29 marzo, 2014

El cromosoma sintético y la levadura

Esta semana la ciencia nos sorprende con un gran avance en el campo de la biología sintética. Resulta que un grupo de investigadores norteamericanos, liderados por el Dr. Jef Boeke del Langone Medical Center de la Universidad de Nueva York, han logrado rediseñar y sintetizar químicamente en el laboratorio un cromosoma entero de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Y no solo eso, el cromosoma sintético fue completamente funcional. Esto abre las puertas para el diseño de organismos con nuevas funciones.
Imagen | Science.
Todos los seres vivos tenemos ADN. El ADN es una molécula que transmite información codificada de generación en generación. Está dividido en pequeñas porciones continuas llamadas genes que pueden tener longitudes variables. Son los genes los que codifican, guían y moldean el desarrollo de un determinado organismo a través de los productos de su expresión: las proteínas. Los virus de la gripe tienen sólo una decena de genes; las bacterias de nuestra flora intestinal, algo más de mil; las levaduras —como el protagonista de esta historia—, unos 6000; y, el hombre, unos 25.000. Hay una correlación algo engañosa el número de genes y la complejidad del organismo. Pero no siempre es así.

En las células eucariotas (que tienen núcleo) el ADN total (también conocido como genoma) está dividido en varios fragmentos llamados cromosomas. Cada cromosoma contiene varios genes. Los humanos tenemos 46 cromosomas (23 de nuestro padre y 23 de nuestra madre); mientras que las levaduras, 16.

Entonces, lo que hicieron el Dr. Boeke y su equipo fue utilizar los cuatro componentes que forman el ADN llamados nucleótidos (Adenina, Guanina, Citosina y Timina) como si fueran piezas de Lego®, para re-ensamblar el cromosoma 3 de la levadura, pieza por pieza, en base a un patrón dado: la secuencia genética del cromosoma original ligeramente editado. Luego, este cromosoma sintético —al que llamaron SynIII— fue insertado en una levadura para ver si funcionaba tal como lo haría uno natural.
Levaduras con los cromosoma naturales (wild type, primera columna en cada cuadro) y con el cromosoma 3 sintético (synIIIL y sinIII, segunda y tercera columna en cada cuadro)
Los resultados mostraron que sí. No había diferencias significativas entre la levadura con el cromosoma sintético y la levadura normal incluso si estas crecían bajo diferentes condiciones de cultivo. De esta manera, Boeke y su equipo lograron obtener la primera levadura que vive con un cromosoma sintético. Ya en el 2010, el Dr. Craig Venter hizo lo propio con una bacteria (Mycoplasma mycoides), la cual vivía con un genoma sintético.

Pero hay una historia mucho más interesante detrás de esta investigación que me gustaría contártela.

Todo empezó en el 2004. El genetista Ronald Davis daba una conferencia sobre biología sintética en Seattle (EEUU). Davis trataba de convencer a sus colegas de crear cromosomas artificiales de levaduras para luego instalarlos dentro de ellas y ver si funcionaban adecuadamente. Sin dudas, hace una década, esta era una idea muy osada. El Dr. Jef Boeke, que escuchaba atentamente la conferencia de Davis, no le veía sentido alguno copiar y ensamblar los 12 millones de pares de base que tiene el genoma de la levadura. "¡Quién en la tierra va a querer hacer algo así!", pensaba.

Dos años después, mientras Boeke tomaba un café en el campus de la Johns Hopkins University, su colega el Dr. Chandrasegaran lo trataba de convencer que produzcan un gran número de nucleasas dedos de zinc (una enzima capaz de hacer cambios en el genoma en secuencias específicas) para manipular el genoma de las levaduras con mayor facilidad. A Boeke no le interesaba la idea y en son de broma dijo que la forma más drástica para controlar el genoma de la levadura era creando uno desde cero. Chandrasegaran no entendió el sarcasmo y se tomó la idea en serio. Incluyeron al biólogo computacional Joel Bader en la discusión y entre los tres se propusieron construir el genoma artificial de la levadura.

¿Quién lo diría? Dos años atrás Boeke rechazaba la idea de Davis y ahora él y dos colegas trataban de realizarla.
Jef Boeke posando para la foto.
Sin embargo, antes de aventurarse a ensamblar en el laboratorio el genoma completo de la levadura, Boeke y su equipo debían demostrar si este organismo era capaz de vivir con una porción de ADN sintético. Para este primer experimento eligieron un pedacito del cromosoma 9 —el más corto de los 16 cromosomas— llamado "brazo R".

Usando herramientas computacionales, editaron la secuencia genética del brazo R con el fin de volverlo más estable. Por ejemplo, le quitaron las porciones de ADN que no forman parte de los genes o que nunca llegan a expresarse (ADN no codificante e intrones), los telómeros (secuencias de ADN repetidas que protegen los extremos de los cromosomas) y algunos genes con alta vulnerabilidad a las mutaciones. Asimismo, le incorporaron una secuencia genética llamada loxP, en diferentes partes del brazo R, para usarlos más adelante como puntos de intercambio.

Luego, Boeke contrató a la empresa biotecnológica Codon Devices para que realizaran la tarea de sintetizar esta porción del cromosoma 9 a partir de la secuencia que había sido editada en la computadora. Pasó casi un año y Boeke no recibía noticia alguna de la compañía. Pero fue esta tensa espera que le hizo pensar en una mejor salida: usar a sus alumnos de pregrado para que cada uno de ellos sintetice y ensamble una porción del brazo R. Esto reduciría el tiempo y los costos que demanda la síntesis de grandes porciones de ADN.

Fue así que en el ciclo de verano del 2007 puso en marcha su idea. El curso se llamó "Build a Genome" ("Construye un genoma") y se dictaba tres veces por semana. Originalmente, el curso consistía en que cada alumno ensamblara pequeños trozos de ADN de 75 pares de base (pb) hasta formar secuencias mucho más largas, por ejemplo, de 1500 pb. La secuencia de estos trozos de ADN coincidían entre sí por los extremos. Esto permitía pegarlos uno tras de otro en base a su similaridad. De esta manera, 16 fragmentos de 75 pb se ensamblaban para formar fragmentos de 750 pb. Luego estos fragmentos más grandes se "fotocopiaba" usando una técnica llamada PCR y se introducía dentro de unas bacterias para  que ellas ahora se encargaran de ensamblarlas —también por los extremos— para formar fragmentos de ADN mucho más grandes.

Cómo se ensamblan los pequeños trozos de ADN hasta formar fragmentos mucho más largos.
Mientras esto pasaba, Codon Devices por fin le enviaba su pedido al Dr. Boeke quien inmediatamente se puso a probar si la levadura incorporaba adecuadamente esta porción de ADN sintético. Los resultados que finalmente fueron publicados en el 2011 en Nature demostraron que la levadura vivió sin problemas con una porción sintética del cromosoma 9 y del cromosoma 6.

