31 diciembre, 2011

Cierre del X Carnaval de Química

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Durante este mes, BioUnalm tuvo el honor de acoger la X Edición del Carnaval de Química. Esta edición fue especial porque el 2011 fue el Año Internacional de la Química. Quiero agradecer a todos los que contribuyeron con el carnaval, ya que es por ustedes que ésta gran iniciativa sigue vigente, divulgando de manera rigurosa y entretenida esta apasionante área de la ciencia. Así que, sin más preámbulos, les presento las 11 entradas participantes.

La primera contribución llegó gracias a @Manuel_SanchezA a través de su blog Curiosidades de la microbiología. Manuel nos habló sobre qué pasó con las archifamosas bacterias del arsénico, un año después de su publicación en Science. En él nos comenta los resultados obtenidos por la principal crítica del trabajo de Wolfe-Simon et al., la microbióloga Rosie Redfield, así como también, la publicación de la secuencia del genoma de esta bacteria gracias al trabajo del Dr. Simon Silver.

@DaniEPAP —creador del Carnaval— se hizo presente con una interesante pregunta: “¿Cuál es tu reacción química favorita?” a través de su blog Ese punto azul pálido. Entre las más populares tenemos la Rx de Maillard, Rx de Belousov Zhabotinsky y el pardeamiento enzimático por oxidación de polifenoles (la explicación de por qué tu manzana se “oxida” una vez que la muerdes).

Además, @DaniEPAP se hizo presente con otra entrada. ¿Alguna vez te preguntaste cómo despega un módulo lunar en la LUNA? ¿Cuál fue el combustible usado?. Entérate aquí.

El chocolate, a parte de ser un delicioso manjar, tiene propiedades beneficiosas para la salud gracias a la gran cantidad de antioxidantes que posee. Borja a través de su blog Destejiendo el mundo (@Destejiendo) nos muestra la relación entre los chocolates y la salud.

Quienes seguimos el gran blog de @ScientiaJMLN, Scientia, estamos acostumbrados a leer unas historias fascinantes. José Manuel tiene la habilidad de encontrarle una relación tan fantástica a cosas que “aparentemente” no las tienen. Adaptada a una historia épica (El señor de los anillos), él nos cuenta cómo pudo atrapar a la pinosilvina —un potente agente antimicrobiano y antifúngico natural— usando sus queridas ciclodextrinas. Sin lugar a dudas se lleva el Óscar a “Mejor artículo científico adaptado”.

Desde la hermosa tierra de Ecuador, Alexis Hidrobo nos cuenta la química que está detrás del amor, la acción que cumplen las endorfinas, feniletilaminas, norepinefrinas y oxitocinas en el amor de pareja. Su artículo “Las flechas químicas de Cupido” fue publicado a través de Hablando de Ciencia (@HdCiencia). Además, quiero aprovechar la oportunidad para felicitarlos por el documental “Del mito a la razón”, un trabajo independiente memorable.

¿Algún día nos olvidaremos por completo de las lavadoras y los detergentes?. Como siempre Francis (@emulenews) nos trae las últimas novedades de la ciencia. Esta vez nos cuenta sobre un algodón recubierto con una capa de dióxido de titanio dopado con nitrógeno y con otra de yoduro de plata que se limpian simplemente poniéndolas al sol.

¿Será que todos los procesos importantes para la vida, incluso esa extraña cosa que llamamos conciencia humana, no sea más que una simple interacción de partículas subatómicas y campos de energía?. El anfitrión, @biounalm, se hace presente tratando de responder esta interrogante.

¿Cuáles han sido las investigaciones más resaltantes del año en el mundo de la química? La respuesta sólo la puede dar un referente en la divulgación científica en español como lo es César Tomé (@EDocet). César considera que los avances más importantes del 2011 se centraron en dos grandes áreas de estudio: el origen de la vida y la biología sintética. Entérate cuáles son (en la primera de ellas) a través de su blog Experientia Docet.

@jmmulet nos cuenta la historia de unos hermanos mellizos que padecían de una enfermedad muy rara cuyos síntomas eran tan peculiares que ningún especialista pudo dar un diagnóstico definitivo. Un día encontraron a un paciente que presentaba la misma sintomatología, pero a diferencia de los mellizos, su mal estaba identificado: distonia dopa-sensible (una enfermedad genética). El tratamiento funcionó, pero sólo por un tiempo. Nuevos síntomas aparecieron. Finalmente encontraron la causa original a todos sus problemas. ¿Cómo lo hicieron? Entérate cómo leyendo la entrada preparada por JM Mulet en Los productos naturales ¡vaya timo!.

Finalmente, Elisa Benitez (@EbeniTIC) a través de su blog Que no te aburran las M@tes quien nos da una breve entrada sobre el Año Internacional de la Química.

Bueno, no queda nada más que desearles a todos un Feliz Año 2012, que todas sus metas se cumplan y sus proyectos se concreten y será hasta una nueva oportunidad. Ahora cedo el testigo a Daniel Martín Reina quien albergará en su blog, La aventura de la ciencia, la XI edición del carnaval. Éxitos!.

NOT-Top TEN del 2011: lo más extraño, bizarro y jocoso del año

En el 2011 se presentaron historias, noticias e investigaciones realmente extrañas y, en algunos casos, jocosas. Así que como un bonus track al Top TEN presentado ayer haremos un recuento de las 10 historias que te robaron una sonrisa o un WTF?! durante el año, un NOT-Top TEN al mismo estilo de ESPN…

10. Plantas que actúan como personas

Cuando vemos una planta, creemos que son los seres vivos más aburridos del mundo, ya que son sésiles, no nos divierten, y no mueven sus hojas si están felices. Sin embargo, a pesar de que parezcan inanimados, presentan muchas actividades sociales típicas de los humanos. Aquí haremos un pequeño recuento de cosas que hacen que las plantas se comporten como personas.

9. Estrecha relación entre un murciélago y una planta carnívora

En 1980, un ecólogo llamado Jonathan Moran hizo una extraña observación en la especie Nepenthes rafflesiana ‘elongata. A diferencia de la otras,  esta variedad no presentaba aromas ni colores llamativos que le permitan atraer pequeñas presas. Debido a esto, la N. r. elongata capturara siete veces menos insectos que las variedades comunes. Entonces, ¿cómo hace para sobrevivir un “predador” que no caza?. La respuesta estaba en su mejor amigo, el murciélago Kerivoula hardwickii.

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8. El mejor ABSTRACT de la historia

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7. Los extravagantes cascos de los membrácidos

Los membrácidos (treehoppers) es el grupo insectos más raros y espectaculares que he visto alguna vez ya que poseen una especie de casco que adquiere unas formas muy caprichosas, tales como: espinas, semillas, hojas, excrementos de aves, hasta de hormigas. ¿A qué se debe? Entérate aquí.

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6. Un bonito regalo garantiza el apareamiento

Resulta que las arañas niñeras (Pisaura mirabilis) también ‘pagan por tener sexo’. Los machos que deseen aparearse con una hembra no pueden presentarse con las manos patas vacías. Lo que hacen es capturar un insecto, envolverlo con su seda y ofrecérselo a su compañera para que ella se entretenga examinándolo y comiéndolo mientras el macho hace su trabajo.

5. Volviendo los tejidos transparentes

¿Alguna vez has imaginado tener el poder de ver a través de la ropa piel de alguien? ¿Ver cómo funciona —en tiempo real— cada uno de sus órganos?. Tal vez sea una idea descabellada pero un grupo de investigadores japoneses (cuándo no los japoneses con sus cosas raras) han desarrollado una novedosa solución acuosa llamada Scale que permite convertir los tejidos en estructuras ópticamente transparentes, sin perder su forma ni función.

