martes, 28 de febrero del 2017 Fecha
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TODAVÍA EXISTEN ANIMALES INCREÍBLES

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40 Aniversario

Los demonios del infierno verde (I)

En la cuenca del Amazonas se esconden seres terribles

Fotograma de la película 'Piranhaconda', de Jim Wynorski
Fotograma de la película ‘Piranhaconda’, de Jim Wynorski

“Bajo este bonito título, que recuerda el nombre de alguna película de serie B (Holocausto caníbal, por ejemplo), se esconden algunos de los seres más diabólicos de la naturaleza. Además de las arañas y serpientes venenosas que ya conocemos, en la impenetrable espesura de las selvas tropicales de Sudamérica moran anguilas ciegas que serpentean en el fango mientras lanzan descargas de 650 voltios, gusanos arborícolas que esperan a que pases a su lado para pegarse a tu piel y chuparte la sangre, devastadores ejércitos de hormigas, monstruosos ciempiés ansiosos por hincarte sus pinzas venenosas o parásitos capaces de hacer cosas inimaginables con tus menudillos. Por no hablar de las ranas de colorines.”

Mundo de Agua

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La vida echó raíces hace más de cuatro mil millones años en nuestra naciente Tierra, un lugar más húmedo y más duro que ahora, bañado por chisporroteantes rayos ultravioleta. Lo que comenzó como simples células finalmente se transformó en mohos del fango, ranas, elefantes, seres humanos y el resto de los reinos vivos de nuestro planeta. ¿Cómo empezó todo?

 

 Alrededor de estos lugares viven criaturas que soportan temperaturas imposibles

Un nuevo estudio de investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro y el Instituto de Astrobiología de la NASA describe cómo la energía eléctrica producida de forma natural en el fondo del mar pudo haber dado origen a la vida en la Tierra hace 4.000 millones de años. Aunque los científicos ya habían propuesto esta hipótesis -llamada “aparición de vida hidrotermal alcalina submarina”- el nuevo estudio reúne décadas de trabajo de campo, de laboratorio e investigación teórica en un gran imagen unificada.

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Según los resultados, sustentados en la teoría del “mundo de agua”, la vida pudo haber comenzado en el interior de fondos marinos cálidos, en un tiempo remoto cuando los océanos se extendían por todo el planeta. Esta idea de las fuentes hidrotermales como posibles lugares para el origen de la vida fue propuesta por primera vez en 1980 tras estudiarse en el fondo del mar cerca de Cabo San Lucas, México. Llamadas “fumarolas negras” son respiraderos de burbujas con agua hirviendo y fluidos ácidos calientes. Por el contrario, los respiraderos de ventilación en el nuevo estudio -la hipótesis del científico Michael Russell del JPL en 1989- son más suaves y se filtran con líquidos alcalinos. Uno de estos complejos de estos respiraderos alcalinos se encontró casualmente en el Océano Atlántico Norte en 2000, y fue apodado la Ciudad Perdida.

“La vida se aprovecha de los estados de desequilibrio en el planeta, como puede haber sido el caso hace miles de millones de años en los respiraderos hidrotermales alcalinos”, dijo Russell. “La vida es el proceso que resuelve estos desequilibrios”.

Imagen del fondo del océano Atlántico que muestra una colección de torres calcáreas conocidas como la "Ciudad Perdida"
Imagen del fondo del océano Atlántico que muestra una colección de torres calcáreas conocidas como la “Ciudad Perdida”. Se ha sugerido que las chimeneas alcalinas hidrotermales de este tipo son el lugar de nacimiento de los primeros organismos vivos de la Tierra antigua. Image Credit: NASA/JPL-Caltech

La teoría del mundo de agua de Russell y su equipo dice que las cálidas fuentes hidrotermales alcalinas mantienen un estado de desequilibrio con respecto al antiguo entorno ácido de los alrededores en el océano, que podría haber proporcionado la llamada energía libre para impulsar el surgimiento de la vida. De hecho, los respiraderos de ventilación podrían haber creado dos desequilibrios químicos. El primero fue un gradiente de protones, donde los protones -los iones de hidrógeno- se concentraron más en el exterior de las chimeneas de ventilación. El gradiente de protones podría haber sido aprovechado para la energía -algo que nuestros propios cuerpos hacen todo el tiempo en las estructuras celulares llamadas mitocondrias.

