Biología Archive

La miel de abejas sin aguijón tiene proteínas capaces de destruir bacterias que los antibióticos comunes no pueden combatir

Así lo señala una investigación del Cinat-UNA, en conjunto con la Universidad de Utrecht en Holanda

UNA/DICYT Tras años de investigación, Gabriel Zamora, investigador del Cinat-UNA y científicos de la Universidad de Utrecht en Holanda, descubren en la miel de abejas sin aguijón, proteínas capaces de destruir colonias de bacterias que los antibióticos comunes no pueden combatir.

Desde la antigüedad el ser humano ha utilizado compuestos orgánicos para el tratamiento de enfermedades infecciosas, como el extracto de algunas plantas y hongos de algunos quesos, pero puede afirmarse que existe un antes y un después de la creación de la penicilina en 1928 y hasta finales de los 70, cuando se introdujo el último de los grandes grupos de antibióticos.
A partir de esa fecha no ha existido un nuevo descubrimiento en ese campo, y por el contrario, las bacterias han creado más y más resistencia: enfermedades que eran curables hoy día se han vuelto mortales.

“Empezamos a ver que las bacterias ya no se comen el antibiótico sino que, por el contrario, desarrolla una estrategia protectora, para ello se organizan en un biofilm”, dijo Gabriel Zamora, coordinador del Programa de Microbiología y Química Medicinal del Centro de Investigaciones Apícolas Tropicales de la Universidad Nacional (Cinat-UNA).

Según Zamora, el biofilm es la forma en que las bacterias y otros microorganismos viven en nuestro planeta, “pequeñas comunidades” donde se comunican, se alimentan, reproducen y mueren.

“Ellas crean una fortaleza con distintos niveles, algunas se adhieren al biofilm, otras están suspendidas dentro del biofilm y algunas otras migran para crear nuevos biofilms. El antibiótico funciona si las bacterias se comportan de una misma forma, pero en estas comunidades cada una es distinta y es ahí cuando el medicamento pierde su efectividad”, detalló el investigador.

Los estudios han determinado que entre el 60 y el 80 por ciento de las infecciones son causadas por biofilms, y las opciones para acabar con estos son escasas, es ahí donde a partir de un biofilm en una herida infectada las bacterias se diseminan por todo el cuerpo, causando en el mejor de los casos un proceso crónico que lleva a la pérdida de uno de los miembros, o en el peor, a la muerte. Existen pocos tratamientos que inhiben la creación de biofilms y tampoco pueden eliminar los que ya se han desarrollado.

Esperanza

Por sus conocidas características antioxidantes y su rápida capacidad para la regeneración de tejidos en quemaduras y heridas, la miel de abejas sin aguijón, se convirtió en el objeto de estudio del Cinat-UNA, en conjunto con la Universidad de Utrecht en Holanda, con el fin de determinar si sus particularidades tenían algún efecto positivo en el combate de la Staphylococcus aureus, bacteria causante de las mayores afectaciones en heridas y quemaduras.

Luego de más de 10 años de investigación y de hacer de este tema su tesis doctoral, Zamora obtuvo resultados: la miel de abejas sin aguijón, específicamente de la Mariola, contiene dos proteínas nunca antes descritas, que tienen la capacidad no solo de inhibir la creación de biofilms de Staphylococcus aureus sino también de eliminarlos.

“Para llegar a este resultado, inicialmente trabajamos con la miel de Mariola y la de Jicote gato. Luego, con la miel de Mariola realizamos extracciones orgánicas que no tuvieron resultados positivos. Posteriormente, realizamos aislamientos guiados por actividad antibiofilm mediante diálisis, técnicas cromatográficas y electroforesis. Fue mediante esta estrategia que logramos determinar que la miel de Mariola contiene dos proteínas capaces de destruir un biofilm de Staphylococcus aureus, y aunque no conocemos el mecanismo por el cual se destruye, sí pudimos establecer la hipótesis de que las proteínas tienen como objetivo polímeros de la estructura del biofilm, ya que un daño en la matriz de polímeros destruiría el biofilm y dejaría expuestas a las bacterias a los efectos de los antibióticos”, explicó Zamora.

Gabriel Zamora, coordinador del Programa de Microbiología y Química Medicinal del Cinat-UNA.
Los investigadores notaron que al combinar estas proteínas con los antibióticos tradicionales, estos recuperaban su capacidad para matar las bacterias y se inhibía la creación de nuevos biofilms.

“La miel de abejas sin aguijón es un mercado poco explorado; para la mayoría de la gente esta abeja se confunde con un mosquito. Nuestro objetivo, desde el Cinat, es darle un valor agregado a los meliponicultores para que comercialicen este producto, pequeñas comunidades rurales que podrían ver cómo mejora su economía y cómo, además, producen un insumo para salvar vidas”, puntualizó el investigador.

