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El enigma del origen de la célula moderna

Científicos de Barcelona aclaran uno de los momentos cruciales en la evolución de la vida

Oculta en lo más profundo de cada una de nuestras células, disfrazada como uno más de sus departamentos de gestión e integrada hasta la médula en su lógica metabólica, habita una primitiva bacteria que nadó libre por los océanos del eón Arcaico, hace 2.500 millones de años. Hoy la llamamos mitocondria, y lo que queda de su genoma –el ADN mitocondrial— sirve a menudo para identificar a los criminales y a sus víctimas. Entender cómo aquella bacteria libre se convirtió en nuestra mitocondria es entender el origen de la célula moderna, y el episodio más importante de la evolución desde el inicio de la vida.

Alexandros Pittis y Toni Gabaldón, del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG), han husmeado ahora en la noche de los tiempos, remontándose hasta los orígenes de la célula moderna –la célula eucariota, de la que estamos hechos todos los animales, los hongos y las plantas— con los métodos actuales de la biología evolutiva, unos sofisticados algoritmos que comparan los genomas para deducir los árboles genealógicos de sus portadores. Los resultados, que presentan en la revista Nature, son fáciles de resumir: las mitocondrias llegaron tarde a nuestras células. Para entenderlos, sin embargo, tenemos que retrasar el reloj 2.500 millones de años, hasta el suceso esencial de la historia de la vida en la Tierra.

Nuestro planeta tiene 4.500 millones de años, un tercio de la edad del universo, y los primeros microbios (células procariotas, en la jerga, que incluyen bacterias y arqueas) no tardaron mucho en aparecer: hay evidencias fósiles de hace 3.500 millones de años, y el planeta era probablemente un infierno en la etapa anterior. Pese a ello, la gran invención evolutiva de la historia de la vida, la célula eucariota, solo surgió hace 2.000 o 2.500 millones de años.

Entender cómo aquella bacteria libre se convirtió en nuestra mitocondria es entender el origen de la célula moderna, y el episodio más importante de la evolución desde el inicio de la vida

La célula eucariota es un autómata biológico mucho más avanzado que las bacterias y arqueas que la precedieron. Tiene el genoma organizado en cromosomas de compleja estructura y confinado en un núcleo, que le da el nombre “eucariota” (las bacterias y arqueas tienen el ADN suelto, sin un núcleo, y por eso se llaman procariotas). Además, tienen un sofisticado andamiaje, o citoesqueleto, que permite a nuestras neuronas, por ejemplo, formar sus largos axones y dendritas. Y tiene orgánulos (pequeños órganos), como las mitocondrias, que producen y gestionan la energía celular.

Los evolucionistas saben hoy que las mitocondrias provienen de antiguas bacterias, y que nuestro genoma contiene genes de bacterias y de arqueas. La teoría dominante, de hecho, es que la célula eucariota se originó por la fusión de una arquea y una bacteria, y que la mayor parte de los genes de la bacteria se asociaron a los de la arquea para formar el núcleo. Pittis y Gabaldón ha mostrado que no es así.

“Hay teorías para todos los gustos”, dice Gabaldón, “y algunas son muy bonitas, como la de que el núcleo surgió como un mecanismo de defensa contra las mitocondrias”. Pero no son más que teorías, advierte. Los dos científicos del CRG han buscado datos firmes, y han podido refutar la teoría dominante.

“Los genes de las proteínas mitocondriales tienen las ramas más cortas, en los árboles filogenéticos, que los que hace las proteínas del núcleo y de otras estructuras celulares”, dice Gabaldón. “Y el núcleo ya era una combinación de genes de bacterias y arqueas antes de la llegada de las alfa-proteobacterias, las bacterias precursoras de las mitocondrias”. El origen de la célula moderna no fue, por tanto, un suceso único de simbiosis, sino una simbiosis serial.

Hay teorías para todos los gustos, y algunas son muy bonitas, como la de que el núcleo surgió como un mecanismo de defensa contra las mitocondrias

Las proteínas más viejas de la célula eucariota provienen sobre todo de arqueas, según los datos de los investigadores de Barcelona. Se ocupan de las funciones autoalusivas de nuestras células: la replicación del genoma, su transcripción (o copia a ARN, una molécula similar al ADN, pero con una sola hilera de letras en vez de dos) y la traducción de éste al lenguaje de las proteínas, que son las nanomáquinas que ejecutan todas las funciones celulares.

Las proteínas de edad intermedia son de origen bacteriano, pero no de las alfa-proteobacterias que originaron las mitocondrias, sino de otros grupos de bacterias muy distintos. Curiosamente, estas proteínas están hoy, sobre todo, en los sistemas de membranas intracelulares (retículo endoplásmico y aparato de Golgi, llamado así por el gran rival de Ramón y Cajal).

Como toda buena investigación, la de Pittis y Gabaldón plantea más preguntas que respuestas. Una de las mejores es: ¿de qué bacteria salieron esos sistemas membranosos, junto a los genes para fabricar sus proteínas? Gabaldón se muestra cauto: ha visto caer demasiadas teorías bonitas en los últimos 20 años.

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Un fósil millones de años dentro de nuestras células

Nuestro metabolismo ya existía hace 3.000 millones de años, antes que nuestros genes

Recreación de la Tierra durante el eón Arcaico Ampliar foto
Recreación de la Tierra durante el eón Arcaico, en los albores de la vida, de 4.000 a 2.500 millones de años atrás. The Archean World / Peter Sawyer

Los estudiosos del origen de la vida se enfrentan a una paradoja circular (como la del huevo y la gallina) que, probablemente, puede considerarse el más profundo misterio de la biología evolutiva. Toda la vida que conocemos tiene un fundamento doble: la auto-replicación, o capacidad de un organismo para sacar copias de sí mismo, y el metabolismo, la cocina de la célula que fabrica continuamente sus componentes básicos. Hoy están vinculados de forma inextricable, pero ¿cuál surgió primero en la noche de los tiempos? ¿Y de qué servía el uno sin el otro?

