Variaciones sobre el cuerpo : los límites del hombre

Nos parece lejano pensar en el predominio del cuerpo sobre la mente. Estamos acostumbrados, buenos católicos, a asumir la superioridad del alma, o del espíritu, conceptos inasibles y mucho más difíciles de delimitar, por etéreos, sublimes y “trascendentales”. Los límites del cuerpo son mucho más inmediatos, perceptibles y reactivos; y “no hay nada en el conocimiento que no haya estado primero en el todo el cuerpo” (p. 77). Con el cuerpo nos asimos al mundo.

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Variaciones sobre el cuerpo.

En nuestra época es precisamente el cuerpo el blanco primordial del comercio, del consumo, de la producción, de la publicidad. Y es que sería difícil encontrar algo que no incida o se consuma mediante el cuerpo: comidas, bebidas, deporte, sexo, excesos o limitaciones (por ejemplo, drogas o dietas).”El cuerpo sigue siendo el soporte de la intuición, de la memoria, del saber, del trabajo y, sobre todo, de la invención” (p.51), dice Michel Serres en Variaciones sobre el cuerpo.

Variaciones sobre el cuerpo
Variaciones sobre el cuerpo

El filósofo francés, adepto al montañismo, se pone a pensar, con la parsimonia de los  ancianos sabios, en las implicaciones del ejercicio físico, partiendo sobre todo de esa tradición de los colegios y las universidades europeas (que reproducen y superan las universidades norteamericanas) en torno a los cultores del cuerpo: los entrenadores-educadores físicos. El viejo adagio platónico de “mente sana en cuerpo sano” es un punto de convergencia que nos demuestra esta nueva concentración del esfuerzo, cosmético y médico, de ponerse “fit”. En un país, como México, esa vanidad se suma a la preocupación institucional por la salud alimentaria, enfocada en disminuir la obesidad.

En Variaciones sobre el cuerpo los límites del mismo, sus confines, sus márgenes son mucho más extensos. Y sobre eso reflexiona Serres y apunta la línea de delimitación: “[…] el cuerpo piensa con sus órganos: las performances musculares, pasionales y amorosas nos apartan de la neutralidad y la especialización de la ciencia. Las virtudes de la imitación; las memorias del cuerpo, del mundo y de la vida; el orden y desorden del alma y del espíritu; la fragilidad de la abstracción: éstos son los problemas de la escritura del cuerpo” (p.137).

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En esa “escritura del cuerpo” podemos también señalar los precipicios en los que se abisma el cuerpo, en los que se le pone a prueba y en los que se extiende sus fronteras. Me refiero al deporte, la enfermedad y la guerra. Dice Serres en Variaciones sobre el cuerpo: “El entrenamiento que lleva al corazón a aguantar la maratón o forma los músculos para soportar pesas demasiado cargadas negocia sus posiblidades hasta la vecindad de la muerte, lo mismo hacen el accidente y la enfermedad” (p. 55). Los límites del cuerpo sólo se rompen y se extienden, creo, con esos tres ámbitos: el deporte, la enfermedad y la guerra. En el deporte se manifiesta a través de los récords. La guerra funciona de la misma manera pero sin el apoyo de los “entrenamientos”, por eso Filípides murió cuando corrió ese maratón primigenio en la Grecia antigua. La enfermedad nos evidencia los frágiles linderos del funcionamiento del cuerpo. Sin embargo, en la coyuntura, en el vértice de estas tres últimas podríamos postular la sexualidad”.

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Con abstinencia sexual escarabaja obliga a escarabajo a cuidar sus crías.

Cuidar de las crías o seguir reproduciéndose es un dilema para la mayoría de animales. Sin embargo, en el caso de los escarabajos enterradores, las hembras exhiben una infertilidad temporal a través de una feromona antiafrodisíaca. De este modo, ambos progenitores concentran todos sus esfuerzos en el cuidado de las larvas.

<p>Una hembra de escarabajo enterrador alimenta a sus larvas alojada en el interior del cadáver de un ratón. / Heiko Bellmann</p>
Una hembra de escarabajo enterrador alimenta a sus larvas alojada en el interior del cadáver de un ratón. / Heiko Bellmann

Cuando los animales tienen crías pueden ocuparse de ellas o centrar su energía en su futura progenie. En el caso de los escarabajos enterradores o necróforos (Nicrophorus vespilloides), los machos ayudan a las hembras a alimentar a su descendencia alojada en el interior de los cadáveres que han enterrado previamente. Sin embargo, hasta ahora los científicos desconocían cómo se equilibraba la demanda nutricional de las larvas y la actividad sexual de los padres.