El segundo desequilibrio podría haber implicado un gradiente eléctrico entre los fluidos hidrotermales y el océano. Hace miles de millones de años, cuando la Tierra era joven, sus océanos eran ricos en dióxido de carbono. Cuando el dióxido de carbono del océano y de los combustibles de la ventilación -hidrógeno y metano- surgió a través de la pared de los respiradedor, los electrones pudieron haber sido transferidos. Estas reacciones podrían haber producido los compuestos de carbono -u otros orgánicos más complejos- que contienen ingredientes esenciales de la vida tal como la conocemos. Al igual que los gradientes de protones, los procesos de transferencia de electrones se producen regularmente en las mitocondrias.

Como pasa con todas las formas de vida avanzadas, las enzimas son la clave para que las reacciones químicas ocurran. En nuestros antiguos océanos, los minerales pueden haber actuado como enzimas, interactuando con los productos químicos alrededor y conducir reacciones. En la teoría del mundo de agua, dos tipos diferentes de “motores” de minerales podrían haber delineado las paredes de las estructuras del respiradero.

Uno de los pequeños motores se cree que ha utilizado un mineral conocido como óxido verde, lo que le permite aprovechar las ventajas del gradiente de protones para producir una molécula que contiene fosfato que almacena energía. El otro motor se cree que ha dependido de un metal raro llamado molibdeno.

“La teoría de Michael Russell se originó hace 25 años y, desde ese momento, las misiones espaciales de JPL han encontrado una fuerte evidencia de océanos de agua líquida y fondos rocosos en Europa y Encelado”, dijo Laurie Barge, investigadora del JPL. “Hemos aprendido mucho sobre la historia del agua en Marte, y pronto podemos encontrar planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas lejanas. Al probar esta hipótesis del origen de la vida en el laboratorio de JPL, podemos explicar cómo la vida podría haber surgido en otros lugares de nuestro Sistema Solar o más allá, y también tener una idea de cómo buscarla”.

LA NASA

Así dejamos de ser invertebrados

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EVOLUCIÓN

El ADN de un animal parecido a un filete de anchoa ilumina la aparición de las extremidades

 

Un anfioxo en un laboratorio de la Universidad de Colorado (EE UU).
Un anfioxo en un laboratorio de la Universidad de Colorado (EE UU). David Jandzik

Cada año, cientos de estudiantes de biología en EE UU se ponen en pie y le cantan a un bicho marino parecido a un filete de anchoa. “Hay un largo camino desde el anfioxo. Hay un largo camino hasta nosotros [...]. Es un adiós a las aletas y a las branquias, y es una bienvenida a los pulmones y al pelo. Hay un largo, largo camino desde el anfioxo, pero todos venimos de allí”, proclama la letra, compuesta en 1921 sobre una melodía de music hall popularizada por el Ejército Británico durante la Primera Guerra Mundial.

¿Qué diablos es ese bicho del que supuestamente todos venimos y al que se canta desde hace casi un siglo? “Es un cefalocordado marino parecido a un gusano. Y es el animal invertebrado vivo más parecido al ancestro de todos los vertebrados”, explica José Luis Gómez-Skarmeta, investigador del CSIC en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo. Su equipo publica hoy un estudio que ilumina ese largo trecho desde el anfioxo hasta los seres humanos. Nuestro último ancestro común vivió hace 550 millones de años.

Casi cualquier persona puede intentar coger un anfioxo en su playa más cercana. Aparecen en aguas templadas y poco profundas, semihundidos en la arena. “Son, básicamente, como un vertebrado sin cabeza y sin extremidades”, resume Gómez-Skarmeta. La canción de 1921 da más claves sobre su importancia, a costa de sacrificar sus posibilidades de convertirse en el éxito del verano: “No tiene ojos ni mandíbula, ni cuerda nerviosa ventral [típica de los invertebrados]. Pero tiene un montón de hendiduras branquiales y una notocorda”. La letra no es precisamente pegadiza, pero es reveladora. En los humanos, la notocorda aparece cuando somos embriones, para ser posteriormente sustituida por nuestra columna vertebral. Contemplar al anfioxo es como ver una fotografía de la tatarabuela y darnos cuenta de que tenemos la misma nariz.

El anfioxo es el animal invertebrado vivo más parecido al ancestro de todos los vertebrados

Gómez-Skarmeta batalla en la tercera revolución de la genética. Primero se estudiaron los genes, que apenas representan el 5% de todo el ADN de un organismo. En ese 5% de nuestro genoma están las instrucciones para fabricar nuestras proteínas, desde la miosina de nuestros músculos a la hemoglobina que transporta el oxígeno en la sangre. La segunda revolución estudió el 95% restante del ADN, donde se encuentran los interruptores para apagar y encender los genes. Una trucha y un elefante están construidos básicamente con los mismos genes, pero cambian las instrucciones para utilizarlos. Y, finalmente, la tercera revolución investiga la estructura tridimensional del ADN, también clave para el funcionamiento de los genes.

