lunes, 8 de mayo de 2017

PISADAS QUE HABLAN




Estudio de las huellas fósiles

Pisadas que hablan

INFORMES — POR SUSANA GALLARDO EL 18/03/2013 A LAS 12:07


La icnología es una disciplina surgida en los últimos cincuenta años y que se ocupa de estudiar el comportamiento fósil, es decir, analiza las huellas de seres que se desplazaron sobre la superficie terrestre hace millones de años. Pero esas huellas, además de contarnos cómo vivía el organismo en cuestión, permiten describir el ambiente en el que transcurrían sus días.

Detalle de una única huella de dinosaurio encontrada
en el yacimiento de Valdecevillo, cerca de Enciso, La Rioja, España.
Foto: Jaime Crespo

Archivo para escuchar a Pablo Pazos (toca en este enlace y lo podes escuchar)



Encontrar pisadas frescas en una playa desierta puede ser desconcertante. Es lo que le pasó a Robinson Crusoe cuando encontró huellas humanas y se sintió alarmado y amenazado: la isla donde se había refugiado no estaba deshabitada, como había creído.


Algo muy diferente es encontrar pisadas o trazas fosilizadas, por ejemplo, de dinosaurios o de otros seres que han vivido hace millones de años. Huellas que nos dicen: “Por aquí pasamos”. Lo interesante es que, quienes estudian este tipo de huellas –detectives del pasado–, son capaces de reconstruir la escena completa: hacia dónde iban, qué tamaño tenían, si corrían o se desplazaban con morosidad, qué características tenía la playa, el oleaje o la marea, y muchos aspectos más del entorno.


Esos Sherlock Holmes del pasado son estudiosos de una disciplina que surgió como tal en la década de 1960: la icnología, que emerge como hija de la geología y de la paleontología, pero que hoy ha tomado vuelo propio. Es más, la Argentina es relativamente pionera en formación de escuela en icnología, y es el país de Latinoamérica que, probablemente, tenga la mayor cantidad de investigadores que trabajan en esta disciplina.


“La icnología es el estudio de las huellas o trazas fósiles dejadas tanto por vertebrados como por invertebrados, y que indican un determinado comportamiento”, define el doctor Pablo Pazos, investigador en el Departamento de Ciencias Geológicas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. Y grafica: “Cuando nosotros caminamos con tranquilidad, lo hacemos con un tipo de paso. Cuando corremos, dejamos otro tipo de huella. Si el suelo está caliente, corremos de una determinada manera. Las variaciones en el comportamiento pueden registrarse según las marcas que quedan”.


Además, a través del estudio de las icnitas (huella o marca, en griego) es posible inferir ciertos parámetros del entorno que no se pueden determinar de otra manera. En efecto, las trazas fósiles pueden indicar si una superficie que era fondo marino quedó expuesta, si la oxigenación era alta o baja, si el oleaje era intenso, si había disponibilidad de alimento o éste escaseaba.


“Las icnitas dan cuenta de las condiciones del lugar en el momento en que se produjeron. Es como una fotografía de ese instante”, destaca Pazos.
Muchas veces, una huella es el único rastro dejado por un organismo, pues sus restos fósiles no pudieron conservarse. Así, es posible encontrar pisadas de dinosaurios en lugares donde nunca se encontraron los huesos de estos animales, porque las condiciones para la preservación no eran las óptimas.


En el fondo del mar, con una ausencia casi total de oxígeno, puede suceder que se encuentre la huella de algún organismo que tenía la capacidad de vivir con muy bajos niveles de oxígeno. Es decir, que se tendrá una evidencia directa de vida en un lugar donde no se esperaría hallarla, y donde no se encuentren tampoco restos fósiles.


No siempre es posible asegurar que tal huella haya pertenecido a un organismo determinado. “Con las trazas de vertebrados es más fácil que con las de los invertebrados”, comenta Pazos. En el caso de invertebrados, distintos organismos pueden dejar la misma traza.


Como una foto
En una icnita muy bien preservada, pueden identificarse, por ejemplo, las antenas y los apéndices de un invertebrado y sus características. También, se puede inferir el tipo de desplazamiento del organismo, si fue continuo o a saltos. Esa información se combina con el estudio de las características de la roca, y se obtiene una “foto” de un ecosistema del pasado. “Si estudio sólo las rocas, me estoy perdiendo parte de la información. Si sólo miro la icnología sin analizar el contexto geológico donde se encontraron esas trazas, puedo cometer errores en la interpretación”, reflexiona Pazos.

La icnología comenzó su desarrollo siendo sólo una herramienta para los paleontólogos.  Sin embargo, para Pazos, “en los últimos cincuenta años se ha avanzado lo suficiente como para decir que se ha constituido en una entidad propia, incluso se han desarrollado subdisciplinas, que estudian aspectos muy específicos”.

La conservación de una huella está determinada por diferentes factores. Por un lado, las características del sustrato, por ejemplo, la presencia de arcillas con determinada plasticidad. Otro factor que puede contribuir, según una hipótesis, es el desarrollo de una fina capa de microorganismos, que funcionaría como una lámina que calca las marcas “dibujadas” en la superficie. La posibilidad de preservación de una huella sobre una superficie aumenta si se forma sobre ella una carpeta o tapete microbiano (microbial mat).

No son lo mismo las trazas que se producen en ambientes donde hay mucho oleaje y mucha energía, que las que se generan en ambientes mareales donde hay mezcla de sedimentos, tapetes microbianos y material arcilloso. Se pueden encontrar huellas que se formaron entre una marea y otra, y así se obtiene una foto de lo que aconteció a lo largo de doce horas.


