El Aseado ADN

Cuando escuchamos hablar del DNA, inmediatamente pensamos en genética, en el papel fundamental que juega esta molécula en la reproducción de todos los organismos que existen y su correcto funcionamiento. Pero gracias a los doctores Yang-Hoon Kim, Mina Kim (Universidad Nacional de Cheogju, Corea del Sur) y su grupo de colaboradores, el DNA tiene ahora otras aplicaciones; resulta que es bueno para limpiar los sedimentos de arsénico.
En países en desarrollo, es común encontrar cuerpos de agua contaminados por arsénico, el cual resulta venenoso. Además la exposición continua a dosis menores, ya sea ingerido o por contacto externo, puede tener efectos muy perjudiciales a largo plazo como lesiones en la piel, cáncer, y enfermedades cardiovasculares. Ya podemos imaginar, que su sola presencia, es dañina para el ecosistema en que se encuentra.
Los doctores Kim supusieron que había ciertas secuencias de DNA que atraparían al arsénico de forma más eficiente que otras. Para probar su teoría, colocaron diversas secuencias en un pequeño porta muestras y lo expusieron a diferentes concentraciones de arsénico. Efectivamente, su teoría se confirmó en el laboratorio. El siguiente paso fue probar la eficiencia de su método fuera de él. Para esto fueron a Vietnam, uno de los países más afectados por este problema, y experimentaron en diferentes regiones de la provincia de Ha-Nam. Los resultados fueron positivos, lograron eliminar prácticamente en su totalidad el arsénico de lugares que mostraban concentraciones de hasta 739.2 micro gramos por litro.
Este estudio es muy interesante en sí mismo; por otro lado es un muy buen ejemplo de los beneficios que nos puede dar la ciencia; en este caso, incluso a corto plazo. Aunque el estudio está aún por publicarse formalmente, no me sorprendería ver sus aplicaciones tecnológicas ya en práctica, en muy poco tiempo.

Las Gentes de Calakmul

Una de las dificultades que los antropólogos encuentran para estudiar culturas antiguas, es que normalmente sólo se retienen datos históricos de las élites. La cultura maya, no es la excepción, y hasta principios de 2009, todos los escritos, monumentos y ricas joyas que servían para estudiar dicha cultura, habían pertenecido a la realeza. Sin embargo, en Calakmul se hizo un hallazgo que nos abre la puerta al mundo del maya ordinario, el maya de a pie de hace más de mil años.
Calakmul es un sitio arqueológico ubicado en la reserva de la biósfera, en el sur de Campeche, a unos 30 Km. de la frontera con Guatemala. El doctor Ramón Carrasco Vargas del INAH, en colaboración con Verónica Vásquez (UNAM) y Simon Martin (Pensilvania), dirige una investigación que encontró una serie de pinturas muy peculiares en la pirámide principal del sitio; por un lado, durante una remodelación de la pirámide, las pinturas fueron recubiertas con un proceso jamás antes encontrado en casos similares, y por el otro, en ellas se muestra a la gente común.
Los mayas usaban diversos pigmentos que les permitían usar los colores verde, azul y una variedad de rojos, cafés y amarillos. Actualmente las pinturas están en un proceso de conservación y limpieza.
En las figuras se muestran mujeres, hombres y niños; vestidos de muy diferentes maneras. Personajes de ambos sexos usan sombreros, aretes y collares; algunas mujeres muestran la cara pintada. Los diversos atuendos, nos hacen pensar que representan varias clases sociales.
Entre las actividades que podemos ver están la preparación y el consumo de alimentos y el transporte de diversas mercancías, ya sea en la cabeza, o en el típico estilo maya, con una banda atada a la mercancía por un lado y apoyada a la frente del cargador del otro (esquina superior izquierda de la foto). Esta técnica sigue siendo útil hoy en día. También podemos ver una variedad de utensilios para cocinar, así como jarrones, canastas, cajas y sacos.
La mayoría de las pinturas vienen acompañadas de jeroglíficos mayas, que complementan el entendimiento de la imagen. En varias de ellas, se nombra la actividad de la persona en cuestión, por ejemplo: “persona del tabaco”, “persona de la sal”, “persona del harina de maíz” y finalmente “persona de los tamales”. Sorprendentemente similar a nuestra vida cotidiana.