Descubren el secreto de las plantas para alargar sus raíces

Frente a la expansión de las zonas áridas o secas como consecuencia del cambio climático, un grupo de científicos de Argentina, Corea del Sur, Austria y Francia decidió enfrentar el problema de raíz

CONICET/DICYT Los investigadores descubrieron rutas moleculares que alargan los llamados “pelos radiculares” de las plantas, lo cual posibilitaría una mejor captación de nutrientes y agua y, en definitiva, una mayor productividad. El hallazgo fue publicado en la revista “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS).

“Los resultados son muy alentadores”, señala el codirector de la investigación, el doctor José Manuel Estévez, jefe del Laboratorio Bases Moleculares del Desarrollo Vegetal del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA)-CONICET y del Instituto Leloir. “Cultivos como el trigo, el maíz y la soja podrían mejorar la captación de nutrientes esenciales y agua en suelos pobres en fosfatos y en períodos prolongados de sequía”.

Pelos radiculares de las plantas/Conicet

En el estudio, Estévez y sus colegas (un equipo de 15 investigadores y becarios) identificaron una conexión molecular a la que definieron como “crucial”: las hormonas auxinas, que favorecen el aumento del tamaño de las células vegetales, activan la expresión de cientos de genes aunque aproximadamente siete de ellos son claves en el control de la prolongación de los pelos radiculares.

“Si bloqueábamos esa hormona o esos genes, la longitud de los pelos radicales disminuía”, afirman las primeras autoras del avance, la doctora Silvina Mangano, y las licenciadas Silvina Denita-Juárez y Eliana Marzol, investigadoras del CONICET en el laboratorio de Estévez.

En cambio, la manipulación de esas “piezas” permitió duplicar la longitud de los pelos radiculares, dice Estévez. “Este conocimiento sienta bases para el desarrollo de estrategias que impacten en la productividad de cultivos a gran escala”, agrega el científico cuyo trabajo se inició en el IFIBYNE (centro de investigación ubicado en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA) hace aproximadamente 4 años y luego se desarrolló a partir de abril de 2015 en el IIBBA.

Para realizar el experimento, los científicos combinaron el uso de herramientas genéticas junto con técnicas de microscopia avanzada y biología celular en Arabidopsis thaliana (una crucífera que se suele usar como modelo en estudios de fisiología vegetal y que comparte genes con plantas de interés agronómico).

El cangrejo herradura tiene la sangre azul

Tiene un gran interés para la industria biomédica y farmacéutica ya que su hemolinfa es importante en el desarrollo de nuevos antibióticos y vacunas

MNCN/DICYT El naturalista portugués Antonio Parra publicó en 1787 el primer libro científico impreso en Cuba: “Descripción de diferentes piezas de historia natural, las más del ramo marítimo, representadas en 75 láminas”. En este libro Parra ilustra y describe al cangrejo herradura americano como “araña carapacho”. Lo cierto es que el cangrejo herradura es un quelicerado que se parece más a las arañas, a los escorpiones y a los ácaros, que a los cangrejos y otros crustáceos. Pertenece a la clase Merostomata, un grupo muy antiguo que en la actualidad comprende sólo cuatro especies: tres asiáticas (Carcinoscorpius rotundicauda, Tachypleus gigas y Tachypleus tridentatus) y una americana (Limulus polyphemus), que es la que protagoniza esta entrada.

Estos curiosos invertebrados viven en los fondos arenosos de aguas poco profundas a lo largo de la costa este de Norteamérica y América central, desde Maine hasta la península de Yucatán en México. Sus requerimientos de hábitat varían a lo largo de su ciclo vital. Uno de los hábitats críticos, y que puede ser un factor limitante para la reproducción, son las playas, a las que cada primavera llegan cientos de miles de cangrejos para desovar. Los huevos y larvas de esta especie son un recurso trófico importante para invertebrados, peces, tortugas marinas y aves costeras.

Las mayores poblaciones de L. polyphemus se encuentran en la bahía de Delaware (New Jersey, EEUU). Esta bahía es un área de descanso estratégica para las aves marinas que utilizan el corredor atlántico para desplazarse entre las zonas de invernada en Sudamérica y las de cría en el Ártico. Una de las más populares es el playero rojizo (Calidris canutus) que migra desde al Ártico hasta Tierra del Fuego, volando trayectos de hasta 4.000 kilómetros sin detenerse. Al menos 11 especies de aves limícolas se alimentan de los huevos de cangrejos, durante las dos o tres semanas de parada, lo que les permite volver a acumular la grasa que han perdido durante el trayecto. La mayoría de los huevos proceden de nidos que han sido dañados por las olas y las tormentas, por lo que su consumo no afecta al éxito de cría de los invertebrados.

