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sábado, 20 de mayo de 2017

Ranas que fluorescen

El fenómeno de fluorescencia ocurre cuando un cuerpo absorbe una luz cuya longitud de onda es pequeña (luz azul) y es reemitida con una longitud de onda mayor (luz verde o roja). Este proceso de absorción y reemisión de la luz ocurre en un lapso de tiempo muy corto; del orden de los nanosegundos [la milmillonésima parte de un segundo]. Por lo cual se considera que este fenómeno ocurre de manera instantánea.

El fenómeno de la fluorescencia es poco común en los tetrápodos [familia de animales de cuatro extremidades que incluye a mamíferos, aves, reptiles y anfibios]. En el pasado, se observó este fenómeno sólo en lo loros y las tortugas marinas. Sin embargo, Carlos Taboada y un equipo interdisciplinario de investigadores argentinos, reportaron que las Ranas Arborícolas Comunes de Sudamérica o Hypsiboas punctatus exhiben el fenómeno de la fluorescencia. Los investigadores reportaron que la fluorescencia es producida por una combinación de emisiones de las glándulas de la piel y la linfa [líquido transparente que recorre los vasos linfáticos], junto con células pigmentadas dentro de la piel. Los investigadores subrayan que la luz reemitida por las ranas coincide con el rango de sensibilidad de la visión nocturna de los anfibios. Estos dos hechos manifiestan la importancia del estudio de los pigmentos de los anfibios y la potencial relevancia de la fluorescencia en la precepción visual de estos animales.  

Imagen de Julián Faivovich y Carlos Taboada.

REFERENCIA

Taboada, C., Brunetti, A. E., Pedron, F. N., Neto, F. C., Estrin, D. A., Bari, S. E., ... & Faivovich, J. (2017). Naturally occurring fluorescence in frogs. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201701053.

viernes, 19 de mayo de 2017

¿Cómo se desarrolla una enfermedad dentro del núcleo célula?

Esta yuxtaposición de imágenes muestra los poros en la membrana del núcleo celular (núcleoporos), e ilustran el avance en la generación de imágenes en la biología en el último siglo. La imagen de la izquierda es una micrografía electrónica tomada en 1953 por Joseph G. Gail y muestra el campo de núcleoporos. La imagen de la derecha tomada en 2016 por el mismo investigador y Steven L. McKnight y sus colegas usando microscopía de alta resolución para mostrar cómo se fijan la Prolina (arginina poli-dipéptida), un aminoácido, al centro del canal del nucleoporo. Esta Prolina es una toxina y se producen en la forma más común de esclerosis lateral amiotrófica hereditaria, la misma enfermedad que padece el Físico teórico Stephen Hawking. La periferia del nucleoporo se visualizó con anticuerpos que se adhieren a la proteína gp210 en azul. La imagen se publicó esta semana en la revista PNAS y muestra el rol que juega el transporte entre el núcleo y citoplasma [la parte líquida entre el núcleo celular y la membrana celular], llevado a cabo por los nucleoporos, en el desarrollo y evolución de las enfermedades.

Imagen de Zehra F. NizamiJoseph G. Gall.

REFERENCIA

Shi, K. Y., Mori, E., Nizami, Z. F., Lin, Y., Kato, M., Xiang, S., ... & McKnight, S. L. (2017). Toxic PRn poly-dipeptides encoded by the C9orf72 repeat expansion block nuclear import and export. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201620293.

domingo, 7 de mayo de 2017

Impactar el agua sin hacerse daño

Las aves como los alcatraces son capaces de zambullirse en las aguas del océano a gran velocidad sin sufrir daño en su cabeza. A pesar de la gran velocidad con la que impactan el agua. El investigador Chang y sus colaboradores realizaron una serie de experimentos controlados y encontraron que la hidrodinámica en la cabeza del estas aves podría inducir un cierto pandeo en el cuello que es resistido por los fuertes músculos y la elasticidad de estos, permitiendo a la las aves sobrevivir la compresión durante el imparto. También, el estudio mostró que las aves poseen un control preciso de la velocidad del impacto lo cual le permite evitar daños.

Imagen Brian Chang y Sunghwan Jung

REFERENCIA

Chang, B., Croson, M., Straker, L., Gart, S., Dove, C., Gerwin, J., & Jung, S. (2016). How seabirds plunge-dive without injuries. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201608628.

miércoles, 26 de abril de 2017

Músculos Artificiales

En la imagen de observa un textil tejido hecho a partir de un “músculo” artificial de polímero enroscado. Carter S. Haines y sus colaboradores publicaron su investigación en la revista PNAS de estas fibras hechas de nylon, que al ser tejidas y enroscadas, responden a los estímulos térmicos y eléctricos de calentamiento, lo que les permite contraerse un 30%. Estos textiles inteligentes podrían ser usados para ajustar la porosidad de las prendas en respuesta al incremento de la temperatura corporal. 

