Fotosíntesis oscura en bacterias

La cuestión de si los organismos heterótrofos, es decir, aquellos que necesitan de fuentes de carbono aportadas desde otros organismos vivos, pueden ser modificados para fijar carbono inorgánico en forma de CO2, como hacen las plantas, ha sido un gran desafío para la biotecnología.
Sin duda, la distinción entre organismos autótrofos y heterótrofos es fundamental en el mundo vivo ya que los segundos, entre los que nos encontramos, dependen del aporte de carbono y nitrógeno orgánico a partir de los primeros. ¿Puede esta distinción ser borrada mediante diseño metabólico?
Investigadores del Instituto Weizmann de Israel demuestran ahora cómo una combinación de recableado metabólico racional, modificación genética y evolución dirigida en el laboratorio, permite generar estirpes de bacterias capaces de sintetizar azúcares y otros componentes de la materia viva a partir de CO2 externo.
Estos procedimientos son capaces de generar en las bacterias la aparición de un ciclo metabólico propio de la fotosíntesis de las plantas, el ciclo llamado Calvin-Benson-Bassham. Este ciclo utiliza moléculas reductoras, como en NADH, y energéticas, como el ATP, como fuente de energía para capturar CO2 e incorporarlo a moléculas orgánicas, incrementando la biomasa.
En el caso de las plantas o microorganismos fotosintéticos, las moléculas reductoras y energéticas se producen mediante reacciones químicas que proceden gracias al aporte energético de la luz. En el caso de estas nuevas bacterias, la energía y el poder reductor precede de la oxidación de nutrientes derivados de la glucosa, razón por la cual el balance neto de CO2 capturado es cero. Podríamos por ello llamar a estas bacterias neutrótrofas o hemiheterófrofas. Sin embargo, este trabajo demuestra que es factible modificar a las bacterias para rediseñar su metabolismo utilizando tanto el diseño racional como la evolución dirigida, de acuerdo a lo que pueda interesar.

Referencias: Antonovsky et al., Sugar Synthesis from CO2 in Escherichia coli, Cell (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.064
http://jorlab.blogspot.com.es/2011/06/la-evolucion-de-escherichia-coli.html

JUNO llega a Júpiter.

La misión Juno ha llegado a Júpiter y ha realizado con éxito la maniobra de captura. A partir de ahora comienza un año o más de investigación que ampliará nuestro conocimiento del planeta más grande del Sistema Solar.
Júpiter es un verdadero monstruo comparado con nuestro planeta. Su inmenso volumen, capaz de contener 1.300 Tierras, su masa, que es el doble de la acumulada por todos los demás planetas juntos, su enorme campo magnético y sus mortales cinturones de radiación, son algunas de las características que lo hacen especial. Misiones anteriores permitieron obtener datos globales del planeta gigante pero su interior aún permanece en la sombra, oculto por una densa e impenetrable capa nubosa que dibuja el disco del planeta con franjas de color marrón-anaranjado.
Ahora, Juno prepara sus múltiples instrumentos para desvelar muchos de los secretos que Júpiter encierra en su interior. JADE medirá las partículas de baja energía que producen las auroras jovianas. Los sensores de JEDI estudiarán las partículas de alta energía que componen los cinturones de radiación de Júpiter. JIRAM tomará imágenes de las Auroras y medirá la emisión térmica del planeta. JUNOCAM nos ofrecerá imágenes de las capas de nubes de las regiones polares. Junto a estos, otros instrumentos tomarán medidas del campo magnético, inspeccionarán el interior de la masa nubosa con ondas de radio, observarán las auroras en el ultravioleta, detectarán anomalías gravitatorias provocadas por las irregularidades del núcleo, etc. Nos esperan unos meses excitantes.

Referencias:
Juno, NASA

Genes del testículo Innecesarios para la fertilidad.