El primer curso de "Construye un genoma" implementado en la Johns Hopkins University fue un éxito rotundo. Los estudiantes lograron ensamblar fragmentos de 30.000 pb, 20 veces más grande de los 1500 pb estimados originalmente. Boeke demostró que los estudiantes, a parte de aprender y ganar experiencia en el campo de la biología sintética, funcionaban como una máquina de síntesis y ensamblaje de ADN viviente. El siguiente paso fue ensamblar desde cero el cromosoma 3 de la levadura de aproximadamente 316.000 pb (el 2.5% del genoma). Un año y medio después y gracias a la colaboración de 49 estudiantes, el cromosoma 3 sintético de 273.000 pb —menos que el original debido a la edición en la computadora que comentamos anteriormente y que se aprecia en la figura de abajo— fue ensamblado. Se hicieron las pruebas respectivas y los resultados fueron satisfactorios según reportaron el jueves pasado en Science.
Edición realizada en la secuencia del cromosoma 3. Se quitaron las secuencias no codificantes, los genes saltarines (retrotransposones) y telómeros. Se cambió la secuencia que indica donde termina los genes TAG por TAA. Se incorporó las secuencias loxP para una reorganización del cromosoma 3 cuando se pone estradiol en el medio de cultivo y marcadores específicos para diferenciar al cromosoma sintético del natural.
Boeke no se dormía en sus laureles sino que empezó a implementar el curso en otras universidades. Participó en el Primer Congreso del Genoma Sintético de la Levadura (Sc2.0) en China, donde el Dr. Ying-Jin Yuang de la Tianjin University implementó su propio curso de "Construye un genoma" que para el verano del 2012, sus 60 estudiantes ya habían ensamblado el cromosoma 5. En julio del 2013, el biólogo sintético Tom Ellis del Imperial College London el segundo congreso Sc2.0 y el gobierno británico anunció otorgar un millón de libras al proyecto. Y así otros países más se vienen incorporando a esta iniciativa. Boeke espera que en dos años más se pueda completar todos los cromosomas sintéticos de la levadura.
Países e instituciones que han mostrado su interés y vienen trabajando en el proyecto Sc2.0.
Actualmente, es mucho más económico comprar secuencias sintéticas de ADN de 750 pb. Esto permite que cada estudiante pueda ensamblar porciones de ADN de 30.000 a 50.000 pb en un sólo semestre de estudio por lo que pronto contaremos con la primera célula eucariota que funcione con un genoma hecho a medida en el laboratorio. Además, de funcionar esta herramienta podríamos pensar en diseñar genomas a medida, con genes que confieran a las levaduras la capacidad de producir nuevos fármacos y enzimas para la industria o de degradar sustancias tóxicas en el ambiente. Las posibilidades que nos da la biología sintética son muy grandes.

Referencias:

ResearchBlogging.orgAnnaluru, N., et al. (2014). Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome Science DOI: 10.1126/science.1249252


Pennisi, E. (2014). Building the Ultimate Yeast Genome Science, 343 (6178), 1426-1429 DOI: 10.1126/science.343.6178.1426

22 marzo, 2014

Experimentores, nuevo programa para acercar la ciencia a los niños

Hace unos 10 años, había un programa educativo que se transmitía en la televisión de señal abierta (Frecuencia Latina - Canal 2). Un programa muy entretenido —sobre todo para los más chicos— en el cual se realizaban experimentos divertidos con el fin de explicar los diferentes conceptos que un escolar veía en sus clases de ciencias, pero de una manera mucho más divertida. El programa llamado Mad Science era parte de una franquicia canadiense y durante los años que se transmitió en señal abierta, ganó algunos premios nacionales e internacionales como mejor programa infantil. Su presentador, el Sr. Ricardo Morán.

Desde entonces, la televisión de señal abierta nacional no ha tenido un programa educativo que motive a los niños a interesarse por la ciencia. Por lo menos, no que yo recuerde. A mí, por ejemplo, me marcó un programa de este tipo cuando era niño (en los años 1990's). Se llamaba el Mundo de Beakman y lo transmitían en el canal 5 (Panamericana Televisión). Hasta ahora no veo un programa como este, muy divertido (hasta ahora me causa mucha gracia cuando lo veo) y, realmente, bastante educativo. Es esta la forma como se motiva a los niños a interesarse por la ciencia. Motivándoles a que observen y experimenten con todo lo que tienen a su alrededor para descubrir la realidad.

Realmente, eran otras épocas. Recuerdo que el canal del estado (TV Perú - Canal 7), tenía programas educativos todos los días entre las tres y cinco de la tarde: 1, 2, 3 Matemáticas (con Nico y Tap), ¿Puedo hacerlo yo? (con Nopo y Gonta) y el famoso teatro de marionetas japonés. Ahora, TV Perú se ha vuelto un canal, digamos, "más comercial". Todos los canales de señal abierta se "han puesto de acuerdo" para que a la hora de mayor audiencia por parte de los niños y jóvenes (entre las 6 de la tarde y las 8 de noche), pasen a unos tarados (perdonen la expresión, pero personas que digan que un archipiélago es un un animal, que El Quijote de la Mancha lo escribió César Vallejo, y otras estupideces más, no tienen otro nombre) en ropa de baño exponiendo sus vidas personales, peleando por estupideces y distorsionando el desarrollo sexual de los niños, todo para aumentar su ráting y ganar a la competencia. Pero, por más que nos duela aceptarlo, estos programas venden, tienen niveles de audiencia muy altos que son muy atractivos para cualquier auspiciador. Y la televisión lo que busca es precisamente eso. Es una empresa como cualquiera que busca por todos los medios aumentar sus ganancias.

Y cuando uno cree que ya está todo perdido, un canal de señal abierta nos sorprende lanzando su apuesta por un programa educativo. En un horario muy adecuado para los niños: sábados a las 9:00 de la mañana. El programa se llama Experimentores y es producido por Rayo en la Botella, la productora de Ricardo Morán.


El programa es muy similar a lo que fue Mad Science. Se podría decir que es como un remake pero mucho más elaborado: mejor escenografía, más dinámico, hay slow-motion y está en HD, todo conforme a la televisión actual. Y lo más importante, ¡dura una hora!

El primer capítulo realmente me gustó. A pesar que yo no soy el público objetivo, me entretuve mucho en la hora que duró. Los experimentos muy ilustrativos para explicar conceptos muy generales como la Primera Ley de Newton (la inercia), la tensión superficial (se hicieron obras de arte con leche, un poco de colorantes de cocina y jabón líquido), las ilusiones ópticas (nuestros ojos ven pero nuestro cerebro interpreta la realidad para facilitarnos las cosas), el famoso Efecto Stroop, las propiedades de los gases y los cambios de fase (divertidos experimentos con hielo seco).

Aunque sí, debo confesar, que me aburrí en los cinco minutos que duró la entrevista a Natalia Málaga, casi al final del episodio. Si a mí me aburrió, me imagino que a un niño habrá sido peor. Como es un programa infantil, los invitados deben ser elegidos con más cuidado. Personas a las cuales ellos más identifiquen. Tal vez si hubiera sido Natalia Malamala, la cosa sería diferente. Fuera de eso, el programa estuvo genial. Pregunté a unos amigos que más o menos son mi generación y con profesiones ajenas a la ciencia, y me comentan que también les pareció bueno el programa, como para verlo durante el desayuno.


Espero que el programa haya sido un éxito, que tenga buena sintonía porque finalmente eso le permite a un programa mantenerse en el aire. Yo estoy seguro que los niños disfrutarán mucho de él y que les despertará el interés por la ciencia.

Y antes de terminar esta breve reseña, felicitar sinceramente al Sr. Ricardo Morán por apostar por actividades que difunden la ciencia y el conocimiento en el país, no solo a través de este programa de televisión, sino otras iniciativas como traer el Túnel de la Ciencia —uno de los referentes mundiales en la difusión del conocimiento— al Perú. El evento fue todo un éxito: unos 100.000 visitantes en los tres meses de exposición (más de 1000 visitantes por día).

