viernes, 18 de diciembre de 2015

Hay muchos virus

     Cuántos virus hay en el mundo?
     Los virus son agentes infecciosos que todos conocemos ya que nos hacen un poco más puñetera la vida de vez en cuando regalándonos preciosos días de cama con fiebres y cosas horribles. Pero a pesar de sus maldades tienen particularidades muy interesantes. Para mi una de las más sorprendentes es su tamaño. Los virus son extremadamente minúsculos, de unos pocos nanómetros. Se dice que son elementos submicroscópicos, porque al menos la mayoría de virus no pueden ser observados con microscopios ópticos (aunque sí con microscopía electrónica). 


El tamaño de algunos virus


     





















     Debido a su pequeño tamaño y a su extremadamente hábil capacidad de reproducción en masa, existe un número brutal de partículas víricas en el plantea. Calcular el número no solo es complicado, sino que escapa a nuestra comprensión humana. Hablamos de cifras que se aproximan a esta cantidad (y la escribo textualmente para que comprendáis la magnitud):

     10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000

     Esto es un 1 seguido de 31 ceros. Una absoluta burrada.


     Hay muchos virus y según dicen los estudios la mayoría de ellos están en los océanos. Para empezar a imaginar la cantidad de virus que esa cifra supone podemos establecer una analogía. Si suponemos que un virus vide unos 100 nanómetros de media, y que un milímetro es un millón de nanómetros, en un milímetro cabrían, aproximadamente, unos 10.000 virus. 

     ¿Qué altura alcanzaríamos si amontonáramos todos los virus uno de encima de otro, construyendo una columna?

     Pues esa torre imaginaria de virus tendría mil trillones de kilómetros de altura, tal y como explica Josep Maria Mainat en su reciente libro Ciencia optimista. Es decir, unos 105 millones de años luz. Para hacernos una idea, Plútón, el último planeta del sistema solar, solo está a 5 horas luz. Nuestra columna, con todos los virus del planeta unos encima deo tros, pasaría de largo la Osa Mayor, una constelación de siete estrellas, la más lejana de las cuales se encuentra a 55 millones de años luz, y llegaría hasta más allá de la constelación del Cisne, que está a 100 millones de años luz.



viernes, 4 de diciembre de 2015

La medicina personalizada, a la vuelta de la esquina



     Una empresa Start-up española llamada Made of Genes ha creado una plataforma para que sus clientes puedan secuenciar su información genética y tenerla siempre disponible. Los precios van desde 3000 euros para el exoma (que son los genes ya procesados sin intrones) y 5000 el genoma completo. Los clientes podrán tener acceso a sus genes en el momento que lo deseen. La empresa se jacta de que la seguridad es uno de sus pilares básicos y que solamente podrán acceder a la base de datos los profesionales médicos y científicos que los clientes deseen.

     Óscar Flores, ingeniero bioinformático nacido en Barcelona hace 29 años y consejero delegado de la empresa explica todos los detalles en este artículo de la agencia SINC. Sin duda es un paso importante para la industrialización de la información genética que acarreará importantes problemas éticos, pero que sin duda es la llave que abrirá la puerta a muchas terapias modernas y sorprendentes. 
     La medicina personalizada es el futuro sin ninguna duda. Dentro de 20 años muchos de los tratamientos que hoy en día son generalistas, pasarán a ser totalmente diseñados para un grupo de individuos concreto o incluso para uno solo, pudiendo de este modo atacar mejor patologías como el cáncer u otras enfermedades complejas.

     Os dejo un enlace a su página web y un vídeo de TVE en el que se explica un poco este nuevo mundo de la medicina personal y un TED talk.