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4. Hongos convierten a hormigas en zombis

Imagínense que dentro de sus intrincadas cavernas subterráneas, las hormigas tuvieran una sala de cines en 3D. Todas hacen fila para ver el estreno de una película de terror que trata sobre un hongo, Ophiocordyceps unilateralis, con la capacidad de invadir sus cerebros y modificar su comportamiento a través de químicos que controlan la mente, provocando que dejen su trabajo, abandonen la colonia y se dirijan hacia una hoja ubicada a unos 25cm del suelo en un ángulo específico contra el sol, para finalmente matarlas y liberar sus esporas… Para mala suerte de las hormigas, esto no es una película sino la vida real.

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3. Ganadores de la Carrera mundial de células

Este año, por primera vez en la historia de la biología, se llevó a cabo la Carrera Mundial de Células. Los ganadores fueron anunciados en Diciembre durante el Encuentro Anual de la Sociedad Americana para la Biología Celular. Con una impresionante velocidad de 0.000000312Km/h células madre fetales mesenquimales de la médula ósea obtenidas por investigadores de la Universidad de Singapur se llevaron el título. Nuestra historia “La fórmula 1 celular” fue citada por la página oficial del concurso.

2. PhD Comics: La materia oscura

Espectacular trabajo realizado por Jorge Cham (creador de PhD Comics) que nos explica de manera sencilla, entretenida y detallada, ¿qué es la materia oscura?… Tienen que verlo:

Dark Matters from PHD Comics on Vimeo.

1. El póster vivo de “Contagio”

Este año se estrenó la película “Contagio”. Me gustó mucho la trama y la rigurosidad científica que le pusieron a la historia (algo muy difícil de ver en los productos de Hollywood), así como también la forma cómo un simple bloguero charlatán conspiranoico sin escrúpulos puede influir en la forma de pensar de las personas, poniendo en riesgo miles de vidas. Sin embargo, lo más memorable fue el anuncio publicitario que pusieron días antes de su estreno. Sólo tienen que ver el video:

¡FELIZ AÑO A TODOS!

30 diciembre, 2011

Top TEN del 2011

Como es costumbre cada fin de año, haremos un recuento de los 10 acontecimientos científicos cubiertos en el blog que causaron más impacto entre los lectores. Este año ha sido muy movido para la ciencia, lleno de descubrimientos, controversias, cosas que alguna vez te preguntaste pero nunca te atreviste a hacerlo, así que empezaremos la cuenta regresiva (fue muy difícil hacerlo porque hubo historias muy buenas que no pudieron ser consideradas, espero que estén de acuerdo con el ranking):

10. Qué viva el Carnaval!

No se trata de carnavales llenos de disfraces, sexo, alcohol y drogas, sino de unos mucho más divertidos. Este año BioUnalm fue anfitrión de los Carnavales de Biología, Física y Química [mañana sale el resumen]. Las historias abordadas por grandes divulgadores que se hicieron presentes son simplemente ESPECTACULARES, así que te puedes entretener leyendo cada una de ellas a través de los resúmenes y esperemos acoger otros carnavales en el 2012.

9. Fundamentos claves de la biología se desmoronan

Como en toda área de la ciencia, existen ciertos fundamentos y teorías que se mantienen vigentes por muchísimos años llegando a ser considerados como principios básicos que rigen una determinada función de la naturaleza. Sin embargo, lo bello de la ciencia es que por más rigurosa y corroborada que sea una teoría, tarde o temprano aparece un suceso aislado que la desmorona.

El primero ocurrió en mayo, cuando científicos de la Universidad de Pennsylvania reportaron haber encontrado más de 10,000 regiones en las cuales las bases del ARNm no correspondían a las bases del ADN que la generaron, y muchos de estos ARNm llegaban a codificar proteínas que portaban estos cambios en sus secuencias de aminoácidos, incluso, algunos eran más grandes o más pequeños que los originales.

El artículo publicado en Science llamó la atención de la comunidad científica y muchos se mostraron escépticos, y no era para menos —que el ARNm no hiciera caso a lo que le dice su “manual de instrucciones” era muy raro. Ya se conocían ciertas enzimas y mecanismos moleculares que editaban el ARNm cambiando su secuencia final. Sin embargo, lo que encontraron estos investigadores era muy extraño porque los cambios se daban de formas que no eran explicadas con los mecanismos conocidos.

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El segundo ocurrió en Diciembre. A todos nos enseñaron que las células eucariotas se diferencian de las procariotas (bacterias) porque estas últimas no presentan núcleo, ni compartimientos internos especializados (organelos), ni microtúbulos. Sin embargo, un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) descubrieron que ciertas bacterias del género Prosthecobacter presentaban microtúbulos hechos a base de dos tubulinas muy primitivas.

8. La luz como interruptor de genes

¿Podemos controlar genes y por lo tanto el comportamiento de alguien usando un simple rayo de luz? De ser posible, lo es, pero falta mucho para que lo apliquemos a nuestra vida cotidiana. Sin embargo, este año se dio un gran avance en la optogenética ya que un grupo de investigadores logró curar a ratones diabéticos usando una cápsula de células portando genes que codifican para la insulina que se activaban en presencia de la luz azul.

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7. Tendemos a empatar cuando jugamos yan-ken-po

¿Quién no ha resuelto una disputa, de manera justa, jugando “piedra, papel o tijera”? Según un estudio publicado en Proceedings of the Royal Society B de manera inconsciente estamos predispuestos a empatar porque imitamos los movimientos de nuestro adversario. Esta fue la entrada más visitada del año, gracias al empujoncito que nos dio Microsiervos.

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6. Accidente nuclear de Fukushima

Como muchos recordamos, el 11 de Marzo ocurrió un terremoto de 8.9° al norte de Japón el cual dañó considerablemente las turbinas de enfriamiento de los reactores nucleares de la Planta Nuclear Fukushima Daiichi. En un primer momento se dijo que todo estaba bajo control, pero al pasar los días veíamos que las torres estallaban, liberando grandes cantidades de sustancias radiactivas a la atmósfera, entre ellas el Cs-137 y el I-131. El peligro que representaba este suceso lo abordamos en dos episodios (Parte I y Parte II). Sin embargo, los medios de comunicación no daban una información acertada debido a que no entendían los conceptos básicos de mediciones de radiactividad, tasa de dosis, dosis absorbida y dosis equivalente. Se daban muchos valores en milisierverts por hora (mSv/Hr), Curios (Cu) o Becquereles por metro cuadrado (Bq/m2) que nadie entendía, así que elaboré dos artículos explicando detalladamente en qué consistían estas unidades y cuáles eran los límites aceptables y máximos permitidos (Parte I y Parte II).

5. La capacidad regenerativa de las salamandras

Las salamandras son unos animales espectaculares porque tienen la capacidad de regenerar cualquier tejido, órgano o parte de su cuerpo (extremidades, cola y hasta ojos) rápidamente. Sin embargo, por más de 200 años no se ha tenido muy en claro cuántas veces la salamandra podría hacer este “truco”, o si esta capacidad regenerativa se veía afectada a medida que envejecía. Para dar una respuesta definitiva, un grupo de investigadores japoneses hicieron una estudio que duró nada menos que 16 años en una especia de salamandra llamada Cynops pyrrhogaster (tritón pecho de fuego), con el fin de evaluar su capacidad regenerativa durante este periodo de tiempo.

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4. Especial de Halloween

Podemos encontrar cosas muy tenebrosas en el mundo natural. El 31 de Octubre hice un recuento de las historias más escalofriantes y bizarras que he escrito en el blog. Entérate cuáles son…

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3. El Megavirus

En Octubre se descubrió en las costas chilenas al virus más grande conocido hasta la fecha, tal es su colosal tamaño que puede ser confundido con una bacteria y hasta puede ser infectado por otros virus (virófagos). Estos virus gigantes presentan genes encargados de reparar el ADN, otros que codifican enzimas encargadas plegar las proteínas y unas más que modifican aminoácidos y azúcares, que no son encontrados en los típicos virus que hoy conocemos. Y si a todo esto sumamos que estos virus son aislados de ecosistemas marinos, no sería descabellado pensar que se originaron a partir de células eucariotas primitivas. Sin embargo, a diferencia de ellas, su evolución se oriento hacia la reducción de su genoma (evolución reductiva), típica de las bacterias intracelulares.