Una investigación bioquímica que imita las condiciones de los sedimentos del eón Arcaico (en los albores de la vida en la Tierra, hace de 4.000 a 2.500 millones de años atrás) muestra que dos rutas metabólicas (cadenas de reacciones químicas, o la cocina de la célula) ya funcionaban entonces igual que ahora, dentro de cada una de nuestras células. Tanto en la era Arcaica como hoy mismo, esas rutas responden al entorno, encendiéndose o apagándose en respuesta a la acidez y a los niveles de hierro. Es un fuerte indicio de que el metabolismo es anterior a las enzimas (proteínas con actividad catalítica) que lo ejecutan hoy. Y también, proponen los autores, a los genes que contienen la información para fabricar esas enzimas.

Tanto en la era Arcaica como hoy mismo, las rutas metabólicas responden al entorno, encendiéndose o apagándose en respuesta a la acidez y a los niveles de hierro

Una de las implicaciones más extraordinarias del trabajo de Markus Keller y Markus Ralser, del Centro de Biología de Sistemas de la Universidad de Cambridge, y sus colegas, que se presenta en Science Advances, es que llevamos dentro de cada una de nuestras células un testigo de la Tierra primitiva, como un trozo del pasado remoto: un sistema complejo y autoconsistente que, posiblemente, empezó a funcionar antes de la invención de la primera bacteria del planeta. Más aún: una invención que fundamentó la evolución de la primera bacteria. Un invento tan brillante que 3.000 millones de años de evolución no han podido superar. Da vértigo. Casi da hasta asco.

La máquina del tiempo de Keller y Ralser se basa, de manera paradójica, en la tecnología biológica más avanzada, la metabolómica. Si la genómica es el estudio simultáneo de todos los genes, y la proteómica el de todas las proteínas. La metabolómica lo es de todos los metabolitos, las moléculas simples (como la glucosa, la ribosa o el oxalato) que le sirven a toda célula para cocinar todo el resto de sus componentes, como los carbohidratos, las grasas, las proteínas y los genes.

Una de las reacciones del metabolismo primitivo; a la izquierda, a bajo pH se forma ribosa, un componente de los genes; a la derecha, a alto pH se forma eritrosa, precursor de las proteínas. ampliar foto
Una de las reacciones del metabolismo primitivo; a la izquierda, a bajo pH se forma ribosa, un componente de los genes; a la derecha, a alto pH se forma eritrosa, precursor de las proteínas. MARKUS KELLER

Los científicos de Cambridge se han centrado en dos de las rutas esenciales de ese metabolismo central que ocupa el centro de la cocina celular de todas las especias vivas. Se trata de la glucolisis y el ciclo de las pentosas fosfato, dos cadenas de reacciones enzimáticas que han torturado a los estudiantes de biología durante el último siglo. Convierten los azúcares como la glucosa (la comida) en energía (la gasolina), y también aportan la materia prima para construir muchos otros componentes celulares.

La vida no podría haber surgido en el universo joven, poco después del Big Bang. Porque del Big Bang solo salieron los elementos más simples, el hidrógeno y el helio, y los sistemas biológicos necesitan átomos más pesados, como el carbono y el nitrógeno, y algunos mucho más pesados, como los metales que catalizan las reacciones esenciales. Entre estos últimos, el más importante durante el eón Arcaico en que evolucionó la vida primitiva era el hierro (concretamente el hierro ferroso, por oposición al hierro férrico, más conocido como óxido en el lenguaje común).

Los científicos de Cambridge se han centrado en la glucolisis y el ciclo de las pentosas fosfato, dos cadenas de reacciones enzimáticas que han torturado a los estudiantes de biología durante el último siglo

Y es a este hierro (ferroso) al que responden los ciclos metabólicos de los investigadores de Cambridge. El hierro cumplía en aquella noche de los tiempos la función que hoy tienen las enzimas metabólicas, las nanomáquinas de gran complejidad que catalizan hoy esas mismas reacciones. Pero que, como atavismo del pasado remoto, siguen conservando en sus centros activos, o núcleos lógicos, el mismo metal, y en el mismo estado de oxidación (ferroso) que entonces.

Hoy hace falta un gen para fabricar un catalizador (una enzima). Entonces solo hacía falta comerse el hierro del océano circundante. Sí, puede que la vida fuera más fácil en el pasado. Pero también era menos interesante.

Más aún, nuestros procesos metabólicos centrales, los que operan en nuestras neuronas para alimentarlas de energía y materiales de construcción, siguen revelando cierta capacidad de auto-sostenimiento que no depende de las enzimas codificadas por los genes, sino del mero hierro (ferroso) que las antecedió en ese papel.

No hemos cambiado tanto en los últimos 3.000 millones de años. Al menos no tanto como en los últimos 10.

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Científicos chinos aseguran haber creado los primeros bebés modificados genéticamente

Las niñas, gemelas nacidas hace “varias semanas”, cuentan ahora con una modificación que supuestamente las protege contra el virus del sida, según el genetista He Jiankui

Un científico chino, He Jiankui, y su equipo, afirman haber creado los primeros bebés modificados genéticamente. Los bebés, Lulu y Nana, dos niñas nacidas hace “varias semanas”, se encuentran en perfecto estado de salud, asegura el genetista, He Jiankui, que utilizó la técnica de edición de genes conocida como CRISPR para mutar un gen y hacer a las pequeñas resistentes contra el virus causante del sida.

La polémica afirmación de He, investigador de la SUSTech (Southern University of Science and Technology of China) en Shenzhen, no ha podido ser contrastada. La investigación no se ha publicado en ninguna revista científica especializada, donde debería haberse sometido al análisis de otros expertos. Y las autoridades científicas de Shenzhen, según el periódico Beijing News, afirman que nunca recibieron la solicitud de permiso necesaria para llevar a cabo la prueba, por lo que han abierto una investigación.