También en 3D
Hay trazas que se producen en una superficie plana, pero hay otras que se generan en las tres dimensiones. En el caso de los seres humanos, si una persona está caminando, y a la vez comiendo y charlando, lo único que va a quedar registrado en la superficie es la pisada. Pero “si se trata de un animal invertebrado que vive dentro del sustrato, que puede estar desplazándose, respirando por los sifones, defecando y comiendo, todo a lo largo del recorrido, las huellas de cada una de esas conductas pueden quedar registradas. Para ello hay que integrar la información como un rompecabezas, información que la roca no siempre entrega toda junta”, dice el investigador.


Los rastros de los invertebrados son menos espectaculares que una huella de dinosaurio, pero su hallazgo permitió conocer, por ejemplo, un grupo de bivalvos que no estaban representados en el registro paleontológico de la Cuenca Neuquina. “La traza tiene una determinada característica que indica que los sifones con los que respiraban estaban juntos, mientras que el resto de bivalvos que se han encontrado no tienen esa particularidad. A través de la traza se puede saber que estos bivalvos tan particulares existieron, teniendo en cuenta que no se han conservado sus restos fósiles”, dice Pazos.


La marca del diente
Si bien las improntas de las hojas de los árboles dejadas en la roca no se consideran como icnitas, porque por sí solas no dan cuenta de un comportamiento, si esa hoja tiene la marca de un herbívoro que intentó devorarla, estamos, sin duda, en presencia de una icnita. “Si las hojas tienen trazas de haber sido mordidas, por ejemplo, por hormigas o larvas, esas huellas dan información acerca de las condiciones de esa comunidad, porque no será posible hallar a esas hormigas o a esos parásitos”, explica.


Si se encuentra un hueso fósil, pero a su vez ese hueso tiene la marca de los colmillos de otro animal, se trata de una icnita. El hueso en sí no lo es, pero sí lo es la marca del colmillo, que indica que el animal fue presa de otro.


Asimismo, los coprolitos, que son el resultado de la mineralización de excrementos humanos o animales, constituyen un resto fósil, pero también indican un comportamiento, un proceso biológico. También la construcción de nidos constituye la huella de un comportamiento.
Las aplicaciones de la icnología son múltiples. De hecho, también brinda información relevante en la exploración de petróleo, pues puede dar cuenta de las características de los sedimentos. “Cuando se extrae un testigo de perforación petrolera, uno necesita analizar la información icnológica”, describe Pazos.


En resumen, las huellas brindan información desde el punto de vista geológico, porque permiten reconstruir el entorno ambiental del momento en que se produjeron, y también llenan baches en el conocimiento desde el punto de vista paleontológico, porque hacen posible conocer qué organismos vivieron en un momento determinado, aunque sus restos fósiles nunca se hayan encontrado. El estudio de las icnitas abre un campo fascinante en el conocimiento del pasado lejano, y hace posible tener la película completa.


Caminata de dinosaurios por la orilla
Hace casi 130 millones de años, los dinosaurios podían pasearse por la costa de un mar poco profundo, en la provincia de Neuquén, en las cercanías de Chos Malal. ¿La prueba? Numerosas pisadas, de 25 a 30 centímetros de largo, que indican que se trataba de animales de mediano porte, de unos tres metros de altura. Las huellas son tridáctilas y denotan un andar bípedo; se trataba de animales que caminaban erguidos en dos patas. Además, las garras aguzadas señalan que eran dinosaurios carnívoros.


A partir de esas huellas, los investigadores pudieron reconstruir la geología de la zona, cambiando la perspectiva que se tenía previamente. Así lo explican en un reciente artículo publicado en la revista Gondwana Research, firmado por Pablo Pazos, junto con Darío Lazo, Beatriz Aguirre-Urreta y Claudia Marsicano.

Si bien se sabía que la zona estudiada (la cuenca del río Agrio, en el noroeste de la provincia de Neuquén) estaba bañada por las aguas ingresantes del paleopacífico, se creía que esa zona constituía un área marina profunda. Sin embargo, a partir de esas huellas, los investigadores pudieron determinar que el lugar era un mar poco profundo, con zonas que podían, de tanto en tanto, quedar al descubierto y desecarse.


Los fósiles típicos de un fondo marino son los moluscos, como los amonites o los bivalvos. Pero esa zona carecía de esos fósiles. En la búsqueda de una explicación, los investigadores encontraron las pisadas. “Estas huellas hablan de una zona costera, sometida a mareas y muy poco profunda, muy estresante para muchos organismos e inhabitable para otros”, indica Pazos, que estudia las rocas sedimentarias, para determinar el ambiente y sus cambios en el tiempo.


El estudio de las trazas y las rocas sedimentarias permitió determinar que los animales se desplazaban a lo largo de la orilla. “Las huellas encontradas modificaron totalmente el concepto que se tenía de esa área e invita a la confección de nuevos mapas, muy útiles en la industria petrolera”, destaca Pablo Pazos.

Huellas en la playa
Pisadas de dinosaurios terópodos en rocas carbonáticas de la Formación Agrio de la Cuenca Neuquina.  El hallazgo de las huellas confirma que esa zona estuvo expuesta hace aproximadamente 130 millones de años y, además, indica que estos dinosaurios se desplazaban paralelamente a la línea de costa, teniendo en cuenta las microondulaciones que se observan en la superficie y que son producidas  por el oleaje. La superficie muestra que hay huellas anteriores y posteriores al oleaje costero. Sin embargo estudios microscópicos de la roca no dejan dudas de que se trataba de sedimentos marinos que fueron expuestos y que permitieron las caminatas de los dinosaurios.