Además de su interés ecológico, los cangrejos herradura también son, o han sido, un importante recurso agroganadero y pesquero. Su recolección para usarlos como fertilizante y pienso para el ganado comenzó a principios del siglo XIX y se prolongó hasta la primera mitad del siglo XX. En 1940, cuando aparecieron los fertilizantes químicos, la demanda de cangrejos disminuyó drásticamente, cesando en 1960. A partir de 1970 volvió a capturarse como cebo para la pesca de la anguila americana (Anguilla rostrada) y el caracol de mar (Busycon spp).

Pero lo más sorprendente de este peculiar artrópodo es su relevancia para la salud pública. Vacunas, fármacos inyectables y dispositivos médicos deben cumplir unas normas de calidad, como la ausencia de endotoxinas bacterianas, que garanticen su seguridad. Y es aquí donde interviene la hemolinfa, el análogo de la sangre de los vertebrados, pero de color azul por la presencia de cobre en la hemocianina que es la molécula que transporta el oxígeno.

Estos animales, por su estilo de vida, están expuestos a concentraciones muy grandes de bacterias, por lo que viven bajo la constante amenaza de infecciones. Para evitarlas han desarrollado un mecanismo de defensa, conocido como lisado de amebocitos de Limulus (LAL), que provoca la coagulación sobre cualquier bacteria con endotoxinas que entre en el sistema circulatorio del cangrejo.

La industria farmacéutica utiliza el test LAL para probar la pureza de las drogas. Si la solución se coagula, la droga está contaminada. Este método es tan eficiente que la contaminación con endotoxinas de las bacterias Gram negativas puede ser detectada a concentraciones extremadamente bajas. Para obtener el reactivo para el test LAL, se requiere la hemolinfa de alrededor de 500.000 cangrejos al año, a los que se les extrae alrededor de 100 mililitros perforando el pericardio de su primitivo corazón. Durante el proceso el 15% de los cangrejos muere, los demás son devueltos al mar.

Más allá de su importancia ecológica, económica y médica, el cangrejo herradura ilustra magníficamente la línea tan sutil que separa la investigación básica de la aplicada. En 1956, el investigador Frederik B. Bang estudiaba la circulación de la sangre en los cangrejos de herradura cuando descubrió este compuesto y sus propiedades protectoras frente a las letales toxinas bacterianas. Tan sólo unas décadas después, este hallazgo daría lugar a una industria multimillonaria.

Referencia bibliográfica
Walls, E. A., Berkson, J., Smith, S.A. 2002. The Horseshoe Crab, Limulus polyphemus: 200 Million Years of Existence, 100 Years of Study. Reviews in Fisheries Science, 10(1): 39-73.

El gusano de la cera come plástico

La investigadora del Consejo Superior de Investigaciones (CSIC) Federica Bertocchini ha descubierto que los gusanos de la cera (Galleria mellonella), que habitualmente se alimentan de miel y cera de los panales de las abejas, son capaces de degradar plástico. Este gusano es capaz de biodegradar polietileno, uno de los materiales plásticos más resistentes que existen, con el que se fabrican bolsas de la compra y envases alimenticios, entre otros objetos. El descubrimiento ha sido patentado por los investigadores.

La investigadora del CSIC ha trabajado en esta investigación junto a Paolo Bombelli y Chris Howe de la Universidad de Cambridge. El trabajo será publicado en el próximo número de Current Biology.

Cada año se producen en todo el mundo cerca de 80 millones de toneladas de polietileno, un material difícil de degradar y muy resistente. Las bolsas de plástico, por ejemplo, que están fabricadas con polietileno de baja densidad, tardan cerca de 100 años en descomponerse totalmente; las más densas y resistentes pueden llegar a tardar hasta 400 años en degradarse. De media, cada persona utiliza anualmente más de 230 bolsas de plástico, lo que genera más de 100.000 toneladas de este tipo de residuos.

En la actualidad, los procesos de degradación química son muy largos y pueden prolongarse varios meses, además de que para ello se necesita utilizar líquidos corrosivos como el ácido nítrico. Es la primera vez que un equipo de investigación encuentra algo en la naturaleza capaz de degradar este material. “El plástico es un problema mundial. Hoy en día pueden encontrarse residuos por todas partes; incluidos los ríos y los océanos. El polietileno, en concreto, es muy resistente, por lo que es muy difícil que se degrade de forma natural”, detalla la investigadora del CSIC, que desarrolla su trabajo en el Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria, ubicado en Santander.

“Hemos realizado muchos experimentos para comprobar la eficacia de estos gusanos biodegradando el polietileno. 100 gusanos de la cera son capaces de biodegradar 92 miligramos de polietileno en 12 horas, es realmente muy rápido”, destaca Bertocchini. Tras dejar la fase de larva, el gusano se envuelve en un capullo o crisálida, de color blanquecino. Los investigadores han descubierto además que el contacto del capullo con el polietileno es suficiente para que este plástico se biodegrade.

