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Primeros Resultados de la Secuenciación del Genoma de la Fresa Silvestre

Un consorcio internacional de investigación, formado por 75 investigadores provenientes de 38 instituciones, ha secuenciado el genoma de la fresa silvestre. Se espera que su análisis detallado permita la obtención de variedades más resistentes y sabrosas de esta fruta y otras de su familia.

Desde el punto de vista genético, la fresa silvestre (Fragaria vesca), es similar a la fresa cultivada pero menos compleja, lo que facilita su estudio por los científicos. Su cromosoma-14 posee uno de los genomas más pequeños de los vegetales económicamente importantes, pero aún así contiene aproximadamente 240 millones de pares de bases.

El consorcio que ha secuenciado el genoma incluye a dos investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia (Mark Borodovsky y Paul Burns). El director del consorcio es Kevin Folta, profesor en el Instituto de Alimentación y Ciencias Agrarias de la Universidad de Florida.

Cuando el consorcio obtuvo la secuencia genómica de la fresa silvestre, Borodovsky y Burns trabajaron para identificar los genes codificadores de proteínas en la secuencia. Mediante un innovador programa de reconocimiento de patrones, llamado GeneMark.hmm-ES+, Borodovsky y Burns identificaron 34.809 genes, de los cuales el 55 por ciento fueron asignados a familias de genes.

Un análisis del genoma de la fresa silvestre ha revelado que ciertos genes están implicados en procesos biológicos fundamentales, como por ejemplo el proceso responsable del sabor de la fruta, el que produce la floración, y el de la reacción del sistema inmunitario ante infecciones.

A largo plazo, los agricultores podrán utilizar la información genética de la fresa silvestre para obtener plantas que puedan ser cultivadas con menores requerimientos y un mayor rendimiento.

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Revelan la Estructura de una Proteína Que Permitirá Conocer Mejor a unas Enzimas Cruciales Para la Vida

Por primera vez, unos investigadores han caracterizado la estructura de una proteína que pertenece a ciertas enzimas que son esenciales para el funcionamiento apropiado de todas las formas de vida, desde la levadura hasta los humanos.
Las enzimas, que pertenecen a la familia Sac, participan en la señalización celular y en el tráfico a través de membranas.
Los científicos han descubierto que cuando no está presente el gen que expresa las enzimas Sac en los animales, estos mueren, y las mutaciones de genes relacionados en humanos conducen al cáncer y a ciertas enfermedades neurodegenerativas hereditarias.
Los investigadores, del Instituto Weill de Biología Celular y Molecular de la Universidad Cornell, han caracterizado por primera vez la estructura cristalina de la proteína Sac1 en la levadura.
La levadura sirve como organismo modelo para todas las células; la mayoría de los 6.000 genes en la levadura se encuentra también en los humanos. La proteína Sac1 en la levadura es una progenitora de otras proteínas Sac relacionadas, también existentes en vegetales y animales.
Entender la estructura de la proteína Sac1 abre el camino hacia la realización de experimentos que pueden revelar cómo estas enzimas fundamentales interactúan con las membranas celulares para posibilitar procesos celulares esenciales, lo cual podría conducir a fármacos que actúen de manera específica sobre enfermedades relacionadas.
La enzima fue descubierta por primera vez en 1989, pero nadie había visto la estructura atómica de esta proteína. Otros científicos lo habían intentado, pero ésta es la primera vez que esa estructura ha sido desvelada.

Resuelven el Misterio de la Proliferación Tropical de las Plantas C4

Hace entre 30 y 40 millones de años aproximadamente, una clase de plantas en la Tierra experimentó una gran agitación evolutiva y, aprovechándose de los niveles descendentes del dióxido de carbono atmosférico que situaban en desventaja a sus competidoras, se valió de un mecanismo interno para concentrar el decreciente suministro de CO2. Esta concentración, como si fuese un sistema de inyección de combustible en un automóvil, podía convertir con más eficiencia la luz solar y los nutrientes en energía.