Las hembras exhiben una infertilidad temporal mediada por la hormona juvenil III mientras sus crías aún requieren cuidado parental

Según un estudio publicado en la revista Nature Communications, cuando las crías aún necesitan cuidados, las hembras de escarabajo enterrador (Nicrophorus vespilloides) liberan una feromona antiafrodisíaca que reduce los intentos de apareamiento por parte de los machos. Este hallazgo arroja por primera vez luz sobre cómo los insectos modifican su comportamiento para proporcionar cuidado parental.

El equipo de investigadores alemanes, liderado por la Universidad de Ulm en Alemania,  analizó los comportamientos de reproducción, los perfiles hormonales y la producción de huevos, entre otros, de unos 400 escarabajos recogidos en un bosque de Alemania, y demostró que las hembras exhiben una infertilidad temporal –mediada por la hormona juvenil III– mientras sus crías aún requieren cuidado parental.

En ese momento, los machos perciben una señal química volátil similar a la hormona mencionada que les hace aparearse menos. Esta abstinencia sexual permite a los padres invertir más recursos en las larvas que se están desarrollando.

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Cópula de dos escarabajos enterradores. / Heiko Bellmann

 

Referencia bibliográfica:

Katharina C. Engel et al. “A hormone-related female anti-aphrodisiac signals temporary infertility and causes sexual abstinence to synchronize parental care” Nature Communications 22 de marzo de 2016 DOI10.1038/ncomms11035

Los hongos atacan los ecosistemas antárticos con el cambio climático

La Antártida alberga una gran diversidad de cuerpos de agua dulce y ecosistemas terrestres, donde comunidades microbianas cumplen una función esencial en términos de biomasa e incorporación de nutrientes que, posteriormente, circulan a lo largo de todo el ecosistema terrestre polar. Sin embargo, con el cambio climático, los científicos han observado la presencia de placas blanquecinas y redondeadas distribuidas a lo largo de los tapetes microbianos que dominan los ecosistemas acuáticos que afectan a la actividad biológica.

<p class=" text-justify">Señaladas con flechas verdes, se pueden apreciar las placas blanquecinas y redondeadas en medio de los tapetes microbianos. <em>/</em> UAM Gazette</p>
Señaladas con flechas verdes, se pueden apreciar las placas blanquecinas y redondeadas en medio de los tapetes microbianos. / UAM Gazette

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” (UAM-CSIC) y del Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC); han encontrado una prueba más de los efectos devastadores que está produciendo el cambio climático en la Antártida: placas blanquecinas y redondeadas distribuidas a lo largo de los tapetes microbianos que dominan los ecosistemas acuáticos (lagos y ríos) de la península Byers (Isla Livingston, península antártica).

En estas manchas, que tienen cierta semejanza con fenómenos como el blanqueamiento del coral y los Fairy Circles del desierto de Namibia, la actividad biológica está afectada seriamente. A nivel biológico, estas zonas blanquecinas comparten ciertas características fisiológicas entre sí, como el agotamiento de las fuentes de nitrógeno o la disminución de sus capacidades fotosintéticas. Además, estas alteraciones están relacionadas con la interrupción física de la circulación de sustancias dentro de estos microecosistemas, causada por una inusual abundancia de hongos que la bloquean.

En estas comunidades, los microorganismos se distribuyen en distintas capas en función de sus requerimientos de nutrientes y luz, y los cambios en la circulación varían la composición de los organismos que forman parte de ellas.

“Estos procesos parecen estar relacionados con el intenso calentamiento local y su deterioro está, probablemente, provocado por el aumento de las temperaturas que se han registrado en los últimos años”

Para entender este fenómeno, los autores del estudio han analizado la ultra-estructura y organización de estas comunidades. Para ello, han seguido su crecimiento durante varios años y han realizado un perfil metagenómico, el más completo hasta la fecha, de todos los organismos que componen el ecosistema: desde animales hasta virus RNA y DNA.

Ecosistemas antárticos en peligro

“Estos procesos parecen estar relacionados con el intenso calentamiento local en el área de la península antártica y su deterioro está, probablemente, provocado por el aumento de las temperaturas que se han registrado durante los años que ha durado el estudio. Si el proceso sigue avanzando, en el futuro, los ecosistemas no marinos más importantes de la Antártida verán comprometida su existencia tal y como la conocemos hoy en día”, explican los investigadores.

El proyecto LIMNOPOLAR ha desarrollado su investigación en el Ártico y en la Antártida durante 15 años; principalmente centrados en los sistemas acuáticos y su importancia ecológica en estas zonas tan frágiles del planeta.