La composición de la cera es similar a la del polietileno. Según los investigadores del estudio, éste puede ser el motivo por el que el gusano ha desarrollado un mecanismo para poder deshacerse de este plástico. “Aún desconocemos los detalles de cómo se produce la biodegración, pero existe la posibilidad de que lo haga una enzima. El siguiente paso es detectarla, aislarla, y producirla in vitro a escala industrial. Así podremos empezar a eliminar de forma eficaz este material tan resistente”, detalla Bertocchini.

Un descubrimiento casual

La investigadora, una apicultora aficionada, descubrió esta cualidad de los gusanos de la cera por casualidad. La investigadora del CSIC descubrió un día que los panales almacenados en su casa estaban llenos de gusanos, que habían empezado a alimentarse de los restos de miel y cera de sus abejas.

“Decidí retirar los gusanos y dejarlos en una bolsa de plástico mientras limpiaba los panales. Tras tenerlo todo listo, volví a la habitación donde estaban los gusanos y vi que estaban por todas partes, que se habían escapado de la bolsa a pesar de seguir cerrada. Así comprobé que la bolsa estaba llena de agujeros. Solo había una explicación: los gusanos habían hecho los agujeros y se habían escapado por ahí. En ese momento empezó este proyecto”, relata la científica del CSIC.

El gusano de la cera

El gusano de la cera, también conocido como gusano de la miel, es un insecto lepidóptero que puede encontrarse en cualquier lugar del mundo, y que puede llegar a medir tres centímetros de longitud en su fase larvaria. Se alimentan de la miel y la cera de las colmenas de las abejas, donde además encuentran una buena temperatura para su desarrollo.

Las larvas de este gusano tienen una expectativa de vida de entre seis y siete semanas con una temperatura óptima de crecimiento de entre 28 y 34 grados centígrados. Las larvas son capaces de producir seda y realizar el capullo en el que realizarán la última metamorfosis; su conversión en polillas.

Referencia bibliográfica
Paolo Bombelli, Christopher J. Howe and Federica Bertocchini. Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella. Current Biology.

 

Los osos se comunican a través del olor de sus pies

Las secreciones de las glándulas en la palma de sus pies y manos transmite información precisa sobre cada individuo

CSIC/DICYT Los osos se comunican mediante los pies. Esa es la conclusión a la que ha llegado un estudio internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que se publica en la revista Scientific Reports. Los resultados del trabajo revelan que los osos se comunican entre sí a través de las secreciones emanadas por las glándulas situadas en la planta de sus pies y manos, transmitiendo información precisa sobre el ejemplar que ha pasado por la zona.

El hogar de los osos es muy amplio por lo que esta comunicación química les permite conocer con qué congéneres conviven. Ya se conocían algunos comportamientos que permitían la comunicación entre diferentes individuos; como marcar árboles para establecer dominancia o emitir secreciones a través de las glándulas anales, señales relacionadas con el sexo del ejemplar. “Aunque sabíamos desde hace tiempo que los osos realizaban una especie de “baile” apretando con fuerza sus manos y pies contra el suelo, desconocíamos el fin con el que lo hacían. Ahora hemos descubierto que este comportamiento, que había pasado desapercibido para la comunidad científica, está relacionado con la comunicación química entre individuos”, explica Eloy Revilla, investigador del CSIC en la Estación Biológica de Doñana.

Los expertos identificaron esta “danza” mediante la observación de grabaciones de osos pardos en la cordillera Cantábrica y para confirmar su hipótesis realizaron análisis histológicos, bioquímicos y de comportamiento. Los datos han demostrado la presencia de glándulas sudoríparas y sebáceas especializadas en la palma de las manos y pies de los osos. Dichas glándulas segregan 26 compuestos químicos específicos, seis de ellos exclusivos de los machos, que los osos utilizan activamente para transmitir información sobre su presencia a los demás individuos con los que conviven.

Como apunta Agnieszka Sergiel, miembro del equipo polaco que participa en el estudio: “Los osos son animales que pasan la mayor parte del tiempo solos y, sin embargo, comparten espacio con otros individuos. Necesitan saber si hay congéneres en su territorio, si hay machos rivales, otros ejemplares con quien aparearse o saber si algún macho puede suponer una amenaza para sus crías. La información que ofrecen las emisiones de las glándulas sudoríparas y sebáceas es fundamental”. “Igual que algunos humanos pueden saber quién ha estado en una habitación por el rastro del olor que ha dejado, los osos pueden hacerlo aunque de una manera muy precisa y en un espacio mucho mayor”, añade Sergiel.

Referencia bibliográfica
A. Sergiel, J. Naves, P. Kujawski, R. Maślak, E. Serwa, D.Ramos, A. Fernández-Gil, E. Revilla, T. ZwijaczKozica, F. Zięba, J.Painer y N. Selva. Histological, chemical and behavioural evidence of pedal communication in brown bears. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-017-01136-1

Tabaco transgénico producirá plástico biodegradable

El nuevo producto servirá para elaborar bolsas plásticas y frascos desechables, e incluso para encapsular medicamentos, con lo cual se generaría para el cultivo de tabaco un mercado diferente al de la producción de cigarrillos

UN/DICYT La línea transgénica de tabaco tendrá la capacidad de expresar en sus tejidos un material denominado polihidroxialcanoato (PHA) que posee una composición química y física similar al plástico sintético derivado del petróleo.