Hace más de una década, análisis genéticos revelaron que existen alrededor de 2.300 genes que están en funcionamiento preferente en las células de la línea germinal de los machos, es decir, aquella capaces de reproducirse de generación en generación. Se han hecho estudios para determinar la importancia de esos genes para la fertilidad, pero aún quedan muchos por estudiar. Sin embargo, no se conoce todavía si esos genes son necesarios para la fertilidad. Un grupo numerosos de investigadores, dirigido por Martin Mazuk, del Centro de Medicina Reproductiva de la Universidad de Houston, Texas, EE.UU., utiliza ahora la tecnología CRISPR para avanzar en el estudio de la función de estos genes en la fertilidad.
Para averiguar el papel que desempeña un gen determinado en una función biológica concreta, como puede ser la fertilidad, el método considerado como estándar en la ciencia es la eliminación del gen que se desea estudiar y comprobar si esta eliminación imposibilita la función. En este caso, la eliminación de determinados genes que funcionan en las células de la línea germinal conduciría previsiblemente a la esterilidad del animal.
Los investigadores utilizan, en primer lugar, métodos bioinformáticos para identificar los genes de ratón que están conservados en el ser humano. Con estos genes, los investigadores generan 54 razas de ratón a las que les han eliminado un gen concreto. Esta eliminación la realizan tanto por la tecnología convencional, como con la novedosa tecnología CRISPR, mucho más rápida y barata.
Los investigadores descubren que las 54 razas de ratón son fértiles. Los investigadores concluyen , por tanto que esos genes, a pesar de estar conservados en los vertebrados y en algunos casos también en invertebrados, por sí solos no son determinantes de la fertilidad.

Referencias: Haruhiko Miyata et al. (2016), Genome engineering uncovers 54 evolutionarily conserved and testis-enriched genes that are not required for male fertility in mice. http://www.pnas.org/content/early/2016/06/28/1608458113

http://cienciaes.com/entrevistas/2016/03/03/crispr-con-jorge-laborda/

Corrientes oceánicas y cambio climático durante las glaciaciones.

Durante la última glaciación, el enfriamiento de las regiones del norte iba seguido de un calentamiento en las regiones del sur, un acontecimiento asíncrono que los modelos climáticos no saben explicar. Ahora, un artículo publicado en Science y firmado por L. G. Henry y sus colegas de la Universidad de Columbia, analiza las variaciones de las corrientes oceánicas durante la última glaciación para intentar buscar las razones que puedan explicar el comportamiento de esas oscilaciones del clima.
Hace 60.000 años comenzó la última glaciación, durante la cual se sucedieron una serie de eventos que se conocen como “Eventos Heinrich”. Esto episodios climáticos se caracterizan por el desprendimiento y dispersión de las plataformas de hielo creando verdaderas riadas de icebergs. Los icebergs no solo contenían agua helada, el arrastre provocado por los glaciares hasta su desembocadura en el océano, hacía que el hielo fuera recogiendo en el camino multitud de rocas que quedaban atrapadas en los bloques de hielo. Cuando los icebergs se alejaban flotando, comenzaban a derretirse y, al hacerlo, las rocas atrapadas se liberaban y caían al fondo del océano, dejando un rastro de su existencia que los científicos han logrado identificar y estudiar. El análisis de estos restos rocosos, junto a los testigos extraídos de los sedimentos del fondo oceánico recogidos gracias al Ocean Drilling Program, han permitido establecer una relación entre los cambios en las corrientes oceánicas y el clima.
Los análisis de isótopos radiactivos de paladio y torio, contenidos en las muestras del fondo marino, junto a los isótopos carbono-13 y Oxígeno-18, acumulados en las conchas de foraminíferos, han permitido encontrar una relación entre el enfriamiento climático y la reducción de la circulación oceánica, así como el aumento de temperaturas con una activación de esas corrientes. Los resultados proporcionan una evidencia de que el océano juega un papel predominante en los cambios abruptos del clima.

Referencia:

L. G. Henry et al. North Atlantic ocean circulation and abrupt climate change during the last glaciation. Science 10.1126/science.aaf5529 (2016).

Ingeniería inmunológica contra errores autoinmunes.