Gallardo Susana (18-marzo-2013): Pisadas que hablan,  Disponible en http://nexciencia.exactas.uba.ar/icnologia-pazos-fosiles 

lunes, 24 de abril de 2017

Entrevista a un paleontólogo

El  Dr Ari Iglesias será entrevistado por los alumnos de 2do 1ra y 2do 3ra de la EEST N°1.  Este año se logró acordar un encuentro para el 16 de mayo y se concretará mediante la red social Skype. Una hermosa oportunidad para aprender, pero que requiere prepararnos.

Para ello recomiendo hacer las siguientes actividades



  • Leer la entrevista a Sebastián Apesteguía "Los paleontólogos y los fósiles, una relación de años", del Libro Biología 2, los proceso de cambio en los biológicos: evolución, reproducción y herencia, Saber es clave, Santillana, Bs As, pp 22-25 (fotocopia en el kiosco frente a la escuela)

Guía de lectura: Caminando sobre gliptodontes y tigre diente de sable



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Guía de lectura: parte 1


Hoy nos toca el desafío de leer sobre PALEONTOLOGÍA Y FÓSILES 

Iniciamos la lectura en la página 26 del libro “Caminando sobre gliptodontes y tigres diente de sable”. Allí van a encontrar la definición de “paleontología”, qué estudian los paleontólogos y una muy interesante reseña de cómo fue cambiando en la historia el “concepto fósil”. 

Presten atención a la definición actual de fósil que se encuentra en la siguiente página (27). 

Siguiendo la lectura en la página 28, de manera fácil y acompañado de muy buenos dibujos se explica el proceso de fosilización y la disciplina que estudia este proceso.

El recorrido avanza, y nos encontramos con los ejemplos de los diferentes procesos de fosilización ¡¡¡¡Hasta los casos excepcionales como la momificación!!!! 

Los diferentes tipos de fósiles se explican en la página 31, las fotos ayudan mucho a entender este tema.

Entre la 33 y la 35 se desarrolla la historia de la paleontología en la zona. Pero, por ahora, no lo vamos a leer. 

En la página 36 inicia una sección a la que dedicaremos mayor atención, al tratarse del camino que se realiza desde “el hallazgo de los fósiles a la investigación”, el texto es acompañado con excelentes imágenes en cada hoja. Finalizando esta temática en la página 40

Felicitaciones terminaste la lectura de la parte 1

Guía de lectura: parte 2


Ahora que estamos informados de varios conceptos básicos podemos seguir leyendo la sección "LA SUCESIÓN BIOLÓGICA EN EL TIEMPO GEOLÓGICO"

Iniciamos en la página 54, donde se desarrollan los conceptos tiempo absoluto y tiempo relativo. En la 55 se destacan dos principios fundamentales que permitieron establecer una secuencia temporal que divide el tiempo en grandes unidades que a su vez se dividen en unidades menores: 
  • En una secuencia normal, las rocas más antiguas se ubican en la parte inferior y las más nuevas en la parte superior. De este modo, se puede establecer la antigüedad relativa, en un determinado lugar o de un lugar a otro.
  • Se estableció la correlación indirecta de los estratos a través de los fósiles. Por ejemplo, una asociación de fósiles A-B-C representa una unidad del tiempo geológico, y cuando estos fósiles aparecen juntos, el investigador ha encontrado estratos que corresponden a un mismo lapso temporal, aunque las muestras estén muy distantes entre sí.
Ya llegamos  la página 56 y encontramos una explicación muy sencilla de cómo datan las rocas.

En las siguientes dos páginas explican la Deriva Continental, y la Tectónica de Placas, en este momento no lo leeremos:  Solo recordaremos que  la Tierra tuvo, en otros tiempos, una distribución continental diferente a la actual. Recomiendo ver la siguiente imagen que muestra esto último.



Prestaremos atención a la "representación de una escala de tiempo geológico indicando las divisiones del tiempo en la historia de la Tierra" de la página 59. Nótese en esta imagen que se cumple con el principio de superposición estratigráfica, donde las capas inferiores son más antiguas que las superiores. 

Las siguientes páginas hasta la 72 desarrolla algunos detalles de la "historia de la vida en la Tierra desde su origen hasta hoy". Muy interesante relato que recomiendo leer.

Felicitaciones llegaste al final de la lectura


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jueves, 13 de abril de 2017

El antepasado más antiguo de las aves y los dinosaurios



Teleocrater. Imagen: gentileza Gabriel Lío
Un nuevo estudio, en el que participó un investigador del CONICET, muestra que algunos rasgos característicos de los dinosaurios habrían aparecido antes de lo que se creía y la diversidad anatómica habría sido mayor a la esperada.

Reconstrucción en vida de Teleocrater rhadinus.
Crédito: Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia".
Modelo construído por Marcelo Miñana

Hace aproximadamente 250 millones de años ocurrió la extinción masiva del Pérmico-Triásico, un evento en el cual murieron hasta el 96 por ciento de las especies marinas y un porcentaje similar de las terrestres. Cerca de tres millones de años después se produjo la separación, a partir de un ancestro en común, de los linajes que con el tiempo darían origen a las aves y los cocodrilos. El grupo que incluye tanto a cocodrilos como aves se lo denomina Archosauria, que significa ‘reptiles dominantes’.

A partir de esos hechos – documentados por el hallazgo de sus fósiles – la ciencia fue estableciendo los linajes y la evolución de las diferentes especies de cocodrilos y dinosaurios a lo largo de millones de años. Sin embargo, la descripción reciente de una especie, Teleocrater rhadinus, obliga a replantear mucho de lo que se sabía: incluye los huesos fósiles más antiguos del linaje que daría origen a los dinosaurios y a sus descendientes, las aves.