Gracias a la transferencia al genoma vegetal de un gen codificante de la enzima PHA sintasa, producida por la bacteria Aeromonas caviae, el Grupo de investigación de Ingeniería Genética de Plantas del Departamento de Biología de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), Sede Bogotá, trabaja en la producción de este tipo de tabaco. La investigación es dirigida por Alejandro Chaparro Giraldo, profesor del Departamento de Biología y del Instituto de Genética de la Institución.

La investigación se encuentra en la fase de cultivos de tejidos in vitro sobre dos variedades de tabaco Virginia K399 y K326/UN

El desarrollo de la nueva línea de tabaco transgénico del que se pueda derivar plástico 100 % biodegradable, busca mejorar la productividad y competitividad de la cadena productiva de ese cultivo en el Huila.

Los PHA son sintetizados y almacenados por bacterias como fuente de energía y carbono cuando existe un desbalance nutricional en el ambiente, y es degradado cuando se encuentran en condiciones de estrés. Tal propiedad es una de las ventajas de este tipo de material, capaz de reemplazar plásticos convencionales derivados del petróleo.

Un PHA está conformado por una cadena de monómeros constituida por átomos de carbono que generalmente se obtienen a partir de la degradación de ácidos grasos o carbohidratos, los cuales se agrupan químicamente o se polimerizan por la enzima PHA sintasa. Así lo explica Diana Daniela Portela Dussán, quien actualmente cursa el Doctorado en Biotecnología.

La idea es diseñar un gen semisintético que se clona en un vector o plásmido y se transfiere en el genoma o material genético de la planta, por medio de la transformación con una cepa específica de la bacteria Agrobacterium tumefaciens, capaz de infectar el tabaco y transferir e insertar de forma estable el gen en el genoma vegetal.

Para determinar si las plántulas han aceptado el vector dentro de su genoma, este contiene un gen codificante de un marcador de selección que confiere resistencia de las plantas a un antibiótico. De esta manera, si las plántulas han sido transformadas podrán crecer sin ningún tipo de efecto negativo en el medio de cultivo que contiene el antibiótico como agente de selección.

Según la candidata a doctora, “gracias a este procedimiento la planta de tabaco puede codificar la enzima PHA sintasa para polimerizar los monómeros obtenidos a partir de la metabolización de ácidos grasos y carbohidratos y producir los polihidroxialcanoatos”.

“Con el fin de comprobar que la planta efectivamente contiene el gen semisintético efectuamos diversas pruebas moleculares que nos permiten identificar su presencia o ausencia, así como el que efectivamente se esté expresando en el genoma de la planta”.

Finalizada esta fase del proceso, se extraen los PHA mediante la destrucción de las hojas, por medio de un tratamiento con fenol cloroformo que permita liberarlos para luego identificarlos, a través de la determinación de la composición de las cadenas poliméricas con un análisis cualitativo de espectrometría de masas que permite determinar la composición de las cadenas de polímeros y clasificar el PHA o los PHA producidos.

Bacterias controlan enfermedades en cultivos de arroz

Con el uso de microorganismos llamados bacterias aerobias formadoras de endospora (Bafes) se disminuyó en un 65,6 % el añublo bacterial de la panícula, enfermedad que afecta al arroz generando grandes pérdidas económicas a los productores

UN/DICYT Así lo comprobó Luz Adriana Pedraza, magíster en Ciencias-Microbiología de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Bogotá, quien buscó en el control biológico una forma de combatir la enfermedad producida por el patógeno Burkholderia glumae.
Los aliados para esta tarea los encontró en las Bafes, que abarcan más de 25 géneros, dependen del oxígeno para subsistir y están presentes en casi todos los sistemas agrícolas.
Dichos microorganismos forman una estructura de resistencia, conocida como endospora, y la utilizan para sobrevivir en ambientes hostiles.

Cultivos de arroz afectados por el patógeno Burkholderia glumae/UN

Junto con los investigadores del Grupo de Microbiología Agrícola, dirigido por el profesor Daniel Uribe Vélez, la magíster probó un total de 75 Bafes que forman parte del cepario de Microbiología Agrícola y las enfrentaron contra tres cepas diferentes de Burkholderia glumae obtenidas del Centro Internacional Agricultura Tropical.
Así, observaron que las Bafes restringen el crecimiento de la Burkholderia y forman un halo que inhibe la actividad del patógeno. Además, encontraron que 34 de estos microorganismos funcionaron al menos contra alguna de las cepas probadas, y 26 lo hicieron contra las tres, lo que demuestra su gran potencial.