Referencia bibliográfica:

David Velázquez, Alberto López, Daniel Aguirre, Asunción de los Ríos, Antonio Alcamí & Antonio Quesada. “Ecosystem function decays by fungal outbreaks in Antarctic microbial mats”. Sci. Rep. Doi: 10.1038/srep22954

Reforestar con árboles iguales daña funcionalidad de bosques

<p>Pinares de alta montaña en el Pirineo aragonés. / Fernando Valladares</p>
Pinares de alta montaña en el Pirineo aragonés. / Fernando Valladares

Investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), en colaboración con un amplio grupo multidisciplinar de científicos europeos, han comprobado la importancia a gran escala de mantener la diversidad local para que los bosques sean multifuncionales.

El estudio, que acaba de publicarse en la revista PNAS, evidencia la importancia de conservar el paisaje y su biodiversidad evitando la homogeneización de los bosques con planes de reforestación que solo incluyen especies pensando en un solo objetivo, por ejemplo su capacidad de producir madera.

“A una mayor diversidad de especies en los fragmentos de un mismo hábitat, más funciones cumple dicho hábitat”, explica el investigador

“Además de producir madera, los bosques cumplen muchas otras funciones, como regular el ciclo hidrológico, fijar el CO2 atmosférico o permitir que sobrevivan las especies asociadas a cada hábitat, sin olvidar su uso recreativo o su valor estético o cultural”, apunta el investigador del MNCN Fernando Valladares.

“Al repoblar con una misma especie, que con frecuencia no es autóctona, se homogeneiza el bosque y resulta imposible que siga cumpliendo muchas de sus funciones”, continúa.

Para realizar este estudio los investigadores analizaron 209 fragmentos de 16 ecosistemas forestales a lo largo de seis países europeos comparando la relación entre la multifuncionalidad del bosque con la variedad de especies presente en cada parcela, por un lado, y con la diversidad del paisaje, es decir, de los fragmentos de un mismo hábitat dentro de cada región, por otro.

“La relación entre diversidad del paisaje y multifuncionalidad del bosque es siempre positiva. A una mayor diversidad de especies en los fragmentos de un mismo hábitat, más funciones cumple dicho hábitat”, explica el investigador.

Los datos obtenidos confirman la importancia que tiene conservar los niveles de biodiversidad originales de cada bosque para que sigan conservando su multifuncionalidad, combinando por ejemplo el control de la erosión con la captura de grandes cantidades de CO2 atmosférico y con un uso recreativo.

Timón y Pumba, amigos interesados en la vida real

<p>Una mangosta rayada arranca garrapatas a un jabalí verrugoso en el Parque Nacional Queen Elizabeth de Uganda. / A. Plumptre</p>
Una mangosta rayada arranca garrapatas a un jabalí verrugoso en el Parque Nacional Queen Elizabeth de Uganda. / A. Plumptre

En la ficción, el suricato Timón (miembro de la familia de las mangostas) y el jabalí verrugoso Pumba eran íntimos amigos y confiaban el uno en el otro. Pero la realidad no dista mucho de las fábulas de Disney. Los turistas que visitan el Parque Nacional de Queen Elizabeth en Uganda han observado cómo jabalíes y mangostas rayadas interactúan y sacan beneficios mutuos de esta relación. Estos animales han protagonizado incluso un capítulo de la serie de la BBC llamada “Banda de hermanos”.

 “Este es uno de los pocos casos en los que un mamífero acicala a otra especie de mamífero”, señala el experto

Según describe un artículo publicado en Suiform Soundings –una revista de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza especializada en cerdos–, los jabalíes verrugosos (Phacochoerus aethiopicus) han aprendido a deshacerse de garrapatas y otros parásitos recurriendo a los servicios de acicalamiento de sus solícitos vecinos: un grupo de mangostas rayadas (Mungos mungo) en busca de tentempiés.

Los jabalíes de la península de Mweya en el parque africano se tumban en presencia de estos pequeños mamíferos carnívoros, y estos forman una especie de equipo de limpieza para examinar los parásitos de los cerdos. Llegan incluso a subirse sobre ellos para tener acceso a más garrapatas.

“Este tipo de colaboración entre diferentes especies de mamíferos es raro, y esta particular interacción demuestra una gran confianza entre los animales”, dice Andy Plumptre, autor del comentario, y director del programa del rift albertino (una falla en África oriental) de la Wildlife Conservation Society.

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Jabalíes y mangostas mantienen una relación beneficiosa para ambos. Los jabalíes ganan una limpieza y las mangostas un almuerzo. / A. Plumptre

Una relación única entre mamíferos

Para el experto, “este es uno de los pocos casos en los que un mamífero acicala a otra especie de mamífero”, aunque recuerda que este comportamiento ocurre de manera ocasional entre diferentes especies de primates. Pero, “no se ha hecho ningún análisis de esta conducta”, confiesa Plumptre, curioso de saber si otras interacciones entre mamíferos suceden en la vida salvaje.