Imagen que muestra la reconstrucción de la especie Teleocrater rhadinus. Los primeros ejemplares del grupo biológico que dio origen a los dinosaurios y los pájaros eran animales carnívoros que caminaban a cuatro patas, según el análisis de un nuevo fósil que publica hoy la revista Nature. (Mark Witton/Natural History Museum, London via AP)

A partir de esta información los científicos deben rearmar el árbol de la evolución porque Teleocrater es el primer ejemplar de un nuevo grupo de reptiles enigmáticos, que llamaron Aphanosauria, que vivió antes de la separación entre los linajes de dinosaurios y pterosaurios. El trabajo fue publicado en la reconocida revista Nature.




Es decir que, a partir de un único ancestro en común se abrieron dos ramas: la que con el tiempo llevaría a la aparición de los cocodrilos (rama cocodriliana), y la segunda (rama aviana), que daría con el tiempo origen a los dinosaurios no avianos y a las aves. Es al inicio de esta segunda rama que se ubica Teleocrater.


Una imagen muestra el esqueleto del Teleocrater rhadinus (Scott Hartman via AP)
Durante décadas, los científicos pensaron que los primeros parientes de los dinosaurios tenían un tamaño relativamente pequeño y caminaban a dos patas, como los actuales aves. Pero, en este caso, se consideró que sería cuadrúpedo y que podría medir entre dos y tres metros. 
Este animal tenía características físicas similares a los dinosaurios y los cocodrilos. “Nos muestra que los precursores de los dinosaurios tenían una diversidad anatómica mucho más amplia de la que se pensaba y muchas características presentes en los precursores de los cocodrilos se encontraban también en los miembros más antiguos del linaje de las aves, como por ejemplo una configuración de los huesos del tobillo que se creía que era exclusiva de los cocodrilos y sus predecesores”, explica Martín Ezcurra, investigador adjunto del CONICET en el Museo Argentino de Ciencias Naturales ‘Bernardino Rivadavia’ (MACN-CONICET) y uno de los autores del trabajo.



Teleocrater rhadinus. Imagen: gentileza Gabriel Lío.
La edad de los fósiles ronda los 240-245 millones de años. Teleocrater era un cuadrúpedo de constitución ligera, con un largo aproximado entre 2 y 3 metros, una altura cercana al medio metro, pesaba entre 10 y 30 kilos y tenía una cola larga. Era más parecido a un cocodrilo que a los pequeños precursores de los dinosaurios que se conocían de rocas algo más jóvenes del noroeste de la Argentina. Los aphanosaurios tenían un cuello relativamente largo, como otras especies emparentadas con los dinosaurios, y dientes afilados, serrados y curvos, lo que sugeriría una dieta carnívora.

“Teleocrater y el nuevo grupo de animales que describimos en nuestro trabajo, los Aphanosauria, permiten llenar una brecha anatómica y temporal en la historia evolutiva del linaje que condujo a los dinosaurios”, agrega Ezcurra.

Parientes cercanos

El nombre Teleocrater deriva del griego antiguo y se refiere a la forma de la cavidad de la cadera donde se insertaba el fémur (‘Teleos’, significa completo y ‘krater’, cuenca), y rhadinos, que significa esbelto, en referencia a su contextura anatómica.

“Esta especie provee nueva información que nos permite reconocer un grupo completamente nuevo de reptiles enigmáticos (que hemos llamado Aphanosauria) en la base de la línea aviana de los arcosaurios, antes de la división entre los linajes de pterosaurios y dinosaurios”, explican los autores en el trabajo.

“Los miembros de Aphanosauria tenían morfologías transicionales que combinan características presentes en los ancestros comunes de aves y cocodrilos, como articulaciones en los tobillos similares a las de los segundos, articulación accesoria en las vértebras dorsales, modificación en la segunda costilla sacra y la presencia de inserciones musculares ubicadas en regiones características cercanas a la articulación del fémur y la cadera”, agrega Ezcurra.

La historia del antepasado que nadie conocía

Las aves y los cocodrilos, ambos arcosaurios modernos, divergieron de su ancestro común en el Triásico Temprano, hace aproximadamente 247 millones de años, antes de la aparición de los primeros dinosaurios. En el momento de esta separación (conocida como divergencia entre cocodrilos y aves) ocurrieron cambios morfológicos, como en las proporciones de los miembros y el tamaño del cuerpo, entre otros.

Teleocrater rhadinus vivió en el Triásico Medio, entre 240 y 245 millones de años atrás. Por esa época el supercontinente Pangea, donde vivía, habría comenzado a separarse y por eso los fósiles de Teleocrater y sus parientes fueron encontrados en Rusia, India, Tanzania y Brasil.




Los primeros fósiles de Teleocrater fueron hallados en 1933 por F. Rex Parrington en Tanzania, un paleontólogo británico de la Universidad de Cambridge. Estos restos fueron estudiados preliminarmente en 1956 por el también británico Alan Charig pero nunca se publicaron. Nuevos restos de Teleocrater fueron encontrados también en la misma región de Tanzania por un equipo internacional – del que participaron varios autores de este trabajo – en 2015.