Quieres un fisico en tu funeral

     Usted quiere un físico para hablar en su funeral. Usted quiere que un físico hable con su familia en duelo sobre la conservación de la energía, y que haga  que entiendan que su energía no ha muerto. Usted quiere que el físico haga reflexionar a su madre, que acabará llorando y culpando a la primera ley de la termodinámica; ya que ninguna energía se crea en el universo y ni se destruye. Usted quiere que su madre sepa que toda su energía, cada vibración y ápice de calor, cada ola surgida de cada partícula que era su amado niño permanece con ella en este mundo. Usted quiere que el físico le diga a su padre llorando que en medio de las energías del cosmos, él le otorgo la capacidad para modificar la entropía y convertirse en un organismo autorreplicante,
     Y en un momento, usted esperaría que el físico se distanciase del púlpito y caminase junto a su cónyuge, quebrantados de corazón allí en el banco y decirle que todos los fotones que nunca rebotaban de tu cara, todas las partículas cuyos caminos fueron interrumpidos por tu sonrisa, por el tacto de su pelo, cientos de miles de millones de partículas impactarán en la cara de otros niños, pero que sus trayectorias y sus formas han sido permanentemente modificadas por tu existencia. Y puede que el físico le haga saber a todos que los fotones que rebotaban en lo que son los detectores de partículas que son sus ojos, crearon gracias a tí modificaciones permanentes dentro de sus constelaciones de neuronas electromagnéticamente cargadas cuyos cambios energéticos perdurarán para siempre.
     Y el físico le recordará que la congregación de qué parte de toda nuestra energía se emite en forma de calor. Y él les dirá que el calor que fluía a través de ti sigue aquí, sigue siendo parte de todo lo que somos, así como nosotros que lloramos y continuamos en el calor de nuestras propias vidas.
     Y usted querrá tener un físico para explicar a los demás que te encantó no necesitar de la fe y que de echo ellos tampoco la necesitan. Les hará saber que se pueden medir también las cosas bonitas y que los científicos han medido con precisión la conservación de la energía de la que les acabo de hablar y que sigue siendo verificable y consistente a través del espacio y el tiempo. Usted puede esperar que su familia examine las pruebas y se asegure de que la ciencia es sólida y que van a ser consolados al conocer que su energía todavía está alrededor. De acuerdo con la ley de la conservación de la energía, un poco de la misma se ha marchado. El mundo está ahora menos ordenado, más entrópico. Amén.


     Esta es una transcripción de un discurso pronunciado por el escritor y artista Aaron Freeman en NPR News "All Things Considered".

miércoles, 2 de diciembre de 2015

La relatividad de Einstein de aniversario

     El 25 de noviembre de 1915, Albert Einstein presentó ante la Academia Prusiana de Ciencias, en Berlín, la teoría de la Relatividad General, su grandísima obra maestra que cambiaría nuestra percepción del mundo tal y como lo conocíamos, brindándonos perspectivas filosóficas y científicas super novedosas y curiosas. Ya que hace poco que se cumplió el centenario de su publicación y como era de esperar, no ha recibido la consideración merecida, me gustaría compartir con vosotros éste vídeo que ha realizado un joven llamado Ryan Chester, ganador de la Breakthrough Junior Challenge con el que nos explica de una forma muy amena y fácil la teoría más famosa de Einstein.  


lunes, 30 de noviembre de 2015

TED talk: Ken Dill

Os dejo un interesante video TED talk (ya sabéis que me gustan mucho) en el que Ken Dill, del departamento de fisica y química de  Stony Brook nos explica cosas muy chulas acerca del plegamiento y funcionamiento de las proteínas en nuestro cuerpo.


miércoles, 25 de noviembre de 2015

Aminóacidos que se miran al espejo

    Retomo la escritura en el blog de una forma un poco más distendida y quizás también más aleatoria. Después de este periodo de inactividad espero poder retomar la escritura con fuerza y poder escribir contenido de calidad, aunque probablemente en un formato algo distinto.

    Hoy os quiero hablar de algo que a todos los científicos les sorprende mucho desde hace muchísimo tiempo. Para empezar quiero intentar explicaros que las moléculas a veces presentan una propiedad llamada quiralidad. Para ello usaré una imagen, ya que siempre vale más que mil palabras:


EL aminoácido Valina en sus dos formas isómeras

    Como vemos en la imagen de arriba, el aminoácido valina se puede presentar en dos formas que no pueden ser superpuestas en el espacio. Es algo así como mirar un reflejo en un espejo. La quiralidad se entiende muy bien con éste ejemplo: es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. En la naturaleza existen más cosas (además de nuestra imagen reflejada en el espejo o la valina) que tienen este comportamiento. Todos los aminoácidos (que forman las proteínas) tienen esta propiedad de poder existir en sus dos formas isoméricas , así como también los  azúcares. Las dos imágenes del espejo se suelen denominar como formas D y L.
 