Los encuentros entre mangostas y jabalíes verrugosos son ejemplos únicos de mamíferos exhibiendo una relación simbiótica llamada mutualismo, en la que dos especies de animales colaboran para que ambos grupos saquen provecho. Los jabalíes ganan una limpieza y las mangostas un almuerzo.

Pero en la naturaleza existen otros ejemplos de mutualismo como el de los rinocerontes, cebras y otros animales que reciben la visita de aves llamadas picabueyes (Buphagidae) que se alimentan de garrapatas, tábanos, larvas y otros parásitos que se alojan en la piel del mamífero.

Aplicación para identificar árboles Arbolapp lanza su web

Arbolapp surgió en noviembre de 2014 como una aplicación para teléfonos móviles accesible tanto en castellano como en inglés. Desde entonces ha tenido más de 157.000 descargas en Android y más de 47.000 en iOS. Ahora da un salto cualitativo lanzando una página web con los mismos contenidos y funciones de la app.

El propósito es ampliar el público potencial a personas que utilizan otros sistemas operativos en su móvil o tablet o que no tienen acceso a dispositivos móviles, como puede suceder en el ámbito educativo. “Muchos docentes han pedido una versión web de Arbolapp porque en los centros de enseñanza el uso de móviles a veces está restringido”, explica Eduardo Actis (CSIC), coordinador del proyecto.

Durante este año y medio los usuarios de Arbolapp también han solicitado la inclusión de más árboles. “Hemos respondido a esta petición incorporando 25 especies más”, añade. Así, la app y la web incluyen desde hoy información sobre 143 árboles que pueblan bosques y demás hábitats naturales de la España peninsular, Portugal continental, Andorra y las Islas Baleares. “Entre las incorporaciones hay especies autóctonas que no se recogieron en la primera versión por ser plantas que solo ocasionalmente alcanzan porte de árbol, como el boj o el brezo, o especies no autóctonas que se asilvestran con menos frecuencia, como el granado o la morera”, señala el responsable de contenidos, Felipe Castilla del Real Jardín Botánico (RJB).

Junto a la información científica, las fichas de los nuevos árboles recogen curiosidades como que las bolas de la Lotería Nacional están hechas con madera de boj, que el palmito es la única palmera autóctona de la península ibérica o que el espantalobos se llama así porque sus frutos suenan como un sonajero al madurar.

En la nueva Arbolapp también se han realizado mejoras en el funcionamiento de las búsquedas para facilitar y hacer más intuitiva la identificación de especies. Otra novedad es la posibilidad de ampliar sus más de 500 fotografías.

Las fichas de los nuevos árboles recogen curiosidades como que las bolas de la Lotería Nacional están hechas con madera de boj

“Arbolapp no ha dejado de crecer desde su arranque”, apunta María Bellet, jefa de la Unidad de Cultura Científica del RJB. “Por eso ya estamos trabajando en una nueva aplicación dedicada a los árboles canarios, otra gran demanda de los usuarios”, comenta. La futura Arbolapp Canarias, cuyo lanzamiento está previsto para finales de 2016 o comienzos de 2017, se está desarrollando en colaboración con el Jardín Botánico Viera y Clavijo del Cabildo de Gran Canaria y cuenta también con financiación de FECYT.

¿Cómo funciona Arbolapp?

El catálogo de especies de Arbolapp abarca todos los árboles autóctonos –naturales del territorio– y los alóctonos –introducidos por el ser humano– que se asilvestran con más frecuencia en la península ibérica y las Islas Baleares.

Para identificar un árbol existen dos tipos de búsqueda. Una guiada, en la que hay que escoger en sucesivas pantallas la alternativa que mejor describe el ejemplar que se quiere identificar; y otra abierta, que permite encontrar árboles por provincia, tipo de hoja, fruto, flor u otros criterios. Más de 300 ilustraciones acompañan al texto de las búsquedas para facilitar su comprensión.

Los árboles se organizan en 122 fichas: 119 corresponden a especies y tres agrupan los géneros Acacia, Eucalipto y Tamarix. Cada ficha contiene fotografías, mapas que muestran en qué provincias está presente el árbol, un texto descriptivo y varias curiosidades. Concebida para que cualquier usuario pueda manejarla, Arbolapp conjuga el uso de un lenguaje asequible con el rigor científico: la aplicación incluye un glosario con los términos técnicos y tiene entre sus fuentes la colección Flora iberica y el programa Anthos, fruto de investigaciones del RJB.

La app está diseñada para su uso en el medio natural, incluso en zonas donde no hay conexión a internet. Una vez descargada desde Google Play o Apple Store, sus contenidos y funciones son accesibles offline.

