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miércoles, 21 de octubre de 2015

VEGETALES CONVERTIDOS EN ZOMBIS

agenciasinc.es

Se inicia como un cuento de hadas que más tarde se convierte en una historia de terror: plantas con deliciosas flores, rodeadas por un gran número de insectos. Normalmente, unos y otras se benefician del encuentro: los insectos se alimentan del polen y néctar vegetales, y al hacerlo polinizan las flores y así aseguran la supervivencia de las plantas. Sin embargo, en ocasiones algunos insectos, en este caso cicadélidos (chicharritas), parecidos ligeramente a saltamontes, pueden provocar en las plantas un desastre que estas no son capaces de superar.

El estudiante de posgrado Florian Rümpler, de la Universidad de Jena, es el autor principal del estudio, el cual explica cómo los fitoplasmas destruyen el ciclo vital de las plantas infectadas. (Foto: Jürgen Scheere/FSU)

Los insectos culpables del desastre transmiten bacterias, llamadas fitoplasmas, que destruyen el ciclo de vida de las plantas. En vez de florecer, los especímenes afectados forman solo estructuras de hojas vestigiales, lo que sabotea su reproducción sexual. Estas plantas se convierten en muertas vivientes. Al final, solo sirven para propagar las bacterias. Por tanto, muchos especialistas llaman también a estas plantas “zombis'”.
El equipo de Günter Theißen y Florian Rümpler, de la Universidad Friedrich Schiller, en Jena, Alemania, acaba de conseguir realizar una contribución notable al conocimiento de las razones biomoleculares de este fenómeno. Estos científicos han logrado explicar cómo interfieren los parásitos en el desarrollo de las plantas de una forma tan desastrosa, causándoles la existencia “zombi”.
Uno de los principales culpables es una proteína llamada SAP54. Esta proteína procede de las bacterias y posee un fuerte parecido estructural con las proteínas que forman un complejo regulador dentro de la planta, el cual permite el desarrollo normal de la floración. Basándose en estudios de modelado, el equipo de Theißen y Rümpler ha podido mostrar que la SAP54 imita muy bien la estructura de ciertas proteínas en las plantas infectadas. Su parecido es tan perfecto que estas se conectan con la SAP54 en vez de con sus propias proteínas. Esto acaba llevando a la degradación de las proteínas, de forma que ya no pueden cumplir su función normal dentro de los complejos reguladores del desarrollo de la floración. Esto impide la formación de pétalos y órganos florales.

UN ESTUDIO SITÚA EN ASIA EL ORIGEN DE LA RELACIÓN ENTRE PERROS Y HOMBRES

agenciasinc.es

Hace al menos 15.000 años, los perros, procedentes de los lobos grises de Eurasia, se convirtieron en la primera especie domesticada. Existe un encendido debate sobre el lugar donde comenzó su domesticación. Un nuevo estudio, basado en el análisis genómico de más de 5.000 perros modernos, apunta al centro de Asia. Un estudio anterior señalaba a Europa como el comienzo de esta relación.

Boyko y su equipo emplearon muestras de más de 4.600 perros de razas puras de 165 tipos diferentes y de más de 540 perros callejeros de 38 países. / Oscar Fernandez Alonso

Un equipo internacional de investigadores, liderado por la Universidad de Cornell (EE UU), afirma que hace 15.000 años los perros fueron domesticados por primera vez donde se encuentran en la actualidad Nepal y Mongolia. 
En su trabajo, publicado en PNAS, los científicos analizaron alrededor de 185.800 marcadores genéticos en más de 5.000 perros –incluyendo por primera vez perros de pura raza y otros mestizos de origen desconocido de todo el mundo– y descubrieron un incremento de la diversidad genética conforme las muestras se acercan a Asia central. Según los científicos, esa región sería el lugar del inicio de la relación entre perros y hombres.
“Este ‘centro de diversidad’ es la marca para localizar el último ancestro común de una especie. Conforme los grupos se alejan de esta región, la diversidad genética se pierde”, explica a Sinc Adam Boyko, del departamento de Ciencias Biomédicas de la Universidad de Cornell y coautor del estudio.
“En los humanos se observa este mismo fenómeno cuando los grupos humanos se alejan de África oriental. Por lo tanto, este es probablemente el sitio en el que comenzó la domesticación del perro, aunque no podemos descartar eventos anteriores que no hayan logrado dejar huellas genéticas en las poblaciones modernas”, añade el científico, quien advierte que para ello sería necesario analizar ADN antiguo.
Boyko y su equipo emplearon muestras del genoma de más de 4.600 perros de 165 razas puras y de más de 540 perros mestizos de 38 países. Estos últimos son genéticamente más diversos y están geográficamente más extendidos, lo que los convierte en vitales para desentrañar la historia de la población canina.
Con los resultados del análisis, los científicos concluyeron que el origen de la domesticación se produjo en Asia central y que de ahí se expandieron al este del continente.
Mientras que las poblaciones de perros en Egipto, Vietnam y la India –cerca del centro de domesticación– muestran pocos signos de mezcla europea, los perros mestizos del Pacífico Sur y del Neotrópico –una ecozona terrestre que incluye América del Sur, Centroamérica, Antillas, una parte de EE UU y otra de México– descienden casi completamente de los europeos.

¿El origen en Asia o Europa?

Sin embargo, un estudio anterior, publicado en la revista Science, señalaba a Europa como lugar de comienzo de la domesticación. El trabajo, en el que participaron varios investigadores españoles, comparaba las secuencias genéticas de muchas razas de canes contemporáneos con las extraídas de los fósiles de 18 cánidos prehistóricos, de hasta 36.000 años de antigüedad, en Asia, Europa y otras regiones del mundo.
Los científicos afirmaron entonces que los cazadores recolectores que habitaron el viejo continente fueron los responsables de amaestrar y domar a las especies de lobos salvajes de las que descienden los perros actuales.
El autor principal de esa investigación, Olaf Thalmann, de la Universidad de Oulu en Finlandia, defiende aún que Europa tuvo un papel central en la domesticación de los perros. “Estoy en desacuerdo con el nuevo estudio porque creo que se necesita indudablemente material antiguo para investigar este tema, ya que las conclusiones derivadas de los datos modernos se pueden ver muchas veces obstaculizadas”, asevera el experto. 

Referencia bibliográfica: 

Shannon, Laura M. et al. “Genetic structure in village dogs reveals a Central Asian domestication origin” PNAS (19 de octubre de 2015) DOI:10.5061/dryad.v9t5h

DE OBRERA A REINA POR UN PUÑADO DE GENES

agenciasinc.es

Dos especies de insectos de Latinoamérica, la hormiga dinosaurio y un tipo de avispa papelera, han servido para descubrir los mecanismos moleculares que diferencian los roles entre castas en estos insectos sociales.

Hormiga dinosaurio, Dinoponera quadriceps. / Chris Tranter

Un estudio ha analizado los cerebros de reinas y obreras de la hormiga dinosaurio y un tipo de avispa papelera para comprobar si las diferencias entre castas se podrían explicar por las variaciones en cómo se lee y se regula el genoma. El trabajo, publicado en PNAS, revela que las castas en estos insectos se diferencian por cambios sutiles, pero no aleatorios, en la disposición de las redes génicas.
“Encontramos muy pocas diferencias en la expresión y la especialización funcional de los genes entre reinas y obreras”, afirma Solenn Patalano, investigadora del programa de epigenética del Babraham Institute y coautora del trabajo, en el que también participan investigadores de la Universidad de Bristol y del Centro de Regulación Genómica (Barcelona, España). 
“En ambos casos, menos del 1% del genoma mostraba diferencias notables en los niveles de expresión. Estos resultados eran totalmente inesperados, puesto que en las abejas existen centenares de genes implicados en diferenciar reinas y obreras”, concreta Patalano. 
Las reinas y obreras de avispas papeleras y hormigas dinosaurio tienen la misma apariencia. Los investigadores solo podían identificar el rol de cada individuo observando su comportamiento y las interacciones sociales. Para conseguirlo, los investigadores identificaron los insectos con pequeños puntos de colores o etiquetas para así poder estudiarlos en su hábitat natural. 

