Sobre el origen de las mitocondrias

Una nueva hipótesis plantea que el ancestro de estas estructuras celulares era un parásito que extraía energía, en lugar de producirla.

La antigüedad de las mitocondrias, las «centrales eléctricas» de la célula, se remonta a unos dos mil millones de años. Aunque estos orgánulos encargados de producir energía se identificaron en 1800, el modo en que surgieron y se integraron en las células sigue siendo hoy objeto de debate.

El antepasado de las mitocondrias era una bacteria de vida libre que fue ingerida por otro organismo unicelular. La mayoría de los biólogos piensan que la bacteria supuso una ventaja para su anfitrión: según una hipótesis, las mitocondrias primitivas le suministraron hidrógeno para producir energía. Otros investigadores sostienen que, cuando el oxígeno atmosférico aumentó abruptamente en esa época, las células anaeróbicas se sirvieron de las bacterias para eliminar el gas, que les resultaba tóxico. Fuera como fuera, unidos vivían de manera tan armoniosa que con el tiempo se convirtieron mutuamente dependientes y establecieron una relación duradera.

Un nuevo estudio realizado por Martin Wu y Zhang Wang en la Universidad de Virginia plantea la posibilidad de que el antepasado de las mitocondrias era en realidad un parásito. Su afirmación se sustenta en la construcción reciente del árbol evolutivo de las mitocondrias, que resuelve las relaciones ancestrales entre los orgánulos y sus parientes bacterianos vivos más cercanos a partir del análisis genómico. Los datos del ADN hicieron deducir a Wu que las mitocondrias pertenecían a un orden de bacterias patógenas y parásitas llamadas rickettsiales, o rickettsias, y que evolucionaron a partir de un antepasado que producía una proteína que «robaba» energía. En algún momento, este antecesor parasitario perdió el gen responsable de esa proteína y adquirió otro que permitía abastecer de energía a su huésped, como hacen hoy las mitocondrias.

Sin embargo, hay expertos que discrepan de las conclusiones del estudio. Dennis Searcy, que investiga el origen de las mitocondrias en la Universidad de Massachusetts Amherst, piensa que los autores interpretaron erróneamente el árbol evolutivo al decidir que las mitocondrias descienden de las rickettsias. Tal error restaría validez a sus resultados. Y Michael Gray, que investiga la evolución de las mitocondrias en la Universidad de Dalhousie en Nueva Escocia, cree que la rápida evolución del orgánulo impide saber con certeza la rama del árbol en la que se incorporaron los antiguos microorganismos de vida libre.

Wu sostiene que el estudio redujo al mínimo posible los errores, aunque al mismo tiempo reconoce que se necesitan mejores modelos para determinar con seguridad las relaciones evolutivas, ya que el árbol presenta todavía grandes lagunas.

División del trabajo en los neandertales

Las estrías en los dientes femeninos y masculinos de los adultos hacen pensar que realizaban tareas distintas según el sexo.

Las comunidades neandertales dividían algunas de sus tareas en función del sexo. Esta es una de las principales conclusiones a las que ha llegado un estudio elaborado por investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales, del CSIC, tras examinar los dientes fósiles de varios individuos y observar diferencias en el desgaste dental causado por sus actividades cotidianas.

Todos los individuos neandertales, independientemente de la edad, presentaban unas estrías dentarias culturales, no relacionadas con la masticación sino con su modo de vida. «Esto se debe a la costumbre de estas sociedades, como ocurre en algunos pueblos actuales, de usar la boca como una tercera mano en tareas como la preparación de las pieles y el troceado de carne», explica Antonio Rosas, uno de los autores del estudio.

En el trabajo se analizaron 99 dientes incisivos y caninos de 19 individuos de tres yacimientos (El Sidrón en Asturias, L'Hortus en Francia y Spy en Bélgica) y se descubrió que las estrías dentales presentes en los fósiles femeninos seguían un mismo patrón, diferente al hallado en los individuos masculinos.

En concreto, las estrías identificadas en las piezas dentales de las mujeres eran más largas que las observadas en los hombres, por lo que los investigadores suponen que las tareas que realizaban unas y otros eran diferentes.

Otra de las variables analizadas fueron los pequeños desconchones del esmalte dentario. Los individuos masculinos presentaban mayor cantidad de mellas en el esmalte y la dentina de las piezas superiores, mientras que en los femeninos estas imperfecciones aparecían en las inferiores.

