OS NOSOS PRIMEIROS PAIS NON ERA MEDUSAS PERO PARECIANSE

 
As orixes da nosa estirpe, os primeiros animais que nadaron polos océanos precámbricos fai uns 600 millóns de anos, deixaron de ser un misterio. Non son as esponjas, como os evolucionistas supuxeran, senón un grupo tan marginal e pouco reseñable que nin sequera ten un nome común en español. Temos que chamalos ctenóforos, como fan os especialistas. Son superficialmente parecidos a medusas, cun corpo de consistencia gelatinosa e simetría radial (como a dunha roda). A secuenciación da súa genoma revela agora que son un fósil viviente dos nosos primeiros pais, os primeiros animais que evolucionaron desde os organismos unicelulares que lles precederon na historia da vida.

Joseph Ryan e os seus colegas do programa de secuencia comparativa e os Institutos Nacionais da Saúde (NIH) estadounidenses presentan en Science o primeiro genoma dun ctenóforo, Mnemiopsis lidyi, chamada ás veces noz de mar (sexa walnut) e nativa das costas atlánticas do continente americano. Si as súas conclusións son correctas, os ctenóforos haberán desbancado ás esponjas como pioneros da vida animal, e a historia da nosa evolución temprana ten que sufrir algúns axustes.

A cuestión máis importante ten que ver coas chamadas capas germinales, un dos conceptos máis importantes da evolución e o desenvolvemento. A maioría dos animais, incluído o que lles fala, empezamos o noso desenvolvemento como gástrulas, unhas esferas ocas con tres capas de células. A capa de fóra (ectodermo) dá lugar á pel e o sistema nervioso; a de dentro (endodermo) xera o sistema digestivo e as vísceras. E a que está entre ambas (mesodermo) produce o esqueleto e os músculos.

Como o mesodermo non existe nos animais máis simples, como as esponjas (poríferos) e as medusas (cnidarios), os naturalistas supuxeron durante máis dun século que esa capa germinal, e os tipos de células que constrúen o músculo, habían evolucionado tardíamente. Pero os ctenóforos si teñen mesodermo e células musculares. Si son os animais máis primitivos ?máis primitivos que as esponjas e as medusas?, debe inferirse que o mesodermo é unha invención evolutiva tan antiga como as outras dúas capas germinales. E que o invento perdeuse despois nas esponjas e as medusas.

Alternativamente, as células musculares poden haber evolucionado nos ctenóforos de forma independente aos demais animais. Calquera das dúas posibilidades resulta chocante, pero moitas revelacións evolutivas da genómica fórono nos últimos anos.

Outra conclusión afecta ás neuronas: posto que as esponjas non teñen estes tipos celulares, pero os ctenóforos si, hai que concluír de novo que os primeiros animais tiñan neuronas e as esponjas perdéronas despois. De novo un resultado inesperado, ou polo menos contrario ao sentido común. Pero a genómica abriuse camiño na noite dos tempos.

O ADN MAIS ANTIGO ESTA EN ATAPUERCA

 

 

Os fósiles de Atapuerca volven a pulverizar as fronteiras da ciencia. E esta vez da man das máis avanzadas técnicas xenéticas. Un equipo internacional formado polos paleontólogos de Atapuerca e os máximos expertos mundiais en ADN antigo, en Alemania, lograron obter ADN dun fósil humano do yacimiento da Sima dos Ósos, de fai 400.000 anos (Pleistoceno Medio), e obter a secuencia case completa dos seus xenes.

Trátase do ADN mitocondrial, un orgánulo da célula que se herda só por vía materna cun único cromosoma. E proporcionou unha gran sorpresa aos investigadores porque, ao comparalo cos genomas de humanos modernos, neandertales, chimpancés e bononos, descubriron que os individuos da sima están emparentados, non cos neandertales, como esperaban polos trazos que comparten, senón cunha escura poboación dos montes Altai, en Siberia, de fai uns 40.000 anos, os denisovanos, dos que se atoparon moi poucos fósiles. Tan desconcertante é o resultado que os investigadores suscitan catro hipótese para explicar esta relación xenética entre poboacións tan distantes, os humanos da sima e os denisovanos, un linaje hermanado cos neandertales pero do este eurasiático. 