Hormiga dinosaurio marcada con una etiqueta identificativa. / Claire Asher

“A diferencia de las abejas, que ya en el estadio larvario y de forma irreversible tienen su destino como obrera o reina definido, las avispas papeleras y las hormigas dinosaurio son capaces de cambiar su rol de obrera a reina en cualquier momento de su vida. Se cree que esta flexibilidad podría explicar los primeros estadios de la evolución de las castas, cuando se formaron las sociedades más simples”, explica Seirian Sumner, profesora en la Universidad de Bristol y coautora del trabajo.
“Esto sugiere que no hay un único gen responsable de la regulación de la diferenciación entre castas en las sociedades simples, y que en el comportamiento social simple, los genes actúan en redes interconectadas implicando a muchos genes aunque estos tengan poco efecto,” añade la científica.
Los autores también comprobaron si había modificaciones epigenéticas en el ADN (concretamente, metilación del ADN) que pudieran estar regulando estas sutiles redes génicas. “Sorprendentemente no encontramos ninguna evidencia que muestre una expresión de los genes dirigida por la metilación del ADN específica para reinas y obreras. Es más, los genomas de avispas y hormigas carecen de fuertes marcas epigenéticas,” explica Patalano.
“Creemos que esta ausencia de restricción e implicación molecular permite que el genoma sea más abierto y tenga capacidad para reaccionar, facilitando así la plasticidad en el comportamiento como vemos en estas especies”, concluye. 

El primer genoma de una avispa social

El equipo de investigadores ha secuenciado el primer genoma de una avispa social. Hasta el momento estaban disponibles las secuencias de los genomas de once especies de hormigas y tres de abejas. Esta secuenciación completa el trío de los himenópteros sociales (abejas, avispas y hormigas) y ofrece, según los científicos, una comprensión más equilibrada de las bases moleculares de la sociabilidad en insectos. Al mismo tiempo, abre nuevas vías de investigación hacia un grupo de insectos que el equipo ha calificado como “algo descuidado”. 
“Este trabajo ilustra la relevancia de la aproximación genómica, mediante la secuenciación del genoma y el transcriptoma, para comprender el comportamiento animal. La genómica nos ayuda a descubrir las bases genéticas que hay detrás de las características del comportamiento”, explica Roderic Guigó, Coordinador del Programa de Bioinformática y Genómica del Centro de Regulación Genómica y coautor del trabajo.
“Estamos emocionados por descubrir los mecanismos moleculares que en estas avispas y hormigas permiten cambiar de obreras a reinas. Existen aplicaciones de estos principios en las células madre humanas que les permite ser más plásticas y con potencial para conseguir terapias con células madre en el futuro”, concluye Wolf Reik, Jefe del Programa de Epigenética en el Babraham Institute y coautor de la investigación.

jueves, 7 de mayo de 2015

¿CÓMO LA ABEJA REINA EVITA EL PROBLEMA DE LA ENDOGAMIA EN SU COLMENA?

noticiasdelaciencia.com

Como otros insectos sociales, las abejas viven en colonias integradas principalmente por miembros de la casta obrera muy emparentados entre sí. Una alta diversidad genética entre las obreras es importante para la supervivencia de toda la colonia. Existen varias teorías sobre el por qué: por ejemplo, una fuerza de trabajo genéticamente variada está mejor equipada para desempeñar las diversas tareas necesarias en la colonia, y las colonias con gran diversidad genética tienden a ser menos susceptibles a enfermedades capaces de afectar a un amplio número de individuos. Pero, ¿cómo puede la reina, la única hembra fértil de la colonia, prevenir o mitigar la endogamia, manteniendo así la suficiente variación genética en la colmena?

El equipo de Matthew Webster y Andreas Wallberg en la universidad de Upsala ha estudiado la recombinación en abejas. (Foto: Petra Korall)

El equipo internacional de Matthew Webster y Andreas Wallberg, de la Universidad de Upsala en Suecia, han estudiado cómo se esquiva el problema.
La abeja reina lo resuelve de dos maneras. Una es a través de la poliandria. Se aparea con montones de zánganos (machos de abeja) y utiliza su esperma para fertilizar los huevos de forma aleatoria, de manera que las obreras a menudo son de padre diferente. La segunda es a través de tasas extremadamente altas de recombinación.
La recombinación, o entrecruzamiento, sucede cuando los espermatozoides y los óvulos se forman y se intercambian segmentos de cada par de cromosomas. Este proceso desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la variación genética.
Secuenciando todo el genoma de 30 abejas africanas, el equipo de investigación ha podido estudiar la recombinación a un nivel de detalle que no era posible anteriormente. La frecuencia de recombinación en la abeja es más alta que la medida en cualquier otro animal y es más de 20 veces más alta que en los humanos.
Las tasas extremas de recombinación encontradas en la abeja parece que son cruciales para su supervivencia.
Los resultados de la investigación se han hecho públicos a través de la revista académica PLOS Genetics. La referencia del trabajo es la siguiente: Webster et al (2015) Extreme Recombination Frequencies Shape Genome Variation and Evolution in the Honeybee, Apis mellifera. PLOS Genetics, DOI: 10.1371/journal.pgen.1005189

lunes, 2 de marzo de 2015

LAGOS DE GERONA TIENEN CARACTERÍSTICAS SIMILARES A LOS OCÉANOS DEL PASADO

noticiasdelaciencia.com

Las características de los lagos de Banyoles (Banyoles y Cisó), en Gerona, España, son muy parecidas a las de los océanos que existían cuando aparecieron las primeras formas de vida, según un estudio liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y publicado en la revista The ISME Journal: falta de oxígeno y altos niveles de hierro y gases de azufre.

Vista aérea de lagos de Banyoles. (Foto: Wikipedia)

El trabajo analiza el metabolismo de los microorganismos de estos lagos. “Los microorganismos actuales se comportan igual que en el pasado y pueden dar pistas sobre cómo se establecieron las primeras relaciones ecológicas y las estrategias pioneras para obtener energía y alimento”, explica Emilio O. Casamayor, investigador del CSIC que lidera el estudio desde el Centro de Estudios Avanzados de Blanes.
Hasta hace aproximadamente 2.500 millones de años, el planeta Tierra carecía prácticamente de oxígeno y sus océanos eran ricos en hierro, según indican los científicos. Actualmente, solo en las zonas profundas de algunos lagos, como los de Banyoles, se mantienen esas condiciones similares a las del inicio de la vida en la Tierra.
Tras secuenciar masivamente el ADN total de las zonas profundas del lago de Banyoles ricas en compuestos tóxicos de azufre, metano, anhídrido carbónico, amoniaco e hidrógeno, los investigadores han confirmado que es un ambiente dominado por bacterias y con escasez de arqueas y protistas.
Esto “nos permite reconstruir las complejas conexiones existentes entre la geología, la química y la biología que se han ido tejiendo a lo largo de millones de años”, comenta Casamayor. Según los científicos, el trabajo también ha posibilitado determinar las especies clave para diferentes ciclos biogeoquímicos, y las responsables potenciales de procesar y transformar las diferentes moléculas.
“Encontrar huellas de estas especies en sedimentos antiguos ayudará a reconstruir el pasado”, afirman los investigadores. Asimismo, señalan que las muestras analizadas ayudarán a predecir el comportamiento de los océanos en zonas costeras ante los futuros escenarios de cambio climático y proliferación de “zonas muertas” carentes de oxígeno.
Este trabajo se enmarca en la campaña Sorcerer, iniciada en 2003 por el científico Craig Venter con el objetivo de descubrir los secretos de los océanos a través del muestreo, la secuenciación y el análisis del ADN de los microorganismos que viven en los ecosistemas acuáticos, y cuenta con la participación de los grupos de informática y de genómica microbiana del Instituto de investigación genómica J. Craig Venter (EEUU), el Instituto Catalán de Investigación del Agua y la Universidad de Gerona. (Fuente: SINC)

LAS LENGUAS INDOEUROPEAS VIAJARON CON LOS PASTORES DESDE EL ESTE DE EUROPA

agenciasinc.es

Hace unos 4.500 años se produjo una gran migración de poblaciones kurgánicas desde la estepa rusa hacia el centro de Europa, lo que favoreció la expansión de las lenguas indoeuropeas por el continente. Así lo confirma el mayor estudio genético sobre poblaciones antiguas europeas, que añade que cerca del 25% de la población actual de la península ibérica parece tener sus raíces genéticas en estas poblaciones del este de Europa.