Arbolapp ha sido desarrollada por un equipo multidisciplinar de botánicos, ambientólogos y periodistas dedicados a la divulgación y que han sido asesorados por investigadores del RJB. El biólogo y educador ambiental Felipe Castilla, responsable de contenidos de la aplicación, ha elaborado las claves de identificación y las fichas, y ha aportado la mayor parte de las fotografías de su banco de imágenes personal. El proyecto es una iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas impulsada por su Vicepresidencia Adjunta de Cultura Científica y el Real Jardín Botánico. Cuenta con financiación de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Economía y Competitividad.

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Encinas recuperan el suelo ante la muerte de pinos por sequías

<p>Cuando los pinos se secan, las encinas invaden el espacio radicular que dejan los pinos, y la respiración total del suelo no cambia / Infografía de Josep Barba y J.Luis Ordóñez (CREAF)</p>
Cuando los pinos se secan, las encinas invaden el espacio radicular que dejan los pinos, y la respiración total del suelo no cambia / Infografía de Josep Barba y J.Luis Ordóñez (CREAF)

Científicos del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF) han realizado un estudio sobre la respiración del suelo al sustituir pinos por encinas. Según los datos obtenidos, el suelo del bosque con pinos silvestres, Pinus sylvestris, repara en poco tiempo los daños, es decir, presenta una alta resiliencia en sus niveles de emisión de CO2. Sin embargo, cuando los pinos son sustituidos por encinas,Quercus ilex, los suelos emiten casi un 36% menos de CO2 al respirar.

La resiliencia es la capacidad para volver al estado normal después de sufrir una perturbación, como un incendio o una sequía. El estudio, realizado en Tarragona y liderado por el CREAF, revela que el proceso de decaimiento de estos árboles ante la mortalidad provocada por el aumento de las sequias en la zona no repercute en los niveles de emisiones de CO2 por parte del suelo del bosque. “Parece que el suelo tiene la capacidad de autorrepararse rápidamente ante esos eventos”, explica el investigador del MNCN Jorge Curiel Yuste.

Contrariamente a lo que se esperaba, la cantidad de dióxido de carbono liberada por el suelo se recupera o se mantiene igual cuando se comparan pinos sanos, pinos en mal estado y pinos muertos. “Al ser un proceso lento, la dinámica gradual de cambio permite que los árboles de alrededor, en este caso las encinas, tengan un crecimiento mucho mayor. Así, los árboles cercanos al pino muerto desarrollan más sus raíces debido a que hay menor competencia por los recursos. Gracias a esto, los árboles supervivientes consiguen mitigar los efectos de la sequía sobre la respiración del suelo”, comenta Josep Barba, investigador del CREAF.

Estos resultados coinciden con los estudios que también han hallado una gran resiliencia de los bosques ante la mortalidad provocada por plagas forestales. Según Josep Barba, investigador del CREAF, el hecho de que ante la sequía el bosque se muestre tan resiliente, “nos permite ser optimistas en cuanto al nivel de emisiones de CO2, con lo que parece que, por esta parte, el cambio climático no se agravaría”.

La cantidad de dióxido de carbono liberada por el suelo se recupera o se mantiene igual cuando se comparan pinos sanos, pinos en mal estado y pinos muertos

La especie sustituta es más determinante que la mortalidad del pino

“Lo que hemos comprobado es que, a medio plazo, la sustitución del pino por la encina reduce las emisiones hasta en un 36% pero todavía no sabemos cuál es la evolución de las dinámicas del suelo si la especie sustituta es otra”, aclara Curiel Yuste. “Se trata de un efecto específico del bosque de Prades donde se ha realizado el estudio, por eso necesitamos estudiar las dinámicas biogeoquímicas del suelo de los ecosistemas mediterráneos que, comparados con los boreales o centro-europeos, se conocen muy poco”, continua.

En un contexto más amplio, en el que se prevé que cada vez haya más episodios de mortalidad por sequía y calentamiento, saber cómo se comporta el suelo ante la sustitución de unas especies por otras más resistentes será crucial para entender la absorción y emisión de CO2 por parte de los bosques.

El suelo de los bosques alberga dos terceras partes de carbono de los ecosistemas forestales por eso es tan importante estudiarlos. “Más de la mitad de la historia de un árbol está bajo tierra, sin embargo hay un desequilibrio entre el conocimiento que se tiene de la parte aérea de un bosque y el que se tiene de su suelo”, termina Barba.

Referencia bibliográfica:

Barba, J., Curiel Yuste, J., Poyatos, R., Janssens I.A. y Lloret, F. (2016) Strong resilience of soil respiration components to drought-induced die-off resulting in forest secondary succession. Oecologia. DOI: 10.1007/s00442-016-3567-8

Analizan la respuesta de las plantas ante el ataque de patógenos

Cuando nuestro cuerpo sufre el ataque de un virus genera anticuerpos para tratar de defenderse. De la misma forma, el organismo de las plantas reacciona ante la presencia de patógenos produciendo especies reactivas de oxígeno, principalmente agua oxigenada a través de una enzima. Un nuevo estudio analiza el modo en el que las plantas reaccionan ante el ataque de agentes nocivos sin afectar a las células sanas.