 

Este logro supón atrasar a máis antiga secuencia xenética humana máis de 200.000 anos, sinala a revista Nature, na que os científicos dan a coñecer esta semana os resultados da súa investigación. Ata agora só habíase secuenciado ADN tan antigo en animais, en concreto, dun cabalo de fai 700.000 anos, conservado en permafrost en Canadá.

Descubrimentos no yacimiento de Atapuerca

?Só hai progreso no coñecemento cando se atopa o inesperado. Todo apunta a unha complejidad maior do que se supoñía no Pleistoceno Medio. Esperemos que futuras investigacións aclaren as relacións entre os fósiles da sima, os neandertales e os denisovanos?, sinala Juan Luís Arsuaga, codirector de Atapuerca e responsable das excavaciones da Sima dos Ósos. ?Este traballo mostra que agora podemos estudar o ADN de fósiles con varios centos de miles de anos de antigüidade, abríndose a posibilidade de coñecer xenes dos antepasados de neandertales e denisovanos. É tremendamente emocionante?, afirma. Svante Päabo, director do Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva. Ignacio Martínez, profesor da Universidade de Alcalá de Henares e un dos científicos de Atapuerca o sintetiza: ?Con esta investigación unimos a grandiosa colección de fósiles da sima, a mellor do mundo da paleontología, co equipo de Svante Pääbo, o mellor do mundo en ADN antigo?.

Unha investigación deste tipo vaise fraguando aos poucos, avanzando con moita cautela cando o que un ten entre mans son uns valiosísimos e fráxiles fósiles de fai 400.000 anos. Os investigadores primeiro probaron con óso de oso, cuxos fósiles aparecen mesturados na Sima dos Ósos cos dos homínidos. E a clave estivo en aplicar unha nova técnica de secuenciación do ADN desenvolvida por Matthias Meyer no prestixioso laboratorio de Pääbo, que logrou facer, entre outros, o genoma do neandertal e dos individuos de Denisova. O éxito co oso, dado a coñecer leste mesmo ano na revista Proceedings da Academia Nacional de Ciencias estadounidenses, xa apuntaba claramente cal sería o seguinte paso: os humanos da sima. Pero é moito máis difícil facer a secuencia xenética dos humanos, recalca Martínez, porque é maior o risco de contaminación con ADN actual. Tomaron varias mostras dun fémur da sima, en total 1,98 gramos, facendo unhas microscópicas perforaciones no fósil, explican os investigadores en Nature. E despois, unha vez obtido o ADN mitocondrial, aplicaron a avanzada técnica posta a punto por Meyer que permite obter bos resultados con ADN antigo deteriorado.

Os científicos, desconcertados, barallan catro hipótese

O equipo de Arsuaga ha desenterrado ata agora máis de 6.500 fósiles na sima, pertencentes polo menos a 28 individuos, con todas as pezas esqueléticas representadas, de distintas idades e de ambos sexos. É unha colección única, que permite, sinala Martínez, aplicar ao seu estudo as técnicas máis refinadas, agora e no futuro.

No desconcerto do triunfo co ADN, os investigadores de Atapuerca apenas han ter tempo de elaborar unha explicación científica dos resultados que esbozan con varias hipóteses na súa compacto artigo, de tres páxinas e media incluídas as referencias. O problema é que os humanos da Sima dos Ósos, clasificados oficialmente como Homo heidebergensis, unha especie talvez demasiado ampla para ser eficaz, mostran trazos distintivos dos neandertales, por exemplo nos dentes, as mandíbulas e a morfología do cráneo, pese a ser moi anteriores a eles.

Así, consideráronse durante anos como antepasados dos neandertales, esa poboación típica europea que desapareceu fai uns 30.000 anos, sen que se atopou unha explicación definitiva e contundente dese calello sen saída evolutivo cando a especie humana actual dominou o continente.

Femur de hominido de fai 400.000 anos da Sima dos ósos (Atapuerca). / JAVIER TRUEBA (SCIENTIFIC FILMS)

Con todo, a secuencia do ADN mitocondrial indica que o humano da sima ?está moi relacionado co linaje do genoma dos denisovanos, un grupo irmán dos neandertales no leste Eurasiático?, escriben os investigadores. E aquí lanzan as catro hipótese para explicar esta estraña relación tan aparentemente afastada no espazo (de Europa Occidental ao sur de Siberia) e no tempo (os escasos restos denisovanos recuperados teñen uns 40.000 anos, fronte aos 400.000 da sima).