Los experimentos fueron más allá del laboratorio. Las Bafes fueron llevadas a los cultivos de arroz, en los que se encontró que 12 cepas tenían actividad en la planta, es decir que disminuían los síntomas de la enfermedad en un 65,6 %.

¿Añublo bacterial de la panícula?

Desde 2007 en los cultivos de arroz del país se ha venido presentando el patógeno Burkholderia glumae, que se manifiesta en la fase de floración y llenado del grano.

La enfermedad ha aumentado no solo en Colombia sino en varios países productores de arroz, y por el cambio climático su presencia se ha reportado en varias partes del mundo como Japón, Tailandia, Vietnam, Corea del Sur, Malasia, Filipinas, Sri Lanka, Estados Unidos, Panamá, Nicaragua y Costa Rica.

Las altas temperaturas nocturnas y la alta humedad relativa favorecen que se desencadenen los síntomas. En Colombia se han dado pérdidas de hasta el 75 % del cultivo, y por ahora no hay una solución que garantice que esto no se produzca.

El control biológico aparece como una alternativa para contrarrestar la enfermedad en las principales zonas arroceras del país como Tolima, Huila y Valle del Cauca; los Llanos Orientales en los departamentos de Meta y Casanare, la zona del caribe Húmedo contando Antioquia, Bolívar, Córdoba y Sucre, y la zona del Caribe seco incluso los departamentos de Cesar, Guajira y los Santanderes.

Sólo para personas con ganas de aprender: identificada la proteína inhibidora de la apoptosis neuronal a lo largo de la citocinesis

La Ciencia es maravillosa, es lo que permite que tú puedas leer esto desde donde quiera que estés. Pero se ha hecho de miles de pequeños pasos, de descubrimientos que no aparecerán en los libros de texto, de grandes pasaos para un hombre, pero pequeños saltos para la humanidad. Como éste que se relata a continuación.

Un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de Granada (UGR), ha realizado un hallazgo inesperado sobre la citocinesis animal, el proceso celular que provoca la separación o división del citoplasma para dar lugar así a dos células hijas.

Este trabajo, en el que también participan investigadores canadienses y que publica la prestigiosa revista Scientific Reports del grupo Nature, ha identificado a la proteína inhibidora de la apoptosis neuronal, denominada NAIP, a lo largo de la citocinesis.

Célula al comienzo de la citocinesis mostrando a la proteína NAIP (en rojo) localizada conjuntamente con otro componente de la citocinesis (en verde) en la región central del huso-medio.

El estudio utiliza fundamentalmente técnicas microscópicas (microscopía confocal y microscopía de super-resolución) para demostrar la dinámica de NAIP durante las etapas finales de la división celular.

Los científicos de este estudio confían en que este hallazgo, cuyos primeros indicios se observan en una investigación que no atendía a temas sobre división celular, pueda dar lugar a otros análisis que permitan una mejor disección de los mecanismos moleculares que dirigen las etapas finales de la división celular.

El investigador de la UGR Francisco Abadía-Molina, autor principal de este trabajo.
Como explica el autor principal de este trabajo, Francisco Abadía-Molina, del departamento de Biología Celular de la UGR, “el conocimiento de los mecanismos básicos que gobiernan la división celular es fundamental para entender procesos como el desarrollo, el crecimiento, el mantenimiento y reparación de tejidos, o cuáles son las causas que conducen a patologías de tipo proliferativo como el cáncer que nos permitan identificar nuevas dianas y estrategias terapéuticas”.

Desde un punto de vista proliferativo, cada célula de nuestro organismo está gobernada por el ciclo-celular, que va a determinar en qué momento una célula debe dividirse para dar lugar a dos nuevas células hijas, o si, por el contrario, la célula debe permanecer en un estado de no-proliferación.

La última etapa del ciclo-celular consiste en la división celular. Integrada por la mitosis y la citocinesis, la citocinesis consiste en la segmentación y partición definitiva de la célula que se está dividiendo para dar lugar a dos nuevas células.

Los investigadores han hallado ahora que, durante la metafase, NAIP se acumula en los polos del huso mitótico y se muestra en los microtúbulos del huso. Al comienzo de la citocinesis, se localiza en el huso-medio, la zona central del aparato mitótico que define el plano de división celular. Finalmente, y a medida que la célula en división está estrangulándose, la proteína NAIP va a quedar concentrada en la región central del cuerpo-medio, última conexión física entre las células que se están separando.

Célula al comienzo de la citocinesis mostrando a la proteína NAIP (en rojo) localizada conjuntamente con otro componente de la citocinesis (en verde) en la región central del huso-medio.
La investigación añade una nueva función a las ya conocidas propiedades antiapoptóticas (anti-suicido celular) de NAIP, primer miembro identificado de la familia de antiapoptóticos (IAPs) en mamíferos, y a la participación en el sistema inmunitario innato de NAIP, componente fundamental del inflamasoma-NLRC4.