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2.El mundo subatómico de la biología

La biología a nivel molecular funciona de manera muy diferente a lo que conocemos. Todo ocurre en un mundo de probabilidades, donde un electrón puede estar en más de un lugar a la vez. Donde la energía de los fotones recibidos por los complejos fotosintéticos son transportados por el camino más eficiente hacia los centros de reacción, pero para hacerlo deben probar todas las rutas posibles de manera simultánea. Donde los olores no son percibidos según la forma de la molécula sino por la vibración de sus enlaces. En otras palabras, toda la complejidad de la vida puede verse reducida a una “simple” interacción de partículas y campos de energía…

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1. Más rápido que la luz

Sin dudas, esta ha sido la noticia del año (en el mundo científico). El escepticismo es muy grande. Muchos artículos que tratan de explicar este fenómeno han sido publicados en los últimos meses. Pero ¿de qué se trata?. Resulta que un grupo de investigadores del CERN y del experimento OPERA del Laboratorio Nacional del Gran Sasso en Italia han descubierto que los neutrinos viajan más rápido que la luz en el vacío. Esto lo observaron al calcular que los neutrinos cubrían una distancia aproximada de 730Km unos 60 nanosegundos más rápido de lo que le tomaría a la luz hacerlo.

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Esto contradice lo que dice la Teoría Especial de la Relatividad propuesta por Albert Einstein en 1905. Según ésta, no existe nada más rápido en el universo que la velocidad de la luz porque se requeriría de una energía infinita para hacerlo, algo que es imposible de alcanzar. Las explicaciones propuestas se basan en la sensibilidad y precisión de los equipos, análisis de los resultados, duración de los pulsos de rayos de neutrinos disparados desde el CERN los cuales son muy grandes comparados con la desviación estándar de las medidas tomadas, el punto de vista de los observadores (los GPS, los detectores en Italia y el CERN y las propias partículas) que es la base de la Teoría Especial de la Relatividad, etc. Seguro que el próximo año tendremos más novedades.


NOTA: El ranking se hizo en base al número de visitas por entrada, la presencia en las redes sociales (twitter, facebook, menéame, divúlgame, etc.) y el impacto mundial de la noticia.

29 diciembre, 2011

Bacterias de la piel producen “efecto AXE” sobre los mosquitos de la malaria

Compuestos volátiles generados por estas bacterias nos vuelven más o menos atractivos para los mosquitos.

malaria

Muchos nos hemos preguntado ¿por qué los moquitos pican más a unos que a otros?. Resulta que estos insectos se guían por señales químicas que emanamos de nuestro cuerpo. Bajo ese mismo principio actúan los repelentes, que están conformados por sustancias químicas que no son atractivas para ellos.

Las bacterias de la piel cumplen un rol importante en nuestro aroma personal, sin ellas, por ejemplo, nuestro sudor no tuviera olor alguno, sobre todo en las axilas. Entonces, como la microbiota epidérmica es diferente en cada persona, los mosquitos se verán atraídos por unos más que por otros.

Para corroborar esta hipótesis, un grupo de investigadores liderados por el Dr. Niels Verhulst de la Universidad de Wageningen (Holanda) han demostrado que la composición bacteriana de la piel juega un rol importante en la atracción de los mosquitos transmisores de la malaria (Anopheles gambiae). Los resultados aparecen publicados el 28 de Diciembre en PLoS ONE.

Verhulst y sus colaboradores reclutaron a 48 voluntarios entre 20 y 64 años. A cada uno se le dio una media de nylon que debían usar durante los tres días que durara el experimento. Además, se colectó sus emanaciones corporales dos veces por día. Luego se comparó el poder atractivo de las emanaciones de cada participante con respecto a un olor control y a partir de las medias de nylon se hizo el cultivo de los microorganismos que quedaron atrapados en ella.

Nueve de los 48 participantes demostraron ser muy atractivos para los mosquitos mientras que siete no lo fueron. Cuando hicieron los cultivos bacterianos y los relacionaron con sus respectivos voluntarios observaron que los participantes que eran menos atractivos para los mosquitos tenían una mayor diversidad pero menor abundancia microbiana que los que eran más atractivos.

Por otro lado, la abundancia relativa de especies del género Staphylococcus fue mayor en los participantes más atractivos, mientras que los del género Pseudomonas eran más abundantes en los participantes menos atractivos. Otros géneros como Brevibacterium y Corynebacterium no mostraron diferencias significativas entre unos y otros.

Debemos considerar que sólo una pequeña parte de las bacterias que habitan en nuestra piel pueden ser cultivados en el laboratorio. Sin embargo, Staphylococcus y Pseudomonas son las más abundantes de todas.

Según los resultados obtenidos, las personas que tienen una mayor abundancia de especies del género Staphylococcus emanan sustancias volátiles que son más atractivas para los mosquitos de la malaria, mientras que las personas con mayor proporción de especies del género Pseudomonas liberan sustancias menos atractivas para ellos. Conclusiones similares ya han sido obtenidas en dos estudios previos (aquí y aquí), demostrándose así la veracidad de la hipótesis.

La explicación podría ser que una mayor diversidad microbiana —especialmente de Pseudomonas—en la piel hace que las sustancias volátiles atractivas para los mosquitos que son producidas por los Staphylococcus sean transformadas en sustancias menos atractivas o repelentes para ellos. Otra explicación es que el “efecto AXE” de los Staphylococcus es enmascarado por las sustancias volátiles generadas por otras bacterias.

Estos resultados podrían ayudar a desarrollar cremas o jabones que reduzcan los niveles de Staphylococcus en la piel y así evitar la picadura por estos insectos. Los resultados podrían ser confirmados además en otras especies de mosquitos como Aedes aegypti quien es responsable de la transmisión del dengue y la fiebre amarilla.


Referencia:

ResearchBlogging.orgVerhulst, N., Qiu, Y., Beijleveld, H., Maliepaard, C., Knights, D., Schulz, S., Berg-Lyons, D., Lauber, C., Verduijn, W., Haasnoot, G., Mumm, R., Bouwmeester, H., Claas, F., Dicke, M., van Loon, J., Takken, W., Knight, R., & Smallegange, R. (2011). Composition of Human Skin Microbiota Affects Attractiveness to Malaria Mosquitoes PLoS ONE, 6 (12) DOI: 10.1371/journal.pone.0028991

27 diciembre, 2011

Animación: La fisiología del acné

Sé que muchos adolescentes han sufrido alguna vez de acné pero pocos saben exactamente a qué se debe. Esta animación (aunque está en inglés, pueden activar del CC para subtitularla) nos enseña, de manera muy explícita, la fisiología del acné y su tratamiento.

De manera resumida, nuestra piel está llena de unos diminutos poros por donde secretamos una especie de grasa lubricante llamada sebo. En ciertos casos, se secreta tanto sebo que los poros se obstruyen, atrapando las células muertas que también salen por esa vía. Las bacterias que viven en la piel encuentran un ambiente anaeróbico ideal para desarrollarse, alimentándose de todo lo que queda atrapado dentro y generando una infección (un granito bien rojito). Nuestro sistema inmune responde y empieza la guerra. Tras el combate, todos los desechos forman una sustancia blanca conocida como pus (un granito blanco).