El auge de las plantas C4 es irrefutable. Dominan los climas cálidos tropicales y ahora representan el 20 por ciento de la vegetación que cubre nuestro planeta. Los científicos han atribuido el auge de las plantas C4 principalmente a las concentraciones ambientales decrecientes de dióxido de carbono (CO2). Sin embargo, las plantas C4 han estado estrechamente vinculadas a temperaturas cálidas. De hecho, cuando se examina la población vegetal del mundo en un mapa, las plantas C4 están a lo largo del gradiente tropical, mientras que las plantas C3 ocupan el extremo frío del gradiente de temperatura.

Erika Edwards, bióloga evolutiva en la Universidad Brown, y Stephen Smith, del Centro Nacional de Síntesis Evolutiva en Carolina del Norte, han descubierto que las precipitaciones, y no la temperatura, fueron el activador principal del camino evolutivo de las plantas C4.

El estudio es interesante debido a que parece demostrar la importancia de las precipitaciones en la evolución de las plantas herbáceas y en particular de las plantas C4, específicamente, su movimiento hacia climas más secos y no necesariamente más cálidos.

Así que, ¿las plantas C4 evolucionaron en la selva tropical y luego salieron de los terrenos sometidos a la sombra de los árboles, o primero salieron de tales terrenos y luego adoptaron una vía fotosintética diferente? Edwards no está segura, pero piensa que la cadena de acontecimientos pudo iniciarse quizá con la formación de plantas C3 en los márgenes de la selva, donde dichas plantas habrían estado sujetas a mayores fluctuaciones en las precipitaciones, la luz solar, las temperaturas y otras presiones medioambientales, lo cual las habría forzado a evolucionar hacia esa innovación fotosintética.

Lo que todo eso implica para el futuro de las plantas C4 y el cambio climático es un misterio. Mientras que las plantas herbáceas presumiblemente se beneficiarían de los promedios inferiores de lluvia que han sido pronosticados para algunas áreas de los trópicos, podrían volverse menos competitivas por culpa de los niveles crecientes de CO2 atmosférico. También se necesitaría considerar los efectos de los cambios en la tierra por la deforestación y otras prácticas.

Hacia el Control de los Genes del Olor de las Flores

Un equipo de científicos ha desvelado algunos de los genes que controlan la compleja mezcla de sustancias químicas que componen el aroma de una flor, abriendo nuevos caminos que permitan afinar y potenciar sus compuestos aromáticos con el fin de producir las fragancias deseadas.

Los expertos en el cultivo de flores se han concentrado mayormente en el aspecto de éstas, su tamaño, color y cuánto tiempo se conservan. “Pero el aroma ha sido dejado de lado. Vaya a una floristería e intente oler las flores. Probablemente no percibirá olor.

Desde hace muchos años, los floricultores han venido escogiendo plantas que produzcan flores más grandes y atractivas y que duren mucho tiempo en el florero; pero al hacer eso, pueden haber estado eligiendo de manera inadvertida las plantas que dedicaban menos recursos a la producción de fragancia.

Esto puede cambiar gracias a la nueva línea de investigación impulsada por el estudio que ha realizado un equipo del Instituto de Ciencias Alimentarias y Agrícolas de la Universidad de Florida. Por ejemplo, algún día un cliente podrá entrar en una floristería y seleccionar de entre variedades con o sin fragancia de la misma flor.

Los investigadores han logrado averiguar cómo varios genes en las petunias ayudan a regular la cantidad de sustancia correspondiente a los 13 componentes aromáticos principales en la fragancia de la flor. El trabajo ayudará a los investigadores a controlar los niveles de esos compuestos, ajustando así el tipo de fragancia de una flor, y también a regular la cantidad total de fragancia producida por ella. Por ejemplo, el gen que produce el compuesto que da al aceite de rosa su aroma distintivo, también hace que los tomates sepan bien. Manipulando este gen, unos investigadores de la Universidad de Florida dirigidos por el profesor de horticultura Harry Klee han conseguido crear tomates con mayor sabor. Ahora están trabajando con floricultores y degustadores en la preparación de esta singular variedad de tomate para el mercado. También hay planes para crear rosas que huelan mejor.

