viernes, 30 de septiembre de 2016

¿Posible Nobel de la Ciencia español?


Francisco Juan Martínez Mojica, profesor del departamento de Fisiología, Genética y Microbiología de la Universidad de Alicante, candidato al Nobel de Medicina.

Su descubrimiento de las CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ha posibilitado que investigadores posteriores hayan posido desarrollar una herramienta de "edición" genética bastante prometedora en la lucha contra enfermedades como el cáncer, la fibrosis quística o el Síndrome de Inmunodeficiencia Severa Combinada.

Más info:
Un científico español, en las quinielas para el Nobel de Medicina

Actualización (04/12/16):
El Nobel de Medicina al final fue a parar a manos del japonés Yoshinori Ohsumi por  "el descubrimiento de los mecanismos de la autofagia, el sistema de reciclaje del organismo", como se relata en este artículo:
Yoshinori Ohsumi gana el premio Nobel de Medicina 2016 por iluminar el sistema de reciclaje del cuerpo
Por otra parte, el descubrimiento de las CRISPR de Martínez Mojica abre nuevas posibilidades a la ingeniería genética. Posiblemente en pocos años seamos más conscientes de las mismas. Un buen avance de estas posibilidades se explica en este otro artículo, de lectura recomendada:
El 'corta y pega' llega a los genes humanos.



domingo, 18 de septiembre de 2016

miércoles, 29 de junio de 2016

lunes, 23 de mayo de 2016

Biología bajo las cámaras

Tomando prestado el nombre del último trabajo expuesto en clase, me atrevo a aportar un par (o tres) de vídeos sobre el tema que es bueno conocer.

The Fly, La mosca, es un film clásico de 1958 que en 1986 tuvo su correspondiente remake. Sobre la eterna pregunta (¿original o remake?) quizá este trailer pueda ayudar a resolverla (o no).


Acerca de Gattaca he encontrado este clip que, afortunadamente, no es spoiler y resume las ideas principales de este magnífico film:



o este trailer (original no subtitulado):



Por cierto, mención especial se merece la banda sonora de la película, cuya autoría corresponde a Michael Nyman. que aquí verdaderamente lo borda.



Sobre pandemias virales que convierten a humanos en caminantes tenemos también, además del caso de The Walking Dead, el ejemplo de Umbrella Corporation, mencionada por cierto en otra de las exposiciones a raíz del tema de las nuevas técnicas de ingeniería genética:



Y el tema da para más...

sábado, 21 de mayo de 2016

Célula procariota (vídeos)

Vídeos utilizados en la exposición sobre célula procariota (Alicia Gracia y Elena Verdugo):

Resumen de la célula procariota


Movimiento flagelar



Aprovechando la ocasión, añado este otro vídeo que muestra cómo construir una simpática maqueta con goma-eva representando a una célula procariota.

sábado, 7 de mayo de 2016

Claudio

Tiberio Claudio César Augusto Germánico, cuarto emperador romano de la dinastía Julio-Claudia, más conocido como Claudio,  sobrevivió a las conspiraciones de su abuela, Livia, esposa de Augusto, y a las locuras de su sobrino, el célebre Calígula. Sin embargo, según cuentan los cronistas, murió envenenado por la que fuera su sobrina y también su cuarta esposa, Agripina, madre a su vez de su sucesor en el cargo, el megalomaniaco Nerón.

Derek Jacobi como Claudio
Una figura histórica verdaderamente interesante y del que hay una magnífica biografía novelada por el gran escritor y erudito inglés Robert Graves (Yo, Claudio y Claudio, el Dios y su esposa Mesalina). Estas obras fueron adaptadas, a mediados de los setenta, por la BBC en una serie de televisión mítica y añorada,  Yo, Claudio, en donde Claudio era interpretado magistralmente por un Derek Jacobi en estado de gracia. Muy recomendables tanto la serie como las novelas.

Robert Graves in the garden, Deya (Fuente: Robert Graves Photos )

Sobre la muerte de Claudio hay distintas versiones que lo único que parecen tener en común es que el Emperador murió después de haber ingerido un plato de setas, al que era muy aficionado. Si la trasposición de fechas a nuestro calendario es correcta, el hecho se produjo a mitad de octubre, momento en que comienzan a surgir estos manjares en los bosques recién regados por la lluvia y que no han sufrido aún los rigores del frío invernal. Es probable que se tratara de las primeras setas de la temporada y eso exacerbara la ansiedad y gula micológica del Emperador, de modo que obviara ciertas medidas de seguridad.