Entonces, como lo que ocurre es una infección el tratamiento se da a base de antibióticos recetados por un dermatólogo. La otra forma es usando cremas a base de peróxido de benzoílo, el cual forma radicales libres muy reactivos que matan a las bacterias…

Vía Crude Matter (Scientific American Blogs).

26 diciembre, 2011

El mundo subatómico de la biología: Biología cuántica

Los seres vivos no somos más que un conjunto de átomos maravillosamente organizados, así que estamos gobernados por sus leyes y principios.

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Sin embargo, el mundo subatómico no se parece en nada al que los biólogos están acostumbrados estudiar. En el presente artículo trataré de ver en qué medida puede afectar el comportamiento de las partículas subatómicas al mundo vivo que conocemos, sin adentrarnos en conceptos ni ecuaciones complicadas (no soy físico y sería muy difícil para mí explicarlos), tratando de que al menos les quede una idea —algo reduccionista—  de cómo ciertos aspectos complejos de la vida pueden llegar a ser netamente físicos.

Los orígenes

Hace un poco más de 80 años, el físico alemán Werner Heisenberg propuso los conceptos centrales de la física cuántica que buscaba explicar ese misterioso mundo de los átomos, donde los fotones y los electrones se comportan de una manera realmente extraña, a veces lo hacen como onda y otras como partícula, fenómenos que no pueden ser explicados usando las leyes de la mecánica clásica de Newton.

Heisenberg dio una brillante salida a este problema planteando su famoso principio de la incertidumbre. En él decía que es imposible determinar el estado de una partícula. En otras palabras, no podemos cuantificar exactamente la masa, energía, posición y momento lineal (cantidad de movimiento), en un determinado instante porque los valores no son fijos sino que están dentro de un rango, donde habrán valores que serán más probables de obtener que otros. El problema es que cuanto más nos acercamos a un valor probable para una propiedad, más nos alejamos del valor probable para otra propiedad.

Tal vez este concepto nos parezca extraño —lo fue hasta para el propio Albert Einstein— porque vivimos en un mundo macro, donde las cosas pueden ser medidas con facilidad y casi de manera “exacta”, la única limitante es la precisión del equipo que usemos. Sin embargo, a nivel atómico, el impacto de la incertidumbre es muy grande.

Pero no sólo la incertidumbre es significativa en dimensiones espaciales pequeñas sino también en dimensiones temporales pequeñas y esto es relevante para la biología, donde muchos procesos moleculares (Ej.: reacciones enzimáticas, excitación de fotorreceptores o transporte de electrones) se dan en periodos de tiempo extremadamente cortos, a nivel de los femtosegundos (1fs = 0.000000000001s).

Entonces, si no podemos determinar la posición exacta de un electrón o el nivel de energía que tenga, cómo podemos estudiar las reacciones bioquímicas a nivel molecular. La respuesta la dio el físico austriaco Erwin Schrödinger —sí, aquel que perdió su gato y ofrecía una jugosa recompensa por quien lo encontrara vivo y muerto—. Él desarrolló una ecuación en la que consideraba a la incertidumbre, en cualquier sistema, como la probabilidad de encontrar una partícula en un lugar y momento determinado.

Cuando un electrón interactúa con otro —tal como se da en una reacción química— deja de tener una posición incierta (descrita por una función de onda) para adquirir una posición definida. A esto los físicos llaman colapso de la función de onda, un concepto que vimos en el video anterior.

Por si no lo sabías, Schrödinger fue considerado el padre de la biología cuántica tras publicar su libro “What is life?” (“¿Qué es la vida?”) en 1944.

Sin embargo, una solución alternativa y sencilla de la ecuación de Schrödinger fue planteada por Walter Kohn en la década de 1960’s llamada Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). En vez de analizar cada electrón del sistema en base a su función de onda, se combinó a todos los electrones en una única función de densidad. Esto simplificaba enormemente los cálculos porque ya no había que determinar la posición de cada electrón en una molécula, el cual nos da 3N variables (donde N es el número de electrones), sino todos eran analizados a la vez en función a su densidad electrónica que depende sólo de 3 variables.

La DFT no pudo ser aprovechada hasta entrada la década de 1990’s, cuando el poder computacional se incrementó considerablemente permitiendo hacer todos estos cálculos de manera más rápida. No obstante, a pesar de las supercomputadoras que tenemos en la actualidad, pocos átomos pueden ser analizados de manera simultánea (hasta 100 por vez).

Mecánica cuántica en sistemas biológicos

La biología cuántica puede considerarse como la evolución natural de la biofísica, esa rama que estudia el comportamiento y la dinámica de las moléculas y estructuras más elementales de los seres vivos (Ej.: el plegamiento de las proteínas, la elasticidad del ADN, la fuerza protón motora, las cadenas transportadora de electrones, la fluidez de la membrana celular, la naturaleza de los impulsos eléctricos, la percepción de los colores, etc.).

Se dice que es una evolución natural porque la biofísica actual aún se basa en los principios establecidos por la mecánica newtoniana, algo que como vimos párrafos atrás ya no puede ser aplicado a un nivel tan elemental como es el mundo de las moléculas y los átomos.

Brújula biológica

Un ejemplo del efecto cuántico en los sistemas biológicos se da en el sistema de navegación de ciertas aves, tortugas y hasta en la mosca de la fruta (magnetorrecepción). Los criptocromos son unos fotorreceptores que capturan la luz de longitudes de onda que van de 380 a 450nm (entre la UV y la azul). Por un mecanismo aún desconocido, cada vez que un fotón de esta longitud de onda golpea los criptocromos se genera un par de electrones con espines (momento angular o rotación) entrelazados, una propiedad típica de la mecánica cuántica.

El entrelazamiento cuántico se da cuando dos partículas comparten una propiedad mutuamente dependiente, de manera instantánea y sin importar la distancia a la que se encuentren.

Por ejemplo (tomado y adaptado de Cuentos Cuánticos), tenemos una partícula verde, la cual está conformada por dos componentes: una subpartícula amarilla y una azul. Si desintegramos la partícula verde en sus dos componentes esenciales y uno lo guardamos en  nuestra casa y el otro lo mandamos a Júpiter, hasta no observar el color del componente que nos tocó, no sabremos el color del otro, ¿cierto?.

En este caso podemos afirmar que nuestro componente —y el que está en Júpiter— es amarillo y azul a la vez (estado de coherencia), pero en el momento que observemos uno de los dos, y por azar me da azul, puedo afirmar rotundamente que el otro es amarillo (estado entrelazado). Esto quiere decir que la información viajó de manera instantánea desde mi casa hacia el gigante gaseoso o viceversa.

Entonces, ¿qué pasaría si los productos de reacción de un sistema son dependientes del espín?. Como el campo magnético tiene la capacidad de alterar el espín del electrón, entonces, ejercerá un efecto sobre los productos de reacción alterando la respuesta de los fotorreceptores, así que el ave tendrá la capacidad de ‘ver’ las líneas del campo geomagnético.

Fotosíntesis cuántica

FMOEn el 2007, se descubrieron los primeros indicios del efecto cuántico en la fotosíntesis. Cuando dispararon brevísimos pulsos de rayos láser al complejo Fenna-Matthews-Olson (FMO) —un proteína presente en bacterias verdes del azufre como Chlorobium tepidum que se encarga de recolectar la energía de los fotones de luz y transferirlos a los centros de reacción fotosintética— se observó que la energía se transfería por coherencia cuántica.

Por extraño que parezca, la energía colectada de los fotones viaja a los centros de reacción usando el camino más eficiente. Pero para lograr esto tuvo que probar todos los caminos posibles simultáneamente, ¿cómo pudo lograr esto?. La energía se encuentra en múltiples estados al mismo tiempo (coherencia), una vez que explora todas las rutas posibles y encuentra la más eficiente colapsa y pasa a formar un estado simple.