Imagen Carter S. Haines y Na Li.

REFERENCIA

Haines, C. S., Li, N., Spinks, G. M., Aliev, A. E., Di, J., & Baughman, R. H. (2016). New twist on artificial muscles. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201605273.

martes, 25 de abril de 2017

Allolevivirus Qβ y su estructura

El Allolevivirus Qβ es un virus de forma icosaedrica que mide unos 25 nanometros de tamaño, capaz de infectar a plantas, animales y bacterias. El investigador Karl V. Gorzelnik y sus colaboradores determinaron la estructura de este virus por medio de una técnica de Criomicroscopía electrónica; esta técnica permite estudiar las muestras a una temperatura criogénica [190º C por debajo del cero] y permite obtener una imagen en tres dimensiones a través de la retroproyección de una imagen en dos dimensiones. La imagen que se observa es una representación artística hecha a partir de las imágenes originales obtenidas de la criomicroscopía. En color blanco y amarillo se observa el ácido ribonucleico (RNA) y en morado la Proteína de Maduración A2, esta proteína es la que permite que el virus tenga acceso a la célula que infecta. La investigación proporciona información de la manera en cómo ocurren las infecciones por virus de cadena única [es decir que constan de un único filamento de RNA] y del empaquetamiento del genoma de éste tipo de virus. 

Imagen de Junjie Zhang.

REFERENCIA

Gorzelnik, K. V., Cui, Z., Reed, C. A., Jakana, J., Young, R., & Zhang, J. (2016). Asymmetric cryo-EM structure of the canonical Allolevivirus Qβ reveals a single maturation protein and the genomic ssRNA in situ. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(41), 11519-11524.

lunes, 24 de abril de 2017

¿Los seres humanos somos violentos por naturaleza o es la civilización la que nos hace ser violentos?

Estas pregunta fue la que intentaron contestar un grupo de científicos Españoles que analizaron a 1'024 especies de mamíferos y detallaron su contexto filogenético e histórico. Concluyeron que la violencia dentro de la especie humana es algo en común que se comparte con los primates, y posee raíces evolutivas. Mientras que la civilización, la organización social y la cultura ayudan a mitigar y aumentan la paz, debido a que éstas proporcionan una mejor capacidad para resolver conflictos. En la imagen podemos observar el árbol filogenético junto con el nivel de agresividad de la especie que está relacionado con el color asignado a su rama filogenética. El color gris denota ausencia de agresión letal y la agresividad aumenta del amarillo al rojo. La posición de los humanos se indica con una flecha roja.

REFERENCIA

Gómez, J. M., Verdú, M., González-Megías, A., & Méndez, M. (2016). The phylogenetic roots of human lethal violence. Nature.

jueves, 20 de abril de 2017

Luteina en los mamíferos

El Murciélago Blanco Hondureño, cuyo nombre científico es Ectophylla alba, que también habita Costa Rica posee una coloración amarilla en su nariz y orejas. Un grupo de investigadores de España y Costa Rica han descubierto que el color amarillo se debe a un pigmento natural conocido como Luteína. Si bien, se ha observado este tipo de pigmentación en aves, peces, anfibios y reptiles, es la primera vez que se observa en un mamífero. Los seres humanos, que también son mamíferos, hacen uso la Luteína para mantener la mácula del ojo [parte de la retina del ojo que se especializa en detectar los detalles finos]. Debido a la capacidad de estos murciélagos para asimilar y depositar la luteína en su piel, podría resultar de sumo interés estudiar cómo se metaboliza y la función de la Luteína en los mamíferos.

Imagen de Sharlene E. Santana

REFERENCIA

Galván, I., Garrido-Fernández, J., Ríos, J., Pérez-Gálvez, A., Rodríguez-Herrera, B., & Negro, J. J. (2016). Tropical bat as mammalian model for skin carotenoid metabolism. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201609724.

miércoles, 19 de abril de 2017

Creando nuevas nanopuntas

El investigador Moh'd Rezeq y sus colegas desarrollaron una nueva técnica para fabricar nanopuntas. Esta nueva técnica se basa en el control de la reacción química entre el nitrógeno en estado gaseoso con la superficie de átomos de tungsteno. Con esta técnica lograron generar nanopuntas de un sólo átomo y con un tamaño de vértice de al rededor de 10 nanómetros. En la imagen se observa la punta de una aguja de Tungsteno ordinaria, obtenida con la ayuda de una nanopunta fabricada por los investigadores montada dentro de un microscopio de efecto túnel. Las pequeñas esferas sobre su superficie son átomos individuales. Las manchas alargadas de color rojo que se observan son átomos en movimiento durante el proceso de generación de la imagen, el cual duró 1 segundo. 