Un equipo de investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), centro mixto de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigaciones y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), ha participado en un estudio internacional que analiza el modo en que los principales genes responsables de la producción de esta enzima defensiva se activan ante el ataque de un patógeno.

“Este hallazgo sugiere que ambos genes participarían en procesos diferentes dentro de la activación de la respuesta de inmunidad vegetal”, explica Miguel Ángel Torres

Uno de los principales enigmas a los que se enfrentaba el equipo de investigación era el modo en que la enzima llamada NADPH oxidasa produce agua oxigenada que promueve la activación de las defensas sin llegar a dañar a la propia planta.

El trabajo utilizó Arabidopsis thaliana, una planta muy empleada en investigación puesto que su genoma se ha descifrado por completo, para estudiar la expresión de los genes RbohD y RbohF de la NADPH oxidasa que han sido vinculados a la respuesta defensiva. Mediante el empleo de marcadores como la β-glucuronidasa o la Luciferasa (LUC), que permiten una fácil visualización de los tipos celulares donde se expresan estos genes, los científicos llegaron a la conclusión de que ambos genes presentan un patrón de expresión diferencial ante el ataque de patógenos.

“Este hallazgo sugiere que ambos genes participarían en procesos diferentes dentro de la activación de la respuesta de inmunidad vegetal”, explica Miguel Ángel Torres, que lidera el equipo investigador del CBGP-UPM.

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El promotor del gen RbohD se activa ante el ataque de hongos necrótrofos. Luminiscencia ‘in vivo’ producida en plantas pD-LUC y pF-LUC de 3 semanas, 24 horas después de un tratamiento con esporas del hongo necrótrofo ‘Plectosphaerella cumumerina’ (PcBMM, arriba) y control (abajo). / UPM

Nuevas estrategias para la lucha contra patógenos de cultivos

Mediante un estudio de intercambio de promotores (regiones del genoma que promueven la transcripción o activación de un gen), el equipo también descubrió que la expresión genética dirigida por el promotor del gen RbohD es necesaria para que la enzima implicada en el proceso produzca de manera masiva agua oxigenada.

“El control de ética es un factor de regulación adicional importante”, indica Torres

“Estos resultados nos indican que, además de la regulación por calcio y eventos de fosforilación que han sido documentados para esta enzima, el control de la transcripción genética es un factor de regulación adicional importante”, indica Torres. “Además, el estudio del patrón de expresión de estos genes ha permitido identificar el papel relevante que estas enzimas desempeñan en la resistencia basal de Arabidopsis frente a patógenos no adaptados”, añade.

Las conclusiones de este trabajo, en el que también participan expertos del Sainsbury Laboratory (Reino Unido), “pueden ser el punto de partida para el diseño de nuevas estrategias de lucha frente a importantes patógenos de los cultivos, como los hongos necrótrofos que inducen la muerte celular en los vegetales para tener fácil acceso a los nutrientes”, señala el científico, que desarrolla su labor investigadora dentro del grupo de Inmunidad Innata de Plantas y Resistencia a Hongos Necrótrofos liderado por el profesor Antonio Molina en el CBGP.

Hidra reacomoda células para hacer boca más grande que su cuerpo

Las hidras son unas pequeñas criaturas de agua dulce con forma alargada y menos de 20 milímetros de longitud. Están equipadas con un anillo de tentáculos en un extremo, y utilizan el otro para adherirse a rocas u otras superficies esperando a una posible presa.

En el momento en que un animal roza sus tentáculos, la hidra dispara púas envenenadas para paralizarlo. A continuación, contrae los tentáculos y un grupo especial de células se separa para mostrar una boca con la que chupa a su víctima. Una vez que ha digerido la comida, mantiene la boca abierta para escupir cualquier material sobrante, la vuelve a sellar con una capa de tejido, y espera a la siguiente presa.

Para poder abrir la boca, las células de la hidra cambian de forma en lugar de moverse en otra dirección

Hasta ahora el mecanismo que utilizan estos animales no se había observado con precisión, pero un nuevo trabajo publicado en Biophysical Journal ha conseguido mostrar este proceso por primera vez en imágenes y ha revelado que las células de estos animales se deforman para poder efectuar estos movimientos.

“Hasta ahora no se sabía cómo actuaban las hidras para dejar al descubierto su boca porque las herramientas de imagen necesarias no existían. Usando fluorescencia y técnicas de microscopía modernas, hemos logrado mostrar cómo funciona este biomecanismo”, explica a Sinc Eva-Maria S. Collins, investigadora en la Universidad de California en San Diego (EE UU) y autora principal del estudio.