Fuente: 
  • Belluscio, Ana (12-abril-2017), El antepasado más antiguo de las aves y los dinosaurios, disponible en http://www.conicet.gov.ar/el-antepasado-mas-antiguo-de-las-aves-y-los-dinosaurios/
  • Clarín (12-abril-2017), Descubren al eslabón perdido entre los dinosaurios y los pájaros, disponible en https://www.clarin.com/sociedad/descubren-eslabon-perdido-dinosaurios-pajaros_0_SyeMHG26g.html 



miércoles, 12 de abril de 2017

La quimera de una vacuna contra la enfermedad de Chagas


Investigadores del CONICET y la UBA diseñaron 
una molécula que combina tres proteínas y 
que podría servir para el desarrollo de vacunas.






La enfermedad de Chagas es causada por un parásito unicelular microscópico llamado Trypanosoma cruzi, que se aloja en el interior de las vinchucas y es transmitido a los humanos a través de las heces de estos insectos al momento de picarlos.

Según datos de la Organización Mundial de la Salud, la enfermedad se encuentra sobre todo en zonas endémicas de 21 países de América Latina entre ellos Argentina, donde se calcula que hay un millón y medio de personas infectadas.



Actualmente no existen vacunas preventivas ni terapéuticas para el mal de Chagas. Emilio Malchiodi, investigador superior del CONICET en el Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral “Profesor Ricardo A. Margni” (IDEHU, CONICET-UBA) y en el Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica (IMPaM, CONICET-UBA), trabaja junto a su equipo desde hace más de 30 años para lograr este desarrollo. Recientemente publicaron un importante hallazgo en la revista NaturePJ-Vaccines, que se trata del estudio de los efectos de una molécula que diseñaron que combina las características inmunogénicas – es decir, aquellas que causan inmunidad – más importantes de tres antígenos del parásito que provoca la enfermedad.

“El tratamiento agudo de la enfermedad de Chagas consiste en la administración de una droga llamada Benznidazol. Es importante cuando el parásito está en circulación, pero adentro de los tejidos que es donde se aloja el Trypanosoma, no lo elimina. En cuanto ingresa al organismo, el parásito invade los macrófagos que son células muy agresivas del sistema inmune, pero no activadas para matarlo, entonces se aprovecha de esto y se reproduce. Con el tiempo, se traslada a otras células menos agresivas porque no son del sistema inmune, como las musculares. Lo que buscamos con las vacunas es mejorar la respuesta inmune que creo que no es insuficiente, sino equivocada”, advierte Malchiodi.

Malchiodi y su equipo seleccionaron tres regiones de proteínas de T. cruzi que demostraron previamente ser protectivas y por ingeniería genética las amalgamaron para generar una molécula única, que llamaron Traspaína.

Un largo camino a la quimera

A principio de los ’80 los investigadores comenzaron a producir anticuerpos monoclonales contra el Trypanosoma cruzi. Con uno de ellos purificaron una proteína – que en ese momento no sabían que era – y posteriormente descubrieron que se trataba de Cruzipaína, una molécula muy activa y abundante en el parásito. Con ella probaron una vacuna utilizando un adyuvante, llamado de Freund, que se utilizaba habitualmente en animales.

“Los resultados del uso de este antígeno más este adyuvante fueron un fracaso. Para 1997 se empiezan a promocionar nuevos adyuvantes que se llaman oligodesoxinucleótidos CpG (ODN-CpG) y obtuvimos un resultado categórico: los ratones inmunizados con Cruzipaína y CpG estaban mejor protegidos contra la infección. Esto nos abrió la cabeza para empezar a explorar otros aspectos. Sabíamos que Cruzipaína es muy particular porque tiene una parte con actividad enzimática y otra que no se sabe para qué funciona, pero ya había antecedentes de otros grupos de trabajo que decían que esa porción de la molécula ‘distraía’ la respuesta inmune. Entonces pensamos ‘¿por qué no le sacamos esa fracción que llama a la respuesta inmune pero no protege?’ y comprobamos que la parte enzimática generaba una respuesta inmune mucho más protectiva que cuando usábamos la molécula entera”, aclara Malchiodi.

Malchiodi explica que para probar una vacuna estudiaron en ratones distintos protocolos, es decir combinaciones de adyuvantes y antígenos para analizar la respuesta de anticuerpos y la inmunidad celular.

En estudios posteriores, analizaron otras moléculas del parásito y sistemas de inmunización. También utilizaron tres de ellas en una vacuna multicomponente con muy buenos resultados.

“Sin embargo, producir tres antígenos independientes es muy caro porque tiene el costo de tres vacunas, entonces pensamos en ponerlos dentro de una sola molécula a través de ingeniería genética. Ya sabíamos que solo una porción de Cruzipaína y una parte de ASP2 eran efectivas en la protección y entonces eliminamos las partes que ‘distraen’ la respuesta inmune de su principal función, que es matar al patógeno. Para unir las porciones de los compuestos usamos una conexión que pertenece a otra molécula importante de T. cruzi que se llama Transialidasa y formamos esa quimera. Se llama así porque es como esos monstruos mitológicos que se formaban con partes de distintos animales”, advierte el investigador.

La Transpaína se probó en ratones con un producto de origen bacteriano que tiene propiedades adyuvantes, llamado c-di-AMP, y se obtuvieron mejores resultados que con otros adyuvantes.

El cdi-AMP formulado con Transpaína genera una respuesta inmune diferente que los demás adyuvantes estudiados, porque promueve la aparición de ciertas células T especificas contra el patógeno llamadas linfocitos T CD4+ del subtipo Thelper1/Thelper17, así como también potencian la respuesta T CD8+, que protegen al huésped del parásito.