No está claro aún qué actividades correspondían a las mujeres y cuáles a los hombres. Sin embargo, los autores apuntan que, al igual que en las sociedades cazadoras recolectoras modernas, las mujeres podrían haberse encargado de la preparación de las pieles y la elaboración de las vestimentas. El retoque de los filos de las herramientas de piedra, explican, parece haber sido una tarea masculina.

«A pesar de todo, creemos que la especialización del trabajo según el sexo de los individuos probablemente se limitase a unas pocas tareas, ya que es posible que tanto hombres como mujeres participasen de igual manera en la caza de grandes animales», añade la otra autora del estudio, Almudena Estalrrich.

«El estudio de los neandertales ha aportado numerosos descubrimientos en los últimos años. Hemos pasado de pensar en ellos como seres poco evolucionados, a saber que cuidaban a los enfermos, enterraban a sus muertos, comían marisco e, incluso, tenían características físicas distintas a las esperadas: los había pelirrojos, y de tez y ojos claros. Hasta ahora pensábamos que la división sexual del trabajo era típica de las sociedades de Homo sapiens, pero parece que no era así», concluye el investigador del CSIC.

La vida en la Tierra ya existía hace 3,2 mil millones de años

Organismos unicelulares se alimentaban del nitrógeno atmosférico cuando nuestro planeta tenía tan solo unos 1,3 mil millones años.

En la Tierra, la vida puede existir sin oxígeno, pero no sin nitrógeno, un elemento necesario para construir los genes de virus, bacterias y otras formas de vida primitiva. Hasta la fecha, se pensaba que estos organismos empezaron a utilizarlo hace unos 2 mil millones de años. Pero ahora, un grupo de investigadores liderado por Eva Stüeken, de la Universidad de Washington, afirma que, hace 3,2 mil millones de años, ciertos seres vivientes ya absorbían y metabolizaban el nitrógeno atmosférico. Sus resultados se publicaron en fecha reciente en la revista Nature.

«La mayoría de los científicos cree que la biosfera terrestre se formó a partir del proceso de fijación del nitrógeno», afirma Roger Buick, de la Universidad de Washington y coautor del estudio. «Nuestro trabajo demuestra que, en los primeros mil millones de años de vida de la Tierra, ya existía un sistema formado por seres vivos con amplia diversidad».

Los investigadores analizaron 52 muestras de rocas con edades comprendidas entre 2,75 y 3,2 mil millones de años, recogidas en los sedimentos depositados en los márgenes continentales de Sudáfrica y del noroeste de Australia, las más antiguas y mejor conservadas del planeta. Su origen sería anterior a la aparición del oxígeno en la atmósfera terrestre (hace entre 2,3 y 2,4 mil millones de años), por lo que preservarían los marcadores químicos que ya no se observan en los minerales actuales.

De hecho, en las rocas más antiguas, de 3,2 mil millones de años de edad, Stüeken y sus colaboradores observaron indicios de que la vida se alimentaba del nitrógeno atmosférico. En ellas el nitrógeno presenta una firma isotópica (relación entre las concentraciones de N¹⁵ y N¹⁴) acorde con la de las enzimas fijadoras de este elemento químico en los organismos unicelulares y no coincide con ningún proceso abiótico, lo que sugiere un origen biológico. El análisis genético de dichas enzimas fijadoras del nitrógeno había demostrado que aparecieron en la Tierra hace entre 1,5 y 2,2 mil millones de años. «Estos resultados las echan otros mil millones de años atrás», señala Buick.

Por fijación de nitrógeno se entiende la ruptura del triple enlace que une dos átomos que forman el gas molecular (N₂) presente en la atmósfera, por lo que cada uno de ellos se combina con el hidrógeno para formar amonio (NH₄⁺), a partir del cual los microorganismos sintetizan los aminoácidos, los ladrillos de la vida. La huella química hallada por Stüeken y sus colaboradores en las rocas de Sudáfrica y Australia sugiere que el nitrógeno fue fijado gracias a una enzima nitrogenasa basada en el molibdeno, la más común de las tres de este tipo existentes hoy en día. Por su parte, la presencia del molibdeno se debe a la reacción del oxígeno con ciertos minerales, que liberaron este elemento químico en el océano, aunque la época de su aparición en la Tierra sigue siendo una incógnita.

Los investigadores creen ahora que sus resultados representan una prueba adicional de que la vida emergió en forma de bacterias o protozoos, los cuales serían los responsables de producir el oxígeno que, a su vez, provocó una presencia cada vez más abundante de molibdeno en los mares primitivos, en dónde era utilizado precisamente como catalizador.