La propia SUSTech se ha declarado “profundamente conmocionada” por este anuncio y ha precisado que He se encuentra en excedencia desde febrero. Su investigación no se comunicó a la Universidad ni a su Departamento, el de Biología, que “desconocían este proyecto de investigación y su naturaleza”, ha indicado el centro académico en un comunicado. El Comité Académico del departamento “cree que la conducta del doctor He Jiankui al usar CRISPR/Cas9 para editar embriones humanos ha violado gravemente la ética y los códigos de conducta académicos”.

La Universidad establecerá un comité independiente para investigar este incidente y dará a conocer sus resultados al público, señala el comunicado.

ASÍ FUNCIONA LA TÉCNICA CRISPR DE MODIFICACIÓN GENÉTICA DEL ADN

CRISPRFuente: Elaboración propia. DAVID ALAMEDA – EL PAÍS

En un vídeo colgado en YouTube, un sonriente He explica desde un laboratorio que “dos encantadoras pequeñas gemelas chinas, Lulu y Nana, han nacido en las últimas semanas en excelente estado de salud, para alegría de su madre, Grace, y de su papá, Mark”. El padre, precisa He, es portador del virus de inmunodeficiencia humana (VIH), causante del sida, y nunca pensó que podría procrear.

Según cuenta el experto, que se encuentra esta semana en Hong Kong para participar en unas jornadas sobre la ética de la manipulación genética, las niñas fueron concebidas mediante inseminación artificial. Tras la fecundación, el equipo científico inyectó reactivos CRISPR, una especie de tijeras moleculares de precisión, en el embrión para inactivar el gen CCR5. El fin era modificar el gen que el virus utiliza como puerta para introducirse en el sistema inmunológico humano.

“Si es cierto, este experimento es monstruoso. Los embriones estaban sanos, sin enfermedades conocidas. La edición genética en sí misma es experimental y todavía está asociada con mutaciones no buscadas, capaces de causar problemas genéticos en etapas tempranas y más tardías de la vida, incluido el desarrollo de cáncer” afirma Julian Savulescu, profesor de la Universidad de Oxford

A lo largo del desarrollo de los embriones, primero en laboratorio y después implantados en el útero de su madre, los expertos comprobaron varias veces, secuenciando el código genético de las criaturas, que todo se desarrollaba como debía y las niñas no presentaban más mutaciones que la prevista. “Ningún otro gen presentó cambios”, asegura He. La comprobación volvió a repetirse tras el nacimiento, anunciado originalmente en una entrevista en exclusiva con la agencia AP y en un artículo en la revista MIT Technology Review.

Según declara a AP, los padres de Lulu y Nana no son los únicos que se han sometido a sus pruebas. Otras seis parejas, donde el varón es seropositivo, también han aceptado el programa, lo que abre la posibilidad de que las dos niñas no sean las únicas modificadas genéticamente.

El genetista, formado en Estados Unidos y retornado a China como parte de un programa para atraer a los talentos educados en el exterior, asegura que es consciente de la polémica que su iniciativa va a despertar. Pero, asegura, no le parece que presente problemas éticos. Lo único que ha hecho, dice, es “abrir una igualdad de oportunidades para tener familias sanas”.

La universidad se ha declarado “profundamente conmocionada” por este anuncio y ha precisado que He se encuentra en excedencia desde febrero

Y las críticas ya han empezado a llover. La prueba hubiera sido imposible bajo la legislación estadounidense e ilegal bajo las normas europeas. Pero en China las regulaciones no son tan estrictas. Este país ya fue el primero en modificar genes de embriones humanos (no viables) y de monos con CRISPR. Una directiva ministerial de 2003 prohíbe la implantación para embarazo de embriones humanos modificados genéticamente, pero es solo una directiva, no una ley.

El profesor Julian Savulescu, director del Centro Uehiro de Ética Práctica de la Universidad de Oxford, asegura a la agencia Science Media Centre que “si es cierto, este experimento es monstruoso”. “Los embriones estaban sanos, sin enfermedades conocidas. La edición genética en sí misma es experimental y todavía está asociada con mutaciones no buscadas, capaces de causar problemas genéticos en etapas tempranas y más tardías de la vida, incluido el desarrollo de cáncer”. El experto también recuerda que ya existen maneras mucho más efectivas de prevenir el sida, incluido el sexo con protección, e incluso si se contrae el síndrome, hoy día existen tratamientos efectivos. “Este experimento expone a niños normales y sanos a riesgos de la edición genética a cambio de ningún beneficio necesario real”.

Según Savulescu, el experimento “contradice décadas de consenso ético y directrices sobre la protección de los participantes humanos en pruebas de investigación”. Los bebés resultantes de las pruebas de He “se están usando como cobayas genéticas. Eso es una ruleta rusa genética”.

He, por su parte, recuerda las críticas que llovieron en torno al nacimiento de Louise Brown, la primera niña concebida mediante fertilización in vitro (FIV). Su técnica, sostiene, es “otro avance de la FIV” que solo se aplicará a un reducido número de familias afectadas por una enfermedad.

En esta imagen tomada en octubre, dos investigadores del laboratorio de He Jiankui. 
En esta imagen tomada en octubre, dos investigadores del laboratorio de He Jiankui. Mark Schiefelbein AP

“No se trata de crear bebés de diseño, solo un niño sano”, asegura. No busca “mejorar la inteligencia, cambiar el color de ojos, la apariencia ni nada similar. No se trata de eso”. Según He, su método “puede ser la única manera de curar alguna enfermedad”.

“Entiendo que mi trabajo será controvertido, pero creo que las familias necesitan esta tecnología, y estoy dispuesto a aceptar las críticas”, señala He, que destaca que él mismo es padre de dos hijas. “No puedo pensar en un regalo más sano ni más bello para la sociedad que dar a una pareja la oportunidad de empezar una familia llena de amor”.