Cómo analogía imagínense que tienen tres rutas para ir al trabajo y salen de casa en plena hora punta. Ustedes pueden tomar sólo una ruta a la vez y no sabrán si por las otras habrá mayor o menor tráfico. Sin embargo, si estuvieran en un estado de coherencia cuántica, podrían tomar las tres rutas al mismo tiempo y ver cuál de ellas es la más rápida. En ese preciso momento en que determinan la ruta más rápida, colapsará su estado de coherencia para pasar a un estado simple. Al final habrán tomado una sola ruta pero probando las tres simultáneamente.

Lo más extraño es que este efecto cuántico se dio en un sistema considerado como muy grande, complejo y caliente. Esta es la clave de porqué las plantas son tan eficientes capturando la energía de la luz solar que humillan a nuestros paneles solares más sofisticados.

Sentido del olfato

Nadie podía explicar cómo podemos ser capaces de reconocer miles de olores diferentes con menos de 400 receptores olfatorios. ¿Será que la mecánica cuántica vuelva a tener la respuesta?. De manera sencilla, la principal teoría que explica cómo olemos nos dice que cada molécula o parte de ella (odotipos) es reconocida en base a su forma (disposición de sus átomos) por un receptor en particular, formando un mecanismo del tipo ‘llave-cerradura’. La combinación de receptores activados genera un determinado olor.

Lamentablemente esta hipótesis ‘colapsa’ cuando se le pregunta: ¿por qué diferentes moléculas pueden tener el mismo olor o moléculas similares pueden tener olores diferentes?. Un pequeño grupo de ‘herejes’ piensan que el olor no depende de la forma de la molécula sino de la vibración de sus enlaces, un fenómeno explicado por la mecánica cuántica.

Esta teoría de las vibraciones fue introducido allá por 1930 pero fue reforzada experimentalmente por Luca Turín en 1996. De manera sencilla dice que la vibración de las moléculas se empalman con los estados de energía de los electrones de los receptores olfatorios a través de un fenómeno conocido como túnel de electrón inelástico. La energía cinética del electrón no es lo suficiente como para atravesar un determinado estado de energía, así que excava un ‘túnel’ a través de él permitiendo activar el receptor olfatorio.

Se que es muy difícil entenderlo así que mostraré un ejemplo. A inicios de año Franco et al. demostraron que la teoría vibracional del olfato podría ser cierta ya que las moscas de la fruta tuvieron la capacidad de diferenciar una misma molécula deuterada y no deuterada. Lo que hicieron fue cambiar uno, dos o tres hidrógenos de una molécula de aceptofenona por deuterios (isótopo más pesado del hidrógeno que tiene un neutrón de más y los enlaces presentan una frecuencia de vibración diferente). Las moscas fueron entrenadas para elegir la versión deuteradas y cuando las sometieron a un laberinto donde en una salida estaba la versión normal y en otra la versión deuterada, eligieron la deuterada. Y el mismo comportamiento se observó con otras moléculas deuteradas.

En los últimos años se está investigando este mismo efecto en otros tipos de interacción entre receptores y ligandos, por ejemplo: en la unión de un antígeno a su anticuerpo, o el de una hormona, fármaco o neurotransmisor a su receptor, los cuales originan respuestas biológicas sumamente complejas, por ejemplo, la expresión de los genes y esa extraña sensación a la que llamamos: conciencia humana.

Conclusiones

Entender cómo el mundo subatómico influye en la vida nos puede dar claves de cómo hace la vida para no sucumbir al aumento de la entropía del entorno. Los seres vivos somos átomos estructurados de una manera magistral, que parecería ir en contra de la tercera ley de la termodinámica. Quién sabe, tal vez este estado complejamente estructurado es el que demande menos energía mantener.

Para terminar, hemos visto que muchos procesos importantes para la vida, incluso la propia conciencia humana, pueden verse reducidos a una cuestión de partículas o campos y sus interacciones, algo que a los científicos no les gusta aceptar, pero como dice el premio Nobel Steven Weinberg: “es ese el modo como funciona el mundo”.


Referencias:

ResearchBlogging.orgRinaldi, A. (2011). When life gets physical EMBO reports, 13 (1), 24-27 DOI: 10.1038/embor.2011.236

Breithaupt, H. (2006). The costs of REACH. REACH is largely welcomed, but the requirement to test existing chemicals for adverse effects is not good news for all EMBO reports, 7 (10), 968-971 DOI: 10.1038/sj.embor.7400816


Esta entrada participa en el VIII Carnaval de Biología albergado en Resistencia Numantina, el X Carnaval de Química alojado en BioUnalm y en el XXVI Carnaval de Física celebrado en Cuentos Cuánticos.

23 diciembre, 2011

Estudio demuestra que fósiles de Doushantuo no son embriones ni bacterias

Se trataría de Holozoos, organismos eucariotas que se desarrollaron después del último ancestro común entre animales y hongos.

doushantuo

Todo empezó en 1998, cuando dos investigadores de la Universidad de Harvard y uno de la Universidad de Pekín anunciaron el descubrimiento de unos fósiles bien preservados, de unos 570 millones de años de antigüedad, en la Formación de Doushantuo. Todo indicaba que estos fósiles, que se formaron en pleno Período Ediacárico, parecían ser los embriones de los primeros animales que poblaron la Tierra.

Aunque originalmente fueron descritos como colonias de algas, las imágenes de microscopía electrónica mostraban un patrón de desarrollo caracterizado por una división celular continua sin aumento de tamaño (palintomía), el cual puede ser observado claramente en los primeros estadíos del desarrollo embrionario de los animales modernos. Cuando el espermatozoide fecunda el óvulo, el cigoto se divide en dos células, luego en cuatro, después en ocho, y así sucesivamente, sin embargo el tamaño total del embrión (en este caso la blástula) sigue siendo el mismo.

Esta hipótesis se vino abajo en el 2006, cuando Hagadorn et al. usaron la microscopía tomográfica de rayos X de sincrotrón (srXTM) —una técnica no destructiva que escanea las estructuras internas de fósiles o restos arqueológicos, en tres dimensiones y con una resolución micrométrica— para analizar los fósiles de Doushantuo. Gracias a ella pudieron identificar que las células tenían núcleo, confirmando así su origen eucariota; pero no tenían una capa externa de células diferenciadas (epitelio) que aparece durante el desarrollo embrionario. Aún así, no se podía descartar la idea que fuera algún tipo de forma desarrollo embrionario primitivo.

En el 2007 la hipótesis sufrió otro golpe bajo cuando Bailey et al. encontraron un fósil de una bacteria del azufre (Thiomargarita sp.) de 600 millones de años de antigüedad que mostraba un patrón estructural similar en forma y tamaño a los fósiles encontrados en Doushantuo. Sin embargo, unos meses después, nuevas observaciones hechas por Yin et al. mostraban que los fósiles de Donshuantuo estaban envueltos por una pared tipo cística, como si fuera un embrión en un estado de diapausa. La hipótesis volvía a la vida.

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Ahora, un grupo de investigadores liderados por la Dra. Therese Huldtgren y el paleontólogo Stefan Bengtson del Museo de Historia Natural de Suecia demostraron que estos fósiles presentaban características incompatibles con los embriones animales y que su patrón de desarrollo era similar al observado en los Holozoos —grupo evolutivo hermano de los hongos que dio origen a los animales, los coanoflagelados y los mesomicetozoeos— donde la función de la palintomía es la formación de esporas (propágulos) que serán liberados para germinar y formarán nuevos individuos, según reportaron el 23 de Diciembre en Science.

Huldtgren et al. también usaron la srXTM para obtener imágenes de gran resolución de los fósiles de Doushantuo. En ellos volvieron a observar la presencia de un núcleo por cada célula y en algunos casos mostraban una morfología alargada o de mancuerna, lo que indicaría que la célula estaba en pleno proceso de división. Todos estos datos apuntaban a lo mismo: se trataba de células eucariotas.