   Louis Pasteur ya observó hace más de un siglo que los procesos abióticos (químicos) producen mezclas con números iguales (racémicas) de las dos formas D y L, debido a procesos estocásticos, pero que los organismos vivos poseían una asimetría molecular que incluía solamente uno de los enantiómeros (homoquiralidad). Esto quiere decir que por alguna extraña razón la naturaleza ha escogido solamente una de las dos isoformas para construir todas las estructuras vivas. En el caso de los aminoácidos solo encontraremos formas L en las proteínas, al contrario que en el caso de los azúcares, presentes solo en su forma D. Los D-aminoácidos por ejemplo nunca se encuentran en las proteínas, a pesar de que existen en la naturaleza y, a menudo se encuentran en sustancias como los antibióticos polipeptídicos. Los azúcares presentes en las células, al contrario que los aminoácidos, son los enantiómeros D, y la aparición de formas L es extremadamente raro.

    Por alguna razón que todavía se desconoce, a pesar de poder existir en sus dos formas (D y L), la naturaleza ha optado por escoger una. Existen varías teorías que partiendo de axiomas físicos tratan de explicarlo, pero lo cierto es que nadie sabe con certeza la razón, pero se especula que el origen de la asimetría de las biomoléculas quirales podría ser la clave para entender la naturaleza de la vida en sí.

    Es interesante pensar como ha existido una coevolución de las formas moleculares presentes en las proteínas y el micromundo que las rodea. Pongamos como ejemplo una proteína formada por aminoácidos del tipo L y una (hipotética) proteína sintetizada químicamente con exactamente los mismos aminoácidos pero de tipo D. Éstas dos proteínas, suponiendo que fueran sometidas a un proceso de plegamiento similar, serían imágenes especulares. Digamos que la función de éstas proteínas es la de cortar azúcares de un tipo concreto. Cada uno de los dos estereoisómeros podría cortar solamente una forma isomérica del azúcar diana ,por ejemplo D-glucosa, mientras que para cortar L-glucosa tendríamos que utilizar la proteína imagen especular. Esto nos lleva a plantearnos un bonito escenario en el que tanto las proteínas como los azúcares u otras estructuras con quiralidad (por ejemplo el ADN) llevan desde el origen de la vida jugando a un juego evolutivo de tensión, en el que cada actor vive "atrapado" en un tipo de isoforma. Digo atrapado porque sería extremadamente improbable que la selección natural permitiese la fijación de formas moleculares por ejemplo del tipo aminoácidos D, que trabajasen apropiadamente dentro de la complicada maquinaria celular existente en al que ya existen digamos unas "normas de quiralidad" impuestas desde el momento en el que en un inicio hipotético se seleccionaron las priemras formas moleculares que conformarían los bloques primarios de la vida.

    Es un completo misterio el porqué de ésto y sin duda es muy difícil de resolver. Existen muchas teorías que tratan de explicar porqué la naturaleza se ha decantado por unas de las dos formas en un comienzo y ninguna lo explica de un modo definitivo e irrefutable, pero tal vez os lo explique en otro post.