En la página web de su laboratorio, He asegura que su equipo y él han trabajado “durante varios años” editando los genomas de ratones, monos y embriones humanos inviables. En esa página incluye traducciones al inglés de los formularios para pedir el consentimiento de las parejas voluntarias que participan en el experimento, así como el permiso del comité ético del Hospital HarMoniCare de Mujeres y Niños en Shenzhen. “Estamos muy interesados en implicarnos con comunidades de pacientes y reguladores para debatir cómo definir, dirigir y restringir el uso ético de la cirugía genética en etapas tempranas de la vida”.

“No usamos la edición genética para eliminar enfermedades en humanos porque todavía no sabemos hacerlo suficientemente bien”, explicaba recientemente en un artículo en EL PAÍS a la investigadora Susana Balcells. “Para hacer esas modificaciones genéticas, es decir, que las personas puedan ir a su consulta de reproducción asistida y pedir que les hagan una intervención genética para tener hijos sin enfermedades, aún no tenemos los conocimientos que lo hagan de forma suficientemente eficaz y suficientemente segura”, añadía.

En Pekín, el profesor de genética del desarrollo José Pastor, director de laboratorio en la Universidad Tsinghua -una de las más prestigiosas de China- , señalaba que “el primer problema ético es el de editar la línea germinal, los bebés de diseño. A los occidentales nos parece como poco socialmente peligroso… Es algo sobre lo que los científicos tienen una moratoria mundial, pero que iba a acabar pasando de todas formas, por lo menos dentro de ciertos parámetros, y para los chinos puede que no suponga un dilema moral tan grande. El segundo problema, sobre el que no hay opiniones o diferencias culturales que valgan, son los enormes riesgos para los recién nacidos, que es algo que escandaliza también a los biólogos chinos”.

Los científicos chinos también han arremetido contra el experimento de He. En un comunicado firmado por 122 expertos, se reclama una investigación sobre el asunto, que tachan de “locura”. “Esta tecnología podría haberse probado desde hace mucho tiempo, pero los biólogos no lo hacen ni quieren hacerlo por la incertidumbre de provocar mutaciones no buscadas, otros graves riesgos y problemas éticos”, sostienen. La prueba, según estos expertos, “representa un duro golpe a la reputación mundial y el desarrollo de la investigación biomédica en China. También es extremadamente injusta contra la inmensa mayoría de académicos chinos que se esfuerzan en sus investigaciones científicas y en la innovación, y respetan las líneas éticas”.

Intereses comerciales

“Hay que mantener el escepticismo y asumir que todavía no sabemos si esto que nos cuentan ha ocurrido”, opina por su parte Lluís Montoliu, un investigador del Centro Nacional de Biotecnología que utiliza la técnica CRISPR para crear ratones con enfermedades raras similares a las humanas. “Parece más un anuncio de algunas de las empresas de este investigador, que tiene compañías y por lo tanto tiene intereses al respecto, más que una comunicación científica”, señala, según informa Manuel Ansede.

Montoliu recuerda que el experimento con las niñas chinas sería absolutamente ilegal en España y en muchos otros países, incluso en aquellos que abogan por una aplicación terapéutica de la edición genética, como EE UU y Reino Unido. “Es una aplicación de mejora genética. No se trata de curar una enfermedad que tengan subyacente o una enfermedad que puedan desarrollar a lo largo de su vida, sino que se trata de prevenir. Estamos mejorando a esa persona”, advierte el experto.

“Estaba claro que tarde o temprano iba a ocurrir, pero no tan temprano. Es demasiado pronto, demasiado arriesgado”, sostiene por su parte Francis Mojica, microbiólogo de la Universidad de Alicante y pionero en el estudio del sistema CRISPR en las bacterias. Para Mojica, es una “paradoja” que “Europa esté considerando que es peligroso consumir alimentos modificados con CRISPR y en China estén engendrando niños” con la técnica. “Es impactante y precipitado”, resume.

“La edición del genoma es una herramienta muy poderosa con grandes beneficios, y todo el mundo en este campo sabe ya que es posible hacerlo, pero eso no lo convierte en aceptable. En esta era del amanecer de las tecnologías genéticas es absolutamente esencial que la aplicación de estas tecnologías tenga una aprobación mucho más amplia”, asegura Paul Freemont,investigador del Imperial College de Londres, a Science Media Centre.

El riesgo de tumores

Daniel Mediavilla

En junio de este año, la revista Nature Medicine publicó dos artículos en los que se señalaban los riesgos asociados a CRISPR, uno liderado por un equipo de la farmacéutica Novartis en Boston (EE UU) y otro por investigadores del Instituto Karolinska sueco. En ambos se señala que la aplicación de CRISPR-Cas9 en células humanas puede facilitar la aparición de tumores. La explicación estaría en la función de una proteína clave en el buen funcionamiento de nuestro organismo.

P53 actúa como un guardián que vigila las roturas que se producen continuamente en el ADN para que las células no crezcan sin control y provoquen tumores. Lo que se hace con CRISPR-Cas9 es, desde el punto de vista de este guardián, una agresión que pone en peligro la estabilidad del genoma, y por eso la proteína dificulta los cambios que se quieren introducir con esta técnica en las células, deshaciendo el cambio o destruyendo la célula. Lo que observaron los investigadores es que si se aplica la edición genética a un grupo de células, las que por algún motivo tienen desactivado el P53 se modifican con más facilidad. Por eso, entre las células reparadas por CRISPR habría muchas con el p53 estropeado y si se trasplantasen a un paciente, como se hace en las terapias génicas para enfermedades hereditarias, esas células podrían provocar cáncer.

Los estudios no decían que sea imposible modificar una célula con P53 funcional pero sí indican que el proceso es menos eficiente de lo esperado y que una vez corregido el defecto genético habría que aplicar nuevas pruebas para comprobar que el guardián del genoma sigue activo.

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¿Son estas las criaturas más raras de la Tierra?

El hallazgo de dos nuevos organismos obliga a añadir una nueva rama al Árbol de la Vida

Son extraños, muy extraños. Tanto, que los investigadores no saben en qué rama del Árbol de la vida deberían colocar a estos organismos recién descubiertos en Canadá. Por eso, proponen en un artículo de Nature que se cree una nueva clasificación, especialmente pensada para ellos.