Si bien en cuanto a la autoría intelectual del magnicidio no hay demasiada duda acerca del papel central de la, por entonces, esposa del César, Agripina,  sí existe en cambio cierta discusión acerca del arma homicida. La hipótesis que parece tener más seguidores apunta hacia un plato de setas envenenadas, que es distinto que decir de setas venenosas. También hay, incluso, quien duda de las setas y sugiere la participación del médico personal del emperador, Jenofonte, que le aplicó una pluma en la garganta con la excusa de facilitar el vómito de esas setas que presuntamente le habían sentado mal, cuando la propia punta de la pluma estaba impregnada de un potente veneno.

Sobre la hipótesis de envenenamiento con setas venenosas, se ha apuntado hacia Amanita phalloides, la oronja verde, como responsable. Es en cierto modo similar a la codiciada A. caesarea, en particular si se sonsumen los "huevos" de esta seta en lugar de la seta desarrollada. Los ejemplares desarrollados de estas dos especies, por contra, son bien diferentes y un buen conocedor, como pudiera ser Claudio (aunque fuera sólo como comensal y no recolector) los debería distinguir sin duda.

La Amanita phalloides cuenta entre sus componentes tóxicos a la alfa-amanitina. Este compuesto resulta ser un inhibidor del proceso de la traducción y, por tanto, impide la síntesis de proteínas. Uno de los principales problemas del envenenamiento con phalloides reside en que sus efectos no son inmediatos sino que el paciente empieza a sufrir las consecuencias de su ingesta pasado un tiempo relativamente prolongado, algo así como 48 horas. Cuando se detectan estos síntomas puede ser ya demasiado tarde para el paciente y su esperanza de vida, hoy en día, suele pasar por un urgente trasplante de hígado.

Para los interesados en este caso, recomiendo la lectura de este estupendo artículo de Joaquín Villalba Alvarez (2009): "Boletum medicum. La seta que mató al Emperador Claudio"

Sobre Amanitas también se pueden consultar en este blog estas entradas: Amanitas (1) y Amanitas y faloidinas.

Amanitas (1)

Amanita muscaria
"Yema"
Amanita muscaria  es uno de los representantes más llamativos de un género de basiodiomicetos famosos por sus peculiaridades químicas.  A esta especie en concreto se la conoce como falsa oronja, debido a su parecido con su pariente más ilustre, la auténtica oronjaAmanita caesaera,  amanita de los césares, digna de figurar en los platos más elaborados que degustaran los antiguos Emperadores Romanos.

La oronja es conocida y codiciada en nuestra comarca, ya que nace con generosidad bajo los castaños del Genal y se la conoce de manera popular como "yema", porque al surgir de la tierra semeja propiamente la yema anaranjada de un huevo envuelta por la blanca clara.

Cuentan que el Emperador Claudio fue envenenado aprovechando su gran afición a las yemas de manera que alguien entremezcló en su (última) cena unas pocas Amanita phalloides entre las cesáreas que degustó aquella fatídica noche. De resultas de lo cual el Emperador Claudio fue sucedido por su hijastro, Nerón, del que los cronistas históricos no nos resaltan ningún tipo de inclinación micológica pero sí nos dejan clara su afición a la música, las bellas artes  y cierta tendencia pirómana...

Amanita caesarea

miércoles, 2 de marzo de 2016

Ciclo de Krebs desde diversos puntos de vista.


Ciclo de Krebs, el musical:





Ignoramos qué opinión le habrían merecido a este hombre estas versiones musicales tan peculiares sobre la obra de su vida. En todo caso, pueden resultar buenos y divertidos trucos mnemotécticos para afianzar los pormenores del ciclo bioquímico más famoso.

 De forma algo más seria, esta animación que viene a continuación ilustra bastante bien los procesos de glucolisis, descarboxilación oxidativa del piruvato y Ciclo de Krebs



El proceso  también puede visualizarse con buen nivel de detalle en esta otra animación de  este otro enlace.