Malchiodi explica que empleando parásitos fluorescentes, se midió la replicación parasitaria en el sitio de infección, y se observó que los animales que recibieron la vacuna (Transpaína y el nuevo adyuvante) era capaces de controlar rápidamente la carga parasitaria. Esto se vio reflejado luego en sangre al determinar la concentración de parásitos, ya que los animales vacunados presentaban niveles menores. Finalmente, la vacuna logró disminuir los parámetros de daño analizados durante la fase crónica de la infección, lo que permite especular acerca de su capacidad de prevenir la patología de la enfermedad.

“La ventaja de usar una quimera en lugar de tres antígenos separados para una vacuna es principalmente racional y económica, ya que reduce los costos de producción a un tercio. Tenemos mucha esperanza en este desarrollo porque hemos trabajado muchas alternativas y esta es la mejor que hemos obtenido. Sería interesante pasar a etapas de desarrollo que son muchas y muy largas, y para las cuales se requiere financiación”, concluye el investigador.

Fuente
Leone Cecilia (10-abril-2017), La quimera de una vacuna contra la enfermedad de Chagas, disponible en http://www.conicet.gov.ar/la-quimera-de-una-vacuna-contra-el-mal-de-chagas/


miércoles, 29 de marzo de 2017

AVISO IMPORTANTE para los alumnos de 2do 3ra EEST N°1

Este año inició diferente, pasaron tres clases y aun no los pude conocer. Para poder comenzar las clases de Biología les propongo formar parte de un grupo facebook, ir al aula mediante la computadora.

Además les diseñé una agenda para enviarles los materiales para cada clase virtual, y cuando se pueda, serán también para la escuela, en el 1° piso de la Técnica.


 

sábado, 11 de marzo de 2017

Los 7 pilares de la vida: P-I-C-E-R-A-S


Todos los organismos de la Tierra están íntimamente relacionados, a pesar de sus diferencias superficiales. El patrón fundamental, tanto de la forma como de la materia, de toda la vida en la Tierra, es esencialmente idéntico.

  1. Programa (plan funcional organizado)
  1. Improvisación (susceptible de sufrir cambios en función del ambiente, por mutaciones y selección natural)
  2. Compartimentalización (facilita concentración sustratos y enzimas)
  1. Energía (sistemas abiertos, requieren una fuente constante de energía)
  1. Regeneración (reproducción parcial o total de un individuo)
  1. Adaptabilidad (capacidad de introducir cambios sin modificar el programa)
  1. Seclusión (aislamiento de las reacciones químicas gracias a la especificidad de las enzimas que catalizan las diferentes reacciones químicas que tienen lugar en un ser vivo)


Material realizado por el Profesorado de Monte Grande, ISFD N°35


Los siete pilares de la vida 

( Publicado en Revista Creces, Julio 2002 )

¿Cuál es la definición de vida? Recuerdo una conferencia científica de élite que pensó una respuesta para esta pregunta. ¿Una enzima está viva? ¿Un virus está vivo? Después de muchas horas de discusiones, se hizo un esfuerzo en buscar una frase que pudiera definir la vida y se creyó encontrar una solución: "la capacidad de reproducirse". "Esto sería lo esencial que definiría la vida", afirmó un científico. Todos estuvieron de acuerdo que la esencia de la vida era la capacidad de reproducirse, hasta que se escuchó una tranquila voz: "entonces un conejo está muerto". Dos conejos, un macho y una hembra serían "vida", pero cada uno por separado está muerto. A este punto de la discusión todos nos convencimos que la vida no tenía una definición simple.

Entonces ofrecí una descripción: "un organismo vivo es una unidad organizada, que puede desarrollar reacciones metabólicas, defenderse a sí mismo de las injurias, responder a estímulos y que por lo menos puede ser un socio en la reproducción. Pero en verdad no me siento feliz con esta definición. Con todo, cuando se da tiempo para una reflexión más extensa, pienso que se pueden definir los pilares fundamentales en que se basa la vida, tal como la conocemos. Por "pilares", entiendo los principios fundamentales (termodinámicos y cinéticos), por los cuales opera la vida. Los actuales intereses de descubrir vida en otras galaxias, como también el tratar de reproducir el sistema de la vida artificial, hacen ahora deseable dilucidar esos pilares, su operación, aclarando por qué ellos son esenciales para la vida. En este ensayo, me refiero a los mecanismos particulares por los cuales estos principios se han implementado en la vida en la Tierra, reservando el derecho a sugerir que pueden haber otros mecanismos para implementar los mismos principios. Si yo fuera un griego antiguo, crearía una diosa de la vida, a la que llamaría PICERAS, por las razones que luego aclararé.

El primer pilar de la vida es un "PROGRAMA". Por un programa entiendo un plan organizado que describe tanto los ingredientes como la cinética e interacción entre los mismos, en la medida que el sistema de vida persiste a través del tiempo. Para el sistema de vida que observamos en la Tierra, el programa se implementa por el DNA, que codifica los genes de los organismos de la Tierra y que es replicado de generación en generación, con pequeños cambios, pero siempre con el plan general intacto. Los genes a su vez codifican sustancias químicas (las proteínas, los ácidos nucleicos, etc.), que realizan las reacciones en el sistema vivo. Es el DNA quien guarda el programa y mantiene la vida en la Tierra.

El segundo pilar de la vida es la "IMPROVISACIÖN". Ya que el sistema vivo va a ser inevitablemente una pequeña fracción de un universo mayor en que vive, no va a poder controlar todos los cambios y vicisitudes del medio ambiente que lo rodea, por lo que debe tener un mecanismo de cambio y adaptación del programa. Así por ejemplo si un periodo de tiempo caliente, cambia a una edad de hielo, su programa va a ser menos efectivo, por lo que el sistema necesitará de cambios para sobrevivir. En nuestro sistema de vida estos cambios pueden lograrse por procesos de mutación, más selección, que permiten optimizar el programa frente a nuevos desafíos ambientales a los que se puede enfrentar.