A primeira idea é que os devanceiros dos humanos da sima poderían estar relacionados cos dos denisovanos, pero Meyer, Arsuaga, Pääbo, Martínez e os seus colegas consideran esta hipótese pouco probable porque implicaría un solapamiento espacial en Europa Occidental dos antepasados dos siberianos cos dos neandertales e, entón, habería que explicar (difícilmente) a divergencia xenética posterior das dúas especies compartindo territorio. Ademais, os humanos da sima seguramente son anteriores á separación evolutiva entre denisovanos e os seus curmáns os neandertales.

O segundo escenario considera que os da sima serían un grupo distinto dos outros dous e que posteriormente contribuíu dalgún xeito co seu ADN mitocondrial aos denisovanos. Pero isto supoñería a urxencia de varios grupos independentes cn trazos neandertales en especies non neandertales. Parece difícil.

A terceira hipótese ?é plausible?, din os investigadores: os homes da sima poden estar relacionados cos devanceiros comúns de denisovanos e neandertales, pero entón hai que explicar a semellanza do genoma mitocondrial cos primeiros e non cos segundos. A cuarta idea suxire que o fluxo de xenes doutra poboación levou o ADN mitocondrial aos denisovanos e á Sima dos Ósos ou aos seus devanceiros? entón, máis dun linaje evolutivo humano andaría por Europa fai en torno a 400.000 anos.

As respostas deben de chegar da man de máis investigación. Na fronte xenética os seguintes pasos a dar están claros: os investigadores queren analizar máis ADN mitocondrial para estudar a súa variabilidade en diferentes individuos e intentar dar o salto ao ADN do núcleo da célula, moito máis escaso nos fósiles. E, por que non, atreverse con outros fósiles. ?Aínda que a conservación do ADN de fai tanto tempo pode estar favorecida polas condicións de conservación únicas da Sima dos Ósos, estes resultados mostran que as técnicas de secuenciación de ADN antigo fixéronse xa suficientemente sensibles como para facer futuras investigacións de ADN remanente en yacimientos nos que se atopan homínidos do pleistoceno medio?, conclúen Meyer e os seus colegas.

  

Femur de hominido de hace 400.000 años de la Sima de los huesos (Atapuerca).

Documental Hombres en peligro

Documental Hombres en peligro

¿La humanidad en vías de extinción?

O MICROBIO INMORTAL E OS XENES PROMISCUOS

              

  

As enfermidades infecciosas resistentes ás drogas e aos antibióticos son a causa dun terzo dos 52 millóns de mortes no mundo. Estas aumentaron notablemente durante os últimos vinte anos, en coincidencia co desenvolvemento da biotecnología de ingeniería xenética comercial. Existe unha evidencia abafadora de que a transferencia xenética horizontal a través das barreiras entre as especies é responsable da creación de novos patógenos virales e bacterianos, e de difundir a resistencia ás drogas e os antibióticos. A ingeniería xenética é inherentemente perigosa porque depende precisamente de deseñar vectores artificiais para cruzar todas as barreiras entre as especies, o que incrementa enormemente as posibilidades de xeración de novos patógenos virales e bacterianos por transferencia xenética horizontal e recombinación. Este perigo levou aos primeiros enxeñeiros xenéticos a declarar unha moratoria sobre o seu propio traballo en 1975; pero as presións para avanzar coa explotación comercial levaron a pautas regulatorias deseñadas principalmente sobre a base de supostos. Desde entón cada un destes supostos resultou invalidado polos descubrimentos científicos. Poderiamos estar experimentando o preludio dun pesadelo de epidemias de enfermidades infecciosas incontrolables e intratables. Debemos esixir un alto agora; non hai tempo que perder.

   

 HUMOR XENÉTICO

AGORA TOCA DISCURRIR ALGO E INTENTAR RESOLVER AS SEGUINTES PREGUNTAS:
Observa a microfotografía electrónica dun leucocito humano e contesta:
a) Trátase dunha célula procariota ou eucariota. Indica en que che baseaches, para facer a túa afirmación.

b) Identifica as estruturas celulares numeradas


a) É unha celula eucarióta porque ten unha membrana plasmática, un citoplasma no que se atopan os órganulos celulares e o citoesqueleto e un núcleo que ten un material xenético limitado por unha membrana.

b)




18. Determina si as seguintes descricións corresponde a unha célula procariota, a unha eucariota ou a ambas:

a) Posúe ribosomas : Ambas
b) O ADN está rodeado por unha membrana : Procariota
c) Non ten orgánulos membranosos : Procariota
d) É a célula das bacterias : Procariota

19. No esquema da célula seguinte:
a) Identifica as estruturas numeradas
b) De que tipo de célula trátase: animal ou vegetal Por que?