Enterramiento de un hombre de la cultura Salzmünde del Neolítico Medio, en Sajonia-Anhalt, Alemania. / Juraj Lipták, LDA

Los procesos migratorios permiten a los científicos defender o no las teorías lingüísticas y arqueológicas sobre la dispersión de las lenguas y las culturas materiales a lo largo de la historia. En el caso de Europa, uno de los enigmas que tratan de resolver es el origen de la lengua ancestral protoindoeuropea (PIE), considerada fuente de la mayoría de las lenguas que se hablan en la actualidad en Europa, Asia y América.
Frente a la hipótesis de Anatolia, que defiende que la difusión del PIE se produjo hace unos 8.500 años, cuando los primeros agricultores procedentes del Próximo Oriente –actual Turquía– lo introdujeron al establecerse en Europa, se sitúa la hipótesis de la estepa, que propone que lo expandieron los pastores nómadas de las grandes praderas del norte de los mares Negro y Caspio, y que se expandió por Europa después de la invención de los vehículos rodados, hace entre 6.000 y 5.000 años.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha realizado un estudio genético que respalda esta segunda hipótesis, identificando una migración masiva de los pastores de la cultura yamna de la estepa norpóntica –Rusia, Ucrania y Moldavia– hacia Europa que habría favorecido la expansión de al menos algunas de las lenguas indoeuropeas por el continente.
El trabajo, publicado en Nature y liderado por los genetistas Wolfgang Haak de la Universidad de Adelaida (Australia), Kurt Alt de la Universidad de Maguncia (Alemania) y David Reich y Losif Lazaridis, de la Harvard Medical School de Boston (EE UU), supone el estudio genético más amplio realizado hasta ahora.
Los investigadores estudiaron el genoma antiguo de 69 individuos eurasiáticos de una antigüedad de entre 8.000 y 3.000 años, y utilizaron nuevas técnicas sobre las posiciones claves del DNA nuclear, lo que les ha permitido estudiar el doble de muestras de DNA nuclear antiguo de Europa y Asia que las reportadas en estudios previos, y hacer estimaciones precisas de la proporción de mezcla genética de los individuos. Añadir a esta base de datos los resultados ya publicados de otros 25 individuos les ha permitido modelizar estadísticamente la proximidad genética de 94 hombres y mujeres prehistóricos.

La influencia de los pastores de Europa del este

Los datos obtenidos indican que, al contrario de la visión dominante de las últimas décadas, las poblaciones europeas actuales no proceden sólo de las primeras sociedades cazadoras-recolectoras y de las poblaciones llegadas durante la expansión del neolítico desde el Próximo Oriente.

Enterramiento de una mujer joven en Rothenschirmbach perteneciente a la cultura neolítica del Campaniforme Tardío, en Sajonia-Anhalt, Alemania. Crédito: LDA

La investigación muestra que las poblaciones del este y del oeste de Europa siguieron trayectorias diferentes hace entre 8.000 y 5.000 años, y que no entraron en contacto hasta hace unos 4.500 años, cuando poblaciones del este de Europa asociadas a la cultura de la cerámica cordada se establecieron en gran parte de Europa central. Estas poblaciones han resultado ser genéticamente muy parecidas a los individuos enterrados en los kurganes del norte del mar Negro –Rusia y Ucrania actual-, y muy diferentes de las poblaciones paleolíticas y neolíticas de Europa occidental.
Los investigadores han observado que el linaje de los individuos de las tumbas de la cultura de la cerámica cordada excavadas en Alemania tiene más de un 75% en común con el de las poblaciones yamna. Esto sugiere que se produjo una migración masiva de hombres y mujeres de las sociedades de pastores de la estepa norpóntica hacia Europa central.
Este vínculo genético persiste en todas las muestras de Europa central hasta hace 3.000 años –fecha hasta la cual se tienen datos de ADN antiguo–, y todavía se encuentra en los europeos actuales. Mientras que en el norte y el centro de Europa representa en torno al 50% del pool genético actual, en la Península Ibérica se situaría en torno al 25%.
“A pesar de que los estudios de ADN antiguo no informan sobre la lengua hablada por los individuos prehistóricos analizados, la magnitud del movimiento migratorio habría implicado también un cambio idiomático. Si, tal como indican los datos genéticos, estas poblaciones persistieron, tuvieron que contribuir a la formación de los idiomas indoeuropeos que se hablan actualmente en Europa”, explica Roberto Risch, investigador del departamento de Prehistoria de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) que ha participado en el estudio .
El trabajo constata también que antes de la migración de los pastores yamna, los primeros agricultores europeos de Hungría, Alemania y la península ibérica eran genéticamente muy homogéneos, y que las sociedades más primitivas de cazadores-recolectores que vivían en Europa no desaparecieron inmediatamente, sino que aún resurgieron genéticamente hace entre 5.000 y 6.000 años. Por su parte, en este mismo período los pastores yamna descendían de los cazadores-recolectores precedentes del este de Europa y de una población ancestral del Próximo Oriente.

Investigación futura: la península ibérica

El estudio no revela el origen preciso del PIE, ni tampoco el impacto de estas migraciones kurgánicas en las diferentes partes de Europa. En el caso de la península Ibérica, queda sobre todo determinar la filiación genética de las poblaciones de la Edad del Cobre y del Bronce (hace entre 5.000-3.000 años).
El grupo de investigación Arqueoecología Social Mediterránea (ASOME) del departamento de Prehistoria de la UAB está colaborando estrechamente con este grupo de trabajo internacional en esta dirección.
“En particular, cabe determinar la ubicación en el mapa paleogenético de Europa de una de las sociedades prehistóricas más singulares, como es la de El Argar. Se trata de la primera sociedad de tipo estatal y con metalurgia especializada de Europa occidental, formada hace 4.200 años en el sudeste de la península Ibérica”, señala Risch.

Implicaciones históricas de los resultados genéticos en Europa Occidental

En la elaboración de este estudio ha desempeñado un importante papel el trabajo realizado durante las últimas décadas por los investigadores de ASOME de la UAB sobre la formación de las primeras sociedades de tipo proto-estatal y estatal de Europa occidental.
En los últimos decenios ha prevalecido la idea de un incremento de las desigualdades sociales entre finales del Neolítico y la Edad del Bronce (hace entre 5.500 y 4.000 años), que habría sido resultado de un proceso gradual y, en gran medida, pacífico.
Sin embargo, algunos especialistas –entre ellos, Risch–, han llamado la atención sobre el hecho de que, en esa época, en el Cáucaso y las estepas norpónticas estaban teniendo lugar cambios económicos y políticos decisivos. Además de ciertas innovaciones tecnológicas, como la invención de la rueda y la producción de herramientas y armas de bronce más eficaces, se observa un cambio en los rituales funerarios.

Hace unos 4.500 años la lengua indoeuropea se expandió por Europa de la mano de poblaciones procedentes de las estepas rusas. / Nature

Ahora las tumbas pasan a ser individuales, y las diferencias en el tratamiento ritual de hombres y mujeres son cada vez más marcadas. Los ajuares funerarios más ricos, formados por herramientas, armas especializadas y adornos de metal, están concentrados en un grupo reducido de tumbas masculinas. La vinculación entre individuos de sexo masculino, poder y metalurgia se da incluso en las regiones que no disponen de recursos mineros, y se subraya en el ritual funerario mediante la colocación de crisoles y yunques junto al cuerpo del difunto.
Este ritual funerario, que pretende destacar unas diferencias sexuales y económicas basadas en el control de la tecnología y los medios para ejercer la violencia, es precisamente el que comienza a introducirse en Europa central y occidental desde el Cáucaso y las estepas rusas hace unos 5.000 años.
“Los datos que se publican ahora sugieren que los cambios de ese momento no se produjeron sólo por la transmisión de conceptos y conocimientos, sino también por la expansión de poblaciones con una relaciones de parentesco patriarcales, un tipo de armamento y unas estructuras de poder desconocidas entre las comunidades neolíticas de Europa occidental”, concluye Risch. 

Referencia bibliográfica:

"Massive migration from the steppe is a source for Indo-European languages in Europe". Nature. DOI 10.1038/nature14317

miércoles, 14 de enero de 2015

LA RIQUEZA GENÉTICA DE LOS LAGOS DE AIGÜESTORTES SUPERA LA DE LA SUPERFICIE DE TODOS LOS OCÉANOS

noticiasdelaciencia.com

Los investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España han podido abordar por primera vez el estudio de comunidades microbianas sin necesidad de catalogar o identificar de forma individual las especies gracias a la información genética que han recuperado directamente de los ambientes naturales.