Como ideas básicas que conviene recordar, cito, literalmente, lo que en este apartado de la Wikipedia se expone:

  • El paso final es la oxidación del ciclo de Krebs, produciendo un oxaloacetato y dos CO2.
  • El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.
  • A través de una serie de reacciones, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato.
  • Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos átomos de carbono se liberan en forma de CO2
  • El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2.
  • El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 ATP, 3 NADH +3H+, 1 FADH2, 2CO2.
  • Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP. Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs.
  • Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-COA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH + 6H +, 2 FADH2; total 36 ATP.

domingo, 14 de febrero de 2016

Herencia en la familia Skywalker

[Atención: Posibles Spoilers]

Que la Fuerza es particularmente intensa en algunas familias de cierta lejana Galaxia, se sabe desde tiempo inmemorial. Así, en la familia Skywalker sabemos que Anakin la tenía, pero no su madre, Shmi, como tampoco la que se convertiría en su esposa, la senadora Padmé Amidala.

Llegado el momento Luke, hijo de Anakin y de Padme,  manifestó la Fuerza, mientras que su hermana Leia, no lo hizo (al menos que se sepa).

De Han Solo, cuñado de Luke, se han dicho muchas cosas, pero una de las pocas que parece irrefutable es que nunca en él se manifestó la Fuerza. Sin embargo, en Kylo Ren, hijo de Han y de Leia, por tanto, nieto de Anakin y Padme, sí.
Recientemente ha aparecido un nuevo personaje de misterioso origen.

Se trata de la chatarrera espacial del alejado planeta Jakku, Rey. En ella la Fuerza se ha manifestado muy poderosamente y por ello hay muchos que piensan que en su origen debe estar implicada, de alguna manera, la familia Skywalker:
unos creen que pueda tratarse de la hija de Luke, mientras que otros, más osados, apuntan a que podría tratarse de una segunda hija del matrimonio Han-Leia.

¿Cómo podría explicarse este árbol genealógico con una cierta base genética?



Existen dos buenas posibilidades clásicas para explicar la transmisión de la Fuerza en la familia Skywalker:

herencia de tipo autosómica recesiva herencia ligada al sexo.

En la primera hipótesis, herencia de un alelo recesivo f que viaja en uno de los cromosomas no sexuales, la Fuerza se manifestará en aquellos que logren reunir en su genoma una pareja de alelos recesivos f, uno por parte de madre y otro por parte de padre. Empleando terminología genética, la Fuerza se manifiesta en los los homocigóticos recesivos, ff.  Para esta hipótesis suponemos que el alelo silvestre, F, resulta dominante sobre el alelo mutante, f, y por ello la Fuerza no se manifiesta ni en los homocigóticos dominantes, FF, ni en los heterocigóticos, Ff.

Partiendo de estas premisas podemos admitir que Anakin es ff porque hereda estos dos alelos de Shmi y de su padre. Según lo que cuentan las crónicas, debemos deducir que ambos son Ff, al no manifestar la Fuerza ninguno de ellos, aunque siempre nos puede quedar la duda de si el padre desconocido de Anakin podría haber sido ff, idea que no contradice la hipótesis general y que, como nos descuidemos, podría dar lugar a una interesante preprecuela.

Si Luke ha manifestado la Fuerza es porque también su madre, Padme, debía portar el alelo f en heterocigosis (Ff). Eso explica también que su hermana Leia no manifieste la Fuerza por ser heterocigota, Ff, pero sí transmisora, de manera que su hijo, el sobrino de Luke, puede heredar de su madre el alelo f. Hay que admitir, evidentemente, que Han Solo también es Ff para que así Kylo pueda acceder a la Nueva Academia Jedi de su tío Luke. Kylo es ff por herencia materna y paterna, como debe ser.
¿Cómo encaja Rey en esta hipótesis?
Por cómo se ha manifestado tan intensamente la Fuerza en Rey, ella es necesariamente ff. Ahora bien, su posición en el árbol familiar no está del todo clara en el supuesto que manejamos.

Podría ser hija de Luke, asumiendo que la esposa desconocida de Luke, supuesta madre de Rey, fuera portadora (Ff) o, incluso, quién sabe, que se tratara de una Jedi oculta (ff). Caben ambas posibilidades sobre este personaje del que ignoramos todo, incluso su propia existencia.
¿Podría ser Rey hermana de Kylo? Sí, por supuesto. La hipótesis genética que barajamos no se opone a esta idea. Rey podría haber recibido un alelo f de Leia y otro de Han, como su supuesto hermano Kylo.