1. Membrana celular
2. Retículo endoplasmático rugoso
3. Aparello de Golgi













20. No esquema da célula seguinte:
a) Identifica as estruturas numeradas
b) De que tipo de célula trátase: animal ou vegetal Por que?
















21. Indica a función que realizan as estruturas numeradas na figura


















22. Indica a función que realizan as estruturas numeradas na figura


















23. Na seguinte foto móstrase unha parte dunha célula, vista ao microscopio de transmisión. Identifica a que orgánulo corresponde e indica a súa función









24. Na seguinte foto móstrase unha parte dunha célula, vista ao microscopio de transmisión. Identifica a que orgánulo corresponde e indica a súa función







25. Na seguinte foto móstrase unha parte dunha célula, vista ao microscopio de transmisión. Identifica a que orgánulo corresponde e indica a súa función







26. Na seguinte foto móstrase unha parte dunha célula, vista ao microscopio de transmisión. Identifica a que orgánulo corresponde e indica a súa función








27. Na seguinte foto móstrase unha parte dunha célula, vista ao microscopio de transmisión. Identifica a que orgánulo corresponde e indica a súa función













28. Na seguinte foto móstrase unha parte dunha célula, vista ao microscopio de transmisión. Identifica a que parte corresponde, indica a súa función e que tipo de células preséntana.











29.Na seguinte foto represéntanse partes dunha célula eucariota. Identifica as estruturas numeradas e indica a función que realizan.















30.Na seguinte foto represéntanse varias células eucariotas. Identifica as estruturas estruturas que se observan e dei de que tipo de células trátase.








31. Realiza unha táboa coas diferenzas existen entre a célula animal e vegetal.


32. En que se diferencia o ADN das células procariotas e o das células eucariotas?

Nas células procariotas o ADN atópase no citoplasma célular sen que estea rodeado de ningunha membrana e as células eucariotas o ADN está rodeado por unha membrana, constituíndo o núcleo.

33. En que consiste a nutrición? Que se consegue con ela?

A nutrición consiste nun conxunto de procesos mediante os cales os organismos adquiren e transforman a materia e enerxía do exterior

- Forma novas estruturas
- Repón os materiais gastados
- Obtén enerxía para realizar as actividades vitais

34. Cita as fases da nutrición:

1. Incorporación de sustancias
2. Digestión de sustancias
3. Utilización de sustancias ou Metabolismo
4. Eliminación de residuos

35. Indica como se denominan os seguintes feitos observados nas células:

a) Captura de partículas sólidas non disoltas->
b) Movementos realizados en resposta a un estímulo
c) Movemento da célula mediante expansións da membrana
d) Movemento da célula mediante cilios
e) Incorporación de pequenas sustancias sen gasto de enerxía
f) Construción de moléculas complexas e estruturas celulares
g) Degradación de moléculas para obter enerxía
h) Movementos internos do citoplasma sen desprazamento da célula

Malditas estrategias víricas…

Os virus teñen dúas formas: a intracelular e a extracelular. A nosa imaxe habitual deles, cunha cápsida proteica que contén o ácido nucleico, ata cunha membrana rodeando á cápsida, correspóndese, coa forma extracelular. É o que coñecemos como virión. E trátase dunha forma inerte. Non ten metabolismo, non executa outra función vital que non sexa a relación. E esta de un xeito moi reducido. Limítase a recoñecer á súa diana, nada máis. Non incorpora ningunha outra información do exterior.

O virión pódese entender como a forma de viaxe do virus. Desde unha célula ata a seguinte. Unha viaxe que pode durar segundos ou anos. Quen sabe si séculos ou milenios?

Unha forma ao servizo da viaxe que teña que facer, pero tamén ao servizo da entrada na célula cando a atope, cando finalice a súa viaxe. E aí hai diversidad de estruturas. Hai viriones con cápsidas helicoidales, icosaédricas, complexas (que mesturan a estrutura helicoidal e a icosaédrica), con envolta membranosa e sen ela?