«Nunca encontraremos muestras de estos organismos unicelulares que poblaban el planeta en su fase primordial, pero sí pruebas indirectas», señala Buick. «Los microbios podrían haber sido arrastrados fuera del océano y haber vivido en una capa de limo en las rocas terrestres, incluso antes de hace 3,2 mil millones de años».

Insectos necrófagos

Los artrópodos que colonizan un cadáver resultan de gran ayuda para los forenses. El análisis de su desarrollo arroja luz sobre la fecha de la muerte.

Una tarde de primavera, los ocupantes de un edificio notan con desagrado un hedor pestilente. Alertado, el portero localiza el origen de las emanaciones: no es el local destinado a las basuras, sino un apartamento del segundo piso. Los bomberos llegan al lugar, revientan la puerta y descubren en la habitación un cuerpo en avanzado estado de descomposición.

La habitación muestra un gran desorden. Sobre la almohada, una revista de televisión de hace tres semanas da una idea de la fecha de la muerte. Durante la autopsia, el médico forense establecerá las causas del fallecimiento, pero no podrá confirmar el período post mórtem: más allá de 24 horas, solo llegará a establecer un tiempo aproximado, pues el estado del cadáver ya no permitirá hacer una estimación precisa. El responsable de la instrucción del caso contacta entonces con entomólogos especializados en investigación criminal.

Estos recogen gusanos o, mejor dicho, larvas de dípteros (orden de insectos que comprende las moscas y los mosquitos), sobre el cadáver, bajo la cama, sobre la alfombra de la habitación... El protocolo de recolección está bien definido: vestidos con una indumentaria blanca, los técnicos depositan los insectos dentro de bocales ya preparados al efecto, toman la temperatura y conservan vivos algunos ejemplares. Para estos últimos el tiempo apremia, pues no deben morir antes de llegar al laboratorio, porque entonces no servirían para nada.

Los especialistas estiman entonces el tiempo transcurrido tras la muerte fundándose en la fisiología del desarrollo de determinados insectos necrófagos, que normalmente colonizan los cadáveres y contribuyen a su descomposición. Este es el ámbito de la entomología legal, o forense, que permite deducir la fecha de la muerte, información que puede resultar decisiva en una instrucción judicial.

Tal disciplina no se limita a las escenas del crimen. Se ocupa de todos los aspectos del estudio de los insectos (o, más generalmente, de los artrópodos, un tipo filogenético que contiene también las arañas y los ácaros) de los que la justicia puede sacar provecho.

El hombre de neandertal se extinguió hace 40.000 años

El solapamiento con la especie humana actual duró entre 2.600 y 5.400 años, dependiendo de la región.

Hace 45.000 años, el continente europeo era fundamentalmente neandertal, con algunas bolsas de una nueva especie humana, la nuestra. Pocos miles de años después, los segundos se extendían por todo el territorio y los primeros habían desaparecido. Dicha extinción se produjo hace 40.000 años (entre 41.000 y 39.000) según una nueva investigación basada en la datación, con técnicas avanzadas, de huesos y artefactos procedentes de yacimientos arqueológicos de todo el continente, desde Rusia hasta España. La información es importante, señalan los investigadores en la revista Nature, para explicar “los factores culturales, tecnológicos y biológicos implicados en la sustitución de los neandertales” por nuestros antepasados directos, así como la interrelación entre unos y otros. El solapamiento de las dos especies y la eliminación de una de ellas duró entre 2.600 y 5.400 años, dependiendo de la región.

“Es crucial determinar la relación espaciotemporal entre las dos poblaciones si queremos comprender los procesos, la cronología y las razones que condujeron a la desaparición de los neandertales y el probable intercambio cultural y genético”, explican Tom Higham (Universidad de Oxford) y sus colegas.

Los científicos han usado técnicas de espectrometría de masas (los análisis convencionales de carbono 14 pierden precisión en las edades cruciales del final de los neandertales) para datar piezas rescatadas en 40 yacimientos y fijan el final de los neandertales y su cultura musteriense hace unos 40.000 años. Este límite temporal, subraya en Nature William Davies, de la Universidad de Southampton (Reino Unido), sitúa en “mera hipótesis” la supervivencia posterior de neandertales en la Península Ibérica, como algunos han defendido basándose en la presencia tardía de industria lítica musteriense en regiones como Gibraltar. Se sabe que, en otras zonas, los humanos modernos fabricaban piezas similares, recuerda el experto británico.