Estany de Bergús (2.449 metros de altitud) con aguas frías, extremadamente pobres en alimento y sometidas a elevadas dosis de radiación ultravioleta. (Foto: JC Auguet)

“Esto nos permite caracterizar de manera sinóptica, como un todo, los sistemas microbianos y observar, mediante una herramienta objetiva, cómo se organizan y funcionan las comunidades biológicas y si merecen o no ser explotados o conservados”, explica Emilio Casamayor, investigador en el Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CSIC).
Además, “es una aproximación muy útil para avanzar en el conocimiento de la ecología y evolución del mundo microbiano pero también tiene aplicaciones en estudios de bioprospección o de conservación”, añade el experto.
El estudio, realizado en los lagos de alta montaña de Aigüestortes, ha permitido comparar los datos obtenidos a través de la nueva herramienta con estudios previos sobre la microbiota de la parte más superficial (hasta cinco metros de profundidad) de los océanos.
Los resultados permiten plantear por primera vez "la posibilidad de desarrollar estudios de conservación con seres microscópicos", señala Casamayor.
Los resultados, publicados en la revista Molecular Ecology, muestran que mientras la variabilidad química y geológica de los océanos es muy homogénea en superficie a lo largo de miles de kilómetros, en los lagos alpinos protegidos de Aigüestortes esta variabilidad es muy alta en distancias cortas (pocos kilómetros).
“Es una zona de contacto de tres tipos de sustratos geológicos, y esto la hace peculiar respecto a otras zonas alpinas. Todos estos factores permiten que se desarrollen especies muy distintas en distancias muy cortas, acumulando en conjunto una gran riqueza genética. También nos permite plantearnos por primera vez la posibilidad de desarrollar estudios de conservación con seres microscópicos”, señala Casamayor.
Los microorganismos fueron los primeros seres vivos en aparecer en la Tierra hace más de 3.000 millones de años. Desde entonces han estado interaccionando con la química y la geología del planeta y han aprendido a utilizar un amplísimo repertorio de fuentes de energía y de alimento para su supervivencia.
“Su diversidad no se encuentra en su forma o tamaño, sino que se esconde en su metabolismo que se encuentra codificado bajo una amplísima variabilidad genética. Ese metabolismo, que se combina como un trabajo en cadena en las comunidades microbianas, es el que mantiene viable la biosfera”, concluye el investigador del CSIC. (Fuente: CSIC)

miércoles, 3 de diciembre de 2014

RETORNO A LA MADRE ÁFRICA

Javier Sampedro

elpais.com

África no se les ha olvidado a los genetistas. Un proyecto para cartografiar la variación genómica en el continente –mayor que la del resto del mundo junto— ha secuenciado los genomas de 320 personas de 7 grupos étnicos y lingüísticos distintos, generando un importante recurso de salud pública e historia de las poblaciones. El consorcio científico ha descubierto varias regiones genómicas que están ahora mismo sometidas a selección darwiniana, entre ellas las implicadas en la resistencia a la malaria y la hipertensión. Sorprendentemente, también hay patrones regionales de mezcla con las poblaciones eurasiáticas: el resto de la humanidad salió de África, pero parte de ella regresó al continente en algún momento.

Cuadro de 1805 que muestra unos bosquimanos. / Wikimedia Commons

“La historia de los orígenes y la diversificación humana es la historia de África”, escribe en Nature Raj Remesar, de la Universidad de Ciudad del Cabo, Sudáfrica. Una de las novedades más interesantes del Proyecto sobre la Variación del Genoma Africano es que, aunque ha recibido su impulso de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) estadounidenses y del Wellcome Trust británico –es decir, de los nodos principales del proyecto genoma público—, está contando con una implicación activa y creciente de los investigadores africanos, coordinados por la Sociedad Africana de Genética Humana y el Consorcio África H3.
El Proyecto sobre la Variación del Genoma Africano presenta en el artículo principal de Nature datos genéticos (no genomas completos) de 1.481 individuos de 18 grupos etnolingüísticos del África subsahariana. Y también los genomas completos de 320 personas de siete de esos grupos que abarcan buena parte de la variabilidad de Etiopía (noreste de África), Uganda (este) y el sur del continente. Esas poblaciones también representan los tres grandes grupos lingüísticos de África: los hablantes de las familias lingüísticas Níger-Congo, Nilo-sahariana y Afroasiática, y los puntos clave de las rutas migratorias de la humanidad ancestral.
El objetivo primario del proyecto genoma africano es aprovechar las sofisticadas herramientas de la genómica para mejorar la salud pública y el desarrollo biomédico –identificando los factores de propensión a enfermedades y respuesta a fármacos, por ejemplo—, pero África es la cuna de la humanidad, y el genoma de sus pobladores contiene también un registro vivo de nuestros orígenes y nuestra evolución. Y no pocas sorpresas.
Los datos revelan, por ejemplo, una considerable mezcla de los genomas del oeste africano con poblaciones eurasiáticas que, obviamente, debieron migrar de vuelta a África entre 7.500 y 10.500 años atrás. Por esas fechas se estaba propagando por el este del Mediterráneo la revolución neolítica que inventó la agricultura y permitió los primeros asentamientos humanos, las primeras ciudades y la división del trabajo. Las migraciones originales desde África (out of Africa) que extendieron la humanidad por el resto del planeta fueron muy anteriores, entre 60.000 y 100.000 años atrás.
La población del oeste de África también muestra las huellas genómicas de otros mestizajes pretéritos: esta vez con los Khoe-San del sur de África, las poblaciones de bosquimanos a las que no solo la genética, sino también la lingüística, apuntan como herederos directos de los primeros humanos modernos. Los Khoe-San, como otras poblaciones de bosquimanos aisladas por diversos lugares de África, son hablantes de ‘lenguajes-click’, donde muchas consonantes consisten en chasquidos de la boca y la lengua, como el sonido de un beso.
Una de las ideas más rompedoras de los científicos es que esas migraciones euroasiáticas de vuelta a África, o de los Khoe-San del sur al resto de África, llevaran consigo un “gen wanderlust” (literalmente, un gen del espíritu viajero, o del deseo de viajar) que, de este modo, fuera transferido a otras poblaciones africanas y que, finalmente, se tradujera en la gran expansión de los bantúes que propagó por todo el continente los lenguajes de la familia Níger-Congo, hace solo entre 3.000 y 5.000 años. ¿En qué consistiría ese gen del espíritu viajero?
Charles Rotimi, director del Centro de Investigación Genómica y Salud Global de los NIH, en Bethesda, y uno de los coordinadores del estudio, responde a EL PAÍS: “El gen wanderlust se refiere al hecho de que los humanos aman viajar e interactuar con otras poblaciones humanas cercanas o lejanas; al llegar a nuevos destinos, los humanos aman compartir su ADN, y en el proceso continúan diseminando el tejido genético humano”.
“Somos por tanto un mosaico de la constitución genética de todos nuestros ancestros”, prosigue Rotimi. “Cuando los humanos migraron fuera de África hace decenas de miles de años, se llevaron en sus genomas un subconjunto de la variación genómica ancestral africana; la presencia de mezclas genómicas no africanas –por ejemplo, europeas y asiáticas— en las poblaciones africanas actuales aporta evidencias de migración en reverso, de vuelta a África desde Europa y otras partes del mundo”.
Raj Remesar, jefe de la división de Genética Humana de la Universidad de Ciudad del Cabo, no implicado en el estudio, matiza en un correo electrónico que la existencia de ese gen wanderlust no es segura. “Wanderlust se refiere a la gente que gusta de viajar”, dice. “Mi noción es que el impulso que originalmente llevó a los africanos a salir del continente fueron las presiones del entorno natural, pero después pudo haber tendencias genéticas que se seleccionaran a favor, por ejemplo la tendencia a seguir moviéndose, a seguir viajando; y tal vez fue ese rasgo el que llevó a algunos de ellos a viajar de vuelta a África, y muchísimo antes de lo que las evidencias nos llevaban a creer. Y que solo fue después de que ese rasgo entrara en África cuando ocurrieron las migraciones masivas que extendieron a los bantúes por toda África”.
Los grupos etnolingüísticos Afroasiático y Nilo-sahariano, por otro lado, no son tan homogéneos como se había estimado previamente: su contribución a la diversidad genética africana es muy alta. Los investigadores interpretan que el otro gran grupo lingüístico, el Níger-Congo, que da cuenta de la vasta mayoría de la población en el África subsahariana actual, representa una propagación muy reciente (tal vez hace solo 3.000 años), y por tanto muy homogénea, que se superpuso a poblaciones antiguas y mucho más variadas. Las evidencias genéticas y lingüísticas cuentan una vez más la misma historia.
Al menos en la genómica, África ha empezado a despertar.

martes, 18 de noviembre de 2014

¿GATO DOMÉSTICO, CÓMO Y CUANDO?

ecoticias.com

Liderado por científicos estadounidenses y con participación del Laboratorio de Genómica Comparada de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), un estudio analiza el genoma del gato doméstico (Felis silvestriscatus), que posee alrededor de unos 20.000 genes, y ha permitido observar las diferencias en términos biológicos, evolutivos y de comportamiento, en comparación con el genoma de otros organismos como el gato montés, el tigre, el perro, la vaca y el humano.



