ARABIDOPSIS THALIANA: LA PRIMERA PLANTA EN SUELO LUNAR

Los astronautas de la NASA se trajeron, entre rocas y arena (regolito), 382 kilogramos de Luna entre los años 1969 y 1972 durante las misiones Apolo. Este material ha sido estudiado y usado para cultivar en él esta planta, la Arabidopsis thaliana, originaria de África y Eurasia. Está relacionada con las hojas de mostaza y otras verduras crucíferas como el brócoli, la coliflor y las coles de Bruselas.

Cincuenta años después, tres de esas muestras se han utilizado para cultivar plantas con éxito. Por primera vez, los investigadores han hecho crecer esta planta resistente y bien estudiada en regolito lunar, pobre en nutrientes (con lo cual algo peor y con más dificultad).

Los científicos eligieron la Arabidopsis thaliana porque es a las plantas lo que las cobayas y ratones de laboratorio son entre los animales, aparte de que esta planta fue el primer vegetal del que se secuenció su genoma.

Entre unas 48 y 60 horas la mayoría de las plantas germinaron después de sembrar las semillas, emergiendo al poco unas pequeñas hojas de entre la tierra lunar. Es algo que no esperaban, reconocieron los científicos. Esto les sirvió para descubrir que los suelos lunares no interfieren en las hormonas y señales que intervienen en la germinación de las plantas.

Pero al sexto día se dieron cuenta de que algo no iba bien. Al podar las plantas para concentrar su estudio en un solo tallo, comprobaron que las podas tenían las raíces atrofiadas, más gordas, retorcidas y cortas que las plantas que habían plantado en tierras terrestres. Y eso pese a que las regaron con agua con los mismos nutrientes.

El desarrollo de la parte aérea de las plantas a partir del octavo día era más irregular y lento, con menos hojas y más pequeñas, y les salieron manchas rojizas. Todos estos síntomas indicaban que estaban sufriendo un estrés que no pasaron las muestras cultivadas en suelo terrestre.

Para determinar de dónde venía ese estrés, los investigadores estudiaron su transcriptona, las moléculas de ARN presentes en las células vegetales. La lectura del transcriptoma fue tan precisa que permitió diferenciar también entre las plantas cultivadas con suelo lunar, pero traído por las distintas misiones, la Apolo 11, la 12 y la 17. Las sembradas en suelo traído por la Apolo 17 presentaban un aspecto general mejor. Por dentro, a nivel genético, se confirmó la diferencia: había menor diferenciación del transcriptoma en las del Apolo 17 que, en las primeras, que se posaron en zonas más viejas o maduras expuestas al viento solar y la radiación cósmica, mientras que esta última trajo el material más protegido y menos maduro.

Fuentes: El País, Urbano Puebla

ARAÑAS QUE SE AUTOCATAPULTAN PARA EVITAR SER DEVORADAS TRAS EL SEXO

Recientemente, se ha descubierto que una especie de araña se catapulta para escapar del canibalismo sexual.

El apareamiento de la araña Philoponella prominens es una actividad de alto riesgo para los machos, que han desarrollado una curiosa técnica para evitar ser canibalizados por la hembra tras la cópula: catapultarse fuera de su alcance.

"Descubrimos que el apareamiento siempre terminaba con una catapulta, que es tan rápida que las cámaras comunes no podían registrar los detalles con claridad", dice Shichang Zhang, de la Universidad de Hubei, en Wuhan (China).

Zhang y sus compañeros de investigación hicieron este descubrimiento mientras estudiaban la selección sexual de esta araña tejedora de orbes, que vive en grupos comunitarios de hasta 300 individuos en un complejo de redes con muchas redes individuales dentro. De 155 apareamientos exitosos, la inmensa mayoría (152 arañas) terminaron con el macho catapultado. Todos esos machos catapultados sobrevivieron a sus encuentros sexuales. De los otros tres machos que no se catapultaron, fueron devorados por sus compañeras femeninas. 