Los organismos, dos especies de microbios hasta ahora desonocidas y encontradas en una muestra de tierra canadiense, resultan tan diferentes a todo lo conocido que los investigadores no han tenido más remedio que reorganizar el Árbol de la Vida para dejarles un espacio.

Las criaturas, asignadas al reino Protista, el que contiene a todos los organismos eucariontes (hechos de células con núcleo y membrana) que no pueden ser clasificados en los otros tres reinos eucariotas (Hongos, Animales y Plantas), fueron colocados al principio en un grupo denominado hemimastigotes, pero los primeros análisis genéticos revelaron que tampoco ese era su lugar, ya queresultaron ser mucho más extraños de lo que nadie había llegado a sospechar.

Los primeros hemimastigotes fueron observados a principios del siglo XIX y clasificados como un Phylum aparte dentro de un “super reino” mucho más grande, aunque los biólogos de aquella época ya reconocían que no sabían exactamente dónde colocarlos.

Pero las nuevas evidencias halladas en su ADN demuestran que estas criaturas son, también, completamente diferentes a todas las formas de vida de este super reino. De hecho, los investigadores creen que los hemimastigotes podrían ser representantes de un reino propio y completamente nuevo para la Ciencia. Lo que obligaría a añadir una nueva rama al Árbol de la Vida.

The Simpson Lab, Dalhousie University
The Simpson Lab, Dalhousie University

Raros y torpes

Las especies recién descubiertas tienen un cuerpo oblongo, rodeado por filas de flagelos en forma de hilo. Cuando los investigadores pudieron verlos por primera vez en imágenes 3D obtenidas con microscopios electrónicos de barrido, se quedaron boquiabiertos.

Según explicó a Live Science Yana Eglit, de la Universidad canadiense de Dalhousie y coautora del estudio, “tienden a moverse algo torpemente. A primera vista parecen ciliados (otro importante grupo de células de aspecto peludo), pero nadan de una forma mucho menos coordinada”.

Eglit recolectó a los extraños organismos mientras caminaba por un sendero en Nueva Escocia recogiendo muestras de diversos terrenos para analizar. “Por supuesto -afirma la investigadora- cada vez que vemos un charco inusual, o lago salado, o lo que sea, aprovechamos para recoger muestras”.

En honor al lugar donde fue descubierto, antiguo territorio de los Mi´kmaq, en cuyo folklore abundan las criaturas extrañas, como el ogro pekudo Kukwes, una de las especies fue bautizada como Hemimastix kukwesjijk. Un nombre de lo más adecuado, ya que se trata de un voraz depredador.

Una vida separada del resto

Las anteriores clasificaciones de los hemimastigotes se basaban únicamente en el tamaño y la forma de sus estructuras visibles. Pero gracias a su información genética, los científicos pudieron clasificar a las nuevas criaturas con una precisión sin precedentes, y revelar un linaje que ocupa una posición única entre los demás eucariotas.

En palabras de Alastair Simpson, autor principal del estudio, “se trata de una rama del Árbol de la Vida que ha permanecido separada del resto durante mucho tiempo, quizá durante más de mil millones de años, y de la que no teníamos información alguna hasta ahora”.

Según los investigadores, su hallazgo servirá para conocer mejor cómo evolucionaron las primeras formas de vida celular compleja, y para establecer mejor las relaciones que existen entre los primeros organismos que poblaron la Tierra.

“Este descubrimiento -concluye Simpson- redibuja, literalmente, nuestra rama del Árbol de la Vida en uno de sus niveles más profundos. Y abre una nueva puerta para comprender la evolución de las células complejas y sus antiguos orígenes, mucho antes de que emergieran los animales y las plantas en la Tierra”.

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Neurociencia y educación: 12 principios que todo educador debería conocer

Para garantizar aprendizajes verdaderamente significativos, es indispensable entender qué sucede en el cerebro de una persona cuando está aprendiendo. Por ello, aquí te contamos 12 principios que todo educador debe conocer.

En su libro, Neurociencias y educación: Guía práctica para padres y docentes, Marcela Garrido Díaz intenta responder la necesidad que tienen los padres y los educadores de entender cómo funciona el cerebro. En cuatro capítulos, la autora habla de los componentes del cerebro, de los procesos de maduración, del desarrollo armónico del cerebro y de algunos factores que inciden en dicho desarrollo. Además, Garrido expone ejemplos para relevar la neurociencia como un elemento indispensable de la educación y explica, en términos simple, qué es el aprendizaje y cómo ocurre éste.

Lo primero que explica la autora es que el aprendizaje es un procesos en el cual se adquieren y se modifican algunos conocimientos, valores, conductas, destrezas, habilidades y comportamientos, como resultado de una instrucción formal o informal, del estudio, la experiencia, el razonamiento y la formación. Aunque no se sabe mucho de la neurofisiología del aprendizaje, menciona Garrido, sí existen algunos datos claves que permiten entender cómo y cuándo sucede. Por ejemplo, se sabe que el cerebro está disponible para el aprendizaje en las primeras etapas de vida, momento en el cual, las neuronas se multiplican a gran velocidad. Se sabe que el aprendizaje está relacionado con la modificación de conexiones sinápticas. Sobre esto hay otros principios acerca del aprendizaje del cerebro que la autora explica en 12 puntos esenciales:

1. El cerebro es un complejo sistema adaptativo

Una de las características más poderosas del cerebro es la capacidad que tiene de adaptarse y funcionar en muchos niveles y de forma simultánea. De forma continua e interactiva, en el cerebro operan cosas como pensamientos, emociones, imaginación, predisposiciones y fisiología.

2. El cerebro es social

En los primeros años de vida, el cerebro está en su estado más flexible y receptivo. Éste se configura a medida que interactuamos con el entorno y las personas. Esto quiere decir que el aprendizaje que ocurre en el cerebro está profundamente influido por la naturaleza de las relaciones sociales.