REFERENCIA

Rezeq, M. D., Pitters, J., & Wolkow, R. (2006). Tungsten nanotip fabrication by spatially controlled field-assisted reaction with nitrogen. The Journal of chemical physics, 124(20), 204716.

martes, 18 de abril de 2017

Perdiendo el microbioma

Trillones de bacterias viven en los intestinos de los primates (conocido como microbioma), contribuyendo al metabolismo, al desarrollo del sistema inmune y a la resistencia a patógenos. Las perturbaciones en estas bacterias están asociadas con enfermedades humanas del sistema autoinmune y del metabolismo que son frecuentes en las sociedades occidentales. Jonathan B. Clayton y sus colaboradores midieron las comunidades microbianas del intestino y la dieta de varias especies de primates que viven en la naturaleza, en santuarios, y en cautiverio. Los investigadores encontraron que el cautiverio y la pérdida de fibra en la dieta en los primates no humanos está asociada con la pérdida del microbioma nativo del intestino haciéndolo más parecido al microbioma del humano moderno, sugiriendo que procesos paralelos podrían estar dirigiendo las recientes pérdidas del núcleo de la biodiversidad microbiana en los seres humanos.

En la imagen se observa un Duc de Canillas rojas o simio disfrazado una especie de primate originario del sudeste asiático y que fue incluido dentro del estudio.

Imagen de Bui Van Tan (2013)

REFERENCIA

Clayton, J. B., Vangay, P., Huang, H., Ward, T., Hillmann, B. M., Al-Ghalith, G. A., ... & Cabana, F. (2016). Captivity humanizes the primate microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201521835.

lunes, 17 de abril de 2017

Marcando el Cáncer

Se pueden identificar diferente tipos de células con ayuda de proteínas o colorantes; conocidos como marcadores, estos brillan al aplicarles cierto tipo especifico de luz. Con esta idea en mente, los biólogos han desarrollado Circuitos Genéticos, como el que se observa en la imagen, los cuales son un medio de marcar el cáncer, y pueden ayudar a discernir células malignas de las células normales. En la imagen se observan células cancerígenas de pulmón, malignas, (rojo) y premalignas (azul) mostrando un circuito de marcadores de cáncer. Las “salidas” del circuito (verde) sólo se activan si dos transcripciones de las células se activan, pero debido falta de la homogeneidad de las células la eficiencia del marcado permanece como un reto mayor. El investigador Mathieu Morel y sus colaboradores desarrollaron un experimento cuantitativo con células individuales; usando un modelo de cultivo de tumor in vitro se reveló que hay una perdida en la sensibilidad del marcado a medida que se hace más específico éste. Por lo tanto, es necesario mejorar estas técnicas de marcado para poder usarla como un medio para combatir el cáncer.

Imagen Mathieu Morel

REFERENCIA

Morel, M., Shtrahman, R., Rotter, V., Nissim, L., & Bar-Ziv, R. H. (2016). Cellular heterogeneity mediates inherent sensitivity–specificity tradeoff in cancer targeting by synthetic circuits. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201604391.

sábado, 8 de abril de 2017

Plegando moléculas más complejas

En la imagen se muestra una representación artística de los proceso de formación de las estructuras coloidales por agitación cinética. Fabian M. Hecht y Andreas R. Bausch demostraron que las Trampas Cinéticas [lugares donde las proteínas se pliegan debido a la agitación] pueden ser explotadas para estructuras coloidales complejas; estructuras formadas por varias moléculas que se autoensamblan mediante el uso de microesferas recubiertas de ADN. Las estructuras de múltiples componentes se arman lejos del equilibrio y, por lo tanto, se forman rápidamente hasta una escala mesoscópica [escala donde ya no es necesario tomar en cuenta el comportamiento individual de los átomos].

Imagen de Fabian Hecht y Christoph Hohmann.

REFERENCIA

Hecht, F. M., & Bausch, A. R. (2016). Kinetically guided colloidal structure formation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201605114.

viernes, 7 de abril de 2017

Observando a las enfermedades renales desde adentro

En la imagen se observan un corte transversal de dos colonias de células que forman una esfera tridimensional, las células fueron cultivadas a partir de la médula interna, recogidas de las células de los ductos epiteliales de un riñón de ratón. Las células se tiñeron para mostrar la proteína ACTINA (verde), la cual es uno de los tres componentes que forman el citoesqueleto [proteínas que propocionan el soporte interno a las células], y el ADN (azul). La investigadora Jennifer L. Whiting y sus colegas reportaron que el andamiaje de proteínas, denominado AKAP220, modifica la organización de la actina en las células del ducto colectivo, lo que influye en la homeostasis [capacidad para regular la estabilidad por medio de intercambios de energía y materia con el medio] en los riñones. Los descubrimientos proporcionan una visión interna del tratamiento en enfermedades renales como la diabetes insípida nefrogénica; enfermedad genética caracterizada por la sed extrema y la necesidad de orinar excesivamente.