“Si imaginamos que el ADN es un hilo de lana, alrededor de los genes se forman pequeños ovillos con los interruptores para apagarlos o encenderlos”, ilustra Gómez-Skarmeta. Su equipo se ha fijado en el complejo Hox, un conjunto de genes que desempeña un papel esencial para construir cualquier animal. “Los genes Hox son responsables del eje que va de la cabeza a la cola en todos los animales. También son responsables de la formación de las extremidades y, en realidad, de todo lo que cuelga y sale para fuera del cuerpo”, añade.

Su estudio, publicado hoy en la revista Nature Genetics, muestra que la estructura tridimensional del complejo Hox cambió en algún momento durante la transición de invertebrados a vertebrados. Los genes Hox se colocan en el genoma muy pegados unos a otros y rodeados de interruptores para regular su activación de manera extremadamente precisa. En los vertebrados, los genes Hox se reparten en dos tramos, con sendos ovillos de interruptores. Sin embargo, en nuestro pseudoancestro anfioxo el complejo Hox aparece en un solo ovillo. El grupo de Gómez-Skarmeta cree que hace cientos de millones de años comenzaron a aparecer nuevos interruptores en torno a los genes Hox al mismo tiempo que cambiaba su estructura tridimensional para evitar interferencias entre ellos. “Sin esta estructura tridimensional del complejo Hox no tendríamos ni piernas, ni brazos, ni pene”, expone el investigador. Seríamos, básicamente, como un filete de anchoa.

Fuente: El Pais

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El «puñado» de bacterias que nos hace humanos

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SCIENCE

 

 

La flora intestinal moldeaba la evolución de los homínidos 15 millones atrás, y sus huellas pueden encontrarse en hombres y grandes simios

Fotografía de E. coli, una de las 500 especies que pueden vivir en el intestino humano

Fotografía de E. coli, una de las 500 especies que pueden vivir en el intestino humano – NIAID

 

 

 

 

Si un contable se decidiera a investigar el cuerpo humano, concluiría que está hecho principalmente de bacterias. Al echar cuentas, resulta que hay diez veces más microbios que células de Homo sapiens en todos y cada uno de los rincones del cuerpo. Solo dentro del intestino, hay entre 400 y 500 especies de bacterias, más un número considerable de virus, hongos y protozoos. Por eso, esta parte del cuerpo es uno de los lugares más ricos en especies de todo el planeta.

Pero los números resultan fríos. Lo importante es que esos microbios, que forman la llamada flora o microbioma intestinal, tienen un papel clave para el sistema inumne, la alimentación y hasta el comportamiento. Por eso, es fundamental entender de dónde vienen y hacia dónde van estos microbios. Con este objetivo en mente, ayer fue publicada una investigación en la revista «Science» en la que se reconstruye el pasado evolutivo de esta importante fracción del ser humano.

Según sus conclusiones, la flora intestinal de hoy en día ha estado acompañando al humano desde incluso antes de que fuera humano, a través de un proceso conocido como coevolución y que implica que tanto humanos como bacterias se han dado forma mutuamente a lo largo de millones de años.

«Sabíamos que los humanos y sus parientes próximos, los grandes simios, acogían a esas bacterias en sus intestinos», dijo Andrew Moeller, investigador en la Universidad de California, Berkeley, y coautor del estudio. «Y la mayor pregunta que queríamos responder es, ¿de dónde vienen todas esas bacterias? ¿Las obtuvimos del entorno o las heredamos de nuestros ancestros? ¿Durante cuánto tiempo han estado con los hospedadores?».

Antes de esta y otras investigaciones similares, la pregunta era si, aparte de influirnos, las bacterias habían cambiado nuestra genética y nosotros la suya. La respuesta es, según estos investigadores, es que sí, y que esto lleva ocurriendo desde hace al menos 15 millones de años, a partir del microbioma intestinal del ancestro común de los homínidos, un grupo que incluye a humanos y a grandes simios.

Coevolución entre humanos y microbios

 

 

 

 

Después de secuenciar, leer, y comparar los genes de los microbios encontrados en las heces de chimpancés, bonobós, gorilas y humanos, en concreto ciudadanos de Connecticut, Estados Unidos, los investigadores pudieron reconstruir el árbol evolutivo de la flora intestinal de los homínidos.