Otros 30 a los que los investigadores impidieron catapultar cortándoles las patas delanteras que son la clave para catapultarse fueron muertos y devorados por la hembra. Los investigadores dicen que los hallazgos muestran claramente que el comportamiento de "catapultación" es necesario para evitar el canibalismo sexual.

Con cámaras de video de alta resolución, los investigadores calcularon una velocidad máxima promedio de catapultar arañas de aproximadamente 65 cm/s. 

Las velocidades oscilaron entre unos 30 cm/s y casi 90 cm/s. También aceleraron unos 200 m/s de media. A medida que se elevan por el aire, los machos también giran alrededor de 175 veces por segundo en promedio.

Fuentes: National Geographic, Mundo Geo, Europa Press

A LA RICA PROTEÍNA DEL GUSANO DE LA HARINA

La cría de insectos comestibles será una práctica cada vez más normal de ver en Occicente. El Tenebrio molitor, comúnmente llamado gusano de la harina o escarabajo de la harina, es un insecto de la orden coleóptera, de la familia de los tenebriónidos. Su uso principal se realiza en su fase larvaria, sobre todo para servir como alimento para especies de animales como reptiles, aves y peces, y ahora también para humanos.

Esta especie es una de las más empleadas para su crianza en granjas de insectos, sobre todo para alimento vivo. 

El pasado 13 de Enero de 2021 la Unión Europea a través de la EFSA (Agencia para la Seguridad Alimenticia), aprobó la producción y comercialización del gusano de la harina como alimento seguro para el consumo humano. La empresa que quiera comercializarlo debe enviar un dosier a la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, que tras comprobar que el producto es sano, lo tramitará a la Comisión Europea para su aprobación.

Este gusano es una buena fuente alternativa de proteínas, que en otras culturas ya es su consumo tradicional. Estos insectos son muy ricos en nutrientes, fáciles de producir sin generar un gran impacto medioambiental, y mucho más económicos que otras proteínas animales.

Este pequeño animal podrá utilizarse como alimento en sí mismo, presentado seco y entero, o molido en forma de harina. Así, ya se venden en pequeñas bolsas o en paquetitos como un snack aderezado con especias, saborizantes o salsas, y se puede emplear para elaborar galletas dulces y saladas, productos de panadería, embutidos y sustitutos vegetales de la carne, alimentos y suplementos deportivos. Además, también puede usarse para la alimentación y suplementación de animales.

Es importante, que al igual que otros muchos alimentos, el gusano podría causar reacciones alérgicas, concretamente en personas que tengan alergia a los crustáceos o ácaros del polvo. Además, si se convierte en harina, también podría presentar un potencial riesgo de alérgenos derivados de otros ingredientes o trazas, como el gluten y los frutos secos. Esta nueva normativa de la EFSA tendrá los requisitos concretos de etiquetado de alérgenos alimentarios.

Fuentes: Proteinsecta, El País, Directo al Paladar

SERES VIVOS QUE DAN LECCIONES DE TECNOLOGÍA

La termita africana (Macrotermes michaelseni) es maestra en los principios básicos de la termorregulación, el martín pescador (Alcedo atthis) y la ballena jorobada (Megaptera novaeangliae) nos dan lecciones de aerodinámica, los caracoles de mar (Prosobranquios) son catedráticos en eficiencia energética, la flor de loto (Nelumbo nucifera) y los tiburones (Selacimorfos) son expertos docentes en cómo repeler el agua, y así podríamos enumerar un sinfín de seres vivos de la naturaleza que son auténticos maestros.

Desde que la vida en la Tierra comenzó hace unos 4.000 millones de años, los seres vivos han ido evolucionando, y con ello han demostrado su facultad de resolver infinidad de dificultades, creando soluciones novedosas y eficaces, con un uso eficiente de los recursos, con una excelente capacidad de adaptarse al medio constantemente, de autoorganizarse, de autorepararse, de reconocer oportunidades, etc.