20 marzo, 2014

Convirtiendo a una bacteria en un reportero

Este será el reportero más extraño y avezado que hayas conocido jamás. Un reportero cuyo trabajo consiste en entrar a un lugar donde ningún humano ha llegado antes. Un lugar húmedo, oscuro, caliente y ácido. Lleno de seres que no dudarán en devorarte si te detectan husmeando por ahí sin ninguna autorización. Siria, Irak o Afganistán no se comparan con este lugar. Y todo esto lo hacen con el fin de que sepas lo que pasa ahí adentro. ¿Quieres conocerlo? Aquí una foto tomada de su Facebook:

E.coli | Fuente: Wellcome Images.

Su nombre es Escherichia coli y su trabajo es captar y recordar todas las señales químicas de su entorno a medida que pasa a través de los intestinos de un mamífero. En otras palabras, una bacteria reportera.

Es una idea descabellada pero imagina algún día contar con un microorganismo que en vez de causarte una enfermedad, ingrese a tu cuerpo para analizarlo desde adentro, para detectar la presencia de cualquier molécula que esté relacionada directamente con el desarrollo de algún tipo de enfermedad (Alzheimer, Parkinson, cualquier tipo de cáncer, infecciones virales o bacterianas, etc.). Sin dudas sería la mejor herramienta de diagnóstico clínico que podría desarrollarse. Sería altamente sensible y no sería invasivo. Suena a ciencia ficción. Pues, sí. Pero un reciente estudio publicado esta semana en PNAS nos permite soñar con que la ficción algún día se hará realidad.

Resulta que un equipo estadounidenses de la Universidad de Harvard y la Universidad de Boston, dirigidos por la Dra. Pamela Silver, han desarrollado una E. coli capaz de detectar la presencia de una molécula específica a medida que pasaba a través de los intestinos de un ratón. Y no sólo eso, la bacteria logró recordar qué molécula era incluso una semana después. Dicho de otra manera, Silver y su equipo desarrollaron un sistema de memoria basado en bacterias.

Lo que hicieron fue, básicamente, tomar prestado un sistema que regula la expresión de los genes de un virus de las bacterias (bacteriófago o, simplemente, fago). Este sistema es binario porque está conformado por dos componentes: cI y Cro. Ambos son mutuamente excluyentes. Esto quiere decir que cuando cI se expresa, Cro se reprime; y, cuando Cro se expresa, cI se reprime. Es un mecanismo muy fino de control que le permite al fago sobrevivir una vez infecte a la bacteria.

Cuando el fago entra a la bacteria, integra su ADN en el ADN de su hospedero. El material genético del virus literalmente forma parte del material genético de la bacteria. Normalmente, cI está presente en cantidades que van de 100 a 200 moléculas por cada bacteria infectada. Esta cantidad es suficiente para reprimir a Cro y que el material genético del fago no se active, manteniéndose integrado al genoma de la bacteria. A esta etapa se le llama fase lisogénica. Esto le permite al fago heredarse cada vez que la bacteria se divide. Sin embargo, si la bacteria es sometida a una situación de estrés o algo perturba su tranquilidad, Cro se activará y su número superará un determinado umbral (aproximadamente 1000 moléculas) que reprimirá a cI. En este momento, el material genético del fago se activa, empieza a multiplicarse y expresarse sin control, formándose miles de fagos. La bacteria explota y los nuevos virus son liberados para infectar nuevas bacterias. A esto le llaman fase lítica.

Entonces, Silver y su equipo usaron el sistema cI y Cro sin los genes virales. Estos fueron reemplazados por un gen llamado LacZ que codifica una enzima que transforma una molécula de IPTG (no es necesario saber su nombre exacto) en otra molécula que tiene una coloración azul. Entonces, si la bacteria tiene activo el gen LacZ, la colonia formada será de color azul. Por esta razón, a LacZ también se le conoce como un gen reportero. Adicionalmente, el sistema cI/Cro fue diseñado de tal forma que Cro sólo se activaría si en el medio hay un antibiótico conocido como tetraciclina. Entonces, mediante el uso de la ingeniería genética los investigadores construyeron un sistema de memoria como este:

TF1 vendría a ser Cro. TF2 vendría a ser cI. "Reporter" vendría a ser LacZ. Y el estímulo ambiental vendría a ser la tetraciclina. Entonces, en condiciones normales, cI esta activo reprimiendo la expresión de Cro (la bolita amarilla es el represor producido por cI), por lo que el sistema estaría "apagado" (OFF State). Cuando en el ambiente hay tetraciclina, Cro se activa y reprime la expresión de cI (el cuadradito azul sería el represor producido por Cro) y, además, expresa el reportero LacZ. El sistema estaría encendido (ON State).

Y ¿por qué le llaman sistema de memoria a esta construcción genética? Porque una vez se activa Cro, este permanece así por mucho tiempo, incluso si el estímulo ambiental --en este caso la tetraciclina-- ya no está presente en el entorno.

Una vez construido este módulo, fue introducido en el genoma de una cepa de E. coli aislada del propio ratón. Ya tenían su bacteria reportera. La idea es muy simple. La bacteria entrará al tracto digestivo del ratón y será colectada a través de sus heces una vez haga todo el recorrido por las tripas del roedor. Si la bacteria llega a detectar tetraciclina en los intestinos del ratón, el sistema se encenderá y se activará Cro. Las bacterias colectadas en las heces formarán colonias azules cuando se las someta a un tratamiento con IPTG. Si la bacteria no detecta tetraciclina, el sistema permanecerá apagado (cI activo) y las bacterias colectadas formarán colonias de color blanco (colonias normales).

Los investigadores dividieron a sus ratones en dos grupos experimentales. A uno le dieron pequeñas dosis de tetraciclina en el agua que bebían y a otros no (grupo control). Luego a los dos grupos les administraron por vía oral 10 millones de estas bacterias reporteras y colectaron sus heces en diferentes días. Los resultados fueron los esperados, las bacterias colectadas de los ratones a quienes se les dio tetraciclina formaron colonias azules, incluso una semana después, lo que demostraba que el sistema de memoria funcionaba adecuadamente y por un tiempo prolongado.

Este estudio demuestra que la estrategia de desarrollar microbios con la capacidad de "grabar" todo lo que pasa en un determinado ambiente puede funcionar correctamente. Por otro lado, con los grandes avances que viene teniendo la biología sintética y el desarrollo de nuevos circuitos y módulos genéticos, incluso circuitos lógicos, podemos pensar en un uso futuro como agentes de diagnóstico de distintas enfermedades, infecciones y males, sólo habría que cambiar el interruptor que activa el sistema para que reconozca otra molécula específica en vez de la tetraciclina.


Referencia:

ResearchBlogging.orgKotula, J., Kerns, S., Shaket, L., Siraj, L., Collins, J., Way, J., & Silver, P. (2014). Programmable bacteria detect and record an environmental signal in the mammalian gut Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1321321111

 

19 marzo, 2014

INFOGRAFÍA — 7 maneras en que la comunicación online puede ayudar a tu carrera científica

El Instituto de Salud Global - ISGlobal de Barcelona ha publicado esta interesante infografía sobre los beneficios que le puede traer a la carrera de un científico compartir sus investigaciones a través de las redes sociales y blogs. Para ello, el investigador debe impulsar sus habilidades de comunicación para que sean entendidas por el público en general.

Lamentablemente, en nuestro país, NINGUNA universidad que tiene una carrera de ciencias dictan cursos de comunicación o divulgación científica o fomentan estas actividades entre sus estudiantes. Esto trae como consecuencia que los principales medios de comunicación como los son El Comercio, La República, entre otros, difundan noticias científicas llenas de errores o confundan las pseudociencias con ciencia de verdad, o lo hagan con un lenguaje tan aburrido —típico de una noticia política o económica— que no logren enganchar un público dispuesto a conocer los bella que es la ciencia si es bien contada. Simplemente no hay, —o si lo hay, son muy pocas— personas capacitadas para hacer esto.