Deformación celular

Debido a que la apertura de la boca requiere grandes cambios morfológicos, algunos biólogos habían pensado que la hidra reorganiza la posición de sus células entre los tentáculos para extender la apertura.

No obstante, la velocidad con que la hidra lleva a cabo este proceso hizo sospechar a los investigadores que el mecanismo que había detrás tenía que ser distinto. Por eso marcaron las células y analizaron los cambios de posición.

“Cuando la hidra abre la boca a veces llega a ser más ancha que su propio cuerpo”, comenta Collins

Las imágenes mostraron que las células de la hidra cambian de forma cuando su boca se abre, en lugar de moverse. Una vez disparadas, las fibras orientadas radialmente en el tejido del animal se contraen para separar las células unas de otras, tal y como se contraen los músculos del iris para abrir nuestras pupilas. Cuando los investigadores añadieron cloruro de magnesio que actuase como un relajante muscular, las hidras no pudieron abrir la boca.

“Es realmente sorprendente que las células sean capaces de separarse para acomodar la abertura de la boca, que a veces llega a ser más ancha que el propio cuerpo de la hidra”, comenta Collins.

Los científicos también han señalado que la hidra es capaz de abrir la boca con diferentes tamaños y que el grado en que pueden abrirla está controlado por señales nerviosas.

Futuras investigaciones

Debido a que la hidra es un animal tan simple y es capaz de regenerarse después de la disociación completa en células individuales, los investigadores ven la oportunidad de utilizar técnicas similares a las empleadas en sus experimentos para examinar cómo se desarrolla un organismo a partir de un grupo estructurado de las células en un cuerpo complejo.

Según Collins, su trabajo les servirá en el futuro para examinar más de cerca dos procesos que son fundamentales para todos los organismos: la formación de tejidos y sus patrones.

“Por ahora estamos tratando de investigar con mayor precisión los mecanismos de control neuronal por el cual se logra la apertura de la boca”, concluye la experta.

Secuenciado el genoma del gar, clave para el estudio de enfermedades humanas

<p>Cristian Cañestro, de la UB, es coautor del trabajo. / UB</p>
Cristian Cañestro, de la UB, es coautor del trabajo. / UB

El gar (Lepisosteus oculatus) es un pez primitivo de agua dulce, voraz depredador de peces y crustáceos que puede llegar a medir más de un metro de longitud. Su distribución geográfica está restringida a los ecosistemas de América del Norte, Centroamérica y Cuba. Pertenece a la familia ancestral Lepisosteidae, con fósiles ya presentes en el Cretácico y caracterizada por una excepcional baja tasa de especiación –solo se conocen siete especies– y una lenta evolución morfológica.

Como explica Cristian Cañestro, miembro del Grupo de Investigación Evolución y Desarrollo (EVO-DEVO) de la Universidad de Barcelona (UB), “esta familia de peces ya fue citada en 1859 por el naturalista Charles Darwin, en su libro El Origen de las especies, como ejemplo para describir el término de fósil viviente”. Una de las características singulares de este pez es la capacidad de respirar fuera del agua de forma facultativa utilizando la vejiga natatoria como un pulmón, especialmente si la temperatura del agua es alta y la concentración de oxígeno es baja.

“La secuenciación del genoma –continúa Cañestro– ha permitido demostrar que el gar tiene una tasa de cambio genético extraordinariamente baja, extendiendo al nivel molecular el carácter ancestral que le atribuyó Darwin a partir de observaciones morfológicas”.

El estudio, publicado en Nature Genetics y en el que participan científicos de más de 30 centros de investigación de todo el mundo, contribuye a demostrar la utilidad del gar para identificar pérdidas de genes durante la evolución de los vertebrados.

“El genoma del gar es una herramienta muy valiosa para diferenciar pérdidas de ganancias génicas durante la evolución de los vertebrados”, comenta el experto

La condición de fósil viviente del gar y su posición filogenética clave –dentro de los peces actinopterigios (con esqueleto de espinas óseas en sus aletas) y grupo hermano de los teleósteos–, son los motivos que han impulsado al consorcio internacional a secuenciar su genoma. “El gar representa para los teleósteos lo que el celacanto representa para los tetrápodos”, afirman Ingo Braasch y John H. Postlethwait, líderes de este consorcio internacional.

Lo que cuentan los genes

Durante la evolución temprana de los teleósteos se produjo una duplicación genómica (TGD, teleósteos genome duplication) que aumentó extraordinariamente el número de genes y favoreció la explosión radiactiva que ha originado uno de los grupos vertebrados con más especies (en torno a las 27.000 especies, el 96% de todos los peces). El hecho de que la familia del gar diverja previamente a la TGD ofrece una oportunidad única para inferir cómo era el genoma ancestral de los peces y estudiar el impacto de las duplicaciones genómicas en las radiaciones de las especies.