En plena crisis climática y de sostenibilidad de nuestro actual sistema productivo, donde hay una conformidad universal de que hemos llegado a un punto crítico de nuestra evolución, donde nos preguntamos cómo podemos vivir sin destruir el planeta, evolucionar es una prioridad y la naturaleza es el modelo perfecto a seguir; ya que antes que los humanos, han existido otros organismos que nos llevan millones de años de ventaja realizando I+D, y desarrollando soluciones similares a lo que nosotros necesitamos en la actualidad.

La biomímesis es la ciencia que estudia la naturaleza como fuente de inspiración para diseñar soluciones a problemas que surgen a partir de la imitación de estrategias probadas y optimizadas durante miles de millones de años por la naturaleza. Se trata de aprovechar la oportunidad de aprender de bacterias, hongos, plantas y animales que ya tienen una experiencia demostrada en crear soluciones innovadoras y eficientes. Esta puede ser la solución a la eficiencia material y energética para desarrollar proceso de consumo de energía más moderados y renovables.

Esta ciencia también denominada biomimética se puede aplicar en multitud de áreas, desde la arquitectura, el diseño, la química, la nanotecnología, la robótica, el diseño de materiales, e incluso en la economía o en la organización de empresas.

Ya en el siglo XV, Leonardo da Vinci se inspiró en la estructura y los movimientos de pájaros y murciélagos para crear sus conocidas máquinas voladoras. Posteriormente Gustave Eiffel se fijó en el fémur humano para diseñar las curvaturas de su famosa torre en París, y Gaudí se rigió en las estructuras arbóreas de los bosques para diseñar las columnas de La Sagrada Familia.

Entre los ejemplos de biomimética que merecen mayor mención por tener menor impacto ambiental, y mayor rendimiento que los modelos conceptuales están: El edificio Eastgate en Harare (Zimbabwe) que regula su temperatura imitando a un termitero; ventiladores que mejoran su eficiencia imitando las espirales logarítmicas de los caracoles de mar; alfombras modulares que imitan el estampado colorido del sotobosque para permitir su fácil reemplazo; ropa de baño que imita la piel del tiburón para repeler el agua con eficiencia; cinta adhesiva que no utiliza pegamento, no deja residuos, es reutilizable manteniendo el 100% de su capacidad de adherencia, es completamente adaptable a cualquier configuración y presenta un peculiar diseño geométrico que imita las características de las patas de los geckos; pintura que repele el agua y la suciedad como la flor de loto; tejidos que imitan a los escarabajos del desierto y recolectan el agua de la niebla y el rocío; un tren bala japonés que reduce su resistencia al viento imitando el diseño del martín pescador al entrar en el agua. Un vehículo que imita la fotosíntesis, con células que se alimentan de oxígeno para crear hidrógeno en la pila de combustible y emitir oxígeno como efluente.

Así que cuando te enfrentes a cualquier problema que tengas que solucionar en tu día a día pregúntate: ¿Qué haría la naturaleza en tu lugar?

Fuentes: Simbiotia, Ethic, Fair Companies

FABRICACIÓN DE REPUESTOS PARA EL CUERPO HUMANO CON LA BIOIMPRESIÓN DE TEJIDOS

Los diccionarios científicos deben hacer espacio a un nuevo vocablo: “la bioimpresión”, que es un procedimiento mediante el cual se desarrollan tejidos biosintéticos utilizando impresoras y técnicas de 3D.

En 2012, el grupo de investigación en medicina regenerativa del Centro Médico Baptista Wake Forest (Winston-Salem, E.E.U.U.) dirigido por el doctor Anthony Atala, consiguió crear tejido cartilaginoso combinando dos procesos de fabricación en los que se utilizó dos máquinas: por un lado, una máquina de electrohilado o electrospinning que se encargaba de crear capa a capa una serie de matrices o redes flexibles y porosas de polímeros sintéticos por medio de una corriente eléctrica; y por el otro, una impresora de inyección de tinta modificada, que usa la matriz de polímeros anterior para depositar en ella células cartilaginosas obtenidas de la oreja de un conejo como si fueran gotas de tinta que se multiplican una vez adheridas a esta red.