Así que si eres un investigador y estás leyendo esto, anímate a abrir un blog y contar lo interesante que son las investigaciones y estudios que vienes realizando. Has que tu trabajo sea conocido por más personas. Será muy gratificante ;) 
Click para ampliar.
Por cierto, ISGlobal cuenta con otras interesantes infografías.

Me enteré de esto a través de un tuit de @FECYT_Ciencia

18 marzo, 2014

Confirman la inflación cósmica

Todos se preguntan ¿qué importante descubrimiento se hizo ayer que todos los diarios, el twitter, los blogs y mi profesor de física están tan excitados? Pues, en realidad, es un gran descubrimiento, súper complejo y difícil de entender para los mortales como nosotros. Los diferentes medios de comunicación lo resumieron como "el primer eco del Big Bang". Bueno, en base a las decenas de artículos que leí, tanto en los principales medios de comunicación científica (aquí, aquí y aquí), como los brillantes blogs sobre física que tenemos en español (aquí, aquí y aquí), les haré un resumen, así facilito, con figuritas, para que no te quedes al margen de este importante acontecimiento científico. Me tomaré algunas licencias para poder hacerlo un poco más digerible.

Todo empezó hace más de 13.700 millones de años, cuando una gran explosión debido, probablemente, a una fluctuación cuántica en el vacío (o sea, de la nada), dio origen a este vasto universo que hoy conocemos gracias a los formidables telescopios creados por la humanidad. Esta explosión, también conocida como Big Bang, se deduce a partir de las observaciones hechas por Edwin Hubble a fines de los años 1920's. Hubble vio que las galaxias se alejaban unas de otras cada vez más rápido. ¡El universo se expandía!

Entonces, si ponemos en reversa la película de la historia del universo veremos que en el pasado, las estrellas y galaxias estaban más cerca unas de otras, y si seguimos rebobinando la película llegaremos a un momento en donde todo el universo debería estar concentrado en un único punto infinitesimal (una singularidad, como los físicos le llaman).

El Big Bang fue de alguna manera confirmado por Arno Penzias y Robert Wilson a mediados de los años 60's del siglo pasado. Arno y Robert eran ingenieros y trabajaban en los Laboratorios Bell en Estados Unidos. Un día, mientras trataban de poner en funcionamiento un radiómetro de la empresa, se dieron con la sorpresa que a cualquier lado que apuntaran escuchaban un molesto ruido de fondo. Por más que limpiaron y quitaron el "material dieléctrico blando" (caca de pájaro) del radiómetro, el ruido seguía. Un año después, Robert Dicke y colegas de la Universidad de Princeton lograron interpretar que este ruido de fondo que cubría todo el cielo era un remanente del Big Bang, tal como lo predijeron Gamow, Alpher y Hermann en 1948.

Lamentablemente la teoría del Big Bang no nos dice mucho sobre lo que pasó en los primeros instantes de vida del universo. La temperatura era tan alta que los componentes de la materia (protones, neutrones y electrones) no podían formarse. Los fotones de luz eran tan energéticos que chocaban entre sí o eran absorbidos por los componentes nucleares recién formados. El universo era opaco. Más de 300 mil años después, cuando la temperatura del universo bajo a 3000ºK (un poquito menos de 3000ºC), los átomos pudieron formarse y los fotones, mucho menos energéticos, por fin eran libres para propagarse en línea recta en todas direcciones.

El año pasado, el satélite Plank de la Agencia Espacial Europea tomó una "foto" de este preciso instante. La radiación de fondo cósmica —o radiación de fondo de microondas— detectada por Penzias y Wilson ahora tenía una foto muy detallada. En ella se veía un universo muy uniforme, donde las temperaturas variaban en valores cercanos a 0,0003ºK, las cuales se deben a fluctuaciones cuánticas en los primeros instantes del universo.
En los primeros instantes del universo —estamos hablando del primer trillonésimo del trillonésimo segundo de vida del universo— hubo una expansión brutal. En un instante tan pequeño que resulta inconcebible para nuestra mente humana, el universo creció 100000...000000 (70 ceros) veces su tamaño original. Para que te hagas una idea, imagina que tienes un globo en la mano y de un sólo soplo lo inflas del tamaño del sistema solar.

Pero debido a fenómenos cuánticos (los físicos le llaman así a las cosas que aún no podemos entender) la expansión brutal no fue igual en todas las regiones del universo. Había regiones en donde la inflación se frenaba y la energía se convertía en materia, muy diferente a la que conocemos. Esta materia provocaba ciertas fluctuaciones en el espacio-tiempo. Estas fluctuaciones, que algunos medios de comunicación las llamaron "temblores", son muy pequeñas pero importantísimas porque forman ondas que pueden ser detectadas, incluso en nuestros días, de forma indirecta. Estas ondas son las llamadas ondas gravitacionales primigenias o primordiales.

Estas ondas gravitacionales en el espacio-tiempo también ejercían su efecto sobre las electrones que se formaban a medida que se enfriaba el universo en sus primeros años de vida. Estas vibraciones de los electrones debido a las ondas gravitacionales lo transmitían a los fotones de luz que chocaban contra ellos provocando que estos se polaricen de una manera particular. En otras palabras, los fotones —que también son ondas— adquirían una ondulación en una determinada dirección o plano muy característico al cual le llamaron polarización de tipo B.

La siguiente infografía nos da una bonita explicación:
Vía | NewScientist.
Esta radiación de fondo cósmica con polarización de tipo B es muy pero muy tenue por lo que su detección es muy complicada. Además, las moléculas de agua que hay en la atmósfera interfieren con ellas y no permiten detectarlas. Es así que dos radiotelescopios ubicados en las regiones más secas del mundo: uno en el desierto de Atacama en Chile y otro en el Polo Sur (BICEP2); se encargan de detectar estas esquivas radiaciones polarizadas.
BICEP2 | Vía Nature.
Y así llegamos al final de la historia. La noticia del año fue que el radiotelescopio BICEP2 ha detectado estas radiaciones de fondo cósmico con polarización del tipo B. En otras palabras, ha detectado las huellas de las ondas gravitacionales primordiales, lo cual confirmaría el mecanismo que las produce: la inflación cósmica. En otras palabras, hemos podido ver indirectamente lo que pasó cuando el universo tenía 0,00000000000000000000000000000000001 segundo de vida :)

Este es el equipo responsable del trabajo:
Es muy probable que el Telescopio Espacial Planck, el mismo que nos mostró la "foto" del universo cuando tenía 380 mil años de vida, dentro de unos meses nos de una confirmación de la observación hecha por BICEP2 pero con una mayor resolución. Y también es probable que Andrei Linde y Alan Guth ganen el Premio Nobel por haber desarrollado la teoría de la inflación cósmica. 

Este resumen no pudo ser posible si no fuera por la clara explicación que hizo Enrique Borja en Cuentos Cuánticos.

17 marzo, 2014

INFOGRAFÍA — El Dengue

Hay veces en que las instituciones públicas realizan trabajos divulgativos de gran calidad que merecen ser compartidos. Esta vez, el Instituto Nacional de Salud (INS) publicó esta bonita infografía sobre el dengue y su principal vector, el zancudo Aedes aegypt. Todo lo que necesitas saber sobre esta enfermedad está ahí.
Aedes aegypti y el dengue
Infografía elaborada por el Instituto Nacional de Salud sobre el dengue | Vía @Minsa_Peru.
Click para ampliar.
Y por si fuera poco, el INS cuenta con un kit de ELISA, made in Peru, para la detección de pacientes infectados por este virus. El kit se llama Tariki-Dengue IgM y cuesta menos de la mitad en comparación a un kit similar desarrollado por alguna empresa internacional.