     Os dejo un video para que entendáis mejor lo que es la quiralidad. Un saludo concienciudos!!



domingo, 1 de febrero de 2015

Áfidos y Bacterias: Una amistad natural

     Como seguro habéis escuchado muchas veces, tanto el ser humano como muchas otras especies viven en comunión perfecta con comunidades bacterianas. El ejemplo mas clásico es la cantidad espasmosa de microorganismos que viven en nuestro tracto intestinal. Esta calculado que dentro de nuestro cuerpo existen 10 veces mas células procariotas (bacterianas) que eucariotas (las nuestras propias). Esta comunidad de bacterias no solo es beneficiosa, sino que es imprescindible para la vida. Mientras nosotros les proporcionamos a las bacterias un nicho ecológico perfecto con fuentes de nutrientes continua, ellas nos ayudan a descomponer algunas moléculas y a la síntesis de vitaminas y compuestos fundamentales. Ademas de esto, la presencia de una comunidad de bacterias impide el establecimiento de otras comunidades de microorganismos que podrían resultar perjudiciales. Se podría decir que son los centinelas de nuestro ano.

     La microbiota intestinal de los mamíferos no es el único ejemplo en la naturaleza de mutualismo o simbiosis. Muchas bacterias viven estrictamente dentro de células de insectos o animales superiores (en el caso de la flora intestinal, las bacterias viven fuera de nuestras células). Muchas veces es difícil distinguir la diferencia entre un patógeno y un organismo simbionte beneficioso, ya que existe una delgada linea entre el egoísmo y el altruismo biológico. Muchas de estas bacterias simbióticas viven en unas estructuras celulares especiales llamadas bacteriocitos, que a su vez se agrupan para formar el bacterioma, un conjunto de células especializadas que albergan a los microbios huéspedes. A veces la relación entre la comunidad bacteriana y el organismo hospedador es tan intima que, tal y como ocurre con los cloroplastos o las mitocondrias, existe un intercambio genético horizontal, es decir el genoma del organismo huésped posee genes típicamente bacterianos y viceversa.

Áfidos alimentaándose de floema

     Buchnera aphidicola es uno de los organismos endosimbióticos mejor estudiados y uno de los que particularmente más me sorprende. Se trata de una pequeña bacteria que vive en el interior de unas células especializadas de ciertos áfidos. Éstos se alimentan del floema de pantas que les proporciona muchos de los nutrientes esenciales que comparte con las bacterias (glutamato, serina, aspartato, glutamina, prolina, alanina...), pero existen nutrientes que solamente la bacteria puede sintetizar y que son necesarios para ambos, siendo en este caso el áfido el que se aprovecha. A cambio de proporcionarles un buen lugar para vivir, la bacteria cede al áfido parte de estos nutrientes esenciales que solo ella puede sintetizar. Además de ésto, las bacterias realizan muchas funciones menos obvias como intervenir en  en el ciclo de algunos virus que afectan a los áfidos. Buchnera aphidicola se transmite de padres a hijos y no puede vivir fuera de los bacteriomas, o por lo menos nunca ha podido ser cultivada en el laboratorio fuera de ellos.

Localización intracelular de las bacterias Buchnera 


     Estamos hablando de que un nicho ecológico tan extremadamente único en el interior de los bacteriomas ha hecho que los genomas de las bacterias Buchnera se reduzcan muchísimo y pierdan genes esenciales para la vida libre. Para un organismo, tener genes de más es costoso, ya que cada vez que se tienen que dividir tienen que gastar parte de su energía metabólica en la replicación de genes inútiles. La pérdida de genes cuyas funciones pueden ser suplidas por genes del hospedador (en este caso el áfido) es beneficiosa y estabiliza el mutualismo entre las dos especies. Por ejemplo, se han perdido genes en la bacteria necesarios para realizar la respiración anaerobia, para la síntesis de azúcares, ácidos grasos, fosfolípidos y otras moléculas básicas y necesarias. El resultado de esto es que las bacterias simbiontes del género Buchnera no solo poseen uno de los genomas más pequeños conocidos en organismos eucariotas, sino que son especialmente estables.