El grupo de investigación de Cañestro es especialista en el estudio del impacto de las pérdidas génicas en la evolución de las especies. “La pérdida de genes –apunta Cañestro– puede ser una fuerza evolutiva adaptativa seleccionada positivamente, como por ejemplo la pérdida de los genes CCR5 o DARC en ciertas poblaciones humanas, que confiere resistencia a la infección del sida o la malaria, respectivamente».

La duplicación genómica de los teleósteos fue acompañada de masivas pérdidas génicas, las cuales dificultan saber si un gen presente en humanos pero ausente en el pez cebra es una innovación evolutiva de los primeros o una pérdida del segundo.

“Participar en el análisis del genoma del gar ha sido una oportunidad única que nos ha permitido afrontar esta problemática: gracias a la posición filogenética basal y a su lenta tasa evolutiva –que ha hecho que mantenga la mayoría de genes ancestrales–, hemos demostrado que el genoma del gar es una herramienta muy valiosa para diferenciar pérdidas de ganancias génicas durante la evolución de los vertebrados”, comenta el experto.

La comparación del genoma del gar con el del pollo y el humano revela que la tasa de cambio cromosómico es también muy baja, y muchas regiones cromosómicas se mantienen casi idénticas, a diferencia de las de otros peces que han sufrido muchas reorganizaciones. Esta semejanza cromosómica se mantiene incluso en el orden en que los genes están posicionados en los cromosomas, fenómeno que se conoce como conservación sinténica.

El equipo investigador de la UB ha realizado análisis filogenéticos y de sintenia comparada (conservación del orden génico) entre el genoma del gar y el genoma humano, en especial de regiones donde se localizan los genes de la familia Aldh1a, que codifican para enzimas que regulan la síntesis del ácido retinoico, un morfógeno derivado de la vitamina A fundamental para el desarrollo embrionario, del sistema nervioso, de la retina y de las extremidades.

El genoma del gar facilita la conexión correcta entre los genes humanos y los de modelos como el pez cebra

Estos análisis han demostrado la presencia de algunos de estos genes en el gar, y ha revelado que su origen es ancestral en los vertebrados, y que la ausencia de algunos de estos genes en peces teleósteos se ha debido a pérdidas génicas en estos animales en lugar de innovaciones en los tetrápodos.

Dientes en tetrápodos y escamas en peces ancestrales

Un ejemplo muy ilustrativo de la utilidad del gar para entender la evolución de ganancias y pérdidas de los genes y su relevancia para entender las innovaciones evolutivas es el caso de la familia SCPP (secretory Calcium-binding phosphoproteins), que es fundamental para la mineralización de tejidos, por ejemplo, la del esmalte dental.

“La ausencia en teleósteos de genes SCPP relacionados con la formación del esmalte dental había sido interpretada como que esta era una innovación de los tetrápodos”, apunta Cañestro. “El genoma del gar ha revelado, sin embargo, la presencia de estos genes SCPP, y el descubrimiento de su papel en la mineralización de escamas de este organismo, sugiriendo la hipótesis de que la función de estas proteínas en las escamas del ancestro de los vertebrados fue reclutada posteriormente por la formación del esmalte dental”, añade.

El genoma del gar no solo facilita la conexión correcta entre los genes humanos y los de modelos como el pez cebra; sino que también permite descubrir regiones reguladoras conservadas (CNES) en los genes humanos que hasta ahora permanecían crípticas.

La distancia genética entre peces teleósteos y humanos es en muchos casos demasiado lejana como para identificar CNES cuando se comparan las regiones reguladoras. La distancia genética del gar ha demostrado ser ideal para hacer de puente entre el genoma humano y el de otros modelos teleósteos como el pez cebra.

Así pues, el genoma del gar ha ayudado a identificar en torno a 6.500 CNES humanos previamente desconocidos, de los cuales, unos 1.000 están relacionados con enfermedades u otras alteraciones fenotípicas en estudios de asociación a gran escala en el genoma humano.

“La futura aplicación de técnicas de transgénesis y de edición génica como el CRISPR en el gar, y el uso del su genoma como puente entre el hombre y otros peces augura un futuro prometedor para el gar como herramienta clave a la hora de establecer nuevos modelos animales de enfermedades humanas y de otras aplicaciones de medicina traslacional, así como para descubrir muchos de los aspectos clave de la evolución de los vertebrados”, dice David Parichy, profesor de la Universidad de Washington, en el artículo News and Views, incluido en el mismo número de Nature Genetics.

Referencia bibliográfica:

Ingo Braasch et al. “The spotted gar genome illuminates vertebrate evolution and facilitates human-teleost comparisons” Nature Genetics 7 de marzo de 2016; doi:10.1038/ng.3526