«Esta investigación comprueba que la evolución de la flora y de los homínidos es congruente y que ocurre en paralelo», explicó a ABC Andrés Gómez.

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El BIchito que planta cara a Dios

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Una hembra llena de huevos

 

Los biólogos Ricard Albalat y Cristian Cañestro, con ejemplares de 'Oikopleura'.

Los biólogos Ricard Albalat y Cristian Cañestro, con ejemplares de ‘Oikopleura’. Juan Barbosa

“Sólo la casualidad puede aparecer ante nosotros como un mensaje. Lo que ocurre necesariamente, lo esperado, lo que se repite todos los días, es mudo. Sólo la casualidad nos habla”, escribía Milan Kundera en La insoportable levedad del ser. Y algo habla, o más bien grita, en una playa de Badalona, cerca de Barcelona: la dominada por el puente del Petróleo. Por este pantalán que se mete 250 metros en el mar Mediterráneo se descargaban productos petrolíferos hasta finales del siglo XX. Y a sus pies se levanta desde 1870 la fábrica de Anís del Mono, el licor en cuya etiqueta aparece un simio con la cara de Charles Darwin como guiño a la teoría de la evolución, por entonces polémica.

Hoy, el puente del Petróleo es un precioso mirador con una estatua de bronce dedicada al mono con rostro darwinista. Y, por una casualidad que habla, entre sus paseantes habituales se encuentra un equipo de biólogos evolutivos del departamento de Genética de la Universidad de Barcelona. Caminan por la pasarela sobre el océano y lanzan un cubo para atrapar a un animal marino, el Oikopleura dioica, un bicho de tan solo tres milímetros, pero con boca, ano, cerebro y corazón. Parece insignificante, pero, como Darwin, hace que el discurso de las religiones se tambalee. Coloca al ser humano en el lugar que le corresponde: con el resto de animales.

 

 

El organismo marino ‘Oikopleura dioica’ señala a la pérdida de genes ancestrales, compartidos con los humanos, como motor de la evolución

“Hemos estado mal influenciados por la religión, pensando que estábamos en la cúspide de la evolución. No lo estamos. Estamos al mismo nivel que el resto de los animales”, sentencia el biólogo Cristian Cañestro. Junto a su colega Ricard Albalat dirige una de las tres únicas instalaciones científicas del mundo para estudiar al Oikopleura dioica. Las otras dos están en Noruega y Japón. La suya es una salita fría, con centenares de ejemplares prácticamente invisibles metidos en recipientes de agua, en un rincón de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona.

“La visión hasta ahora es que al evolucionar ganábamos en complejidad, ganando genes. Así se pensó cuando se secuenciaron los primeros genomas, de mosca, de gusano y del ser humano. Pero hemos visto que no es así. La mayoría de nuestros genes está también en las medusas. Nuestro ancestro común los tenía. No es que nosotros hayamos ganado genes, es que los han perdido ellos. La complejidad génica es ancestral”, sentencia Cañestro.

 

 

Resultado de imagen de Imagen de Oikopleura dioica

 

 

Una hembra de ‘Oikopleura dioica’ llena de huevos. Y otras en distintas posturas

En 2006, este biólogo investigaba el papel de un derivado de la vitamina A, el ácido retinoico, en el desarrollo embrionario. Esta sustancia indica a las células de un embrión lo que tienen que hacer para convertirse en un cuerpo adulto. El ácido retinoico activa los genes necesarios, por ejemplo, para formar las extremidades, el corazón, los ojos y las orejas. Cañestro estudiaba este proceso, común en los animales, en el Oikopleura. Y se quedó con la boca abierta.

“Los animales utilizan una cascada de genes para sintetizar el ácido retinoico. Me di cuenta de que en el Oikopleura dioica faltaba uno de estos genes. Luego vi que faltaban más. No encontrábamos ninguno”, recuerda. Este animal de tres milímetros fabrica su corazón, de manera inexplicable, sin ácido retinoico. “Si ves un coche sin ruedas moviéndose, ese día tu percepción de las ruedas cambia”, ilustra Cañestro.

 

 

 

Nuestro último ancestro común vivió hace 500 millones de años. Desde entonces, el ‘Oikopleura’ ha perdido el 30% de los genes que nos unían

 

Mikroskopaufnahme zeigt annähernd kaulquappenförmigen Organismus in großem geleeartigen Haus mit mehreren Filterwänden

 

El último ancestro común entre este minúsculo habitante de los océanos y el ser humano vivió hace unos 500 millones de años. Desde entonces, el Oikopleura ha perdido el 30% de los genes que nos unían. Y lo ha hecho con éxito. Si usted se mete en cualquier playa del mundo, allí estarán ellos rodeando su cuerpo. En la batalla de la selección natural, los Oikopleura han ganado. En algunos ecosistemas marinos, su densidad alcanza los 20.000 individuos por cada metro cúbico de agua. Son perdedores, pero solo de genes.