Imagen de Janani Gopalan

REFERENCIA

Whiting, J. L., Ogier, L., Forbush, K. A., Bucko, P., Gopalan, J., Seternes, O. M., ... & Scott, J. D. (2016). AKAP220 manages apical actin networks that coordinate aquaporin-2 location and renal water reabsorption. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201607745.

jueves, 6 de abril de 2017

Percibir el color sin ver el color

Los pulpos, los calamares y las sepias pueden cambiar su color rápidamente para camuflarse o para comunicarse, sin embargo, la retina de sus ojos posee un solo tipo de fotoreceptor (células especializadas para captar luz). Debido a esta aparente paradoja de “camuflaje ciego al color”, los investigadores, Alexander L. Stubbs y  Christopher W. Stubbs de la Universidad de Cambridge  del Reino Unido, describen cómo los organismos, tales como la Sepia Enana (Sepia Bandesis) que se observa en la imagen, podrían hacer uso de la Aberración Cromática (incapacidad de una lente de enfocar todos los colores en un solo punto) presente en la lente de sus ojos y la forma distintiva de su pupila para obtener información del color. Ésta es potencialmente una vía evolutiva alternativa para lograr la visión de color en los organismos sin la necesidad de poseer fotoreceptores específicos para los colores.

Imagen de Roy L. Caldwell 

REFERENCIA

Stubbs, A. L., & Stubbs, C. W. (2016). Spectral discrimination in color blind animals via chromatic aberration and pupil shape. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(29), 8206-8211.

miércoles, 5 de abril de 2017

Los abejorros pueden sentir los campos eléctricos más débiles

Se ha reportado en un reciente estudio, publicado en la revista PNAS que los pelos del abejorro, como los que se observan en la imagen, son capaces de detectar campos eléctricos débiles. En el estudio se muestra evidencia de la interacción entre objetos cargados eléctricamente y los pelos del abejorro; la interacción entre los objetos se describió como una interacción de tipo Coulombiana; la cual, es una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa a los cuerpos y directamente proporcional a la carga eléctrica de los cuerpos. Esta fuerza debe su nombre al Físico Francés Charles-Augustin de Coulomb quien, gracias al invento de la balanza de torsión, en 1785 estableció el principio que rige la interacción entre los cuerpos cargados eléctricamente, conocido como Ley de Coulomb. El estudio muestra la relevancia de la electrosensibilidad (la capacidad de percibir campos electromagnéticos) de algunos animales y sus implicaciones ecológicas.  

Imagen de Gregory Sutton, Dom Clarke, Erica Morley y Daniel Robert.

REFERENCIA

Sutton, G. P., Clarke, D., Morley, E. L., & Robert, D. (2016). Mechanosensory hairs in bumblebees (Bombus terrestris) detect weak electric fields. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(26), 7261-7265.

martes, 4 de abril de 2017

¿Cómo crecen las hojas en las plantas de tomate?

Los investigadores Yossi Capua y Yuval Eshed usaron dos tipos de plantas para averiguar la base genética de la foliación (generación de hojas en las plantas). Para ello, hicieron uso de dos tipos diferentes de plantas de tomates sin hojas. Las primeras, fueron un tipo de plantas de tomates mutantes que no generan hojas al suprimir el gen LEAFLEES (imagen), el segundo tipo, fueron plantas de tomates sin hojas, pero que se lograba la ausencia de hojas gracias a inhibidores hormonales. Después, los investigadores hicieron microaplicaciones, en los brotes de las plantas, de auxina, una fitohormona u hormona vegetal (substancia anaranjada en la imagen), y que juega un papel en la iniciación de la foliación. Al aplicar la auxina en los dos tipos de plantas, se observó que se activaban los receptores de auxina en ambos casos, pero sólo en el caso de las plantas de tomates sin hojas inducidas, se producía la foliación. Las plantas mutantes con la supresión del gen LEAFLEES continuaban sin producir hojas. La investigación proporciona los mecanismos y el contexto de la localización en el desarrollo de las plantas, estableciendo la morfogenética específica (el estudio de la relación entre la genética y la forma de los organismos) producto de los generadores auxiliares como la auxina.

Imagen de Yossi Capua

REFERENCIA

Capua, Y., & Eshed, Y. (2017). Coordination of auxin-triggered leaf initiation by tomato LEAFLESS. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201617146.