Los investigadores no pudieron observar una diferenciación de las células ni la formación de capas germinales en ninguno de los fósiles, características típicas de un desarrollo embrionario. Sin embargo, en algunos casos, se observó que los agregados celulares adquirían una forma similar al de un maní (alargadas con una leve constricción en el centro).

Esto indicaría que estas células cumplían con un ciclo de vida: la célula madre empezaba crecer y adquirir una cubierta externa para formar una estructura cística, luego empezaba a dividirse de forma constante sin aumentar de tamaño (palintomía) formando una estructura similar a una blástula pero sin diferenciación de tejidos ni presencia de capas germinales, finalmente la envoltura cística adquiría una forma de maní y liberaba todas las células que contenía como si fueran esporas (propágulos) y el ciclo se volvía a repetir.

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Entonces, si no es un embrión de un animal primitivo y tampoco es una bacteria, ¿qué rayos es?. Las características que presenta el fósil es típico de un Holozoo, un grupo de organismos que se originó a partir del último ancestro común entre hongos y animales pero antes de la aparición del ancestro común de todos los animales que conocemos en la actualidad. Por su ciclo de vida, pudo haber sido muy parecido a los ictiospóreos (mesomicetozoeo), un parásito estricto de los peces, aunque este carece de los ornamentos que aparecen en la envoltura cística de los fósiles de Doushantuo.

Éstos resultados ahondan más el misterio de la aparición de los animales durante el período Ediacárico, sobre todo porque al no ser fósiles de embriones los encontrados en Doushantuo, quiere decir que los animales aparecieron mucho después y que su radiación y diversificación fue más rápida de lo imaginada.


Referencia:

ResearchBlogging.orgHuldtgren, T., Cunningham, J., Yin, C., Stampanoni, M., Marone, F., Donoghue, P., & Bengtson, S. (2011). Fossilized Nuclei and Germination Structures Identify Ediacaran "Animal Embryos" as Encysting Protists Science, 334 (6063), 1696-1699 DOI: 10.1126/science.1209537

22 diciembre, 2011

¿Cómo oyen las serpientes?

serpiente

Las serpientes no tienen ni orejas, ni conducto auditivo externo, ni tímpanos. Entonces, ¿cómo oyen?. Interesante pregunta. Antes de leer este artículo creía que las serpientes oían a través de sus lenguas bífidas capaces de detectar las vibraciones del aire; sino ¿qué sentido tendría para una cascabel tener una sonaja en la cola?. No creo que su única función sea disuadir a sus atacantes. Pero no, sus lenguas sirven para detectar señales químicas.

Una hipótesis sugiere que las serpientes oyen a través de las vibraciones que viajan por el suelo, que son percibidas por los huesos de la mandíbula y transferidas al cerebro a través de los huesos del oído interno conectados a ella. Sin embargo, aún se desconoce si las serpientes son capaces de percibir —usando un mecanismo similar— las vibraciones que viajan a través del aire

Para encontrar a una respuesta definitiva, un grupo de investigadores daneses liderados por el biólogo Christian Christensen estudiaron el potencial eléctrico cerebral de once pitones reales (Python regius) en respuesta a sonidos con diferentes frecuencias y volúmenes. Los resultados publicados hoy en The Journal of Experimental Biology muestran que las pitones —y tal vez todas las serpientes— pueden percibir los sonidos a través de la vibración de sus cráneos.

Christensen y sus colegas pusieron una serie de electrodos en la cabeza de las pitones para medir la actividad de las neuronas que conectan los huesos del oído interno con el cerebro. Luego sometieron a las serpientes a sonidos con diferentes frecuencias (de 80 a 1000Hz) y volúmenes (de 50 a 110dB). Los investigadores encontraron una mayor actividad neuronal en respuesta a sonidos de bajas frecuencias (de 80 a 160Hz), siendo menor la sensibilidad a medida que la frecuencia aumentaba —a 80Hz podían oír volúmenes superiores a 78dB mientras que a 160Hz oían a partir de 96dB.

No obstante, aún quedaba una pregunta más por resolver. ¿Cómo transmitían el sonido a través de los huesos del oído interno que son sensibles a las vibraciones?. Los investigadores observaron que a una frecuencia de 80Hz se generaban vibraciones en el suelo que podían ser percibidas por el cuerpo de las serpientes. En cambio, a mayores frecuencias, la vibración generada en el suelo es tan débil que sería imposible que las capten.

Entonces, Christensen y su equipo colocaron sensores al cráneo de las pitones y descubrieron que éste vibraba a las frecuencias comprendidas entre los límites detectados en el experimento anterior. Estos resultados demostraban que las pitones pueden escuchar y lo hacen a través de las vibraciones del aire transmitidas directamente hacia los huesos del cráneo, mas no como respuesta a los cambios en la presión atmosférica (presión sonora).

Ahora queda investigar si otras serpientes u otros animales que carecen de un sistema auditivo externo usan este mismo mecanismo para percibir los sonidos.


Referencias:

Christensen, C. B., Christensen-Dalsgaard, J., Brandt, C. and Madsen, P. T. (2012). Hearing with an atympanic ear: good vibration and poor sound-pressure detection in the royal python, Python regius. J. Exp. Biol. 215, 331-342. DOI: 10.1242/​jeb.062539

21 diciembre, 2011

Vitamina E promueve la reparación de la membrana celular

Su actividad antioxidante protege al músculo esquelético de ciertas miopatías.

vitamina-E

El tejido muscular está sometido a un estrés mecánico —de contracción y relajación— constante, provocando daños en la membrana celular de los miocitos, que si no son reparados a tiempo pueden causar ciertas miopatías. Por suerte, contamos con proteínas que solucionan este problema. Una de ellas es la disferlina, quien localiza las regiones dañadas de la membrana y promueve su reparación. Cuando esta proteína está mutada, el individuo sufre de una distrofia muscular de cintura.

Un reciente estudio publicado en Nature Communications muestra que el α-tocoferol —más conocido como la vitamina E— también cumple un rol importante en la reparación de la membrana celular de los miocitos. Usando cultivos celulares, investigadores de la Universidad de Ciencias de la Salud de Georgia (EEUU) liderados por el Dr. Paul McNeil, observaron que este compuesto protege a los fosfolípidos de la membrana plasmática del ataque de los radicales libres generados durante el esfuerzo físico.

La clave se encuentra en que la vitamina E tiene la capacidad de asociarse con las membranas celulares evitando que los radicales libres generados como producto de la respiración —la cual es abundante en los tejidos musculares— oxiden los fosfolípidos. Cuando la membrana se daña o se rompe, ésta se regenera a través de una fusión mediada por iones de calcio (Ca2+). Sin embargo, cuando los fosfolípidos son oxidados, la fusión ya no se da.

Las sospechas del rol que cumple este compuesto en la homeostasis del tejido muscular vino a partir de estudios previos en modelos biológicos. Cuando los animales experimentales fueron sometidos a dietas deficientes en vitamina E se observó una necrosis miocítica y distrofias musculares mortales. Sin embargo, la dieta humana es muy rica en vitamina E y su deficiencia suele presentarse sólo como consecuencia de problemas fisiológicos que afectan su asimilación. En estos casos, se observó una pérdida considerable de la fuerza muscular y algunas miopatías.

Entonces, para entender su funcionamiento, los investigadores cultivaron células musculares en dos medios diferentes: uno enriquecido con vitamina E y otro no (control). Luego, usaron unos potentes rayos láser o unos raspadores con el fin de dañar sus membranas. Ambos tratamientos mostraron el mismo efecto, pero aquellas células que crecieron en el medio de cultivo con vitamina E lograron recomponer sus membranas más rápido que las células control. Esto demostraba que la vitamina E no previene el daño pero si promueve su reparación.

