lunes, 18 de noviembre de 2013

Manipulación genética para encontrar nuevos antibióticos en un hongo

Se ha descubierto que la eliminación de un gen que actúa como regulador maestro en un tipo de hongo común permite el acceso a una gran cantidad de nuevos compuestos que no han sido estudiados antes, lo que brinda la oportunidad de identificar algunos antibióticos nuevos.

Los autores del hallazgo, de la Universidad Estatal de Oregón en Corvallis, Estados Unidos, lograron desactivar un interruptor genético responsable del silenciamiento de más de 2.000 genes en el hongo Fusarium graminearum, conocido en su vertiente negativa por su acción patógena contra cereales. Hasta ahora, este interruptor había evitado la producción de muchos compuestos, desconocidos hasta ahora, algunos de los cuales podrían tener propiedades útiles, sobre todo para la medicina y también quizá en la producción de biocombustibles, la agricultura en general, y diversos sectores de la industria.

Cerca de un tercio del genoma de muchos hongos siempre ha estado silenciado de manera natural en el laboratorio, tal como subraya el bioquímico y biofísico Michael Freitag, del equipo de investigación. No había sido posible, hasta ahora, activar más partes del genoma de esos hongos que la que ya estaba activada de manera natural, lo cual ha venido impidiendo a la comunidad científica examinar toda la gama de compuestos que podrían haber sido producidos por la expresión de esos genes silenciados. Algunos de esos compuestos nuevos podrían tener propiedades antibacterianas. Los hongos son en muchos aspectos enemigos de las bacterias. No fue una rareza descubrir a la penicilina precisamente en un hongo.
El hongo Fusarium sobreproduce varios pigmentos, formando anillos concéntricos, debido a que genes antes silenciados se expresan ahora gracias a la mutación introducida. (Imagen: Lanelle Connolly, cortesía de la Universidad Estatal de Oregón)
En el pasado, la búsqueda de nuevos antibióticos se hizo usualmente mediante cambios en el ambiente en el cual crecían estos hongos u otras formas de vida. En tales experimentos, se observaba si estos cambios conducían a la formación de compuestos con propiedades antibióticas. Pero esa vía ya se ha explotado casi en su totalidad, por lo que difícilmente podrá conducir ya a muchos hallazgos más.
 En cambio, el logro del equipo de Freitag abre la puerta al estudio de decenas de nuevos compuestos.
El gen que fue eliminado en este caso regula la metilación de histonas, que son las proteínas alrededor de las cuales se enrolla el ADN. En el mutante creado sin este gen, se produjo la expresión de regiones antes no expresadas, así como la sobreexpresión de otras, que constituyen entre ambos casos el 25 por ciento del genoma de este hongo, y ello condujo a la formación de diversos metabolitos secundarios.

El gen eliminado, kmt6, codifica para un regulador maestro que afecta a la expresión de cientos de vías genéticas. Ha sido conservado a través de millones de años en formas de vida tan diversas como las plantas, los hongos, la mosca de la fruta y el Ser Humano.
El descubrimiento de nuevos antibióticos es de importancia creciente debido a que bacterias, parásitos y hongos presentan una resistencia cada vez mayor a los fármacos disponibles para combatirlos.

El papel de la genética en la tendencia de los peces a agruparse en cardúmenes

Cómo y por qué los peces nadan en cardúmenes (grandes grupos o bancos de peces) ha fascinado desde siempre a los biólogos, quienes han buscado, a veces infructuosamente, pistas para conocer mejor las complejidades del comportamiento social de los animales, y las bases evolutivas de la propia conducta social humana. Los resultados de un nuevo estudio aportan algunos datos nuevos que ayudarán a avanzar hacia el esclarecimiento de ese enigma.

El equipo de Anna Greenwood y Abigail Wark, de la División de Biología Humana del Centro Fred Hutchinson de Investigación Oncológica, en Seattle, Washington, Estados Unidos, ha hallado que dos componentes claves de la tendencia de los peces a formar cardúmenes y de cuán bien lo hacen, se correlacionan con diferentes regiones genómicas en el pez de la especie Gasterosteus aculeatus, un pequeño pez nativo del hemisferio norte.