Combinando estos dos sistemas, estos científicos consiguieron crear un cartílago con estructura sintética y contenido biológico. Así, el material sintético asegura las propiedades de resistencia y flexibilidad, mientras que el gel celular ofrece un ambiente adecuado para el crecimiento celular.

Después de obtener este tejido biosintético, lo cultivaron durante dos semanas en el laboratorio, viendo que había multiplicación celular. Y en una siguiente fase, tomaron muestras y lo implantaron en las orejas de varios grupos de animales. Dos meses después, volvieron a analizar el tejido implantado y comprobaron que seguía vivo y que conservaba la característica resistencia y elasticidad propias del tejido cartilaginoso.

Pero en 2016 han optimizado el procedimiento anterior con una nueva bioimpresora llamada ITOP, cuyas siglas en inglés significan “sistema integrado de impresión de tejidos y órganos” y que puede realizar el desarrollo ella sola por completo: crea una matriz de polímeros con la estructura básica del tejido a imprimir, y sobre ella inyecta un hidrogel enriquecido con las células de conveniencia (mioblastos, condrocitos, células madres embrionarias,...).

El éxito de la investigación con esta nueva bioimpresora se basa en que a los seis días de conseguir el biomaterial impreso, se observó reproducción celular, y se confirmó su viabilidad estructural y funcional tras superar la supervivencia celular el 90% de los implantes realizados en diferentes tipos de animales, y que todos ellos se reprodujeron generando nuevo tejido. Además el punto esencial de esta regeneración parece ser que fue el haber incluido una serie de microcanales por donde el oxígeno y los nutrientes pudieron circular dentro de la matriz impresa.

Ahora el objetivo de este equipo de investigación que dirige el doctor Atala está en crear tejido que pueda ser trasplantado en pacientes humanos.

Se cree que en un futuro cercano, se podría replicar exactamente los tejidos y órganos más complicados del cuerpo humano con la consistencia, dimensión, propiedades biológicas y mecánicas que permitan restaurar la función de un tejido o un órgano y ser incorporados en pacientes que necesiten reemplazar una parte de su cuerpo por otra enferma, que no funcione o para curar enfermedades crónicas.

Fuentes: La Sexta, El País, Investigación y Ciencia

BIORREMEDIACIÓN CON BACTERIAS ANIQUILADORAS DE PETRÓLEO

Sean Murphy, científico acuático de ERM Canadá y alumno de la Universidad de Calgary, alertó a su profesor de geomicrobiología el Dr. Casey Hubert, de que existían bacterias marinas en las frías aguas del Ártico canadiense que son capaces de biodegradar el petróleo y el gasóleo.

Murphy, que se sentía profundamente preocupado por el desastroso vertido de petróleo de la plataforma Deepwater Horizon en el Golfo de México hace diez años, centró su investigación en ello para así ayudar a informar sobre futuras estrategias de mitigación de vertidos de petróleo.

En la investigación, simularon la neutralización de derrames de petróleo dentro de botellas, combinando el lodo de los primeros centímetros del lecho marino del Ártico con agua de mar artificial y gasóleo o petróleo crudo, junto con diferentes enmiendas nutritivas a distintas concentraciones.

Estas simulaciones demostraron que las bacterias que degradan el petróleo de forma natural en el océano son las primeras en responder a un vertido de petróleo.

Nuevos sistemas de secuenciación genómica han permitido revelar que Bacterias como la Paraperlucidibaca, la Cycloclasticus, la Oleispira, la Thalassolituus o la Zhongshania, que viven en el mar del Labrador entre Canadá y Groenlandia, son capaces de metabolizar el petróleo. De este modo, limpian el océano, asegurando que siga siendo un recurso vital para las comunidades de los alrededores.

Este proceso biotecnológico consistente en aprovechar las capacidades catabólicas de seres vivos, en su mayoría microorganismos, hongos o plantas para recuperar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural, recibe el nombre de biorremediación.