12 marzo, 2014

COSMOS: Una odisea de tiempo y espacio

Muchos esperamos con ansias el estreno de Cosmos, un programa de divulgación científica que, de la mano del grandioso Carl Sagan, marcó a toda una generación allá por los años 1980's. Personalmente, no vi el Cosmos original :_( porque no soy de esa generación. Nací en 1986 y en los pocos canales que daban en Ayacucho, el lugar donde me crié, no recuerdo que dieran la serie de Sagan. Sí recuerdo los documentales de la National Geographic con su famosa sinfonía introductoria. Sin embargo, hace algunos años vi capítulos dispersos del Cosmos original gracias a la internet.
   
Dicho todo esto, daré mi apreciación sobre este nuevo Cosmos sin tener un sesgo originado por el Cosmos original. He leído muchas críticas en internet y listas de correo de personas, periodistas y divulgadores que se resumen en "Tyson no es Sagan" o "el Cosmos de Sagan era mucho más profundo y cautivador" o "Tyson no parece tan suelto como en sus otros documentales y programas". Es cierto, los pocos videos que vi del Cosmos de Sagan tenían un toque más personal, más filosófico, más cautivador, todo esto sumado con imágenes que realmente emocionaban sobre cosas que en ese entonces —hace 34 años— no se conocían, pero que ahora sí. 

Pero los tiempos cambian. Tal vez un remake de Cosmos como el original, en nuestros días, hubiera sido un desastre. Los jóvenes y niños, a quien supongo está dirigido esta nueva versión de Cosmos, quieren ver animaciones más sofisticadas, descubrir cosas nuevas que a pesar de toda la información con la que contamos hoy en día, igual les sorprenda.
 
Personalmente, a mi me encantó. Este primer episodio estuvo dedicado a nuestro lugar en el universo. La Tierra no es más que un planeta que orbita una de las millones de estrellas que hay en nuestra galaxia, que es una de las miles de galaxias dentro de nuestro grupo local de galaxias, que forman parte de uno de los millones de cúmulos de galaxias que hay en el universo y, por qué no, que es uno de los infinitos universos que podrían existir (un multiverso). Realmente fue un viaje que me hizo sentir infinitamente pequeño. 

Este primer episodio rinde un homenaje a Giordano Bruno, un evangelista cuyas teorías cosmológicas incluso superaron las ideas de Copérnico. Bruno tenía la idea de que vivimos en un universo infinito donde nuestro Sol era una estrella al igual que otras y que planetas como el nuestro estarían dispersos por todo el universo, con seres vivos iguales a nosotros. Por estas ideas, fue condenado a la hoguera por la inquisición. Para serles sincero, hasta ver este episodio de Cosmos no conocía esta historia. 

Asimismo, no solo el espacio es realmente inmenso sino también el tiempo. Neil compara la historia del universo como un año calendario, tal cual lo hizo Sagan en su tiempo. El 1 de enero vendría a ser la formación del universo a través del Big Bang. Recién en agosto se formaría el Sol y la Tierra. Y unos cuantos segundos antes de terminar el 31 de diciembre, recién el hombre haría su aparición dentro de esta historia. Incluso, todo el conocimiento que hemos adquirido sobre el universo se desarrolló un segundo antes de finalizar el año.
 
Y, finalmente, el momento más emotivo y humano de este primer capítulo, ese momento en que la piel se te pone de gallina y la saliva dificulta su paso a través de la garganta, es cuando Neil recuerda el día que Carl Sagan lo invita a pasar un día con él, allá en su laboratorio en la Universidad de Cornell. Sin dudas, fue el mejor cierre que pudo haber para este primer episodio.
 
En conclusión, fue realmente un estreno impresionante. Muchos jóvenes y niños podrán disfrutar y aprender de él. Muchas veces uno piensa que con todo lo que hay en la internet, la gran cantidad de información y animaciones sobre el universo, la vida, la ciencia, es muy difícil que algún documental te llegue a sorprender. Pero, Cosmos: A Spacetime Odyssey, sin dudas, lo logró. 

Una cosa que no me gustó fue el doblaje al español que le hicieron. La voz del doblaje es muy seria y no transmite el carisma de Neil. A cualquier documental le hubiera caído bien la voz, pero no para uno como Cosmos. Tal vez la voz de Mario Castañeda (la voz de Kevin en Los Años Maravillosos o de Goku en Dragon Ball) le hubiera caído mejor xD. Lástima que sólo en National Geographic HD se puede ver en el idioma original y subtitulado.

08 marzo, 2014

Los drones: las pequeñas aeronaves que vuelan sobre los sitios arqueológicos del Perú

Por Julio Sánchez G.

El deseo de los investigadores por ver las evidencias desde el aire, a “vista de pájaro” empezó hace muchos años. Comenzó usándose pequeños globos, helicópteros o avionetas teledirigidos y en la actualidad se está extendiendo el uso de los drones. 

Ejemplo de drone arqueológico
Ejemplo de drone arqueológico listo para registrar fotográficamente un yacimiento o arquitectura. Fuente | Qué aprendemos hoy.
El drone es un vehículo aéreo no tripulado o UAV (por las siglas en inglés de Unmanned Aerial Vehicle). Su uso comenzó herramienta militar utilizada para misiones de vigilancia y combate. Sin embargo, estos vehículos también están siendo usados para la protección del medio ambiente y para la investigación científica. Tal es el caso de la arqueología y la gestión del patrimonio.

Actualmente, se usan drones en tareas de vigilancia con el objetivo de proteger los sitios arqueológicos de los saqueos o afectaciones provocados por la explotación minera (sin control) o por efectos de la crecimiento urbanístico (sin respetar el entorno o hallazgos arqueológicos).

Estas aeronaves pueden ser de hexacópteros u octocópteros (helicópteros de seis u ocho hélices respectivamente) semiautomáticos. Pueden realizar un recorrido aéreo durante aproximadamente 10 minutos que ha sido programado previamente mediante sistemas GPS.

Los objetivos de los drones utilizados para fines arqueológicos son fundamentalmente dos: tomar precisas ortofotos (fotos cenitales o de 90°) y realizar una aerofotogrametría (tomar fotos georreferenciadas desde todos los ángulos) de un yacimiento arqueológico monumental o no. Esta documentación fotográfica tiene varias finalidades: contribuir a la correcta y precisa planimetría de un sitio arqueológico y/o de una excavación, realizar reconstrucciones en 3D que nos permitan entender mejor cómo era el espacio en el pasado e incluso transitarlo nosotros mismos desde nuestro PC gracias a diversos software.

Como vemos, las posibilidades de esta nueva herramienta arqueológica son muchas y muy importantes. Otros ejemplo de su aplicación en el Perú fueron publicados en la revista de la PUCP PuntoEdu presentó un sección dedicada a un equipo multidisciplinario de científicos e ingenieros está aprovechando los drones para diversas labores civiles. Asimismo, arqueólogos como Steve Wernke, de la Universidad de Vanderbilt, que explora el cambio del dominio inca al español en los Andes, empezó a interesarse en los drones hace más de dos años y, junto a su colega, la ingeniera Julie Adams, están probando sus propios prototipos de drones para la fotografía aérea.