A forma intracelular non ten cápsida. Trátase do seu ácido nucleico espido. Pero metabólicamente activo. Capaz de poñer en marcha a súa herdanza. Que consiste en apoderarse da maquinaria celular para a replicación e a síntese das súas proteínas. Ou ben, integrarse no genoma e facer un uso moderado e prolongado no tempo desa maquinaria celular.

Con todo, hai virus que non necesitan do virión para viaxar dunha célula a outra dentro dun mesmo organismo. Porque poden facer que a célula infectada fusiónese cunha célula intacta e así contaxiala. O virión resérvano para cando teñan que saír dese organismo e chegar a outro.
Estratexias víricas

É asombroso que os virus poidan lograr o seu plan de vida con tan poucos xenes, con genomas tan pequenos. Asombroso e intimidante. Polo dano que nos pode facer. Asombroso e esperanzador. Por como podemos aproveitalo.

A diferenza das células, cuxa herdanza reside en ADN de dobre cadea, os virus son moito máis versátiles. Seguindo as ideas de Baltimore, que para iso foi premio Nobel, atopámosnos/atopámonos varias clases.

Hainos con ADN de dobre cadea, si, a clase I. Que poden empezar a funcionar en canto entran na célula e atopan unha ARNpol. Pero tamén os hai con ADN de cadea sinxela. A clase II. Cadea sinxela de lectura directa (ADN ). Ata un (o TTV de humanos) de cadea sinxela de hebra molde (ADN-). En calquera caso, os virus de ADN de cadea sinxela, antes poder empezar a inducir á célula a que produza ARN, han de completarse. Porque a ARNpol só le ADN de cadea dobre.

Pero o material xenético dos virus tamén pode ser ARN. Cunha diversidad de estratexias asombrosa.

Con ARN de cadea sinxela de lectura directa (ARN ). É dicir, que poden ser lidos como ARNm pola célula. Pero como a célula non pode fabricar ARN sen ADN, deben contar cos planos para a súa propia ARN replicasa (ARNpol dependente de ARN), que si pode fabricar ARN a partir de ARN. Pero ese ARN que elabora é o complementario, non o do virus. Queda unido á ARN replicasa para producir, agora si, as cadeas complementarias da complementaria. É dicir, as cadeas ARN . Que funcionarán como ARNm e como ARN que incorporar ao virión. É a clase IV.

Tamén hai virus de ARN de cadea sinxela pero con hebra molde (ARN-). Eses teñen que levar dentro do virión unha enzima xa elaborada: unha ARN replicasa, como no caso anterior. O seu virión non só porta acedos nucleicos, senón unha proteína activa, que inxecta á célula (menos mal que Hersey e Chase non fixeron o seu experimento con este tipo de virus). Este tipo de virus, ao inxectar o seu ARN-, comezan a fabricar ARN . Que usan de dous modos: como ARNm para elaborar as proteínas víricas; como molde para o ARN- que entrará no virión. É a clase V.

Pero tamén hai virus de ARN de cadea dobre. Que teñen que levar a súa propia ARN replicasa dentro do virión. Unha replicasa capaz de producir tanto ARN , que actuará de ARNm, como ARN-. Que se xuntará co ARN para formar cadeas dobres que incorporar ao interior dos viriones. É a clase III.

Finalmente están os retrovirus. A clase VIN. Que portan ARN pero que, para poder convertelo en información que a célula poida manexar, fabrican ADN. Que logo será o encargado de servir de persoal para os ARNm e os que haxa que incluír no virión. Para iso necesitan unha enzima especial, capaz de facer que a información pase de ARN a ADN: a reversotranscriptasa. Unha ADNpol dependente de ARN. Unha enzima que tamén serviu para revolucionar a biotecnología.

Non che conto máis estratexias para non angustiarche. Pero que saibas que existe unha clase VII de virus. Que, aínda sendo de ADN de cadea dobre, convértense en ARN para logo, mediante unha reversotranscriptasa, volver elaborar ADN. Ou os ambivirus, que portan unha cadea mixta de ADN e ARN?

Como podes ver, todo tipo de estratexias para abordar o dogma central da biología molecular. Desde facer fluír a información seguíndoo, ata facer que a información vaia á inversa, pasando polo rodeo de fabricar ARN a partir de ARN. Con todo, sexa cal for a súa estratexia, un virus sempre fará uso da maquinaria de tradución celular, das súas ribosomas, para que a información que contén chegue a converterse en proteínas.

Como chegue esa información a mans dos ribosomas é o que é diverso.