Esa era la primera opción. Sin embargo hay otro modelo explicativo.
Podemos suponer que el alelo de la Fuerza está ligado al cromosoma X y que, como el caso anterior, f es recesivo frente al alelo silvestre F. Con estas premisas, la Fuerza debe manifestarse más frecuentemente en varones que en mujeres, como parece suceder en esta familia. En este supuesto las mujeres cuentan con tres posibilidades genotípicas (y dos fenotípicas):

  • pueden manifestar la Fuerza, en el caso de ser genéticamente XfXf
  • pueden no manifestarla pero sí transmitirla, siendo su constitución genética del tipo XfXF, y 
  • no la manifiestan ni son portadoras, en caso de ser XFXF.


En el caso de los varones sólo caben dos opciones genotípicas (y dos fenotípicas):

  • no manifestarla, porque tienen un alelo F en su único cromosoma X, es decir, son XFY, o 
  • manifestarla, porque su cromosoma X lleva el alelo de la fuerza, f, siendo XfY.

Según lo anterior, Anakin, Luke y Kylo manifietan la Fuerza porque genéticamente son XfY y para ello debemos suponer que sus madres portan el alelo f en uno de sus cromosomas X, aunque ninguna de ellas (ni Shmi, ni Padme, ni Leia) ha manifiestado la Fuerza (estamos en la segunda posibilidad que mencionábamos un poco más arriba, XfXF). Es interesante resaltar que, en esta hipótesis genética, Luke hereda la Fuerza no de su padre, el poderoso Darth Vader, sino de la gentil Padme, mientras que Leia transmite la Fuerza a Ren necesariamente gracias al cromosoma X y el alelo f que hereda de su padre Anakin/Darth ¿Quizás por ahí pueda encontrarse alguna explicación a la variante lado oscuro/lado luminoso?  Dejémoslo por ahora como posibilidad para otro artículo y sugerencia para un sorprendente giro argumental en otra entrega de la Saga.


Queda por ver el posible parentesco de Rey en este asunto.
Rey podría ser hija de Luke y heredar de él un cromosoma Xf y de su desconocida madre el otro (esta última, a su vez podría ser sólo portadora o manifestar plenamente la Fuerza, no lo podemos asegurar con certeza). En esta hipótesis genética, Rey puede ser prima de Kylo, pero si pensamos un poco más, jamás su hermana. Para serlo debería portar dos cromosomas Xf, uno de los cuales le tendría que haber venido por herencia materna (bien se lo podría haber legado Leia, sí) pero el otro cromosoma X, con su alelo recesivo f, le tendría que haber venido por herencia paterna, y sabemos que eso es imposible ya que Han Solo no es XfY, puesto que en él jamás se ha manifestado la Fuerza.

En todo caso, esperaremos a más entregas de la Saga a ver si estas explicaciones genéticas clásicas se mantienen o los guionistas optan por los misteriosos midiclorianos para justificar la manifestación de la Fuerza en esta galáctica familia.


(Nota: los personajes e imágenes utilizados en este artículo son propiedad de sus legítimos creadores, por supuesto, Lukas Films, Disney y demás. Me he tomado la sana libertad de utilizarlos meramente con propósitos lúdicos, didácticos y divulgativos.)



lunes, 18 de enero de 2016

Explicación molecular a la enigmática enfermedad de dos hermanos


La cuestión dice así:

Dos hermanos estuvieron en tratamiento médico por esterilidad. El análisis de su semen indicó que los espermatozoides no se movían. Estos hermanos también padecían bronquitis crónica y otros problemas debidos a la inmovilidad de los cilios del aparato respiratorio. 
¿Existe una explicación que relacione estos dos problemas médicos de estos dos hermanos?.