Logran Inducir en Células de la Piel Su Transformación Directa en Neuronas

Se ha conseguido que células de la piel de ratones se transformen directamente en neuronas funcionales. Para ello, sólo se ha requerido utilizar tres genes. Con este procedimiento, las células realizan la transformación sin convertirse primeramente en células madre pluripotentes, un paso que durante mucho tiempo se pensó que era necesario para que las células adquirieran nuevas identidades.

Las nuevas neuronas obtenidas por científicos de la Escuela de Medicina en la Universidad de Stanford son del todo funcionales. Pueden hacer todas las cosas importantes que hacen las neuronas “normales” en el cerebro. Esto incluye crear conexiones con otras neuronas y enviar señales a éstas, funciones que resultan críticas si las células se utilizan finalmente como terapia para la enfermedad de Parkinson u otras.

El logro podría revolucionar el futuro de la terapia de células madre humanas y ampliar lo que se sabe sobre cómo las células seleccionan y mantienen sus especialidades en el cuerpo.

Aunque investigaciones previas habían sugerido que es posible hacer que células especializadas exhiban algunas propiedades de otros tipos de célula, ésta es la primera vez que se logra convertir células de la piel en neuronas completamente funcionales en una placa de laboratorio. La transformación aconteció en no más de una semana, con una eficiencia de hasta casi un 20 por ciento. Los investigadores ahora trabajan en reproducir la hazaña con células humanas.

Este estudio es un gran salto adelante. La reprogramación directa de estas células de la piel adultas para dar lugar a células cerebrales que pueden mostrar comportamientos complejos y apropiados, como generar corrientes eléctricas y formar sinapsis, establece un nuevo método para estudiar el funcionamiento de células cerebrales normales o enfermas. También podría servir para lograr por primera vez capturar y estudiar en una placa de laboratorio enfermedades como la de Parkinson o de Alzheimer, o enfermedades mentales hereditarias.

La investigación sugiere que la etapa pluripotente, en vez de ser imprescindible para las células que cambian de identidad, puede ser simplemente otro estado celular posible.

En Animales de Sangre Fría, un Entorno Más Cálido Significa una Vida Más Corta

La temperatura explica gran parte del por qué los organismos de sangre fría como peces, anfibios, crustáceos, y lagartos alcanzan edades más avanzadas en latitudes altas que en latitudes bajas. Ésta es la conclusión a la que se ha llegado en un reciente estudio.

Stephan Munch y Santiago Salinas, ambos de la Escuela de Ciencias Marítimas y Atmosféricas de la Universidad de Stony Brook, han descubierto que para una amplia gama de especies cuyas temperaturas corporales varían con la temperatura de su entorno, la temperatura ambiental es el factor dominante que controla la variación geográfica de la longevidad de dichas especies.

Munch y Salinas se sintieron intrigados por el hecho de que los mejillones de río en España tienen una vida máxima de 29 años, mientras que en Rusia los individuos de la misma especie viven casi 200 años. Los investigadores se preguntaban cómo podía tener un impacto tan espectacular sobre la duración de la vida una diferencia relativamente pequeña en la latitud (España 43º N y Rusia 66º N).

Aunque cabría esperar que las adaptaciones locales o las diferencias geográficas en depredadores y en abundancia de comida explicaran esta disparidad, Munch y Salinas querían ver si las diferencias geográficas asociadas a las de longevidad tenían una base fisiológica común en la temperatura.

Munch y Salinas examinaron los datos de duración de la vida obtenidos de los análisis de laboratorio y de las observaciones en el medio natural, para más de 90 especies provenientes de ecosistemas diversos, algunos terrestres, otros de agua dulce, y el resto marinos.