Albalat y Cañestro acaban de publicar en la revista especializada Nature Reviews Genetics un artículo que analiza la pérdida de genes como motor de la evolución. Su texto ha despertado interés mundial. Ha sido recomendado por F1000Prime, una clasificación internacional que señala los mejores artículos sobre biología y medicina. El suyo empieza con una frase del emperador romano Marco Aurelio, filósofo estoico: “La pérdida no es más que cambio y el cambio es un placer de la naturaleza”.

Los dos biólogos subrayan que la pérdida de genes, incluso, pudo ser clave para el origen de la especie humana. “El chimpancé y el ser humano comparten más del 98% de su genoma. Quizás habría que buscar las diferencias en los genes que se han perdido de manera diferente durante la evolución de los humanos y el resto de primates. Algunos estudios sugieren que la pérdida de un gen hizo que la musculatura de nuestra mandíbula fuera más pequeña y esto permitió aumentar el volumen de nuestro cráneo”, hipotetiza Albalat. Quizá, perder genes nos hizo más inteligentes que el resto de los mortales.

 

 

 

Investigadores del laboratorio de Cristian Cañestro y Ricard Albalat.

Investigadores del laboratorio de Cristian Cañestro y Ricard Albalat. UB

 

 

En 2012, un estudio del genetista estadounidense Daniel MacArthur mostró que, de media, cualquier persona sana tiene 20 genes que no funcionan. Y, aparentemente, tan campantes. Albalat y Cañestro, del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona, ponen dos ejemplos muy estudiados. En algunas personas, los genes que codifican la proteína CCR5 o la DUFFY están anulados por mutaciones. Son las proteínas que utilizan, respectivamente, el virus del sida y el parásito que causa la malaria para entrar en las células. La pérdida de estos genes hace a los humanos más resistentes a estas enfermedades.

En el laboratorio de Cañestro y Albalat hay un cartel que imita al de la película Reservoir Dogs, en el que aparecen los científicos y otros miembros de su equipo vestidos con camisas blancas y corbatas negras, como en el filme de Quentin Tarantino. Su montaje se titula Reservoir Oiks, en alusión al Oikopleura. Los dos biólogos creen que el organismo marino va a permitir formular, y responder, preguntas nuevas sobre nuestro manual de instrucciones común: el genoma.

El ‘Oikopleura’ permite estudiar qué genes humanos son esenciales: por qué algunas mutaciones son irrelevantes y otras provocan efectos terribles en nuestra salud

 

 

El cerebro del Oikopleura tiene unas 100 neuronas y el de los humanos contiene 86.000 millones, pero somos mucho más similares de lo que parece. Entre un 60% y un 80% de las familias de genes humanos tienen un claro representante en el genoma de Oikopleura. “Este animal nos permite estudiar qué genes humanos son esenciales”, aplaude Albalat. O lo que es lo mismo: por qué algunas mutaciones son irrelevantes y otras provocan efectos terribles en nuestra salud.

Los seres vivos poseen una maquinaria celular que repara las mutaciones que surgen en su ADN. El Oikopleura dioica ha perdido 16 de los 83 genes ancestrales que regulan este proceso. Esta incapacidad para autorrepararse podría explicar su pérdida extrema de genes, según detalla el artículo en Nature Reviews Genetics.

A Cañestro se le ilumina la mirada al hablar de estas ausencias. Los genes suelen actuar en cascada para llevar a cabo una función. Si en una cascada conocida de ocho genes faltan siete en el Oikopleura, porque la función se ha perdido, la permanencia del octavo gen puede revelar una segunda función esencial que había pasado desapercibida. Ese gen sería como un cruce de autopistas. Desmantelada una carretera, sobrevive porque es fundamental en otra ruta. “Esa segunda función ya estaba en el ancestro común y puede ser importante en los humanos”, celebra Cañestro.

“No hay animales superiores y animales inferiores. Nuestras piezas de Lego son básicamente las mismas, aunque con ellas construyamos cosas diferentes”, zanja el biólogo. Piense en su lugar en el mundo la próxima vez que bucee en el mar. Esa nieve blanca que flota en el agua y se puede ver a contraluz son las deposiciones del Oikopleura.