     Este ejemplo de simbiosis entre un  insecto y una bacteria no es más que una parte de la película de la vida que ya ha ocurrido otras veces en la historia de la tierra. Como seguro que ya sabéis, las mitocondrias (así como los cloroplastos en los vegetales), que son orgánulos celulares que todos nosotros poseemos dentro del citoplasma de nuestras células y que nos proporcionan energía, fueron antaño bacterias endosimbióticas que sufrieron el mismo proceso que esta ocurriendo ahora con bacterias del genero Buchnera en los áfidos. Nos encontramos claramente en un  estadío intermedio del proceso de endosimbiosis, ya que a pesar de que éstas bacterias ya no puedan llevar a cabo una vida libre, los áfidos sí pueden. Es muy probable que dentro de unos años, si el equilibrio y las presiones evolutivas así lo deciden, la simbiosis se torne tan fuerte como el caso se las mitocondrias y cloroplastos, en la que ya carece de sentido hablar de simbionte y empieza a tener que hablarse de un organismo único.

Os dejo un vídeo en el que se explica de una manera sencilla el proceso general de endosimbiosis de mitocondrias y cloroplastos  para los que no lo conozcáis.


jueves, 8 de enero de 2015

La máquina que crea máquinas

    Las proteínas son máquinas en miniatura que hacen la mayor parte del trabajo dentro de las células. Cuando digo que son pequeñas máquinas no estoy exagerando  para nada, ya que por su estructura pueden realizar funciones dinámicas y poseen propiedades muy similares a las de las máquinas, como tener engranajes (moleculares), interactuar con otras máquinas, modificar otros elementos celulares, regular la expresión genética o incluso crear otras máquinas. 

    Las proteínas son grandes a nivel molecular si las comparamos con otros elementos que hay en las células y están compuestas de aminoácidos. Cadenas de cientos de éstos se alinean para formar estructuras tridimensionales con ciertas propiedades. Existen 20 aminoácidos diferentes que combinados entre sí dan lugar a una variabilidad cuasi-infinita de posibles cadenas, lo que se traduce en muchas proteínas con muchísimas funciones impensables. La secuencia de aminoácidos que determina una proteína es única y define la estructura tridimensional de la misma y sus funciones específicas.

    Los seres vivos han sabido explotar la potencialidad que existe en la naturaleza de las proteínas para generar diversas soluciones a "problemas técnicos"que surgen en sus nichos ecológicos. Por ejemplo los virus bacteriófagos son básicamente fragmentos de ADN que tienen la capacidad de penetrar en bacterias y autoreplicarse. En defensa a ésto las bacterias han desarrollado las proteínas endonucleasas que se encargan de destruir el ADN extraño que puede provenir, por ejemplo, de un virus. Casi cualquier función o problema biológico que se nos ocurra,  ya está seguramente, al menos en parte, solucionado por una proteína.

    El complejo protéico con una función más importante es sin duda el Ribosoma. Éste es un gigante molecular formado por muchas proteínas diferentes juntas. En la bacteria Escherichia coli este enorme complejo macromolecular (así es como se le suele llamar) está formado por 56 proteínas más ARN ribosómico y para su fabricación intervienen más de 100 proteínas diferentes. El Ribosoma es la maquina encargada de construir las proteínas, se encarga de leer el código genético en forma de ARN mensajero y de traducirlo a una cadena de aminoácidos. Es decir, cada una de las más de 100 proteínas encargadas de crear ribosomas fue creada a su vez por un ribosoma (curioso ¿no?). Todas y cada una de las proteínas de una célula han sido creadas en ribosomas (realmente no todas, ya que en biología siempre hay una excepción que confirma la regla)

      Los científicos, para saber como son tridimensionalmente las proteínas (extremadamente pequeñas para ser vistas por el ojo humano), necesitamos utilizar métodos  de observación indirectos. Por medio de técnicas como la microscopía electrónica o la difracción de rayos X con cristales de proteína podemos descubrir como son éstas mini-máquinas y entender mejor su funcionamiento. A partir de éste tipo de experimentos se pueden hacer vídeos como éste en el que hacemos visible algo que para el ojo humano nunca lo podría ser.



     Es fascinante poder ver una representación de lo que realmente está ocurriendo dentro de cada una de tus células y poder apreciar como las proteínas describen movimientos con un dinamismo asombroso, para nada esperado cuando se nos presenta de una forma tan gráfica y visual. 

Imaginaos el pequeño microcosmos de proteínas moviéndose y haciendo cosas en vuestras células !!!