Las conclusiones del trabajo, liderado por Tomás Marqués-Bonet,investigador ICREA del departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud(CEXS)de la UPF,identifican281 genes con mutaciones exclusivas del gato doméstico y han sidopublicadas recientemente en la revistaPNAS.
Los gatos salvajes del Paleolítico han evolucionado hacia los actuales gatos domésticos gracias a cambios genéticos que les hicieron ser más dóciles para obtener alimento, con muy buena memoria y más asustadizos (aunque de esta última característica todavía no se sabe exactamente la causa).
En el análisis comparativo se "han seleccionado una colección de genes que tienen que ver con los mecanismos de recompensa", explicaMarqués-Bonet, coautor del trabajo. Y, como ha añadido, "esto se explica porque los gatos han aprendido a hacer bondad a cambio de comida". Aunque los científicos no encuentran una buena explicación de por qué son más ariscos, "quizá sea por prudencia o debido al azar", sostiene.

Los felinos son animales territoriales

Además, los investigadores han podido observar en su genoma evidencias de la buena memoria de los gatos domésticos y de su excelente oído y visión. Esto concuerda con el hecho de que los felinos son animales territoriales que deben reconocer bastas extensiones de terreno en el que, para sobrevivir, deben sorprender a sus presas. De ahí las ventajas de cogerlas por sorpresa incluso en la oscuridad.
El estudio de la rápida evolución que han experimentado los animales domésticos, como los gatos y los perros, sirve para seleccionar los genes responsables de estos cambios y en qué rasgos intervienen. Ayuda a "interpretar los genomas", indicaMarqués-Bonet, y esto ayuda al mismo tiempo a "comprender mejor nuestro genoma", concluye.

martes, 28 de octubre de 2014

EL PROYECTO ‘1.000 PLANTAS’ PROPONE CAMBIOS EN LA CLASIFICACIÓN VEGETAL

agenciasinc.es

Un estudio en el que participa el CSIC ofrece una nueva base para estudiar la evolución de las plantas y ha generado la mayor matriz de datos genéticos nucleares hasta el momento. 

La alga unicelular Netrium oblongum forma parte del grupo de algas más relacionadas con las plantas terrestres / Michael Melkonian (Universidad de Colonia).

Un grupo internacional de investigadores en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha evaluado las hipótesis clásicas de la clasificación de las plantas a través del estudio de 11 genomas y 92 transcriptomas de plantas.
La iniciativa, que parte del proyecto ‘1.000 plantas’ (1KP), ha generado datos de 852 genes nucleares. El conjunto de datos generado es, según los científicos,  el más grande hasta la fecha en plantas, y su procesamiento ofrece una nueva base para estudiar la evolución vegetal.
El estudio, publicado en la revista PNAS, ha revelado que, en contra de la hipótesis más aceptada hasta ahora, existe un estrecho parentesco entre las plantas terrestres y un grupo de algas verdes llamadas ‘algas conjugadas’.

'Adiantum aleticum'. / CSIC

También se han descubierto importantes pistas sobre el proceso de divergencia de los linajes de las plantas terrestres: según los nuevos datos, las plantas hepáticas –pequeñas y verdes, en forma de costras localizadas en bosques húmedos–  son del grupo hermano de los musgos, en lugar de serlo del resto de plantas con flores.

‘Big Data’ vegetal

“El ADN humano contiene algo más de 3.000 millones de pares de bases mientras que el un pino cualquiera tiene alrededor de 20.000 millones. Por eso en este proyecto secuenciamos transcriptomas, las regiones del ADN que después se traducen a ARN, en lugar de secuenciar genomas completos”, explica la investigadora del CSIC Lisa Pokorny, del Real Jardín Botánico.
El problema al que se han enfrentado los investigadores es que procesar el volumen de datos resultante de dichos transcriptomas requiere una gran capacidad computacional. “Cuando trabajas con 852 genes nucleares tu matriz de datos es inmensa y los métodos estadísticos desarrollados hasta ahora se quedan cortos. Como resultado, a lo largo de este proyecto han surgido nuevos métodos que podrán ser empleados en el futuro para lidiar con volúmenes de datos comparables”, añade Pokorny.

La clave está en el genoma

El estudio del transcriptoma indica que los genes de las plantas terrestres son clave en su supervivencia en un medio sin humedad constante, bajo las radiaciones solares y donde la gravedad limita el crecimiento. “El transcriptoma nos permite comprender cómo, en relativamente poco tiempo a escala geológica –apenas unos cuantos millones de años–, se sentaron las bases que dieron lugar a la enorme diversidad de plantas con flores que habitan nuestro planeta”, concluye la investigadora. 

jueves, 23 de octubre de 2014

CÓMO BORRAN LAS PLANTAS LA MEMORIA DEL INVIERNO PARA FLORECER

agenciasinc.es

Un equipo internacional de científicos europeos y chinos ha descubierto los mecanismos genéticos que facilitan la floración de las plantas en el momento adecuado tras los fríos invernales. El autor principal del trabajo, que publica la revista Nature, es un investigador español del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (UPM-INIA).

Floración de plantas de Arabidopsis thaliana después de distintos tiempos de vernalización, y primer plano de sus flores. / UPM

Las plantas deciden cuándo florecer en respuesta a las condiciones ambientales mediante una compleja red de señalización génica. En diversas especies vegetales, la floración requiere que la planta haya estado expuesta a períodos prolongados de frío. Este proceso se conoce como vernalización y es crucial para muchas especies de interés agrícola como el trigo, la cebada y toda la familia de la brasicáceas (mostaza, coles, brócoli).
Las plantas vernalizadas son capaces de recordar el invierno y mantener silenciado un represor floral durante el posterior crecimiento a temperaturas más altas en la primavera. Esta 'memoria epigenética' es borrada y el represor floral se reactiva durante la formación de la semilla. El proceso garantiza que la siguiente generación de plantas requiera de un proceso de vernalización para florecer.
Los mecanismos genéticos que controlan este proceso de borrado permanecían desconocidos, pero ahora, un estudio publicado en Nature ha revelado cómo consiguen hacerlo. Su autor principal es Pedro Crevillén, investigador del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), centro mixto de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).
La epigenética se refiere a marcas químicas heredables que modifican la actividad del genoma sin alterar la secuencia del ADN. Por ejemplo, los gemelos comparten la misma secuencia de ADN, pero un análisis fino de su genoma revela que está marcado de forma diferente por marcas epigenéticas que se acumulan a lo largo de nuestra vida. Esto explica en parte las diferencias que observamos entre ellos.
En la planta modelo Arabidopsis thaliana se sabe que durante el invierno se produce el silenciamiento de un gen llamado FLC que actúa como represor de la floración. Tras la vernalización, este represor permanece silenciado por mecanismos epigenéticos en ausencia del frio permitiendo que las plantas florezcan en primavera. Luego, el gen se reactiva en las semillas y las nuevas plantas vuelven a requerir pasar el invierno (vernalizar) para florecer.
La vernalización es un proceso de una gran importancia a nivel agronómico para numerosos cultivos. En el caso del trigo, existen variedades que se siembran en distintas épocas del año según su requerimiento de vernalización. Actualmente, debido a los efectos del cambio climático, hay inviernos que son menos fríos que antaño y, por tanto, al no florecer los cultivos en el momento correcto disminuyen la producción. Para Crevillén, los resultados de su estudio, dirigido por Caroline Dean del John Innes Centre (Reino Unido), permitirán obtener variedades de plantas más productivas en las condiciones ambientales actuales.