Luego, McNeil y sus colegas reemplazaron la vitamina E por su análogo, el Trolox, que también presenta un efecto antioxidante y es capaz de asociarse a la membrana celular, y sometieron a las células a un daño físico en presencia del peróxido de hidrógeno —una sustancia sumamente oxidante. Las células que crecieron en el medio enriquecido con la vitamina E o el Trolox pudieron reparar su membrana a diferencia de las células control, que murieron. Esto demostraba que el efecto antioxidante de la vitamina E es esencial para este proceso.

Sólo quedaba una pregunta más por resolver. ¿Es indispensable que la molécula se asocie con la membrana para promover su reparación?. Para ello los investigadores cultivaron las células en medios enriquecidos con tres antioxidantes que no se asocian con la membrana celular: la vitamina C, el DTT (ditiotreitol) y una peroxidasa del rábano. Ninguna de estas tres pudieron promover la reparación de la membrana, aunque la vitamina C mostró cierta capacidad para hacerlo y se debía a que este compuesto recicla y regenera la vitamina E endógena (presente naturalmente en las células).

A pesar que el estudio fue hecho in vitro, los resultados son alentadores, sobre todo para aquellas personas que sufren de miopatías causadas por la diabetes o esclerosis lateral amiotrófica por deficiencia de la enzima superóxido dismutasa-1. La vitamina E contrarresta el efecto de los radicales libres generados por la contracción muscular, los altos niveles de glucosa en el cuerpo o por la carencia de enzimas que degradan los agentes oxidantes.


Referencia:

ResearchBlogging.orgHoward, A., McNeil, A., & McNeil, P. (2011). Promotion of plasma membrane repair by vitamin E Nature Communications, 2 DOI: 10.1038/ncomms1594

20 diciembre, 2011

Entrevista: PhD. Carlos Bustamante Monteverde

“La motivación es el placer de descubrir”

Si algún día ganamos un Premio Nobel en ciencias, no habrá dudas que el galardonado será el doctor Carlos Bustamante Monteverde. Él es un biofísico peruano con una carrera científica brillante. Nació en Lima en 1951 y actualmente trabaja en un laboratorio que lleva su nombre en la prestigiosa Universidad de California, Berkeley (Estados Unidos). Hace un poco más de un año, tuve el gran honor de conversar con él sobre diversos temas, ¿qué fue lo que hablamos?, entérate a continuación…

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SANGRE DE INVESTIGADOR

Desde niño, la curiosidad científica afloraba en él. Cuando tenía 15 años, pidió a sus padres una habitación de la casa para montar su laboratorio. Contaba con un pequeño microscopio y un cultivo de microorganismos llamados paramecios. “No tenía muchos portaobjetos ni cubreobjetos, tenía que reciclarlos lavándolos con jabón”, recuerda.

Un día, al observar sus microbios bajo el microscopio, se dio con la sorpresa que éstos reventaban conforme los iba observando. En ese preciso momento, su padre lo llamó para almorzar. “Tuve que dejar todo y me quedé pensando mientras comía”.

Yo estaba intrigado e hice el siguiente razonamiento: los paramecios no pueden estar rompiéndose en el cultivo porque a la velocidad que lo hacen ya no quedaría nada vivo”. Lo extraño era que siempre observaba los paramecios y nunca le había ocurrido algo así. “A lo mejor no he enjuagado bien las láminas y han quedado restos de jabón que están disolviendo las membranas del microbio”, pensó.

Terminó de comer rápidamente y subió a su laboratorio a repetir el experimento, pero esta vez enjuagó bien las láminas. Luego puso una gota del paramecio en dos portaobjetos y a uno de ellos le puso además una gota de jabón. “Cuando vi la primera lámina estaban los paramecios vivitos y coleando, pero cuando vi la segunda, todos estaban muertos”, contó entusiasmado.

Fue un momento muy importante. Mi padre llegó a los 20 minutos y yo estaba en un estado de excitación tal que bajé y le dije —papá creo que hice un descubrimiento importante y luego mi padre me preguntó que era y le dije mira, me ha pasado esto y he concluido que la membrana de los paramecios están hechas de grasa porque se ha disuelto con el jabón”. Su padre sonriente le dijo que lo acompañe al centro de Lima para que se compre un buen libro de biología celular. “Me compré el libro de De’ Robertis”, recordó con nostalgia.

Sin embargo, sus sueños de haber descubierto algo importante se vieron truncados al abrir la página correspondiente a las membranas celulares. “En efecto, era un descubrimiento… pero que se había hecho como 30 años atrás”, contó un poco decepcionado.

Aún así, este acontecimiento tuvo un valor importante para mí porque había hecho un razonamiento correcto, había seguido el método científico y eso me marcó tanto que me acuerdo ahora a la edad que tengo”. Ese fue uno de los momentos más gratificantes de su vida comenta el doctor Bustamante.

“UNO NO PLANEA SU CARRERA”

La primera opción universitaria de Carlos Bustamante no fue la ciencia. “Mi primer paso fue estudiar medicina, quería ser médico porque mi padre lo era y había cierta expectativa en que siguiera sus pasos”, y fue durante sus estudios pre-médicos cuando corrige su línea de carrera y cambia el rumbo de su vida. “Tomé la decisión de salir de medicina y hacer el bachillerato en biología y luego la maestría en bioquímica”, recuerda.

El doctor Bustamante siempre estuvo interesado por los aspectos moleculares de la vida. A medida que realizaba sus investigaciones en bioquímica se dio cuenta que le interesaba más el aspecto cuantitativo de los sistemas biológicos, y entonces se embarcó a Estados Unidos a hacer un doctorado en biofísica. “Es importante estar consciente de que uno no planea su carrera, la carrera lo lleva a uno como una ola porque no se puede controlar todas las variables de este proceso”.

Por aquel entonces había muy pocas becas para salir al extranjero, sobre todo para latinoamericanos. “Yo apliqué a la beca de la Comisión Fulbright, pero fue un proceso bastante tedioso”. Como un grande que es, aplicó a tres de las mejores universidades de los Estados Unidos: UC Berkeley, MIT y Duke. “Tuve la suerte que Berkeley me aceptara como estudiante a través de una beca llamada Abraham Rosenberg. Luego me conecté con el que después fue mi director de tesis quien siguió apoyándome, pagándome los estudios del doctorado”.

Sin embargo, el idioma fue su principal obstáculo por superar. “Mi inglés era bastante pobre. Sufrí bastante el primer año por el idioma que solo me permitió tomar cursos de matemática y física avanzada, donde era menos necesario entender lo que decía el profesor y más importante seguir la lógica de las ecuaciones en la pizarra”. Llevó los cursos de mecánica cuántica y lógica de operadores para graduados, los cuales fueron el primer paso para lo que vendría más adelante.

A fines de los 1980’s, durante su estancia en la Universidad de Nuevo México, el doctor Bustamante y sus colegas empezaron a manipular las moléculas individualmente, convirtiéndose en los pioneros de esta área del conocimiento. “Agarrar una molécula y tirar de ella creo que es un área importante de aplicación de la biofísica hoy en día”. El artículo fue publicado en la prestigiosa revista Science en 1992. “Es uno de esos casos en los cuales estás completamente seguro que van a aceptar tu artículo”, comenta. En los años siguientes, ya instalado en la Universidad de Oregon, perfeccionó la técnica a través del uso de las pinzas ópticas.

Desde entonces, este brillante biofísico peruano no ha dejado de obtener reconocimientos y premios. Recibió el “Howard Hughes Medical Institute Investigator”, un galardón que sólo se da a 250 investigadores en todo el mundo. En el 2001, fue considerado como uno de los mejores científicos por la revista Time. Desde el 2002, Carlos Bustamante forma parte de la prestigiosa Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NAS). El mismo año, recibió dos premios, el “Biological Physics Prize” otorgado por la American Physical Society y el “Hans Neurath Prize” de la Protein Society. En el 2004 recibió el “Alexander Hollaender Award in Biophysics”, un galardón otorgado por la NAS cada tres años.