Esta biorremediación pertenece a la modalidad de biotecnología verde, que a su vez pertenece al área de medio ambiente, e incluye además la bioenergía y biocombustibles con el uso de microorganismos para generar energía o combustibles como el bioetanol a partir de biomasa; y los biofertilizantes con el uso de bacterias capaces de fijar el nitrógeno o de hongos para regenerar suelos entre otras aplicaciones.

Por ello, la biotecnología que controla y manipula deliberadamente sistemas biológicos, principalmente células o componentes celulares, con el objeto de generar o procesar productos y materias primas, es una de las pocas alternativas que podemos emplear si queremos proteger el medio ambiente, reducir el uso de pesticidas y fertilizantes químicos, a la vez que conseguir plantas más productivas y resistentes que alimenten a la creciente población humana.

Fuentes: I´m novation, Notimérica, Euronews

¿PODEMOS DESARROLLAR NUEVOS FÁRMACOS GRACIAS A LA PREDICCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE LAS DISTINTAS PROTEÍNAS?

 En diciembre de 2020, DeepMind sorprendió al mundo de la biología cuando resolvió con AlphaFold, su herramienta de inteligencia artificial (IA) que predice la estructura de las proteínas, un gran desafío de 50 años. En la tercera semana de julio de este mismo año 2021, la compañía con sede en Londres (Reino Unido) publicó los detalles de esa herramienta y lanzó su código fuente.

La empresa anunció que ha utilizado su IA para predecir las formas de casi todas las proteínas del cuerpo humano, así como las formas de cientos de miles de otras proteínas que se encuentran en 20 de los organismos más estudiados, incluida la levadura, la mosca de la fruta y los ratones. El avance podría permitir a los biólogos comprender mejor las enfermedades y desarrollar nuevos medicamentos.

Hasta ahora, el tesoro consta de 350.000 estructuras de proteínas. DeepMind asegura que predecirá y publicará las estructuras de más de 100 millones más en los próximos meses, más o menos todas las proteínas conocidas por la ciencia.

Las proteínas están formadas por largas cintas de aminoácidos, que se retuercen en complicados nudos. Conocer la forma del nudo de una proteína puede revelar qué función tiene esa proteína, lo que es crucial para comprender cómo funcionan las enfermedades y para desarrollar nuevos medicamentos, o identificar los organismos que podrían ayudar a combatir la contaminación y el cambio climático. 

La nueva base de datos debería facilitar aún más la vida a los biólogos. AlphaFold podría estar disponible para que la usen los investigadores, pero no todos querrán ejecutar el software por sí mismos. "Es mucho más fácil tomar una estructura de la base de datos que ejecutarla en tu propio ordenador", resalta el científico del Instituto de Diseño de Proteínas de la Universidad de Washington (EE. UU.) David Baker, cuyo laboratorio ha creado su propia herramienta para predecir la estructura de las proteínas, RoseTTAFold, basada en el enfoque de AlphaFold.

En los últimos meses, el equipo de Baker ha trabajado con los biólogos que antes no conseguían averiguar la forma de las proteínas que estaban estudiando. "Hay una gran cantidad de investigaciones biológicas bastante interesantes que se han acelerado mucho", señala. Una base de datos pública que contenga centenares de miles de formas de proteínas listas para usar debería ser un acelerador aún mayor.

Anteriormente, después de décadas de trabajo, solo el 17 % de las proteínas del cuerpo humano tenían sus estructuras identificadas en el laboratorio. Si las predicciones de AlphaFold son tan precisas como afirma DeepMind, la herramienta ha más que duplicado este número en solo unas pocas semanas.

Incluso las predicciones que no son completamente exactas a nivel atómico siguen siendo útiles. Para más de la mitad de las proteínas del cuerpo humano, AlphaFold ha predicho una forma que debería ser lo suficientemente buena para que los investigadores descubran la función de la proteína. El resto de las predicciones actuales de AlphaFold son incorrectas o corresponden a la tercera parte de las proteínas del cuerpo humano que no tienen estructura alguna hasta que se unen a otras.

Fuente: MIT Technology Review