El tercer pilar de la vida es la "COMPARTAMENTALIZACION". Todos los organismos que consideramos vivos están confinados en un volumen limitado, rodeados por una superficie que llamamos membrana o piel, que mantiene los ingredientes en un volumen definido, y al mismo tiempo mantiene fuera las sustancias químicas deletéreas o tóxicas. Además, en la medida que los organismos van siendo mayores, se dividen en compartimentos más pequeños, que llamamos células (u órganos, es decir, grupos de células), con el objeto de centralizar y especializar ciertas funciones dentro de un organismo mayor. Las razones para la compartamentalización, es que la vida depende de reacciones cinéticas de sus ingredientes, los sustratos y catálisis (enzimas) del sistema vivo. Esas ciencias dependen de la concentración de los ingredientes. Una simple dilución del contenido de la célula la mata, aunque todas las sustancias químicas se mantengan activas. De este modo el contenedor es esencial para mantener la concentración, el arreglo interior del organismo vivo y para proveerle protección del exterior.

El cuarto pilar es la "ENERGIA". Como sabemos, la vida significa movimientos (de compuestos químicos del cuerpo o de componentes del cuerpo) y un sistema con movimiento neto no puede estar en equilibrio. Debe estar abierto, y en este caso, en un sistema metabolizante. En el interior de la célula se están produciendo muchas reacciones químicas y desde afuera vienen moléculas (O2, CO2, metales, etc.). El sistema del organismo es parsimonioso; muchas de las sustancias químicas son recicladas varias veces durante la vida del organismo (el CO2 por ejemplo, es consumido en la fotosíntesis y luego producido por oxidación en el sistema), pero originalmente ellos entran desde afuera al sistema vivo, de este modo los termodinámicos llaman a esto un sistema abierto. Por las muchas reacciones y el hecho de que hay alguna ganancia de entropía (la analogía mecánica sería fricción), debe haber una compensación para que el sistema se mantenga funcionando, por lo que se requiere de una continua fuente de energía. En la biosfera de la Tierra, la mayor fuente de energía es el Sol (aunque la vida en la Tierra toma una pequeña cantidad de energía de otras fuentes como el calor interno de la Tierra), el sistema puede continuar indefinidamente, reciclando sustancias químicas, en la medida que se agrega energía del sol, para compensar sus cambios entrópicos.

El quinto pilar es la "REGENERACION". Porque un sistema metabolizante compuesto de catálisis (enzimas) y sustancias químicas (metabolitos) está constantemente reaccionando en un contenedor, inevitablemente se asocia con pérdidas termodinámicas. Porque eventualmente ante estas pérdidas puede cambiar adversamente la cinética del programa, debe existir un plan para compensar por esas pérdidas, esto es, un sistema de regeneración. Uno de estos sistemas de regeneración es la difusión del transporte activo de sustancias químicas dentro del organismo vivo. Así por ejemplo, el CO2 y sus productos reemplazan las pérdidas inevitables de las reacciones químicas. Otro sistema de regeneración es la constante resíntesis de los constituyentes del sistema vivo que están sujetos al uso y desgaste. Por ejemplo, el músculo cardiaco de una persona normal palpita 60 veces por minuto, 3.600 veces en una hora, 1.314.000 veces al año y 91.980.000 veces a lo largo de la vida. Ningún material fabricado por el hombre es capaz de resistir sin fatigarse y colapsarse con tanto uso, y ésa es la razón por la cual un corazón artificial tiene un periodo de utilización tan corto. Por el contrario, el sistema vivo continuamente se está resintetizando y reemplazando las proteínas de su músculo, en la medida que se van degradando; el organismo hace lo mismo para otros constituyentes, como los sacos pulmonares, las proteínas del riñón, las sinapsis del cerebro, etc.

Pero ésta no es la única forma en que el sistema vivo se regenera. La constante reconstitución de sus proteínas y constituyentes del cuerpo no es tan perfecta, y así pequeñas pérdidas para cada regeneración llegan a sumar grandes pérdidas a lo largo de todo el proceso, acumulándose en lo que llamamos la vejez. De este modo, el sistema vivo, al menos como lo conocemos, usa inteligentes trucos para perfeccionar el proceso de regeneración, como es "el comenzar de nuevo". Una célula comienza de nuevo dividiéndose, como es el caso de la "Escherichia coli", o por el nacimiento de un niño, como es el caso del "Homo sapiens". Comenzando con una nueva generación, el niño comienza a rasguñar, y todos los ingredientes químicos, programas y otros constituyentes, vuelven atrás, comenzando a corregir la declinación del funcionamiento continuo del proceso metabólico.