SU MOTIVACIÓN

Los científicos no trabajan con el objetivo de ganar premios y distinciones, y eso lo sabe muy bien el doctor Bustamante. “El verdadero reconocimiento en ciencia está en el momento más bello que tiene del proceso de investigación que es el descubrimiento“, reflexiona.

“Sucede cada cierto tiempo… y es realmente apasionante saber que uno ha logrado desentrañar un misterio, resolver un nudo científico en términos de la complejidad del problema. Yo creo que ese momento feliz es el que nos motiva a todos los científicos. La idea de saber que por un momento somos las únicas personas en el mundo que saben la respuesta a una interrogante. Por unos pocos momentos damos un paso hacia adelante y sabemos que, a pesar de ser un pequeño paso, sigue siendo un paso importante porque lo que antes la humanidad no sabía, ahora lo sabe a través del resultado de nuestro trabajo. Entonces, esa es la motivación, la motivación es el placer de descubrir”, comentó con mucha emoción.

COMPROMISO CON EL PERÚ

El amor por su patria y su deseo porque el Perú emerja como una potencia científica en Sudamérica hizo que Carlos Bustamante inaugure un laboratorio gemelo al suyo —el de Berkeley— en la Universidad Peruana Cayetano Heredia, su alma mater. Lo que estamos haciendo en Cayetano es un plan piloto para evaluar un teorema. Quiero demostrar que es posible que un investigador peruano, establecido en el extranjero, prepare a compatriotas y que estos regresen al Perú para trabajar en colaboración con el laboratorio original (del extranjero), para crear centros de gran capacidad y excelencia dentro de nuestro país”.

Carlos Bustamante está haciendo el primer ejercicio para que otros profesionales peruanos de éxito, muchos de ellos docentes en las mejores universidades del mundo, vean que es posible ayudar a su país a pesar de no poder regresar a trabajar por él. Para esto hace un llamado: “Sería importante que el gobierno tomara conciencia de apoyar este tipo de proyectos”.

Sin embargo, es bastante optimista. “Yo tengo la esperanza de que algún gobierno se interese por apoyar el esfuerzo de los peruanos en el extranjero que quieren abrir laboratorios iguales a los suyos aquí, en el Perú, y así potenciar esta iniciativa”.

No nos falta capital humano. Estamos llenos de peruanos muy interesados en hacer investigación, lo que nos falta es educar a los políticos de nuestro país”, puntualizó.

Bustamante también opinó sobre nuestro buen posicionamiento económico en la región. “Es un poco ingenuo pensar de que esta bonanza económica va a continuar por los próximos 20 o 30 años sin que hagamos nada. Es momento de planificar cómo vamos a utilizar nuestra riqueza para el futuro del país. Un futuro que no dependa del precio de los metales sino de la incorporación de la ciencia y la tecnología como base de una economía moderna”. Además enfatiza que esto se haga ahora, antes que la bonanza se termine.

CONSEJOS PARA ESTUDIANTES PERUANOS

El doctor Bustamante dice que las universidades más importantes del mundo buscan estudiantes con una buena preparación básica y una noción clara de lo que quieren en la vida. “No buscan sólo estudiantes que han tomado los cursos y se han graduado en una determinada materia, sino que además tengan una idea sobre el tipo de trabajo que quieren hacer a futuro. Estos estudiantes, más maduros académicamente hablando, son muy atractivos para ellos”.

Así mismo, él cree que la única desventaja de los estudiantes peruanos con respecto a los demás es que no tienen una preparación experimental sólida. “El estudiante que quiere salir al extranjero puede aumentar sus chances de ser aceptados en una gran universidad si ellos hacen investigación científica en un laboratorio antes de terminar la carrera. Y además dice que basta con uno o dos años de investigación para cambiar completamente el panorama. “El estudiante peruano que sale con una preparación teórica excelente tendrá, además, una buena preparación experimental, remarcó.

La investigación es un proceso que se aprende por imitación, se aprende haciendo, es como aprender a nadar. Uno no puede aprender a nadar teóricamente, uno debe tirarse a la pileta”.

Por otro lado, recomienda no desanimarse ante resultados negativos. “Si bien la investigación científica puede ser un proceso lento y frustrante, porque aparecen resultados paradójicos, puede ser que en esos resultados esté la clave de un nuevo descubrimiento”, añadió.

DEFORMACIÓN DE LA CIENCIA

Vivimos en un mundo donde los financiamientos para investigación dependen de un pequeño grupo de personas y los intereses que ellos tengan. Como el Perú invierte prácticamente nada en investigación e innovación tecnológica, los científicos peruanos deben buscar financiamiento en instituciones extranjeras. “Estos dineros no vienen de una manera altruista, sino con un interés de por medio. Al primer mundo le preocupa mucho las epidemias que se generan en el tercer mundo y en los trópicos. Así que ellos dan dinero para estudiar las enfermedades que se ven ahí con el objetivo de que si algún día se propagan hacia los bordes del primer mundo, ellos tengan la capacidad de enfrentarlos”.

Entonces, los científicos peruanos que quieran obtener financiamiento para equipar sus laboratorios, se ven obligados, hasta en cierto punto, en trabajar para un área que no les interesa o es netamente aplicativa para los países del primer mundo. “Cuando yo era estudiante de bachillerato y de maestría nos hacíamos y respondíamos preguntas científicas básicas. En cambio ahora prácticamente toda la investigación biológica que se hace en el Perú es del tipo aplicado y biomédico. Las instituciones extranjeras están forzando a los peruanos a trabajar en áreas que ellos decidan”, opinó con mucha seriedad.

Bustamante dice que lo correcto sería responder las preguntas que uno se formule y no la pregunta que le parece más interesante al consejo de investigación que otorga los financiamientos. “Lo incorrecto es que a uno le digan que solo hay dinero para esta área y cuando ustedes se formulen sus preguntas, las hagan dentro de este contexto. Esto genera una deformación de la actividad científica”, concluye.

Además dice que en el Perú la investigación científica sólo depende de los informes que presenta el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONCYTEC) cada cierto tiempo. Para mí, la ciencia en el Perú no tiene una plataforma a partir de la cual pueda exigir”, puntualiza.

Las autoridades (del CONCYTEC) no tienen el nivel de ministros de estado y eso definitivamente es una desventaja para la investigación en el Perú con respecto a cualquier otra actividad. Se requiere de un ministerio para apoyar la investigación científica”, opinó. A pesar de la burocratización que generará, él confía que al final el balance será positivo.

ENTENDER LA VIDA

Finalmente, el doctor Bustamante habló acerca de la pregunta que algún día quisiera llegar a responder. “Tratar de entender el fenómeno del estado vivo, las leyes que rigen el comportamiento de la materia, que normalmente es inanimada, para que en determinado momento adquiera un nivel de complejidad y organización tal que forme lo que llamamos ‘estado vivo’, para que la materia adquiera una función con finalidad, que es reproducirse, autoensamblarse y mantener la información de una generación a otra para luego evolucionar. ¿En qué momento la materia inanimada adopta la complejidad que le permite autoorganizarse en materia animada?… Creo que esa es la pregunta más importante para mí”, finalizó.


NOTA: La entrevista se llevó a cabo el 19 de Agosto del 2010 en el campus de la Universidad Peruana Cayetano Heredia como parte del proyecto SciencePerú.

Reiteramos nuestro enorme agradecimiento al Dr. Carlos Bustamante por habernos concedido una hora de su valioso tiempo para esta interesante charla.

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