Estudiaron organismos con longevidades medias diferentes; desde el copépodo Arcartia tonsa, que tiene una vida media de 11,6 días, hasta el mejillón Margaritifera margaritifera, conocido popularmente como mejillón de río y con otros nombres, y que tiene una vida media de 74 años. Descubrieron que a través de este listado de especies, la temperatura estaba relacionada sistemáticamente y de manera exponencial con la duración de la vida.

La relación entre la temperatura y la duración de la vida que Munch y Salinas han hallado a través del análisis de los datos es sorprendentemente similar a la relación pronosticada por la teoría metabólica de la ecología. Esta teoría ha sido empleada para explicar la manera en que los ciclos vitales, la dinámica poblacional, los patrones geográficos, y otros procesos ecológicos se relacionan con el tamaño del cuerpo de un animal y su temperatura.

La longevidad en el 87 por ciento de las especies en libertad que Munch y Salinas estudiaron varía como predice la teoría metabólica de la ecología.

Conviene aclarar que aún después de restar el efecto de la temperatura, había todavía una variación considerable en la longevidad dentro de las especies, indicando esto que otros factores locales tienen un papel relevante en la determinación de ésta.

De todas formas, es fácil imaginar cómo las especies de sangre fría van a reaccionar frente al calentamiento global. Debido a la relación exponencial entre la temperatura y la duración de la vida, aumentos pequeños en la temperatura ambiental podrían resultar en recortes grandes en la longevidad de estos animales.

Un Gen Humano Implicado en la Regulación del Número Ideal de Horas a Dormir

Un equipo de científicos ha descubierto el primer gen involucrado en la regulación del número ideal de horas a dormir. El hallazgo de este gen abre una ventana hacia los entresijos del sueño profundo, un proceso enigmático que es decisivo para la salud física y mental del Ser Humano.

Aunque la mayoría de las personas suele dormir menos de ocho horas diarias (el promedio en un día no laboral es de 7,4 horas), y algunos sienten que pueden pasar con incluso menos cuando se dedican a actividades placenteras o de ocio en general, las evidencias científicas demuestran que, con el tiempo, el cuerpo sufre daños por este régimen de sueño escaso.

Tal como señala la neuróloga Ying-Hui Fu, coautora del estudio, y profesora en la Universidad de California en San Francisco, las alteraciones crónicas y a corto plazo en el número ideal de horas a dormir pueden traer serias consecuencias para la cognición, el estado anímico y la salud física, incluyendo el desarrollo de cáncer y alteraciones en las funciones endocrinas. Sin embargo, al principio este impacto puede quedar disfrazado con el consumo de estimulantes tales como el café y el chocolate.

En la nueva investigación, el equipo estudió una familia en la que una madre y su hija adulta habían tenido de por vida menores requerimientos de sueño que la mayoría de los individuos, seis horas por día en lugar de las ocho a ocho y media que, según estudios realizados, necesitamos los humanos para mantener una salud óptima. El laboratorio de Fu analizó muestras de sangre de estas mujeres y de sus parientes, e identificaron una mutación en un gen conocido como hDEC2, el cual es un factor de transcripción que reprime la expresión de otros genes y está implicado en la regulación de los ritmos circadianos.

A continuación, los investigadores modificaron genéticamente a ratones y moscas de la fruta para expresar el gen humano mutado, y estudiaron el impacto en sus patrones de sueño y en su comportamiento. Las observaciones demostraron que durmieron menos.

Luego, el equipo comparó la respuesta de los ratones modificados genéticamente con la de ratones normales ante las consecuencias de seis horas de privación del sueño. Los ratones modificados tuvieron necesidad de compensar su pérdida de horas de sueño en mucho menor grado que los normales.

Estos cambios en la necesidad de dormir de los ratones mutantes podrían proporcionar una explicación de por qué las personas con esta mutación son capaces de vivir sin ser afectadas a lo largo de sus vidas por la menor cantidad de horas de sueño.