3. La búsqueda de significado es innata

Buscar significado es encontrar sentido a nuestras experiencias. Esta búsqueda se orienta en la supervivencia y es algo básico para el cerebro. Además está dirigida por nuestras metas y valores, y se ordena desde la necesidad de alimentarnos y encontrar seguridad, hasta la exploración de nuestro potencial.

4. La búsqueda de significado ocurre a través de “pautas”

Las pautas son mapas esquemáticos y también categorías innatas y adquiridas. El cerebro necesita y registra automáticamente lo familiar, y al mismo tiempo, busca y responde a nuevos estímulos. Éste intenta discernir y entender pautas a medida que ocurren y le da forma a nuevas pautas que son únicas y propias. Además, se resiste a que le impongan cosas sin significado, es decir, cosas aisladas que no importan para quien está aprendiendo. Esto quiere decir que, en una educación efectiva, se debe dar la oportunidad a los alumnos de que sus cerebros formulen sus propias pautas de entendimiento.

5. Las emociones son críticas para la elaboración de pautas

Lo que aprendemos es influido y organizado por las emociones y otros elemento mentales que implican expectativas, prejuicios, autoestima e interacción social. Estas emociones se moldean unos a otros y no se separan y por esto, un clima emocional apropiado, es fundamental para el aprendizaje.

6. El cerebro percibe simultáneamente

En una persona sana, los dos hemisferios cerebral interactúan en cada actividad. Garrido explica que es importante reconocer esto para introducir proyectos o ideas que sean “globales” desde el comienzo. Es decir que permitan que ambos hemisferios sigan interactuando.

7. El aprendizaje implica dos tipos de atención

Las dos atenciones son: la localizada y la periférica. Esto quiere decir que el cerebro absorbe información de lo que es consciente y de lo que está más allá de su foco de atención inmediato. Es, por lo tanto, fundamental que se preste atención a todos los factores de un entorno educativo.

8. El aprendizaje implica procesos conscientes e inconscientes

Gran parte del aprendizaje ocurre de una manera inconsciente. Esto significa que la comprensión de muchas cosas puede darse horas, semanas o meses más tarde después de una clase. Es clave entonces, que los educadores faciliten ese procesamiento inconsciente que llega después, convirtiéndolo en algo visible.

9. Tenemos al menos, dos formas de organizar la memoria

La primera forma es un conjunto de sistemas que permiten recordar información relativamente no relacionada –motivada por un premio y un castigo–, y la segunda es una memoria espacial/autobiográfica que no necesita ensayo y error y permite el recuerdo de experiencias. El aprendizaje significativo ocurre a través de la combinación de ambos enfoques de memoria.

10. El aprendizaje es un proceso de desarrollo

El cerebro es “plástico”, esto quiere decir que es moldeado por la experiencia de la persona. Hay secuencias de desarrollo predeterminadas en un niño, incluida la ventana de oportunidades que asientan la estructura básica necesaria para el aprendizaje posterior. Al ser un proceso, el ser humano siempre es capaz de aprender más pues las neuronas continúan haciendo y reforzando conexiones neuronales a lo largo de toda la vida.

11. El aprendizaje complejo se incrementa por el desafío y se inhibe por la amenaza

El cerebro aprende de manera óptima cuando es desafiado en un entorno que estimula el asumir riesgos. Sin embargo, ante una amenaza, se limita, se hace menos flexible. Por eso se debe crear un ambiente relajado con bajas amenazas y altos desafíos.

12. Cada cerebro está organizado de manera única

Todos tenemos el mismo sistema cerebral, sin embargo todos tenemos diferencias que son consecuencia de una herencia genética o muchas veces del entorno. Esas diferencias se expresan en términos de estilos de aprendizaje, talentos e inteligencias.

Estos 12 puntos evidencian que la mente humana no sólo es un músculo, sino un órgano que registra y aprovecha todo lo que experimenta y descubre. Teniendo en cuenta esto, padres y educadores pueden aprovechar dicha información para impulsar experiencias de aprendizaje significativo que tienen un gran impacto a nivel cerebral con el fin de potenciar el aprendizaje de todos y cada uno de ellos.

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Videos: Evolución

Grandes momentos de la evolución: secretos de supervivencia51:45 18 octubre 2018

Veremos cómo de la nada surge la vida en un planeta, y cómo ésta empieza a ser compleja. De una sola célula a seres diversos, tan distintos como un pez, un pájaro o un mamífero.

 

 

Test evolución:

https://www.bbc.com/mundo/noticias-45670635#

Luca:

https://cienciaes.com/quilociencia/2018/09/24/el-nacimiento-de-luca/

Los orígenes humanos:

https://www.nationalgeographic.es/video/tv/los-origenes-humanos?utm_campaign=facebook_septiembre&utm_medium=post&utm_source=facebook

https://noticiasdelaciencia.com/art/29836/identifican-un-peptido-que-pudo-existir-en-el-amanecer-de-la-vida

Estromatolitos:

https://telefrenacalentamiento.wordpress.com/2018/08/12/estromatolitos-el-origen-de-la-vida-maria-eugenia-farias-tedxtalks/

Clima y evolución humana:

https://www.bloglenovo.es/clima-y-evolucion-humana/?utm_source=facebook.com&utm_medium=social&utm_campaign=XTC_ORG

http://www.europapress.es/ciencia/habitat-y-clima/noticia-explicacion-clima-benigno-tierra-cuando-aparecio-vida-20180809165803.html

Órganosvestigiales:

https://www.cientificasmentes.com/evidencias-de-la-evolucion-los-organos-vestigiales/

EL ADN – LA DIVERSIFICACION DEL ARBOL DE LA VIDA :
El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el modelo para todas las características heredadas en los seres vivos. Es una secuencia muy larga, escrita en código, que debe transcribirse y traducirse antes de que una célula pueda fabricar las proteínas que son esenciales para la vida. Cualquier tipo de cambio en la secuencia de ADN puede conducir a cambios en esas proteínas y, a su vez, pueden traducirse en cambios en los rasgos que controlan esas proteínas.- https://www.thoughtco.com/dna-and-evolution-1224567
http://www.bbc.co.uk/programmes/p005lp0j
https://www.thoughtco.com/introduction-to-evolution-130035
https://www.thoughtco.com/about-analogous-structures-1224491
https://www.thoughtco.com/dna-mutations-1224595
https://www.thoughtco.com/mutations-affect-evolution-1224607
https://www.thoughtco.com/gene-mutation-373289CAMBIOS EN EL ADN : Todas las células están bastante bien equipadas con una forma de verificar una secuencia de ADN para detectar errores antes y después de la división celular o mitosis.