Además, las mismas regiones del genoma parecen controlar tanto la capacidad del pez para formar cardúmenes como la anatomía de su línea lateral, un conjunto de órganos sensoriales que detectan el movimiento y la vibración en el agua, y que contienen las mismas células pilosas sensoriales presentes en el oído humano y que transmiten los sonidos a nuestro cerebro.

Anna Greenwood al lado de un tanque con peces de la especie Gasterosteus aculeatus en un laboratorio del Centro Fred Hutchinson de Investigación Oncológica. (Foto: Bo Jungmayer)
La identificación de los genes que influyen sobre el interés de los peces en agruparse con otros congéneres puede ayudar a la comunidad científica a determinar qué genes humanos son los más importantes para regular algunas de nuestras conductas sociales innatas que han hecho evolutivamente que vivamos en sociedades.

Algunas de las regiones cerebrales y de las sustancias químicas neurológicas que controlan el comportamiento social humano están probablemente involucradas también en el comportamiento social de los peces, tal como aventura Greenwood.

Los peces se agrupan en primer lugar para protegerse de los depredadores, pero también para nadar y alimentarse más eficientemente.

Nueva luz sobre la expansión del Imperio Wari, antecesor del Imperio Inca

El imperio Wari, una civilización compleja que precedió al imperio Inca en la América precolombina, comenzó por crear colonias controladas desde el centro del imperio solo de manera leve, ya que el objetivo principal era expandir el comercio, proveer de tierra a los colonos y aprovechar los recursos naturales de buena parte de los Andes Centrales.

Así queda reflejado en las conclusiones de un nuevo estudio sobre esta intrigante civilización, que es el primero en el que se examinan a gran escala los patrones de colonización de la Civilización Wari, la cual floreció aproximadamente entre los años 600 y 1000 de nuestra era, en las tierras altas de los Andes, mucho antes del ascenso del imperio Inca en el siglo XV.

Es bastante poco lo que se conoce sobre los Wari. No hay documentos históricos, y los arqueólogos están todavía debatiendo sobre el grado de poderío de esa civilización y su estructura política. Algunas de sus obras arquitectónicas son, sin embargo, un legado claramente imponente, como por ejemplo una ciudad construida en la cima de una montaña en el sur de Perú.

Muchos académicos creen que los Wari establecieron un control fuerte y centralizado, de tipo económico, político, cultural y militar, al igual que hicieron sus sucesores los incas, para gobernar la mayoría de sus poblaciones lejanas y diseminadas que estaban establecidas en los Andes Centrales. Pero lo descubierto por el equipo del profesor Alan Covey, del Dartmouth College en Hanover, New Hampshire, Estados Unidos, sugiere que si bien los Wari tuvieron un significativo poderío administrativo, no hicieron una transición que convirtiera a las colonias escasamente controladas en provincias gobernadas de manera directa.
La zona de Cuzco, rica en importantes yacimientos arqueológicos. (Imagen: Alan Covey)
Todo ello apunta a que los objetivos principales de la expansión eran aliviar los problemas de superpoblación en el territorio principal del Imperio Wari, la expansión estratégica de rutas de comercio, y el acceso a recursos naturales, más que la conquista militar de territorios y la explotación económica de las poblaciones dominadas.

Los resultados de esta investigación están basados en un inventario sistemático de inspecciones arqueológicas que cubre cerca de 1.000 millas cuadradas (2.590 kilómetros cuadrados) y análisis de sistemas de información geográfica (GIS) de más de 3.000 yacimientos arqueológicos dentro y alrededor del valle de Cuzco en el Perú.

La relevancia del acto de cocinar en la evolución del cerebro humano

La científica brasileña Suzana Herculano-Houzel ha realizado a lo largo de su carrera numerosos estudios comparativos del cerebro humano con el de otras especies animales.