Arqueólogo dirigiendo un drone. Fuente | Terra.
Por su parte, Luis Jaime Castillo, arqueólogo peruano, junto a su equipo de investigación, comenzó a usar los drones desde hace dos años para explorar San José de Moro, una zona arqueológica en el Valle de Jequetepeque donde fueron sepultados varias sacerdotisas y miembros de élite de sucesivas civilizaciones costeras como la Moche en el norte de Perú. De manera paralela, Jalh Dulanto, también arqueólogo peruano, viene desarrollando un proyecto de investigación arqueológica en Paracas, Ica, siguiendo las pistas de la cultura homónima y haciendo uso de drones que pueden ser controlados desde un iPad.

También la ciudadela Inca de Machu Picchu (una de las siete maravillas del mundo, y las misteriosas líneas de Nasca, dibujadas en un desierto hace más de 1.500 años y que pueden ser apreciadas mejor desde lo alto gracias al uso de drones.

Finalmente, el Ministerio de Cultura de Perú, como parte de la línea de innovación tecnológica propuesta por el Viceministerio de Patrimonio Cultural e Industrias Culturales del Ministerio de Cultura, es uno de los impulsores para el uso de estas aeronaves y contribuir a la protección de los yacimientos arqueológicos y la documentación fotográfica (y con modelos 3D) de todos los lugares por si, alguna vez, hubiese que emprender tareas de restauración. En un reciente comunicado en la web del Ministerio de Cultura se indica que los monumentos arqueológico prehispánicos ubicados en la región Lima que a la fecha cuentan con ortofotos publicadas en el Sistema de Información Geográfica de Arqueología son: Avillay, Mateo Salado, Calle Norte-Sur (Pachacamac), Huaca La Merced, Huaca La Luz, Huallamarca, Huantinamarca, Monterrey 1, Monterrey 2, Recinto 47 (Pachacamac), Huaca San Borja, Huaca Santa Catalina, Taurichumpi (Pachacamac) y Templo del Sol (Pachacamac).



Julio Sánchez es licenciado en arqueología por la Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga y candidato a magíster en el Programa de Estudios Andinos de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Entre sus áreas de interés se encentra la arqueología Moche, la arqueología Huari, las prácticas rituales y los festines funerarios en los Andes, el patrimonio y la gestión cultural.

07 marzo, 2014

¿Por qué algunas serpientes son tan venenosas?

Fuente | BBC.
Fuente | BBC.

Generalmente cuando hacemos esta pregunta lo enfocamos desde un punto de vista atropocéntrico. Por ejemplo, se dice que el veneno inyectado en la mordedura de un taipán del interior (Oxyuranus microlepidotus) es capaz de matar a 100 personas; o que el veneno de la cobra real (Ophiophagus hannah) es capaz de matar a una persona en sólo 15 a 30 minutos.

Lo cierto es que las serpientes no producen veneno para matar a los humanos, sino para matar o paralizar a sus presas o defenderse de sus atacantes. Los humanos somos, lo que se llamaría en un lenguaje técnico, los organismos no blanco. No somos el objetivo de los venenos pero aún así estos nos pueden hacer mucho daño, porque los principios activos que poseen actúan de manera similar en los diferentes grupos de animales (mamíferos, insectos, artrópodos, etc.). Entonces, si un veneno está "diseñado" para matar o paralizar a un roedor de campo, lo más probable es que actúe de la misma manera con nosotros porque también somos mamíferos, o si un veneno esta diseñado para matar cucarachas, es poco probable que haga lo mismo con nosotros porque nuestra fisiología es muy diferente.

Pero no podemos negar que hay venenos más peligrosos para determinados organismos. Por ejemplo, el veneno que la taipán del interior inyecta en una mordida puede matar hasta 250.000 ratones de laboratorio, pero no necesariamente será suficiente para matar a esa misma cantidad de roedores silvestres que viven en Australia y son la base de su dieta, tal vez la evolución hizo que sus presas toleren una mayor cantidad de veneno o que el veneno es lo suficientemente potente como para matar a su presa en unos pocos segundos, que sería de gran ventaja al momento de ahorrar energía porque no tendría que perseguir o recorrer grandes distancias para encontrar servido su alimento.

La composición del veneno depende de la dieta de la serpiente, del organismo al cual lo inyecta o de la función que debe cumplir (defensa, digestión, parálisis, etc.), por lo que presenta una interacción con su entorno, es así que ahora se habla de la "ecología del veneno".

Y es así que, debido a estos efectos no deseados de los venenos de serpientes en los humanos, los científicos le han encontrado una utilidad médica a ellos. Por ejemplo, los venenos neurotoxicos, si se usan en bajas concentraciones, pueden ayudar a relajar los músculos y solucionar el problema de contracturas, o las desintegrinas de otros venenos que pueden inhibir la angiogénesis (generación de vasos sanguíneos) en tumores.

06 marzo, 2014

Editar genes para hacer frente al VIH

Incontables veces hemos visto en los medios anunciar la cura o la vacuna para el VIH. Creo que en promedio son unas tres o cuatro veces por año. Lo cierto es que cada año se dan pequeños avances para lograr este objetivo. Esta semana se publica en The New England Journal of Medicine los resultados de un ensayo clínico realizado en un grupo de 12 pacientes infectados con el VIH que parece tener resultados muy promisiorios. La estrategia empleada es la terapia génica a través del uso de unas enzimas capaces de editar genes llamadas "nucleasas dedos de zinc".

Fuente | John Wildgoose, Wellcome Images

Para empezar la historia debemos remontarnos hasta el año 1996. En ese año, los investigadores descubrieron que algunos hombres homosexuales, extrañamente, no se infectaban con el VIH a pesar de tener relaciones sexuales con cientos de parejas diferentes. Estas personas habían heredado una mutación de ambos padres que les hizo virtualmente inmunes al VIH. Esta mutación, que está presente sólo en el 1% de la población europea, impedía la expresión de una proteína de membrana llamada CCR5, la cual era utilizada por la mayoría de cepas VIH como puerta de entrada a la célula para poder infectarla.

Tal fue el revuelo de este descubrimiento que la compañía farmacéutica Pfizer desarrolló un inhibidor de esta proteína llamada Selzentry® (Maraviroc). Lamentablemente, este medicamento, por sí solo, no podía impedir la infección del VIH.

Una década después, el Dr. Gero Hüttler, un hematólogo del Charité - Universitätsmedizin Berlin que no era especialista en VIH, trataba a un paciente de leucemia, que además estaba infectado con el VIH, llamado Timothy Brown. El Sr. Brown había fallado al tratamiento de primera linea, la quimioterapia, por lo que el Dr. Hütter le recomendó iniciar con el tratamiento de segunda línea que consistía en un trasplante de médula ósea. El Dr. Hütter, quien había leído sobre la mutación del gen ccr5, decidió aprovechar de esta cirugía para que el paciente también pudiera curarse del VIH, ya que, en teoría, la médula osea que le sería trasplantada produciría nuevas células sanguíneas que serían inmunes a este virus y reemplazarían a las infectadas.

De los 80 donantes compatibles, uno de ellos —el número 61— presentaba dicha mutación de manera homocigota (heredó la mutación tanto del padre como de la madre). El procedimiento se inició destruyendo el sistema inmune del paciente mediante radiación y se le quitó los fármacos que consumía, entre ellos, los antiretrovirales, para que el tejido trasplantado no sea rechazado. La operación fue un éxito. Los médicos sólo esperaban que su carga viral de VIH aumentara en la sangre para reanudar con el tratamiento antiretroviral, pero esto nunca ocurrió. El paciente parecía haberse curado del VIH. La historia más detallada pueden leerla en este artículo periodístico de The Wall Street Journal.