Borrado a nivel molecular

El trabajo caracteriza  a nivel molecular el proceso de borrado de la memoria epigenética de la vernalización. En el mismo se demuestra que el gen ELF6 es necesario para el borrado de esta memoria epigenética del represor floral. El proceso de esta investigación fue posible gracias al aislamiento de un mutante en este gen, que recordaba la vernalización. Este mutante es uno de los pocos ejemplos de herencia transgeneracional epigenética que se ha investigado en las plantas.
“Este trabajo recuerda a las ideas de Lysenko, el botánico soviético que sostuvo que la progenie de trigos vernalizados  florecerían y aumentarían su producción”, afirma Crevillén. “Sin embargo, estaba equivocado y hoy sabemos que la vernalización es necesaria en cada generación”.
Los científicos han descubierto recientemente que la herencia transgeneracional no solo afecta a las plantas, sino también a los animales y, por tanto, a los humanos. En un principio, se pensaba que los cambios epigenéticos solo podían ser heredados de célula a célula en un mismo organismo, pero no de una generación a otra, es decir, de padres a hijos.
Sin embargo, numerosos estudios sugieren actualmente que hay una pequeña parte de esta información epigenética que no se borra y se transmite a la descendencia. Por ejemplo, que la desnutrición en madres gestantes origina cambios epigenéticos que no solo afectan a sus hijos, sino que tienen consecuencias en el crecimiento de los nietos.
Se trata de un tema de gran actualidad del que se conoce muy poco y que está concitando un gran interés en la comunidad científica mundial. El siguiente paso para completar el estudio sería, en opinión de su autor principal, profundizar aún más en los mecanismos de cómo las plantas regulan su floración en respuesta a cambios en la temperatura ambiental.
“Estos estudios cobran mayor importancia en la actualidad si queremos prevenir los efectos adversos del cambio climático, pues sabemos que el aumento de la temperatura provoca cambios epigenéticos en genes reguladores de la floración”, declara Crevillén, quien ha sido recientemente seleccionado dentro del programa Ramón y Cajal para continuar con sus investigaciones.

Referencia bibliográfica:


Pedro Crevillén, Hongchun Yang, Xia Cui, Christiaan Greeff, Martin Trick, Qi Qiu, Xiaofeng Cao, Caroline Dean. “Epigenetic reprogramming that prevents transgenerational inheritance of the vernalized state”. Nature doi:10.1038/nature13722

martes, 7 de octubre de 2014

UN HIJO PUEDE HEREDAR RASGOS NO SOLO DEL PADRE Y LA MADRE SINO TAMBIÉN DE LA ANTERIOR PAREJA DE ELLA

noticiasdelaciencia.com

Unos científicos han descubierto una nueva forma de herencia biológica no genética, mostrando por primera vez que los hijos pueden parecerse a la anterior pareja sexual de una madre, al menos en el caso de los insectos investigados

Moscas de la familia a la que pertenece la especie investigada. (Foto: Russell Bonduriansky)

Esta polémica idea, conocida como telegonía, data de la época de los antiguos griegos, siendo el filósofo griego Aristóteles uno de sus iniciadores, y fue abandonada a principios del siglo XX ante el avance de la moderna ciencia de la genética. Según la telegonía, la progenie de un macho y una hembra puede heredar rasgos de otro macho que se haya apareado con la hembra previamente.
A la luz del hallazgo hecho en el nuevo estudio, parece que una forma de telegonía, limitada seguramente a especies muy concretas, sí puede existir, después de todo.
Angela Crean, Russell Bonduriansky y Anna Kopps, de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia, manipularon el tamaño corporal de machos de mosca de la especie Telostylinus angusticollis, y estudiaron a sus descendientes.
Hallaron que el tamaño corporal de los jóvenes estaba determinado por el del primer macho con el que se había apareado la madre, en vez de por el del segundo que ejerció de padre biológico de las crías en la vertiente tradicional, considerada hasta ahora como la única vía posible de un macho para tener la oportunidad de transmitir algunos de sus rasgos biológicos a descendientes.
Este descubrimiento añade más complejidad, e incluso confusión, al tema de cómo se transmiten las variaciones a lo largo de las generaciones, pero también abre un nuevo y fascinante campo de investigación, con aplicaciones prácticas potenciales antes impensables.

lunes, 19 de mayo de 2014

UNA MUTACIÓN CAUSA LA RESISTENCIA DEL MOSQUITO PORTADOR DE MALARIA AL INSECTICIDA DDT

decyt.com

La resistencia a los insecticidas es un serio problema en el control de la población de mosquitos portadores de parásitos de malaria. Un estudio internacional en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha demostrado que una mutación puntual en la enzima glutatión transferasa (GST) es la responsable de la resistencia del mosquito Anopheles funestus al insecticida DDT.



El estudio, que se ha publicado en la revista Genome Biology, muestra por un lado una correlación entre este marcador y las poblaciones de mosquitos que han mostrado resistencia al DDT en África y, por otro, que la mutación produce cambios en el centro activo de la enzima que permiten metabolizar este insecticida.
El Instituto de Química Física Rocasolano del CSIC ha trabajado precisamente en este último aspecto. Mediante cristalografía de rayos X, los investigadores han comparado la estructura de la GST procedente de un mosquito sensible y resistente al DDT. Las diferencias observadas muestran que la resistencia al insecticida reside en la capacidad de reconocer y degradar la molécula del DDT.
Este hallazgo proporciona una valiosa herramienta para monitorizar la resistencia del Anopheles funestus al insecticida en el continente africano y abre las puertas al desarrollo de nuevos compuestos más efectivos.

Referencia bibliográfica

Jacobo M Rivero, Cristina Yunta, Suliman S Ibrahim, Rousseau Djouaka, Helen Irving, Benjamin D Menze, Hanafy M Ismail, Janet Hemingway, Hillary Ranson, Armando Albert y Charles S Wondii. A single mutation in the GSTe2 gene allows tracking of metabolically based insecticide resistance in a major malaria vector. Genome Biology. DOI: 10.1186/gb-2014-15-2-r27

martes, 8 de octubre de 2013

¿POR QUÉ EN EL SUR DE EUROPA TENEMOS LA PIEL CLARA?

noticiasdelaciencia.com
 
Que tengamos una piel más o menos oscura y un determinado color de pelo es, en parte, determinado por el gen MC1R. Este gen, que regula la síntesis de la melanina, es mucho más diverso en las poblaciones euroasiáticas que en las africanas.
 

Equipo de investigación dirigido por Santos Alonso. (Foto: UPV/EHU)

Un estudio dirigido por Santos Alonso, investigador de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), en España, ha puesto al descubierto cómo evolucionó MC1R en el sur de Europa. El trabajo se publica en la revista Molecular Biology and Evolution.
Según la investigación, realizada sobre más de 1.000 individuos de diferentes zonas de España, dos fuerzas evolutivas parecen estar actuando sobre el gen MC1R en los europeos del sur.
Por un lado, una presión selectiva tiende a mantener la forma ancestral del gen, que es también la más común en África, es decir, tiende a ir eliminando las mutaciones. Y por otro, una de esas mutaciones, la V60L, aparece en frecuencias más altas de lo esperado. Esta mutación se asocia con la piel clara y el pelo rubio o pelirrojo.
Los investigadores han estimado la aparición de esta mutación hace 30.000-50.000 años, esto es, después de la salida del Homo sapiens de África.
Este cambio pudo resultar muy beneficioso en la adaptación al nuevo medio, ya que la piel clara facilita la síntesis de vitamina D, algo muy necesario cuando, con respecto a África, la radiación ultravioleta es más baja.
“Nuestros datos refuerzan esta idea, aunque se debe seguir investigando”, explica Alonso. Sin embargo, la mutación resulta estar simultáneamente asociada a una mayor susceptibilidad al melanoma, el tipo de cáncer de piel más peligroso.
“La vitamina D es necesaria para el crecimiento, muy importante para la correcta mineralización de los huesos y el desarrollo del esqueleto, mientras que el melanoma es una enfermedad que aparece en la época post reproductiva. De cara a la evolución parece que se está favoreciendo la despigmentación a costa de un mayor riesgo a padecer melanoma en la etapa postreproductiva”, explica Saioa López, investigadora principal del artículo. “Es el precio a pagar por garantizar la supervivencia de nuestra especie”.
(Fuente: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea)

jueves, 4 de julio de 2013

LA DIVERSIDAD GENÉTICA ENTRE GRANDES SIMIOS ES MAYOR QUE ENTRE HUMANOS

agenciasinc.es

Un equipo científico internacional ha secuenciado, por primera vez, los genomas de un gran número de individuos de las seis especies de grandes simios de África y de Asia suroriental.
 