El sexto pilar es la "ADAPTABILIDAD". La improvisación es una forma de adaptabilidad, pero es muy lenta para los muchos azares ambientales que tiene que enfrentar un organismo vivo. Por ejemplo, un humano que pone una mano al fuego tiene una experiencia dolorosa que no tiene que seleccionarse en la evolución. El individuo necesita retirar su mano del fuego inmediatamente para poder más adelante vivir apropiadamente. La respuesta de comportamiento al dolor es esencial para sobrevivir y es una respuesta fundamental para el sistema vivo, que llamamos retroalimentación. Nuestro organismo responde a la restricción de nutrientes (suministro de energía) con la sensación de hambre, lo que nos lleva a buscar nuevo alimento y nuestra retroalimentación nos previene de ingerir un exceso de nutrientes (esto es, más allá de la satisfacción), perdiendo el apetito y comiendo menos. Caminar largas distancias con pies descalzos nos lleva a la formación de callosidades o a la adquisición de zapatos que nos protejan. Estas manifestaciones del comportamiento de adaptabilidad son el desarrollo de respuestas de retroalimentación y proalimentación al nivel molecular y son respuestas del sistema de vida que nos permiten sobrevivir en ambientes que cambian rápidamente. La adaptabilidad podría incluirse en la improvisación (pilar número 2), pero la improvisación es un mecanismo para cambiar el programa fundamental, mientras que la adaptabilidad (pilar número 6) es una respuesta del comportamiento, que es parte del programa. Como estas dos necesidades son manejadas por diferentes mecanismos en nuestro sistema de vida de la Tierra, creo que ellos serían dos conceptos diferentes manejados por dos mecanismos diferentes que conducen a un nuevo descubrimiento.

Finalmente, y lejos del último, está la "SECLUSION" (aislamiento). En este contexto, por seclusión entiendo algo como privacidad en el mundo social de nuestro universo. Es esencial para el sistema metabolizador con muchas reacciones, ir al mismo tiempo para mantener la reacción en la senda 1 (por ejemplo A-B-C-D) y que no se desvíe a la catálisis de la senda 2 (R-S-T-U). Nuestro sistema vivo hace esto (por una propiedad crucial de la vida, cual es la especificidad de las enzimas que trabajan sólo para las moléculas a las cuales han sido designadas y no se confunden por coaliciones con moléculas misceláneas de otras vías. En algún sentido, esta propiedad es como el aislante de un cable que conduce electricidad, que no permite que se produzca un corto circuito con otro cable. La seclusión de un sistema biológico no es absoluta pues puede ser interrumpido por mensajes de retroalimentación y proalimentación, pero sólo mensajes que tienen arreglos específicos pueden ser recibidos. Hay también especificidad en las interacciones del DNA y RNA. Es este camino de seclusión el que permite que ocurran miles de reacciones con alta eficiencia en el pequeño volumen de una célula viva, mientras simultáneamente reciben señales selectivas que aseguran una respuesta apropiada a cambios ambientales.

Estos son los siete pilares de la vida - P (programa), I (improvisación), C (compartamentalización), E (energía), R (regeneración), A (adaptabilidad), S (seclusión), PICERAS (para abreviar), son los principios fundamentales sobre los cuales se basa el sistema de la vida. Mayores exámenes pueden clarificar cómo la vida en la Tierra ha implementado estos principios. Pero estos mecanismos pueden no ser perfectos y tienen que mejorarse. Por ejemplo, el sistema de regeneración usado por la vida en la Tierra, es imperfecto y por eso requiere el "comenzar de nuevo". A su vez este mecanismo de comenzar de nuevo, requiere mantener una herencia continua que transmita el programa a la nueva generación. Supongamos que las proteínas, las hormonas y las células, tuvieran un mejor sistema de retroalimentación, de modo que el decaimiento gradual que produce la edad fuese constantemente corregido por la retroalimentación. Esto eliminaría la muerte y la necesidad de herencia que requiere el actual sistema. También significaría que un simple individuo viviría para siempre sin envejecer. Con todo, esto sería un problema porque el "comenzar de nuevo" (muerte y un nuevo nacimiento), provee de una oportunidad para improvisaciones (mutaciones en el DNA), y este pilar necesitaría ser reemplazado para un nuevo mecanismo que le proporcione la misma ventaja.

Estos dilemas nos obligan a confrontar otra realidad. En los tiempos actuales, parecería que la forma en que las mutaciones y la selección (sobrevida del más fuerte) han estado trabajando durante toda la evolución, ahora no deberían aplicarse al "Homo sapiens". Hemos llegado a ser más compasivos, menos demandantes. Tal vez ahora en una nueva aproximación, de vida más larga y cambios deliberativos en el programa, un consejo supremo de sabios Salomones podría ser el sustituto para la cruda realidad de sobrevida del más fuerte. Yo personalmente no deseo ese drástico cambio en los mecanismos de improvisación que nos han sido útiles durante siglos. Sólo estoy anotando que existe la posibilidad de cambios, siempre que podamos mantener los pilares.

El listado de siete fundamentos de la vida nos permite pensar en forma diferente acerca de los objetivos de la investigación terapéutica. El concepto de adaptabilidad, por ejemplo, es ciertamente uno de los cuales en los que pueden desarrollarse mejores mecanismos, ajustando los existentes para que trabajen con mayor eficiencia en el sistema de vida real. Así por ejemplo, el ojo puede adaptarse a los sistemas de luz externa en un orden de magnitud de 10 (1010), mientras que otros órganos del cuerpo humano, tienen un rango mucho menor. Tal vez otros órganos, como los pulmones, riñones o el bazo podrían mejorar en mayores concentraciones de reguladores, y la edad sería menos dañina para ellos.

Es así como los principios PICERAS parecen ser necesarios para la operación del sistema de vida. Los mecanismos para alcanzar semejante sistema pueden variar en la medida que satisfagan la termodinámica y los requerimientos cinéticos. Tenemos un ejemplo, la vida en la Tierra nos ha mostrado como se puede hacer. Sería interesante saber si otro paquete de mecanismos podría proporcionar un modelo con vida como la nuestra.

Daniel Kochland

Department of Molecular and Cell Biology
University of California
Editor en Jefe de Science
Artículo de Science, vol. 295, del 22 de Marzo de 2002.