Referencia bibliográfica:
Neuronal apoptosis inhibitory protein (NAIP) localizes to the cytokinetic machinery during cell division
Francisco Abadía-Molina, Virginia Morón-Calvente, Stephen D. Baird, Fahad Shamim, Francisco Martín & Alex MacKenzie
Scientific Reports 7, Article number: 39981 (2017)
doi:10.1038/srep39981

Investigadores descubren un nuevo tipo de células fotosensibles en el ojo

Se trata de las células horizontales que expresan el fotopigmento melanopsina x

CONICET/DICYT La luz es fuente de vida y de energía que sirve a los seres vivos para crecer, desarrollarse y también controlar sus ritmos y ciclos vitales. Las encargadas de que los organismos puedan recibirla son unas proteínas específicas conocidas como fotopigmentos u opsinas, que en los animales se concentran en algunas células de los ojos.

En particular, en la retina de vertebrados, existen tres tipos de células fotorreceptoras, es decir, que responden a la luz. Por un lado están los conos y bastones, responsables de las funciones visuales, es decir de la formación de imágenes. Por el otro se encuentran las células ganglionares que tienen a su cargo funciones reflejas y subconscientes, como por ejemplo el reflejo pupilar o la sincronización de ritmos biológicos. En el medio, las células horizontales revisten una diversidad y complejidad que aún no ha sido desentrañada.

Entre éstas últimas, el grupo dirigido por Mario Guido, investigador principal del CONICET en el Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (CIQUIBIC, CONICET-UNC) encontró un nuevo tipo de células fotosensibles: las células horizontales que expresan el fotopigmento melanopsina x. Dicha investigación fue publicada recientemente en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Estructuras y funciones de las células de los ojos/Conicet

Estructuras y funciones de las células de los ojos/Conicet

El equipo que encabeza Guido logró aislar este tipo de células para estudiarlas y así determinar que son intrínsecamente fotosensibles, es decir que pueden percibir la luz por sí mismas, al igual que conos, bastones y células ganglionales. También pudieron identificar que esto se debe a que expresan la proteína melanopsina x y que el cromóforo – molécula fotosensible que permite que los fotopigmentos se expresen- es un derivado de la vitamina A.

Finalmente pudieron describir la cascada de señalización que tiene lugar para informarle al resto de las células sobre la llegada de la luz, similar a la de la que está presente en los fotoreceptores de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) o en las células ganglionares de la retina de los vertebrados, incluyendo a los mamíferos y, entre ellos, humanos.

“Estas interneuronas podrían tener un rol dual. Por un lado regularían funciones no visuales junto a las células ganglionares, y por otro participarían en la interacción con conos y bastones, a fin de modular los procesos visuales: contrastes, adaptación a la luz, discriminación de grises y colores, entre otros”, explica Guido.

“Nosotros identificamos las células horizontales que expresan este fotopigmento – melanopsina x -y nos resultó interesante porque se conectan con las células visuales clásicas que son los conos y los bastones”, agrega. Allí pudieron separarlas, cultivarlas y estudiarlas sin la contaminación de otras células para determinar que son intrínsecamente fotosensibles, o sea, que responden a la luz por sí mismas.

“Luego identificamos que la melanopsina es la responsable de que la célula responda a la luz. Para poder determinarlo, realizamos experimentos impidiendo a través de ingeniería genética que la melanopsina se exprese, y constatamos que la célula ya no era fotosensible”, describe el investigador.

En tercer lugar, el grupo comprobó que el cromóforo que permite que ese fotopigmento se exprese es una molécula fotosensible derivada de la vitamina A, llamada retinal, que cuando hay luz cambia de conformación y genera una cascada de señales. “Entonces empezamos a estudiar la cascada, es decir cómo se propaga la información de la luz hacia las células vecinas y concluimos que es similar a la de la melanopsina, presente en las células ganglionares, y similar a la de los fotorreceptores de la drosófila. Las células horizontales fotosensibles, en particular, liberan un neurotransmisor llamado GABA sobre las células vecinas”, explica el investigador.

Cada fotopigmento responde a una longitud de onda distinta dentro del espectro de luz visible –es decir a un color determinado, que va desde el violeta al rojo, pasando por el azul y el verde – y a distintas intensidades.

Así se sabe que, por ejemplo, los pollos tienen fotopigmentos para percibir los cuatro colores mientras que los humanos poseen tres – el violeta/UV no puede ser captado por las células que conforman la retina de los mamíferos por no tener el fotopigmento específico-. Esto explica, entre otras cosas, porqué las aves tienen una capacidad visual mucho mayor, gracias a un sistema muy complejo y desarrollado que les permite, por ejemplo, distinguir una posible presa desde una gran altura para cazar en pleno vuelo.