La transición, esos pocos miles de años en los que la distribución geográfica de las dos especies conformó un mosaico dinámico en el territorio, “sugiere que hubo tiempo suficiente para la transmisión cultural y de comportamientos simbólicos, así como para el posible intercambio genético entre los dos grupos”, señala los autores de la investigación.

Enlace.

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/08/20/actualidad/1408560484_855396.html

Identifican 700 variantes genéticas relacionadas con la estatura.

Identifican 700 variantes genéticas relacionadas con la estatura

Unas 700 variantes genéticas que contribuyen a definir la estatura de una persona fueron identificadas gracias a una amplia investigación científica internacional, en un avance que podría mejorar el tratamiento de ciertas enfermedades relacionadas con el crecimiento.

Unos 450 expertos estadounidenses, europeos y australianos, reunidos en el consorcio GIANT (Genetic Investigation of Anthropometric Traits), hicieron este descubrimiento al examinar el ADN de más de 250.000 europeos, según un estudio publicado este domingo en la revista científica británica Nature Genetics.

Se identificaron 697 variantes genéticas en más de 400 regiones del genoma implicado en la estatura, es decir el triple de las conocidas hasta ahora.

"Ahora podemos explicar alrededor de un 20% de la herencia de la altura, contra 12% hasta ahora", comentó Tonu Eskio, del Hospital de Niños de Boston, uno de los autores del estudio.

Estudios precedentes ya demostraron que la talla de los individuos depende en un 80% de factores hereditarios y en un 20% de factores relacionados con la alimentación y el medio ambiente.

Para Tim Frayling, profesor en la universidad británica de Exeter, los trabajos realizados podrían tener, más allá de "la satisfacción de la curiosidad científica", un "impacto real sobre el tratamiento de enfermedades que pueden relacionarse con la estatura, como la osteoporosis, el cáncer o las enfermedades cardíacas".

Según los estudios publicados, una gran estatura podría implicar un incremento del riesgo de sufrir cáncer de seno o de próstata, y un riesgo menor de padecer enfermedades cardiovasculares.

Pero los trabajos del consorcio también podrían "tranquilizar a los padres inquietos al ver que sus hijos no crecen como esperaban. La mayor parte de esos niños simplemente heredaron una gran cantidad de genes de 'talla pequeña'", asegura Frayling.

Enlace:

http://www.s21.com.gt/internacionales/2014/10/05/identifican-700-variantes-geneticas-relacionadas-estatura

Si sales a correr, mejor por la mañana

Si eres de los que sale a correr o va al gimnasio por la noche, deberías plantearte un cambio de horario, porque el ejercicio intenso nocturno altera nuestros ritmos biológicos y afectan a la calidad del sueño. 

El mejor momento del día para realizar una actividad física intensa es la mañana. “Nuestro reloj interno está sincronizado con el exterior gracias a la luz, la hora de la comida y el ejercicio. Asocia la actividad con la mañana. Si haces deporte por la noche, le mandas una señal contradictoria. Ve que no hay luz, pero percibe que estás muy activo y dispara las hormonas matutinas, lo que retrasa y dificulta el sueño”, explica a ABC la doctora Marta Garaulet, catedrática de Fisiología y Nutrición de la Universidad de Murcia, profesora visitante en la Universidad de Harvard (EE.UU.) y autora del estudio. 

En un estudio anterior, en colaboración con Harvard, la doctora Garaulet y su equipo ya habían demostrado que comer antes de las 3 de la tarde favorecía la pérdida de peso. Ahora querían averiguar si el horario también influía en los beneficios del ejercicio. Para comprobarlo, reclutaron a 21 mujeres jóvenes y sanas pertenecientes al equipo de rugby de la Universidad de Murcia. 

La primera semana salieron a correr a las 9 de la mañana, juntas y al mismo ritmo, durante 45 minutos. La segunda semana no hicieron este ejercicio y se utilizó como periodo de control para medir su ritmo circadiano normal. Y la tercera semana realizaron la misma actividad que la primera, pero a las 9 de la noche. Cada diez minutos, los investigadores medían la temperatura corporal en la muñeca de las participantes. 