Retratos de chimpancés y de gorilas. La expresión de estos individuos muestra notable profundidad y personalidad./ Ian Bickerstaff.

Un trabajo de investigación, dirigido por Tomàs Marquès Bonet, investigador del Instituto de Biología Evolutiva (Universidad Pompeu Fabra-CSIC) de Barcelona, ​​y Evan Eichler, de la Universidad de Washington (Seattle, EEUU), se ha centrado en incluir la mayor diversidad genética de individuos salvajes posible, debido a la rápida disminución de la población de grandes simios en todo el mundo.
Los grandes simios –chimpancés, gorilas y orangutanes– son el grupo de especies vivos más cercanos a los seres humanos. Compartimos un ancestro común, que vivió hace 14-16 millones años, pero con los chimpancés compartimos un antepasado mucho más reciente, hace solo unos seis millones de años.
El estudio, que hoy publica la edición digital de la revista Nature, proporciona el análisis más detallado y completo hecho hasta ahora de la diversidad genética de los grandes simios, especies que actualmente están en peligro de extinción, y permite poner la historia de nuestro genoma en su contexto. En el trabajo también han participado investigadores de la UAB.
 
Individuos en libertad y en cautividad
 
Los recientes avances en las tecnologías de secuenciación del genoma han permitido a los investigadores hacer grandes progresos sobre el conocimiento del genoma humano y la diversidad genética mediante la secuenciación de los individuos de nuestra especie. En cambio, se ha puesto menos atención en nuestros parientes más cercanos: los grandes simios.
Esto se debe, en gran parte, a la dificultad para obtener muestras de ADN de estas especies en peligro de extinción. Aunque existen muchos simios en cautividad, estos individuos son un pobre reflejo de la diversidad natural. Ahora, en este trabajo científico, los investigadores han trabajado con material genético de individuos salvajes, una tarea realizada en colaboración con grupos conservacionistas, y la secuenciación de la mayoría de los genomas ha realizado en los laboratorios del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), con sede en Barcelona.
Los investigadores han encontrado que los genomas humanos muestran una variabilidad muy reducida en comparación con el genoma de la mayoría de los grandes simios. Pocas especies de simios muestran niveles tan bajos. "Esta reducción en la diversidad genética es normalmente el resultado de un proceso llamado cuello de botella, caracterizado por un descenso drástico del número de individuos en la población", comenta Javier Prado-Martínez, estudiante de doctorado del Instituto de Biología Evolutiva y coprimer autor del estudio."Lo que es sorprendente es la intensidad de este cuello de botella en los seres humanos en comparación con la mayoría de los grandes simios", añade.
Los genomas de una pareja de orangutanes, por ejemplo, difieren en más de 2 de cada 1.000 pares de bases, en comparación con 1 de cada 1.000 pares de bases entre dos seres humanos. Algunas especies de grandes simios, gorilas orientales, chimpancés occidentales y bonobos, también tienen una variabilidad muy baja, como resultado de estos cuellos de botella en el pasado.
Los investigadores se centraron, sobre todo, en comparar la historia evolutiva de nuestros parientes más cercanos, los chimpancés, que se dispersaron a través de África y se clasifican en cuatro grandes grupos o subespecies. Una pregunta abierta entre los biólogos evolutivos ha sido cómo estas cuatro poblaciones se relacionan entre sí. Mediante la secuenciación de varios individuos de cada grupo, los investigadores fueron capaces de resolver las relaciones filogenéticas entre estas subespecies y explorando el genoma de los cuatro grupos han visto que la evolución de todos ellos ha sido muy compleja.
 
Una historia evolutiva compleja
 
Lo que también se hizo evidente para los investigadores era la complejidad de la historia evolutiva de los chimpancés en comparación con los seres humanos. Los patrones de diversidad genética fueron consistentes con un vasto flujo genético o la migración entre las poblaciones ancestrales con expansiones bruscas de tamaño de la población, seguido por los accidentes.
"Los seres humanos, por el contrario, tienen una historia evolutiva relativamente simple", dicen los autores. "Está claro que en los últimos millones de años las poblaciones de chimpancés fluctuaron enormemente en tamaño y complejidad". La base de estos colapsos de población es clara, pero coincide, en parte, con un período de tiempo en que la población humana comenzó a prosperar.
El trabajo hace hincapié en un mensaje de reflexión. "Debemos hacer más para proteger estas especies y conservar su entorno natural –dice Prado-Martínez–. Casi todas las poblaciones de grandes simios están en una situación crítica de peligro de extinción y más que nunca, a merced de nuestra especie".
El científico confía en que toda la información obtenida podrá ayudar en los esfuerzos de conservación, ya que conocer mejor los genomas de estas especies "ayudará a los biólogos de campo para identificar mejor el origen de los grandes simios víctimas de la caza y comercio furtivos y a una mejor gestión los programas de cría en cautividad", concluye.
 
Referencia bibliográfica:
 
Javier Prado-Martinez, Tomàs Marquès Bonet et al. "Great ape genetic diversity and population history". Nature. 3/7/2013. doi:10.1038/nature12228.

miércoles, 12 de junio de 2013

ADN DE MILES DE AÑOS ATRÁS CONSERVADO EN SEDIMENTOS DEL MAR NEGRO

noticiasdelaciencia.com
 
Un análisis de muestras de sedimentos del Mar Negro ha revelado la presencia de material genético de una diversidad asombrosamente abundante de especies antiguas de plancton que dejaron ahí su composición genética.


La creación del Estrecho del Bósforo como tal conectó al Mar Negro con el Mar de Mármara y las aguas oceánicas del planeta. A medida que los glaciares se derritieron y comenzó a aumentar el nivel del mar, el nivel del Mar Negro también aumentó, llegando hasta el que tiene en la actualidad. (Imagen: Jack Cook, Instituto Oceanográfico de Woods Hole)
 

El Mar Negro, un mar salobre semiaislado, es muy sensible a cambios ambientales causados por el clima, y los sedimentos de su lecho constituyen un registro de alta resolución sobre el clima continental del pasado y los cambios hidrológicos simultáneos en su cuenca. El Mar Negro recibe actualmente agua salada del Mediterráneo a través del Estrecho del Bósforo, así como agua dulce de ríos y de la lluvia.
Sin embargo, esta conexión marítima se interrumpía al descender el nivel del mar durante los periodos glaciales, y el Mar Negro era como un lago gigante.
La dinámica de los cambios ambientales ocurridos en la transición desde la última era glacial al Holoceno (básicamente los últimos 10.000 años) sigue siendo tema de debate, y es escasa la información sobre cómo estos cambios afectaron a la ecología del plancton en el Mar Negro.
El inesperado hallazgo de la gran riqueza genética conservada en los sedimentos del fondo del Mar Negro ha sido toda una sorpresa, incluso para sus descubridores. El ADN de especies antiguas del plancton está preservado incluso en los sedimentos lacustres más antiguos analizados del Mar Negro. Esto significa que el ADN de especies antiguas de plancton podría estar ampliamente preservado en los sedimentos y es probable que se pueda usar para hacer una reconstrucción histórica de las formas de vida que habitaron en la mayoría de los entornos oceánicos y lacustres en el pasado.
Los investigadores suelen reconstruir la composición antigua del plancton usando un microscopio para contar los esqueletos fósiles presentes en los núcleos de sedimento. Sin embargo, éste es un método limitado porque la mayoría de las especies del plancton no dejan fósiles. Por tanto, los autores del nuevo estudio adoptaron otra estrategia, impulsada por la riqueza de ese archivo genético inesperado en el fondo del Mar Negro.
Usando una combinación de técnicas avanzadas para análisis del ADN antiguo presente en sedimentos del fondo del Mar Negro, y herramientas para reconstruir el clima del pasado, el equipo del paleoecólogo marino Marco Coolen y el geólogo Liviu Giosan, ambos del Instituto Oceanográfico de Woods Hole en Massachusetts, Estados Unidos, ha determinado cómo comunidades de plancton han respondido a cambios en el clima y a la influencia del Ser Humano en los últimos 11.400 años.
El estudio reveló que 150 de 2.710 especies de plancton identificadas mostraron una respuesta estadísticamente significativa a cuatro etapas distintas de condiciones ambientales desde el fin de la última era glacial.
Las algas verdes de agua dulce fueron las mejores especies indicadoras de las condiciones lacustres de hace más de 9.000 años.
Dinoflagelados, ciertas algas y otras formas de vida tuvieron reacciones bastante pronunciadas ante el aumento gradual en la salinidad después de la última reconexión marina.
La salinidad aumentó rápidamente después de hace unos 5.200 años, dando lugar a un incremento de los hongos marinos y al inicio de una presencia significativa de copépodos.
Una sucesión gradual de clases de fitoplancton aconteció durante un aumento de la presencia de agua dulce en el Mar negro hace unos 2.500 años.
Sin embargo, los cambios más drásticos en el plancton se produjeron durante el último siglo, asociados a alteraciones recientes provocadas por la actividad humana en la región.
En la investigación también han trabajado Chris Quince y Keith Harris de la Universidad de Glasgow en el Reino Unido, y la micropaleontóloga Mariana Filipova-Marinova del Museo de Historia Natural en Varna, Bulgaria.