De esta manera, aunque a pasos pequeños, se va desentramando la compleja anatomía y funcionamiento del principal órgano encargado de una función tan maravillosa como la visión y que, además, tiene un impacto directo en el correcto desarrollo de cualquier organismo, y al cual le compete también la capacidad de detectar luz para regular una variedad importante de otras funciones.

Descubren cómo se controla la propagación del parásito de la enfermedad del sueño

Investigadores del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (CSIC), de Granada, han identificado la proteína responsable de los mecanismos de adaptación del parásito Tripanosoma brucei, causante de la enfermedad del sueño, en un mamífero o insecto infectado por éste. Según los expertos, conocer este proceso ayuda a entender la biología de estos organismos causantes de esta enfermedad infecciosa y así encontrar posibles fármacos que resulten más eficaces para luchar contra ella.

La proteína denominada quinasa AMPKa1 es la responsable de regular los estados de proliferación y quietud de la célula del parásito Tripanosoma brucei. La quietud o estado quiescente hace referencia a la forma que adquiere el parásito cuando está latente pero no se multiplica en el hospedador al que infecta, ya que si lo hiciera mataría a éste antes de transmitirse al siguiente hospedador. Por el contrario, el estado proliferativo hace referencia a la multiplicación que sufre la célula del parásito para invadir al organismo que contagia.

El Trypanosoma brucei es el agente causante de la enfermedad del sueño o tripanosomiasis humana africana, también conocida como enfermedad del sueño. Ésta es una patología parasitaria dependiente de un vector o insecto capaz de transmitir el parásito, en este caso la mosca tse tse, para su contagio. La enfermedad se transmite al humano por picaduras de este insecto infectado al alimentarse de humanos o animales que están infectados por el parásito.

Como explica a la Fundación Descubre el investigador Miguel Navarro, del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (CSIC), cuando la mosca tse-tsé, el insecto que transmite esta enfermedad, pica al mamífero introduciendo el parásito Tripanosoma brucei, las células del parásito se multiplican e invaden al animal infectado. Una vez que el parásito ha infectado al hospedador, esta quinasa envía una orden para que la célula del parásito se quede latente en el hospedador infectado y pueda establecerse como una infección crónica.

Este ciclo que va desde la proliferación a la quietud se repite muy frecuentemente en el comportamiento de este tipo de enfermedades que son causadas por parásitos y se pueden cronificar.

“En la enfermedad del sueño, el parásito puede infectar el líquido cefalorraquídeo, que se encuentra en el encéfalo y la médula espinal, induciendo un coma cerebral llegando incluso a provocar la muerte. Aunque hay veces que el propio sistema inmunológico del organismo infectado es capaz de eliminar al parásito”, asegura Miguel Navarro.

El objetivo de este trabajo, publicado en la portada de la revista Cell Reports bajo el título The AMPKa1 Pathway Positively Regulates the Developmental Transitionfrom Proliferation to Quiescence in Trypanosoma brucei, es profundizar en la relación que se establece entre el párasito Trypanosoma brucei, causante de la enfermedad del sueño, y su huésped.
“Conocer este proceso resulta fundamental para entender la biología de estos organismos y de esta forma encontrar posibles fármacos que sean más eficaces para luchar contra la enfermedad del sueño. Hasta ahora los medicamentos que existen en el mercado para combatir este parásito son tóxicos y no son efectivos en la fase neurológica de la enfermedad”, señala Navarro.

Reproducir el proceso de infección

Para el desarrollo de esta investigación, los científicos han reproducido en condiciones controladas en laboratorio el ciclo de infección del parásito Tripanosoma brucei en mamíferos. Para ello, con una jeringuilla se transmite al ratón la infección y se ha estudiado el comportamiento de la proteína kinasa AMPKa1.

A través de la manipulación de esta proteína, los investigadores logran que el parásito se multiplique o se quede en estado latente al igual que ocurre en el ciclo de transmisión de la enfermedad. “Este trabajo está diseñado para entender cómo se regula el proceso de multiplicación y quiescencia de la célula, se trata de una investigación básica”, asegura Miguel Navarro.

El estudio ha recibido financiación de la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía, a través de su proyecto de excelencia denominado La quinasa TOR como diana terapéutica frente a enfermedades tropicales protozoarias; de la Agencia de Investigación Norteamericana National Institutes of Health (NIH); del Plan Nacional de Biomedicina del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, a través de su proyecto Nuevas rutas de señalización de la quinasa TOR (target of rapamycin) en tripanosomas; y de la Red de Investigación Colaborativa en Enfermedades Tropicales del Instituto Carlos III, de Madrid.

Referencias:
Saldivia, M.; Ceballos – Pérez, G.; Bart, J-M.; ‘The AMPKa1 Pathway Positively Regulates the Developmental Transition from Proliferation to Quiescence in Trypanosoma brucei’. Cell Reports; http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.09.041.