La mayoría de las mutaciones, o cambios en el ADN, se detectan antes de que se hagan copias y esas células se destruyen. Sin embargo, hay momentos en que los pequeños cambios no hacen mucha diferencia y pasarán por los puntos de control. Estas mutaciones pueden acumularse con el tiempo y cambiar algunas de las funciones de ese organismo. Si estas mutaciones ocurren en células somáticas, en otras palabras, células adultas normales del cuerpo, entonces estos cambios no afectan a la descendencia futura. Si las mutaciones ocurren en gametos , o células sexuales, esas mutaciones se transmiten a la siguiente generación y pueden afectar la función de la descendencia. Estas mutaciones de gametos conducen a la microevolución y de ella a la macroevolución.

Cuanto más se relacionen las especies en el árbol filogenético de la vida , más estrechamente se superpondrán sus secuencias de ADN. Incluso las especies muy distantemente relacionadas tendrán cierto grado de superposición de secuencias de ADN. Ciertas proteínas son necesarias incluso para los procesos más básicos de la vida, por lo que las partes seleccionadas de la secuencia que codifica esas proteínas se conservarán en todas las especies de la Tierra.

Ahora que las huellas digitales de ADN se han vuelto más fáciles, rentables y eficientes, se pueden comparar las secuencias de ADN de una amplia variedad de especies.

De hecho, es posible estimar cuándo las dos especies divergieron o se ramificaron a través de la especiación. Cuanto mayor es el porcentaje de diferencias en el ADN entre dos especies, mayor es la cantidad de tiempo que las dos especies han estado separadas.

Estos ” relojes moleculares ” se pueden usar para ayudar a llenar las lagunas del registro fósil. Incluso si faltan enlaces dentro de la línea de tiempo de la historia en la Tierra, la evidencia de ADN puede dar pistas sobre lo que sucedió durante esos períodos de tiempo. Si bien los eventos de mutación aleatoria pueden arrojar los datos del reloj molecular en algunos puntos, sigue siendo una medida bastante precisa de cuándo las especies divergieron y se convirtieron en nuevas especies.

David Attenborough LO EXPLICA EN ESTE VIDEO – Entonces, 150 años después de la publicación del libro revolucionario de Darwin, la genética moderna ha confirmado su verdad fundamental: toda la vida está relacionada. Y nos permite construir con confianza el árbol complejo que representa la historia de la vida.

Comenzó en el mar, hace unos 3.000 millones de años. Las moléculas químicas complejas comenzaron a agruparse para formar manchas microscópicas: células. Estas fueron las semillas de las cuales se desarrolló el árbol de la vida. Pudieron dividirse, replicarse como lo hacen las bacterias y, a medida que pasaba el tiempo, se diversificaron en diferentes grupos. Algunos permanecieron unidos el uno al otro, de modo que formaron cadenas; hoy los conocemos como algas. Otros formaron bolas huecas que colapsaron sobre sí mismas creando un cuerpo con una cavidad interna. Eran los primeros organismos multicelulares: las esponjas son sus descendientes directos.

A medida que aparecieron más variaciones, el árbol de la vida creció y se hizo más diverso. Algunos organismos se volvieron más móviles y desarrollaron una boca que se abrió en un intestino. Otros tenían cuerpos endurecidos por una barra interna. Comprensiblemente desarrollaron órganos de los sentidos alrededor de su parte delantera.

Un grupo relacionado tenía cuerpos que estaban divididos en segmentos con pequeñas proyecciones a cada lado que los ayudaban a moverse en el fondo del mar. Algunas de estas criaturas segmentadas desarrollaron pieles protectoras duras que daban rigidez a sus cuerpos. Entonces, los mares se llenaron con una gran variedad de animales.

Y luego, hace unos 450 millones de años, algunas de estas criaturas acorazadas se arrastraron fuera del agua y se aventuraron a aterrizar. Y aquí, el árbol de la vida se ramificó en una multitud de diferentes especies que explotaron este nuevo entorno de muchas maneras.

Un grupo de ellos desarrolló colgajos alargados en la espalda que a lo largo de muchas generaciones finalmente se convirtieron en alas. Los insectos habían llegado. La vida se movió en el aire y se diversificó en innumerables formas. Mientras tanto, de regreso en los mares, esas criaturas con la barra rígida en sus cuerpos lo habían fortalecido encerrándolo en hueso. Aumentaron de tamaño y crecieron cráneos. Crecieron aletas, equipadas con músculos que les permitieron nadar con velocidad y potencia. Entonces el pescado ahora dominaba las aguas del mundo.

Un grupo de ellos desarrolló la capacidad de tragar aire de la superficie del agua. Sus aletas carnosas se convirtieron en las piernas de soporte de peso y hace 375 millones de años algunas de estas criaturas atrapadas siguieron a los insectos en la tierra. Eran anfibios con pieles mojadas y tuvieron que regresar al agua para poner sus huevos, pero algunos de sus descendientes desarrollaron pieles secas y escamosas y rompieron su enlace con el agua al poner huevos con conchas herméticas.

Estas criaturas, los reptiles, fueron los antepasados ​​de las tortugas, serpientes, lagartos y cocodrilos de hoy en día. Y, por supuesto, incluyeron al grupo que en aquel entonces, llegó a dominar la tierra: los dinosaurios.