lunes, 3 de junio de 2013

MECANISMOS QUE JUSTIFICAN LA RESISTENCIA DE BACTERIAS ALIMENTARIAS FRENTE A ANTIBIÓTICOS

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¿Por qué las bacterias perjudiciales presentes en los alimentos se convierten en resistentes a antibióticos y a otras sustancias destinadas a destruirlas? El grupo de Investigación Microbiología de los Alimentos y del Medio Ambiente de la Universidad de Jaén (España) estudia los mecanismos genéticos que utilizan estos microorganismos para evitar el efecto de los compuestos que pretenden eliminarlos.

Laboratorio de Microbiología de los Alimentos y del Medio Ambiente de la Universidad de Jaén de la Universidad de Jaén (UJA). (Foto: Fundación Descubre)
 
En un estudio, publicado en la revista Food Control bajo el título ‘Isolation and identification of bacteria from organic foods: Sensitivity to biocides and antibiotics’, los expertos se han centrado en los alimentos ecológicos. Han elegido frutas y verduras, legumbres, pastas, así como alimentos elaborados, como hamburguesas de tofu. Todos con certificación ecológica ya que, por definición, su proceso de producción hace que estén preservados de los productos químicos sintéticos. “Esta característica hace que no hayan estado en contacto con antibióticos o biocidas – sustancias que contrarrestan  los efectos de cualquier organismo considerado nocivo para el hombre-  por lo que los alimentos ecológicos son ‘vírgenes’ y son más sensibles a los productos que nosotros le aplicamos”, explica a la Fundación Descubre Antonio Gálvez, investigador de la Universidad de Jaén y director del proyecto de excelencia Incidencia de la resistencia a los biocidas en bacterias a lo largo de la cadena alimentaria financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía.
En primer lugar, los investigadores aislaron las bacterias y analizaron su número y tipo. “Comprobamos que no suponían problemas de seguridad alimentaria, ya que no estaban presentes en cantidades elevadas, ni resultaban especialmente patógenas”, advierte el investigador.
Sin embargo, los análisis arrojaron conclusiones sobre la pregunta que se planteaban los expertos: ¿por qué esas bacterias son resistentes a los tratamientos si no han estado en contacto con biocidas o antibióticos? La clave parece estar en los genes.
Los investigadores seleccionaron las cepas más resistentes y analizaron mediante métodos genéticos los mecanismos de esas resistencias identificando los genes que las causan. De esta forma, comprobaron que algunas bacterias llevan esa resistencia en su genética o la han adquirido a partir de otras bacterias mediante mecanismos de intercambio de genes.
Precisamente, uno de estos mecanismos que se encuentran con mayor frecuencia en bacterias son las conocidas como bombas de exporte. Éstas expulsan al exterior bacteriano una gran variedad de moléculas para eliminar compuestos nocivos, entre los que se incluyen tanto los biocidas como los antibióticos. Esa expulsión no es específica, es decir, que permite eliminar una gran variedad de compuestos. Todos aquellos que ellas consideran que les pueden resultar peligrosos. “Una bacteria que esté en contacto con un biocida, además del expulsarlo puede desarrollar mecanismos que le permitan expulsar también antibióticos. Esto posibilita que el microorganismo tenga resistencia cruzada a biocidas y antibióticos”, explica.
Con estos resultados, los investigadores de la Universidad de Jaén advierten de la importancia de respetar las dosis y duración de tratamientos con biocidas en la industria alimentaria, así como la recomendación de acometer rotaciones para evitar que las bacterias se adapten a ellos y los eviten. “Nuestros estudios persiguen comprender en profundidad los mecanismos responsables de estas resistencias a nivel molecular, con el objetivo de evitar malas prácticas en el empleo de estos antimicrobianos”, apostilla. (Fuente: Fundación Descubre)

miércoles, 29 de mayo de 2013

¿ALGAS COMESTIBLES PARA VACUNAR CONTRA ENFERMEDADES?

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La malaria o paludismo ha sido a lo largo de la historia una de las principales causas de muerte humana por enfermedad transmitida mediante insectos. En la actualidad, el Plasmodium falciparum, el organismo que causa la malaria, afecta a 225 millones de personas en el mundo anualmente. En África, la cifra de muertes anuales por malaria ha oscilado alrededor del millón.





Hace tres años, un equipo de biólogos de la Universidad de California en San Diego, dirigido por el biólogo Stephen Mayfield, presentó los resultados de un importante estudio pionero que demostraba que muchas proteínas humanas complejas y con valor terapéutico, como por ejemplo anticuerpos monoclonales y hormonas de crecimiento, podían ser producidas por algas Chlamydomonas, muy comunes. Eso hizo que James Gregory, investigador en el laboratorio de Mayfield, se preguntara si las algas Chlamydomonas podrían producir también candidatos a vacunas para bloquear la transmisión de la malaria.
Dos mil millones de personas viven en regiones donde la malaria es endémica, lo cual hace que administrar una vacuna contra la malaria sea un proyecto costoso y logísticamente difícil, sobre todo cuando la producción de la vacuna es cara. Así que unos biólogos de la citada universidad se propusieron determinar si esta alga, un organismo que puede producir proteínas complejas de forma muy barata, sería capaz de elaborar proteínas que inhibieran la infección por malaria.
Con la colaboración de Joseph Vinetz, profesor de medicina en la citada universidad e importante experto en enfermedades tropicales que ha estado trabajando desde hace tiempo en el desarrollo de vacunas contra la malaria, los investigadores mostraron en su estudio anterior que las proteínas producidas por las algas, al ser inyectadas en ratones de laboratorio, producían anticuerpos que bloqueaban la transmisión de la malaria desde los mosquitos.
El siguiente paso era ver si podían inmunizar ratones contra la malaria mediante la simple ingestión de una pequeña cantidad del alga genéticamente modificada.
En su estudio más reciente, los investigadores unieron una proteína que provoca una respuesta de anticuerpos en los ratones contra el organismo que causa la malaria, con una proteína producida por la bacteria responsable del cólera, Vibrio cholera, la cual se une a células del epitelio intestinal. Luego, modificaron genéticamente las algas para que produjeran esta combinación de dos proteínas, liofilizaron el alga y por último dieron de comer a los ratones un poquito del polvo verde resultante.
El resultado fue que los ratones desarrollaron un tipo de anticuerpos contra las proteínas del parásito de la malaria y contra una toxina producida por la bacteria del cólera. Sin embargo, dado que los anticuerpos producidos son de un tipo que se genera en el intestino y en los revestimientos de las mucosas, no protegen contra los protozoos que causan la malaria, los cuales son inyectados directamente al torrente sanguíneo mediante la picadura de mosquitos del género Anopheles.
Así pues, los resultados de este nuevo estudio indican que aún no es posible vacunar contra la malaria mediante la simple ingestión de una pequeña cantidad del alga genéticamente modificada. Sin embargo, este mismo método sí puede servir para vacunar oralmente y a bajo costo contra una amplia variedad de enfermedades infecciosas que afectan a los revestimientos de las mucosas, valiéndose del alga comestible, preparada en forma de polvo liofilizado.
Los investigadores creen que las infecciones bacterianas causadas por  bacterias del género Salmonella, la Escherichia coli, y otros patógenos transmitidos por alimentos y el agua, se podrían prevenir en el futuro mediante vacunas baratas desarrolladas a partir de algas que se podrían ingerir en vez de ser inyectadas.
En la nueva investigación también han trabajado Aaron Topol y David Doerner.