«La temperatura cambiante, más calor de noche y más frío de día, es un buen indicador de salud circadiana», explica la experta. En personas jóvenes y sanas estas diferencias son marcadas. La máxima temperatura coincide con la hora del sueño más profundo, entre las 3 y las 4 de la mañana, y también se produce otro pico después de comer, asociado a la hora de la siesta. «Cuando se iban a correr por la mañana las diferencias entre las temperaturas del día y la noche eran más extremas, lo que significa que mejoraban los ritmos circadianos» , señala la experta. 

Sin embargo, cuando el ejercicio se realizaba de noche, se producía un «aplanamiento» de los ritmos y el pico de sueño más profundo se retrasaba a las 6 de la mañana. «Les cuesta dormirse y cuando se despiertan a las siete se levantan muy cansadas, lo que provoca un mayor adormecimiento por la mañana», explica la doctora Garaulet, que recuerda que este perfil se asocia con «menor pérdida de peso y mayor grado de obesidad y envejecimiento».

TEORÍA DEL MULTIVERSO

La teoría del multiverso abre la posibilidad de que nuestro universo no sea el único que existe.

Esta semana un telescopio en el Polo Sur (BICEP2) ha encontrado las llamadas ondas gravitacionales, las deformaciones en el espacio-tiempo provocadas por el Big Bang y que suponen la evidencia más fuerte de que el Universo se expandió exponencialmente en una fracción de segundo tras la gran explosión, hace 13.800 millones de años. Cosmólogos, físicos y astrofísicos han celebrado la detección, hasta el punto de que algunos de ellos lo consideran el «descubrimiento del siglo XXI». Es el máximo acercamiento nunca realizado al tiempo cero, cuando el Cosmos tenía el tamaño de una pelota de tenis. Pero las implicaciones de este hallazgo no se quedan ahí, algunos teóricos creen que puede ser la puerta al multiverso, es decir, a la posibilidad de que nuestro Universo no sea el único que existe, sino que varios floten como burbujas en una olla al fuego.

La teoría del multiverso postula que, cuando el Universo creció de manera exponencial en menos de un abrir y cerrar de ojos tras el Big Bang, algunas partes del espacio-tiempo se expandieron más rápidamente que otras, lo que podría haber creado una especie de burbujas que albergarían sus propios universos. Estos «compañeros» podrían tener leyes físicas y constantes fundamentales diferentes a las que conocemos, incluso muy extravagantes, como más dimensiones o la ausencia de átomos, por ejemplo.

El agujero en la capa de ozono no se ha cerrado.

El agujero en la capa de ozono no se ha cerrado, y sigue preocupando a la comunidad científica.
Un equipo de investigadores británicos acaba de identificar cuatro nuevos gases que contribuyen al deterioro de este escudo protector en la atmósfera de la Tierra, si bien desconocen su origen y piden más investigaciones.

Los expertos de la Universidad inglesa de East Anglia han trabajado a partir de diversos análisis del aire, algunos tomados en los pasados años setenta, y han descubierto las nuevas sustancias, cuya acumulación es motivo de preocupación, según destacan en un artículo publicado en el último número de Nature Geoscience.

La capa de ozono, que se encuentra a unos treinta kilómetros por encima de la superficie de la tierra, tiene una labor crucial a la hora de filtrar los rayos ultravioletas, que pueden causar cáncer en las personas y problemas de reproducción en los animales.

Científicos del British Antartic Survey, en la ciudad inglesa de Cambridge, descubrieron en 1985 un agujero en la capa de ozono de la Antártida, lo que motivó que en 1987 se restringieran -con la firma del protocolo de Montreal- las sustancias que lo producían.

Por entonces, los expertos habían identificado la producción de clorofluorocarbonos (CFC) como destructores de la capa de ozono.

Estos CFC, que tienen una capacidad de supervivencia de entre 50 y 100 años, fueron inventados en los años veinte del siglo pasado y fueron utilizados ampliamente en aerosoles y refrigeración.

Estos cuatro nuevos gases entran en la atmósfera desde fuentes aún no identificadas, si bien tres de ellos tienen la composición del CFC y el otro es hidroclorofluorocarbono (HCFC).

Los expertos descubrieron los gases al analizar muestras de aire capturadas de distinta manera en los pasados años setenta, así como de burbujas de aire atrapadas en capas de nieve en Groenlandia.

"La identificación de estos cuatro nuevos gases es muy preocupante puesto que contribuyen a la destrucción de la capa de ozono", insistió Laube.

"No sabemos desde dónde se están emitiendo y esto debería ser investigado. Entre las fuentes posibles figuran químicos para la producción de insecticidas o solventes para la limpieza de componentes electrónicos", agregó el experto.