Más que la invención del fuego, lo que realmente nos hizo humanos fue aprender a utilizarlo para cocinar. Con esta afirmación, la académica de la Universidad Federal de Río de Janeiro, Suzana Herculano-Houzel, sorprendió a una audiencia que escuchó atenta su teoría sobre cómo la capacidad de cocinar desarrollada por los seres humanos hace unos dos millones de años, ha sido fundamental en la evolución de nuestro cerebro. Esto debido a que nos permite ingerir alimentos con más calorías en menor tiempo, lo que reduce la cantidad de horas que dedicábamos a alimentarnos y buscar comida.

En el marco del aniversario n
úmero 43 de la Facultad de Ciencias Biológicas, la científica brasileña visitó la Universidad Católica (Chile) para presentar la conferencia denominada: "The human brain in numbers: what the distribution of neurons in the human brain tells about human evolution". Esta fue sobre la base de un polémico artículo publicado en 2007 en la revista Proceeding of the National Academy of Sciencies (PNAS), de Estados Unidos, donde la experta invitada fue la autora principal
La investigación de Herculano-Houzel aborda la relación entre el tamaño del cuerpo y el número de neuronas de los primates y estableció que las dimensiones del cuerpo están en directa relación con lo que tienen que consumir. En ese contexto, los seres humanos son los primates con el cerebro más grande y con la mayor cantidad de neuronas (86 mil millones), a pesar de no tener el cuerpo más grande de todos. Así, la investigación de Herculano profundiza en el hecho de que los seres humanos son la única especie que se cocina sus alimentos. Homo erectus habría surgido hace unos dos millones de años, como resultado de esta característica única.

El acto de cocinar habr
ía presentado un profundo efecto evolutivo, ya que aumentó la eficiencia alimentaria que permitió a los ancestros humanos pasar menos tiempo alimentándose, masticando y digiriendo. De esta forma dispuso de más tiempo de ocio para realizar actividades conductuales que habrían favorecido el despliegue de habilidades cognitivas y por ende del desarrollo de la corteza cerebral.
 A lo largo de su trayectoria, Herculano-Houzel ha estado interesada en el origen evolutivo de la diversidad del sistema nervioso. Así, la académica ha efectuado estudios comparativos del cerebro humano con otras especies animales. A través de las normas que rigen las escalas celulares del cerebro, en desarrollo y evolución, investiga la relación entre el número de neuronas y glías, así como el tamaño del cerebro entre especies y órdenes, y cómo se relacionan con la conectividad neuronal, la escala de la materia blanca y el plegamiento de la materia gris. Todo lo anterior para comprender cómo se alcanza el tamaño del cerebro adulto y su composición celular en el desarrollo.

Herculano- Houzel es becaria de la Fundación James McDonnell, de la Fundación de Investigaci
ón del Estado y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en Brasil. Además, ha publicado 22 libros y capítulos de libros y más de 200 columnas en diarios con temáticas relacionadas con la neurociencia de la vida cotidiana. (Fuente: UC/DICYT

http://noticiasdelaciencia.com/not/8761/la_relevancia_del_acto_de_cocinar_en_la_evolucion_del_cerebro_humano/

Primeros resultados del detector de materia oscura más sensible del mundo

Después de tres meses de rastreo, el detector de materia oscura más sensible del mundo ha demostrado sus capacidades y ya ha permitido descartar como detecciones de materia oscura a algunas candidatas a detección que se registraron en otros experimentos, y que difícilmente se habrían podido aclarar sin el LUX.

El detector LUX (de las palabras en ingl
és Large Underground Xenon) está emplazado bajo las Colinas Negras (o las Black Hills en inglés), de Dakota del Sur, Estados Unidos, en un recinto del Laboratorio Sanford (Sanford Lab) situado a unos 1.480 metros (unos 4.850 pies) de profundidad. Se trata del dispositivo más sensible diseñado hasta ahora para buscar la materia oscura.

