la calidad del agua empeora. Se trata de una planta sumamente beneficiosa para su entorno pero muy frágil.

Varias causas están amenazando esta especie, todas de forma más o menos ligada a la acción humana.

Por un lado la agresión directa que suponen la pesca de arrastre en zonas de praderas, los daños por anclas, por vertidos de hidrocarburos, detergentes y pinturas. En segundo lugar las construcciones costeras que actúan de barrera de las corrientes naturales y modifican la sedimentación. La instalación de desagües que liberan las aguas residuales al mar contaminan el agua, la eutrofizan, la enturbian y dificultan la fotosíntesis de estas plantas.

Por otro lado la Posidonia sufre la competencia de especies invasoras de algas liberadas accidentalmente en estas aguas. Estas algas, del género Caulerpa, son originarias del trópico donde su crecimiento es mucho más moderado debido a un hábitat en el que otras especies mantienen a raya su expansión.

Hacia los años 80 se popularizó la importación de especies de algas tropicales a oceanográficos de Europa para su estudio y exposición. Según la ISSG* se cree que un fue gesto irresponsable del Oceanográfico de Mónaco al abocar desechos procedentes de la limpieza de algunos de sus acuarios que habían sufrido una infestación por algas, lo que desencadenó la expansión de la Caulerpa. Ésta se adaptó rápidamente a las aguas más frías y está resultando una plaga allá donde se establece, ahogando hábitats enteros.

A pesar de la declaración de Patrimonio de la Humanidad que recibió la pradera que se encuentra en la zona de Es Freus, ésta y otras continúan minando. Hacen falta aproximaciones desde todos los flancos: plagas, fondeos, pesca, etc.

De poco sirven los papeles escritos si no hay conciencia de esta lenta pero inexorable asfixia.

Posidonia, por Casandra

* Invasive Species Specialist Group

Ctrl+X

No todo el genoma son genes. Siguiendo el hilo del post anterior, no sólo es que la densidad de genes sea baja, sino que además no todo el gen se aprovecha para construir la proteína, hay zonas entremedio en las que no hay nada "escrito". 

Por ejemplo, en vez de tener algo así: 

aqswxcdfrgthybnhyujnmkjstoboganestejjhkhajkjhgjhdgfjseoikhdgkfuyvcpñlokijmunhytrewqazxcvbnm 

donde toboganes está todo seguido, tenemos: 

aqswxcdfrgthybnhyujnmktobteidfkjsogantejfdsdfkjsesteilljjhkhajkjhgjhdgfjseoikhdgkfuyvcpñlokijmunhytre 

es decir: tob-teidfkjs-ogan-tejfdsdfkjs-es. 

Cuando se fabrica el intermediario en RNA se copia todo, y antes de pasar a la construcción de la proteína (llamada traducción) se cortan los trozos que no dan información y se unen tob- con -ogan- con -es. Esos trozos "en blanco" -yo me los imagino blancos- se llaman intrones. Los demás, exones (ej. tob-). Que sean exones o intrones lo indica una combinación de nucleótidos concretos en una posición concreta, en el ejemplo de arriba, se ve que los intrones de toboganes empiezan por te y terminan por js. En la mayoría de los casos se puede comprobar qué corresponde a un exón mediante la traducción inversa. ¿Qué? Si intentamos recorrer el camino a la inversa y en vez de pasar de nucleótidos a aminoácidos traducimos los aminoácidos a nucleótidos y localizamos estas regiones sobre el gen podemos hacernos una idea de qué partes del gen son exones y qué partes  intrones. 

Y ¿los intrones?¿se tiran? Parece que no siempre. Por un lado son un repertorio de potenciales exones. En el fondo los intrones son también ATGTCGTTTAAAGCT… La elección de que sean intrones o exones no viene de hace unos días, son millones de años de evolución en los que estas regiones apenas han cambiado. Esto hace que la traducción (el paso a aminoácidos) dé como resultado una proteína que funciona muy bien mientras que, seguramente, si ahora añadimos un trozo de intrón a la región que se traduce obtengamos una proteína inestable o con menos actividad. O puede que no. También puede pasar que por una mutación, una región que antes era exón quede transformada a intrón y se elimine con el corte. A la proteína resultante le faltará una parte. 

Este corta y pega se complica un poco con el hecho de que no siempre todos los exones se añaden y los intrones se eliminan. A veces, bien sea porque se trata de una proteína que tiene que expresarse diferente en un órgano u otro, o porque se exprese más durante la fase de crecimiento y menos llegado a la edad adulta, etc, cualquiera sea la situación, este corta y pega, llamado splicing, sirve como regulador. A veces se incluye un intrón "adrede" que bloquea la construcción de la proteína: es una manera de reducir la cantidad de proteína. A veces se incluye un exón y a veces otro: siguiendo el ejemplo de antes, a veces obtenemos "toboganes" a veces "tobes" a veces "oganes". 

Esta multiplicidad de alternativas tiene una apariencia bastante azarosa, pero nada más lejos. Está finamente regulada y cuando algo falla - por ejemplo, donde antes teníamos te- al inicio del intrón, muta y pasa a ser ta- es posible que la célula deje de entender eso como inicio de intrón y lo incluya como una continuación del exón. Seguramente la proteína resultante no funcionará correctamente y aparecerá alguna alteración, como sucede en muchísimas enfermedades, en las que una de las causas es la desregulación del proceso de splicing. 

Visto desde una perspectiva tan "breve" como es la nuestra, cualquier mutación es negativa: si ahora funcionamos bien, a la mínima que toquemos algo, se estropeará. Pero es gracias a esta susceptibilidad a cambiar que hemos llegado donde estamos. La capacidad de sufrir mutaciones y que estas perduren ha sido uno de los principales motores de la evolución. La diferencia con nosotros es que hasta ahora nadie metía la mano en el genoma para retocarlo. Ahora estamos aprendiendo a hacerlo, aún un poco a ciegas, pero poco a poco se comprenden mejor las consecuencias, directas e indirectas de estos cambios. Si uno es enfermo de tal porque la proteína cual no le funciona bien, con medicamentos se compensa esa deficiencia. Ahora el objetivo es arreglar el problema de raíz, cambiar los planos originales, para que desde ese momento todas las copias sean correctas. Creemos en solucionarlo de raíz. Ahora basta definir qué "problemas" necesitarán solución.

Splicing, por Casandra