Ahora, un grupo de investigadores estadounidenses, liderados por el Dr. Pablo Tebas, han optado por una nueva estrategia: utilizar una infusión intravenosa de células T-CD4+ que tienen el gen ccr5 escindido (cortado) gracias al uso de una enzima capaz de reconocer y cortar secuencias específicas de ADN, en este caso, diseñada específicamente para reconocer y quitar una porción del gen ccr5 para inactivarlo. La enzima se llama nucleasa dedos de zinc (ZFN) y estudios previos realizados en ratones con células T-CD4+ sin la proteína CCR5 han mostrado buenos resultados.

Para la realización del estudio, Tebas y su equipo reclutaron a 12 pacientes con VIH con niveles no detectables del virus en sangre (pacientes avirémicos) gracias al tratamiento antiretroviral. Con el fin de determinar la seguridad y eficacia del tratamiento, los pacientes fueron divididos en dos grupos de seis personas, y cada uno recibió una infusión intravenosa de 10 mil millones de células T-CD4+, de las cuales entre el 11% y 28% no expresaban la proteína receptora CCR5. Luego, a uno de los grupos se les dejó de administrar los antiretrovirales por tres meses para comparar la utilidad de esta novedosa técnica en comparación con el grupo que seguía recibiendo el tratamiento antiretroviral. Cabe indicar que las células de este estudio fueron proporcionadas por la empresa Sangamo BioSciences

Los resultados fueron muy alentadores a pesar del poco número de participantes. Sólo se reportó un evento adverso de consideración en uno de los 12 pacientes cuyos síntomas (fiebres, escalofríos, dolores de articulaciones y espaldas) fueron atribuidos a una reacción a la transfusión de las células en estudio. Por otro lado, el promedio del recuento total de linfocitos aumentaron significativamente en los 12 pacientes, de 1270 (al inicio del tratamiento) a 2330 células T-CD4+ por microlitro de sangre, después de una semana. Luego, el recuento de células T-CD4+ fue disminuyendo hasta estabilizarse en 1700 por cada microlitro a las 36 semanas, de las cuales una de cada siete células T-CD4+ eran las que no expresaban el receptor CCR5. Además, su tiempo de vida media se estimó en 48 semanas, mayor que de las células no modificadas.

Si bien la viremia apareció en el grupo de pacientes que dejaron de recibir el tratamiento antiretroviral, todos redujeron sus niveles de ADN viral en sangre. Además, uno de los cuatro pacientes que pudieron ser evaluados no tenía niveles detectables de VIH al momento de reiniciar su tratamiento con los antiretrovirales.

La conclusión definitiva de este estudio es que la edición del genoma de las células T-CD4+ es segura para los pacientes porque los efectos adversos que se presentaron fueron aceptables, dentro de los límites del estudio. Por otro lado, se demostró que las células genéticamente modificadas persistieron en la sangre por un tiempo mayor a las células que no fueron modificadas.

Sin embargo, aún existe preocupación por la eficacia de la técnica para editar los genomas de las células T-CD4+ mediante el uso de las nucleasas dedos de zinc, las cuales podrían fallar y editar regiones no específicas, provocando efectos no esperados. Actualmente se vienen desarrollando novedosas herramientas de ingeniería genética como son TALEN o basadas en el mecanismo CRISPR-Cas, por lo que el futuro que depara a este tipo de terapia génica es muy prometedor.



ResearchBlogging.orgTebas, P., Stein, D., Tang, W., Frank, I., Wang, S., Lee, G., Spratt, S., Surosky, R., Giedlin, M., Nichol, G., Holmes, M., Gregory, P., Ando, D., Kalos, M., Collman, R., Binder-Scholl, G., Plesa, G., Hwang, W., Levine, B., & June, C. (2014). Gene Editing of in Autologous CD4 T Cells of Persons Infected with HIV New England Journal of Medicine, 370 (10), 901-910 DOI: 10.1056/NEJMoa1300662

Kay, M., & Walker, B. (2014). Engineering Cellular Resistance to HIV New England Journal of Medicine, 370 (10), 968-969 DOI: 10.1056/NEJMe1400593

05 marzo, 2014

Si la Luna midiera sólo un pixel...

Este será el modelo a escala del sistema solar más preciso y tedioso que podrán encontrar en internet asumiendo que la luna midiera tan solo un pixel. Si están dispuestos a invertir 15 minutos de su tiempo (eso es lo que yo me tardé), podrán hacer el interminable viaje desde el Sol hasta Plutón en las pantallas de sus computadoras o tablets. Realmente vale la pena porque podrán darse cuenta de lo grande que es nuestro sistema solar y lo vacío que está.
   
Este sería el tamaño del Sol si el diámetro Luna (3474,8 Km) equivaldría tan solo a un pixel.
   
Y esta sería la distancia entre la Luna y la Tierra. No está tan cerca como te la imaginas.


Este impresionante diagrama fue desarrollado por el diseñador gráfico Josh Worth para explicar a su hija de cinco años lo difícil que sería tomar unas vacaciones de verano en Marte en el futuro debido a las enormes distancias que nos separaban. Trató de explicarlo a través de metáforas pero no lograba dar con una precisa. Los diagramas de los libros, los modelos planetarios, las imágenes de los telescopios son muy engañosas al momento de plasmar el tamaño real del universo, así que cambió la metáfora de "imagina la Tierra como una pelota de golf" por "imagina la Luna del tamaño de un pixel" y obtuvo este impresionante modelo como resultado.

¿Han visto un zafiro de mar?

Pues, yo no. Es la primera vez que veo en video a este increíble animal y he quedado fascinado.


Los zafiros de mar pertenecen al género Sapphirina, un grupo de copépodos que brillan de diferentes colores, desde el dorado hasta el azul —como en este caso— al igual que una piedra preciosa. El pequeño crustáceo no emite fluorescencia sino que el brillo se debe a pequeñas placas de cristales que tienen dentro de sus células, las cuales están separadas a 400 nanómetros unas de otras, la misma medida que tiene la longitud de onda de la luz azul. De acuerdo a la distancia de separación de estos cristales, el pequeño animal reflejará un determinado color. A este fenómeno se conoce como iridiscencia. También juega un papel importante el ángulo al cual incide la luz, por lo que en ciertos casos el animal desaparece: las ondas de luz reflejada a interfieren unas con otras, cancelándose.
   
Aquí una foto capturada por Stefan Siebert donde se aprecia este fenómeno de la iridiscencia en toda su magnitud en otra especie de zafiro de mar.
   
Vía | Deep Sea News.

04 marzo, 2014

El virus gigante que revivió después de 30.000 años

Virus más grandes que bacterias. Virus que incluso pueden ser infectados por otros virus. Virus con tantos genes que podrían formar una nueva rama evolutiva en el árbol de la vida. Sin dudas, el mundo de los virus gigantes es realmente fascinante. Y como si no tuviéramos suficiente, un nuevo estudio publicado el lunes en PNAS nos muestra como un virus gigante es "despertado" después de estar "criogenizado" por 30.000 años, o sea, un Futurama versión virus. 

Sobre este tema se ha hablado en casi todos los medios de comunicación científica: National Geographic, Science News, USA Today, New Scientist, aunque personalmente recomiendo las versiones de Materia (en español), Nature News (por Ed Yong) y en The New York Times (por Carl Zimmer); por lo que tendré la ventaja de contar con mucho material para hablar sobre este descubrimiento.

Micrografía de un Pithovirus que en parte izquierda parece tener una estructura similar a un corcho.