Las enfermedades autoinmunes son generadas por el ataque del sistema inmune a nuestro cuerpo. Nadie está libre de sufrir una enfermedad autoinmune a lo largo de su vida y una vez desencadenadas, estas enfermedades son muy difíciles de curar. Existen enfermedades autoinmunes muy conocidas, como la diabetes mellitus de tipo I y la artritis reumatoide.
Investigadores estadounidenses, italianos y suizos logran modificar a las células T asesinas, encargadas normalmente de eliminar a las células infectadas por virus, de manera que sean capaces de eliminar a linfocitos B que se “han vuelto locos” y producen anticuerpos que atacan ahora a alguna estructura o proteína de nuestro propio cuerpo. Los investigadores utilizan esta estrategia para mitigar los efectos de una enfermedad autoinmune llamada pénfigo vulgar.
El pénfigo vulgar es una enfermedad en la que se generan anticuerpos contra una proteína de la piel, la llamada desmogleína 3. Esta proteína participa en la unión de os queratinocitos para formar así una barrera impermeable. Es parte del cemento que une a los “ladrillos ( las células) de la piel. Si esta proteína es atacada, no puede cumplir su función y la integridad de la piel se ve afectada, generándose grandes ampollas. Esta enfermedad puede llegar incluso a causar la muerte, puesto que la piel es la barrera más importante contra las infecciones y sin una piel en buenas condiciones, estas se producen con frecuencia.
Puesto que las células que producen los anticuerpos son los linfocitos B, esta enfermedad se ha tratado mediante la eliminación general de estas células o mediante fármacos que disminuyen la producción de anticuerpos. Estos tratamientos, mejoran la enfermedad, pero el problema con ellos es que aumentan la susceptibilidad a infecciones, ya que además de las células autoinmunes, afectamos también la actividad y función de las otras células B que nos defienden con normalidad. Además, los tratamientos no son definitivos y las recidivas son frecuentes.
La nueva e ingeniosa estrategia empleada por los investigadores consigue ahora eliminar solo a las células B que producen los anticuerpos contra la desmogleína 3, pero no a las otras. En el audio explicamos en qué consiste este procedimiento y cómo puede ser útil no solo para curar el pénfigo vulgar sino también otras enfermedades autoinmunes causadas por anticuerpos contra nuestras propias proteínas o células.

Referencia:
Ellebrecht et al., Reengineering chimeric antigen receptor T cells for targeted therapy of autoimmune disease Science 10.1126/science.aaf6756 (2016).

Las huellas de las explosiones nucleares.

El próximo 16 de julio se cumplirán 71 años desde que se produjo la primera explosión nuclear de la historia. Tuvo lugar en el suroeste de los Estados Unidos, en el desierto Jornada del Muerto, Nuevo México. Lo que allí sucedió está documentado con todo detalle y es precisamente esa información la que ha posibilitado la puesta a punto un nuevo método de investigación que permitirá recuperar la historia de otras explosiones nucleares que vinieron después.
Susan K. Hanson, y su equipo del Nuclear and Radiochemistry Group de Los Alamos National Laboratory ha publicado en PNAS los resultados de una investigación que propone el análisis de la abundancia de ciertos isótopos estables de Molibdeno, como método para recuperar la historia de cualquier explosión nuclear. Dos de los isótopos de este elemento, concretamente Mo-95 y Mo-97, son el resultado final de una cadena de desintegraciones que se producen en los residuos radiactivos de las bombas nucleares. La proporción de los dos elementos, medidos en las muestras extraídas del lugar en el que ha tenido lugar una explosión nuclear, permiten conocer información sobre el momento y la potencia de la explosión.
Este método, aplicado a la primera explosión nuclear de la historia, ha permitido determinar la potencia de aquella explosión con una precisión que supera a las medidas obtenidas en el momento mismo de la prueba nuclear. Según esos datos la potencia fue de 22,1 +/- 2,7 kilotones. El método complementará otros existentes, como son los sensores sísmicos, hidroacústicos, de infrasonidos y de radioisótopos. Y proporcionará una nueva y valiosa herramienta para supervisar los tratados internacionales que prohíben las pruebas nucleares.

Referencia:
Susan K. Hansona “Measurements of extinct fission products in nuclear bomb debris: Determination of the yield of the Trinity nuclear test 70 y later”, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1602792113