Entonces, el árbol de la vida floreció en una multitud de ramas nuevas, pero hace 65 millones de años un gran desastre alcanzó a la Tierra. Cualquiera sea su causa, una gran proporción de animales fueron exterminados. Todos los dinosaurios desaparecieron a excepción de una rama, cuyas escamas se habían modificado en plumas. Ellos fueron los pájaros.

Mientras se extendían por los cielos, un pequeño grupo aparentemente insignificante de supervivientes comenzó a aumentar en número en el suelo. Estas criaturas difieren de sus competidores en que sus cuerpos eran cálidos y aislados con capas de pelo, fueron los primeros mamíferos. Con gran parte de la tierra dejada vacante después de la gran catástrofe, ahora tenían su oportunidad. Sus cálidos cuerpos aislados les permitieron estar activos en todo momento, tanto de noche como de día, y en todos los lugares desde el Ártico hasta los trópicos; en agua y en tierra; en llanuras cubiertas de hierba y en los árboles.

Artículo de El País
Publicado en 1º Bachiller, 4º ESO, Artículos científicos, Biologia y Geología, Ciencia, Evolución y clasificación de seres vivos, Origen y evolución de la vida, Recursos

Homero y la teoría de la generación espontánea

La lectura de la ‘Ilíada’ le vino a dar a Francesco Redi la clave para tumbar el principio por el cual los seres vivos pueden nacer de manera espontánea de la materia inerte

Estatua de Francesco Redi en Florencia.
Estatua de Francesco Redi en Florencia. CC BY-SA 3.0

Según nos cuenta Alberto Savinio, quiso la leyenda que Homero fuese ciego por una crueldad práctica de la musa. Al sumirlo en las tinieblas, hizo que el rapsoda se reconcentrase en su alma cantora, de la misma manera que en algunas partes de las Islas Canarias la crueldad de cierta gente lleva a arrancar los ojos a los canarios para que así canten mejor.

Dejando a un lado la entrada de Savinio dedicada a Homero en su Nueva Enciclopedia, hay que decir que se ha escrito mucho sobre el rapsoda griego y más aún sobre las peripecias de Ulises en La Odisea, así como sobre los muertos de la Ilíada, el poema épico en el que se cuentan algunos días del último año de la legendaria guerra de Troya.

Homero y la teoría de la generación espontánea

Por contra, se ha escrito muy poco, o casi nada, acerca de la importancia que tuvo la Ilíada en la biogénesis o proceso que viene a demostrar que los seres vivientes provienen de otros seres vivientes. Vamos a contar aquí la relación entre ambas y, con ello, vamos a remontarnos hasta la Italia de mediados del siglo XVII, donde el médico Francesco Redi dio con la clave para tumbar el principio de generación espontánea, teoría vigente hasta entonces y, por la cual, los seres vivos pueden nacer espontáneamente de la materia inerte.

En su obra Experimentos acerca de la generación de los insectos, escrita en forma de epístola a Carlo Roberto Dati, noble florentino y discípulo de Galileo, el médico Francesco Redi cuenta cómo el canto XIX de la Ilíada despertó su interés. Hay que apuntar que Redi tenía un gran conocimiento de los clásicos, ya que, además de médico, era lingüista y catedrático de lengua toscana en la Academia Florentina. En el citado canto de la Ilíada, Francesco Redi se encontró con la conversación que tuvo Aquiles con su madre Tetis ante el cadáver de Patroclo, hijo de Menecio, caído en la batalla.

Ante el cuerpo inerte del guerrero, Aquiles teme que “las moscas penetren por las heridas que el bronce causó al esforzado hijo de Menecio, engendren gusanos, desfiguren el cuerpo y corrompan todo el cadáver”. A continuación, Tetis le dice a su hijo que no tema, que no se preocupe pues ella misma procurará “apartar los importunos enjambres de moscas, que se ceban en la carne de los varones muertos en la guerra”.

Homero y la teoría de la generación espontánea

La citada lectura le vino a dar a Redi la clave para tumbar la doctrina vigente hasta entonces, la misma que señalaba que los seres vivos pueden nacer de manera espontánea de la materia inerte y que fue doctrina desarrollada por Aristóteles en su Historia de los animales, donde el Estagirita acepta la generación espontánea que atribuye a animales imperfectos. Dicha doctrina sería aceptada en siglos siguientes, ya que, según san Agustín, coincidía con el relato sagrado contenido en la Biblia. Ante tal autoridad no había argumentos que valiesen.

Por ello, para desmontar el relato bíblico, era necesaria la valentía que aproximase la incertidumbre a la vivencia, poniendo en práctica la observación siguiendo el método científico. Para demostrar que las larvas nacen de los huevos que los insectos ponen en la carne y no de la putrefacción de esta, Redi se puso a experimentar, metiendo carne en una serie de frascos, cerrando unos y dejando otros al descubierto, siendo estos últimos donde observó que había moscas y que, poco tiempo después, la carne estaba agusanada.

Influidos por el medievalismo científico, los seguidores del principio de la generación espontánea alegaron que los gusanos no existían en los botes cerrados debido a la falta de aire. Entonces Redi volvió a su experimento y los cubrió con una gasa, en vez de hacerlo con corcho, de tal manera que se permitía al aire entrar en los botes, aunque no a las moscas, descubriendo con esto que las moscas dejaban sus huevos en la misma gasa, confirmando así la hipótesis de la biogénesis.

Influido por el relato homérico de la Ilíada, el médico Francesco Redi dará el primer paso para desmontar el principio, hasta entonces vigente, de la generación espontánea. Luego vendrían Vallisneri, Spallanzani y Pasteur, para contribuir a su fin.

El hacha de piedra es una sección donde Montero Glez, con voluntad de prosa, ejerce su asedio particular a la realidad científica para manifestar que ciencia y arte son formas complementarias de conocimiento.

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