Hace 10 años, un grupo de investigadores franceses estudiaron una extraña bacteria que infectaba a las amebas. Lo extraño era que, por más que lo intentaban, no podían aislar y secuenciar el gen correspondiente a la subunidad 16S del ADN ribosomal, un marcador específico de las bacterias que permite identificarlas. No tardaron mucho en darse cuenta que la forma de este organismo no se parecía en nada al de las bacterias, era icosaédrico, y su mecanismo de infección era propio de los virus. No había duda, lo que habían descubierto era el virus más grande conocido a la fecha con 0,7 micras de longitud y un genoma con algo más de un millón de pares de base (1 Mb), que codificaban aproximadamente 1000 genes. Lo llamaron Mimivirus

Luego, en el 2011, los mismos investigadores, esta vez liderados por los esposos Jean-Michel Claverie y Chantal Abergel, descubrieron en las costas chilenas un virus que tenía un tamaño similar al Mimivirus, pero con un genoma ligeramente más grande. Se trataba del Megavirus. Parecía que estos investigadores se empecinaron en batir todas las marcas en lo que a tamaño de un virus se refiere. En julio del 2013 descubrieron un virus de un tamaño colosal: 1000 nanómetros (1 micra) y 2500 genes. Lo llamaron Pandoravirus

Estos virus se agruparon en dos clases: los Megaviridae, con forma icosaédrica, de 0,7 micras de longitud y un genoma de aproximadamente 1 Mb; y los Pandoravirus, con forma de ánfora, con 1 micra de longitud y genomas que pueden alcanzar los 2,8 Mb. Los Megaviridae requieren de las enzimas del núcleo de la célula hospedera para poder replicarse, mientras que los Pandoravirus lo hacen por su propia cuenta en el citoplasma ya que sus 2500 genes codifican todo lo que necesitan para multiplicarse.

Ahora, un nuevo tipo de virus gigante hace su ingreso por la puerta grande y ha esperado más de 30.000 años para reclamar su lugar como el virus más grande del mundo, claro, si es que no aparece por ahí otro que sea mucho más grande; y al ritmo que vamos, es muy probable que sí. 

Hace un par de años, un grupo de investigadores rusos liderados por David Gilichinsky lograron revivir plantas después de 30.000 años a partir de frutos y semillas que permanecieron congelados en el permafrost de Siberia, cerca al río Kolyma. Entonces, Jean-Michel Claverie se preguntó si también sería posible revivir a un virus de esta forma. Solicitó las muestras que fueron colectadas por el equipo ruso en el año 2000 en la tundra de la región de Chukotka, de un despeñadero de 23 metros a orillas del río Anui. Este bloque de hielo permaneció congelado por al menos 30.000 años (según la datación por radiocarbono), cuando los mamuts y los neandertales caminaban por la tierra. 

Luego, expusieron las muestras a distintos medios de cultivo utilizando como cebo a las amebas (por ahora, los principales hospederos de los virus gigantes conocidos a la fecha). Después de una larga espera, observaron en una de las placas que las amebas empezaban a morir. Inmediatamente aislaron y purificaron al virus para poder estudiarlo con mayor detalle. 

El virus tenía nada menos que 1,5 micras de longitud y 0,5 micras de diámetro (1000 veces más grande que un típico virus de la gripe), batiendo la marca impuesta por el Pandoravirus en el 2013. Morfológicamente se parece mucho a éste último, tiene forma de ánfora (de ahí su nombre Pithovirus), pero con una abertura en el extremo de la partícula viral que aparece sellada por un tapón que sobresale y que tiene una estructura de rejilla hexagonal. La secuenciación de su ADN reveló otra diferencia: este sólo tenía 0,6 Mb, de los cuales, el 67% no se parecía a nada conocido hasta la fecha. Esta poca cantidad de ADN en un virus de gran tamaño, hace que su genoma esté 150 veces menos compactado que en cualquier otro virus.



Otra diferencia importante es que su ciclo de vida se parece más al de los Megaviridae que al de los Pandoravirus, esto debido a su menor cantidad de genes que hace necesario que dependa de las enzimas del hospedero. 

El análisis de sus secuencias de ADN revela que corresponde a un tercer tipo de virus gigantes. Esto además refuerza la hipótesis que estos virus formarían parte de un nuevo dominio en el árbol de la vida porque muchos de sus genes tienen homólogos en procariotas, arqueas y eucariotas, especialmente los genes que codifican la maquinaria de traducción de proteínas, lo que indicaría que comparten un mismo ancestro común con todos los seres vivos pero que evolucionaron en sentido inverso, o sea, reduciendo el tamaño de su genoma, perdiendo genes y adaptándose a una vida parasitaria dentro de una célula hospedera. Para ello los investigadores seguirán trabajando hasta encontrar nuevos especímenes que refuercen su teoría. 

Por otro lado, se ha generado una especie de miedo que se ve reflejado en todas los artículos que he leído. En vista que los investigadores han demostrado resucitar un virus completamente nuevo después de 30.000 años, es probable que con el calentamiento global y las extracciones petroleras en Siberia, se derrita el hielo del permafrost y despierten a otros virus que ahí puedan estar presentes. Estos virus podrían llegar a infectar a los humanos y causar enfermedades para las cuales no estamos preparados. Esta hipótesis podría ser cierta pero tal vez no sea muy probable que ocurra ya que los virus son muy específicos con sus hospederos. Tal vez si estos virus infectaron a algún ancestro humano o especie relacionada con nosotros podría llegar a infectarnos. 

Como bonus track, unos selfies de este nuevo virus gigante:

03 marzo, 2014

¿Cómo saltarse el embargo?

Me enteré por un retuit de @lagamez (Luis Alfonso Gámez) de algo graciosísimo: una forma de saltarse el embargo.
   
En el periodismo científico es muy común el embargo. ¿En qué consiste? Acá una breve explicación.

Primero, un científico descubre algo interesante o corrobora una hipótesis después de años de trabajo y peripecias para conseguir financiamiento para su investigación. Este descubrimiento lo envía a una revista científica a través de un manuscrito en el que detalla todos los pasos que hizo (la metodología) para obtener sus resultados, así como también la importancia que tiene este trabajo y la relación que tiene con trabajos similares hechos por otros investigadores anteriormente. La revista científica envía este manuscrito a un par de expertos en el tema (árbitros), los cuales, en la mayoría de los casos, se mantienen en el anonimato, para que analicen el trabajo realizado y determinen si la metodología empleada es la más adecuada y los resultados obtenidos son significativos o verídicos. Después de intercambiar correos entre el editor de la revista y el investigador que envió su trabajo, en el cual se le puede pedir que corrija o cambie algunas cosas o incorpore más información que sustente sus resultados, el manuscrito finalmente aceptado y editado para su publicación oficial en la revista.

En ciertas ocasiones, el artículo puede resultar muy interesante que la revista no tiene mejor idea que promocionarlo en los medios (de esta manera ellos también se autopromocionan). La revista manda un comunicado de prensa y una copia del artículo original a diferentes medios de comunicación antes de la publicación oficial del artículo, para que ellos se encarguen de entrevistar a los autores o a otros expertos en el tema, y así puedan elaborar una buena nota periodística que ayude a difundir el estudio. No obstante, se les pone una condición: que no difundan nada referente al artículo hasta una fecha y hora determinada que, por lo general, coincide con la fecha y hora de publicación del artículo. A esto se le llama embargo

En este caso, Tribuna no respetó el embargo, seguramente, debido a un error en la programación del artículo o porque un novato no leyó la aclaración del subtítulo "Esta noticia está embargada hasta las 21:00 (hora española)" y publicó la nota de prensa del artículo varias horas antes de la hora preestablecida por PNAS

Pueden pasar a ver la noticia para ver de qué trataba el estudio o esperar un par de horas para descargar el pdf original.

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