Nadie sabe de qu
é está hecha la materia oscura, ni jamás se la ha podido observar directamente, pero muchos físicos están seguros de que existe debido a la manera en que su atracción gravitacional atrae a las concentraciones visibles de materia normal en el espacio. Esto sólo les permite determinar cuánta de esta misteriosa materia existe en el universo (cinco veces más que la cantidad de materia ordinaria), pero no de qué está hecha. La materia oscura parece concentrarse más en unos puntos del cosmos que en otros, pero se asume que hay partículas de materia oscura circulando por todas partes, y que algunas llegan a la Tierra.

El LUX
requiere un ambiente con las menores perturbaciones posibles. En su emplazamiento a gran profundidad bajo tierra est
á protegido de la radiación cósmica que bombardea de manera constante la superficie de la Tierra. El LUX también debe ser protegido de las pequeñas cantidades de radiación natural que proviene de la masa rocosa circundante. El núcleo de la máquina es un tanque de titanio, que tiene más o menos el tamaño de una cabina de teléfono, lleno con alrededor de un tercio de tonelada de xenón líquido, enfriado a unos 100 grados centígrados bajo cero (unos 150 grados Fahrenheit bajo cero). El núcleo está a su vez encerrado dentro de un tanque de acero inoxidable de unos 6 metros (20 pies) de alto y 7 metros y medio (25 pies) de diámetro, que alberga más de 250.000 litros (más de 70.000 galones) de agua desionizada ultrapura, destinada a escudar a la máquina frente a la radiación gamma y los neutrones errantes.
El físico Jeremy Mock, de la Universidad de California en Davis, inspecciona el tanque de xenón líquido en el corazón del detector LUX, antes de que la cámara fuese llenada de agua purificada. (Foto: Matt Kapust / Sanford Lab)

Se barajan varias identidades para la materia oscura. A la espera de hacer un descubrimiento que demuestre que una de ellas corresponde a la materia oscura, los científicos van avanzando de momento por la vía de la eliminación de posibilidades. Si un hallazgo demuestra que la materia oscura no puede tener una de esas identidades propuestas, la lista de candidatos se reduce y la investigación se concentra en ellos.

Las part
ículas de materia oscura no emiten luz. Por eso los científicos del LUX buscan evidencias de las colisiones de partículas de materia oscura contra átomos de xenón dentro de la cámara del detector. Si entre todas las partículas que interaccionen con átomos de xenón, hay algunas que concuerdan con alguno de los modelos teóricos más aceptados para la materia oscura, entonces los científicos deberían ser capaces de detectar a dichas partículas de materia oscura a partir de sus colisiones.

Por ahora, el modelo te
órico favorito para las partículas de materia oscura es el de las Partículas Masivas de Interacción Débil, o WIMPs por sus siglas en inglés.

Recientemente, otro equipo de investigación, usando detectores ultrafríos basados en el silicio, comunicó públicamente tres posibles detecciones de WIMPs. Las dudas sobre estas tres candidatas de detección eran difíciles de aclarar. Sin embargo, gracias al LUX, que fue diseñado para tener una sensibilidad detectora de WIMPs mayor que la de cualquier otro detector existente, se ha determinado, tras sus tres primeros meses de funcionamiento, que aquellas posibles detecciones de materia oscura no lo son. Si lo hubieran sido, en el LUX se habrían hecho unas 1.600 detecciones durante este periodo de tres meses, y eso no ha ocurrido.

En el proyecto LUX trabajan f
ísicos de diversas instituciones de Estados Unidos y Europa, incluyendo la Universidad Brown, en Providence, Rhode Island, Estados Unidos, la Universidad de California, y el University College de Londres. El físico Matthew Szydagis, de la Universidad de California en Davis, es el responsable de coordinar los análisis de datos entre los miembros del equipo del LUX. Mani Tripathi, profesor de física en la universidad antedicha, es uno de los siete investigadores fundadores de la iniciativa, quienes propusieron el experimento LUX en 2006.