Bien, hagámonos algunas preguntas y elaboremos nuestras primeras deducciones.
En primer lugar, el hecho de que estas dolencias aquejen a dos hermanos (creo recordar que gemelos en otro enunciado similar) sugiere una afección de naturaleza genética (y esto ya nos debería hacer pensar en proteínas defectuosas).
En segundo lugar, la inmovilidad de los flagelos de los espermatozoides y de los cilios de las células del tracto respiratorio nos debe sugerir algún tipo de problema que interfiera en la estructura y/o en la actividad de los centriolos o quizás de los microtúbulos, componentes ambos de estos sistemas de motilidad celular.
Sin embargo, no parecen verse afectados otros procesos celulares en los cuales están implicados microtúbulos o centriolos. Baste recordar a este respecto que el desarrollo correcto de la mitosis, imprescindible para el crecimiento y regeneración de los tejidos, necesita de la formación y buen funcionamiento de los microtúbulos del huso acromático, por poner un ejemplo. Del mismo modo, el transporte de vesículas en el citoplasma también se debería ver afectado si el problema se centrara en la formación (polimerización) de microtúbulos.

Así pues, recapitulando, hemos de pensar en un factor genético que afecte más bien a las proteínas acompañantes de microtúbulos de los cilios y flagelos (nexina, dineína ...) y no a las proteínas puramente estructurales de los mismos (tubulinas).

Sección transversal del flagelo mostrando el axonema. 1-doblete externo de microtúbulos, 2-doblete interno de microtúbulos, 3-dos brazos de dineína, uno interno y otro externo, 4-radio, 5-puente de nexina, 6-membrana plasmática.Alexei Kouprianov - Wikimedia- Trabajo propio, based on the descriptions and diagrams published in the textbooks of Cytology.

Falta ver si nuestras conclusiones pueden tener alguna base bibliográfica.
Rebuscando un poco en internet podemos encontrar esta base documental.

Existe una enfermedad, denominada disquinesia ciliar primaria (DCP) o síndrome de Kartagener, que resulta ser un trastorno congénito que afecta a la estructura de cilios y flagelos. Los defectos de la ultraestructura de los cilios pueden ser variados, pudiendo afectar a los brazos de dineína, a las proteínas radiales (ausencia o alteraciones), alterar el número de microtúbulos o a su disposición en el axonema.

La DCP conlleva una alteración del transporte mucociliar en el tracto respiratorio, del mismo modo que puede afectar, anulándolo, a la movilidad de los flagelos de los espermatozoides, produciendo infertilidad en los hombres. Debido a la variedad de proteínas involucradas en el trastorno ciliar los genes responsables del cuadro clínico de la DCP son también variados y parecen encuentrarse en diferentes cromosomas. Aunque no tenga un interés directo con el tema que nos ocupa, puede ser interesante saber que las referencias indican que la DCP se transmite siguiendo un modelo genético mendeliano del tipo autosómico recesivo.



Fuentes consultadas:



Vinca

Vinca major. Vinca, Vicapervinca, Hierba doncella...

La Vinca o hierba doncella (Vinca major, Fam. Apocynaceae) es una especie autóctona de la región mediterránea que podemos encontrar de modo natural en nuestros bosques aunque nos será más fácil verla como especie tapizante en cualquier jardín ya que se ha venido empleando desde tiempo inmemorial en jardinería.

Algunas variedades ornamentales presentan hojas verdiblancas, variegadas, como el ejemplar de la foto que abre este post, Vinca major var. variegata. Esto, unido al evidente atractivo de sus flores azules, su rusticidad y su carácter tapizante las convierte en una interesante elección para jardines que precisen poco cuidado. Eso sí, le gusta estar sombreada bajo los árboles.

Vinca major var. variegata
Esta especie es, además, rica en determinados alcaloides que se han utilizado en investigación básica celular y algunos se emplean en Medicina. El más conocido de estos alcaloides es la vinblastina, una droga antimitótica, que entorpece la despolimerización del huso acromático y por ello no resulta raro que se emplee en algunos tratamientos de Quimioterapia contra el cáncer.

Interacción entre vinblastina (en amarillo) y tubulinas.
  Fuente: Takuma-sa, vía Wikimedia. Imagen creada a partir del archivo  PDB = 1Z2B

La vinblastina, no obstante, se extrae de una especie similar en la que está más concentrada esta sustancia. Se trata de una pariente malgache (Catharanthus roseus),  que también empleamos en jardinería en nuestra región.

«Catharanthus roseus kz1».Kenraiz, disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.