Un buen Virus

Desde que supimos que algunas de las enfermedades más atroces de nuestros tiempos son causadas por fallas genéticas, hemos querido modificar estos genes de alguna manera. Esto es ahora una rama de la ciencia llamada “terapia de los genes” y en sus principios fue muy prometedora, aunque posteriormente nos ha dejado esperando resultados más palpables. No es fácil modificar un gen de cada célula de un individuo, evidentemente no podemos hacerlo con pinzas ni métodos burdos. Pero imaginemos que podemos diseñar un virus, que en lugar de meterse a nuestras células y alimentarse de nosotros y desordenar nuestros genes, los ordenara. No importa que se alimente de nosotros, pero que nos deje los genes bien ordenaditos.

Esta semana, en la revista Science, el doctor Patrick Aubourg y múltiples colaboradores del instituto de salud e investigación médica (Francia), reportaron un estudio en el que se logró detener el avance de adrenoleucodistrofia en el cerebro de dos niños. La adrenoleucodistrofia es una enfermedad genética que destruye la mielina (cubierta neuronal) de los niños.

El doctor Aubourg diseñó un virus que inserta genes saludables en las células madres de la médula espinal del paciente. Los resultados tomaron su tiempo, pero dieciséis meses después del tratamiento, la enfermedad había dejado de progresar; y 2 años después, el 18% de las células madre de la médula espinal del paciente tenían el gen saludable. En la foto podemos ver las células saludables en rojo, dentro de la médula espinal, en azul.

Si bien es cierto que el daño ya causado no se revirtió por estos métodos, lograr detener la enfermedad es un avance muy grande no sólo para el combate a la adrenoleucodistrofia, sino para muchas enfermedades genéticas que se manifiestan en todas las edades; sobretodo en la niñez y en la vejez.

Las Franjas de los Planetas

De acuerdo a una investigación, de los doctores Adam Showman y Yuan Lian, las vistosas franjas observadas en Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno tienen su origen en la energía liberada durante la condensación del agua en sus atmósferas.

Es bien sabido en la comunidad científica, que estas franjas son reflejo de un rápido flujo de vapor y nubes en estos planetas. Sin embargo, el mecanismo que las genera sigue (o quizás seguía) siendo más bien una interrogante a la que varios grupos de investigación han querido responder. Para esto, se han diseñado diversos modelos, basados principalmente en la hidrostática y tomando en cuenta diferentes factores, propios de cada planeta. De acuerdo a Showman y Lian, la contribución energética de la condensación del agua, era el factor crucial que faltaba para tener un modelo más acertado; suficientemente robusto como para funcionar con los gigantes de gas (Júpiter y Saturno) y con los gigantes de hielo (Urano y Neptuno).

Los resultados de esta investigación están por publicarse en la revista Icarus, quizás la más prestigiosa en ciencia planetaria. El modelo de Showman y Lian genera alrededor de veinte franjas para los planetas de gas, y entre tres y siete franjas para los de hielo; lo cual coincide con lo observado, y respalda la validez del trabajo. En la foto podemos ver la distribución de las velocidades de los vientos en metros por segundo para Júpiter.

Cuando un planeta gira, se genera una fuerza hacia los lados parecida a la que sentimos en los carruseles (fuerza de Coriolis). Esta fuerza es la responsable de que el agua gire hacia un lado en el hemisferio norte y al contrario en el sur. Esto genera corrientes en los océanos y en el viento como las que tenemos en la Tierra. Pero cuando el planeta es más grande, esta fuerza también es más grande. De acuerdo al modelo en cuestión, la condensación del agua genera torbellinos locales que junto a la fuerza de Coriolis en estos planetas, retroalimentan los flujos planetarios, manteniéndolos activos y dejándonos ver esas singulares franjas.

La Compleja Lectura del ADN

Cuando alguien nos habla del ADN, inmediatamente pensamos que su estructura es una espiral y que guarda código genético del dueño. Lo hemos escuchado y visto tantas veces, que es difícil pensar que la estructura se descubrió apenas en 1953 (Watson y Crick); y aunque se había sugerido que cargaba el material genético desde 1928 (Griffith), no se le podía estudiar a fondo mientras se desconociera su forma. Ahora que tenemos estas dos respuestas, para el individuo curioso, es inevitable cuestionarse, ¿cómo se pasa de la espiral con código al organismo completo? Sin lugar a dudas ésta es actualmente, una de las grandes preguntas de la biología estructural y de la ciencia en general.
La pregunta es compleja y las respuestas van cayendo con cuenta gotas. Sabemos que hay ciertas proteínas que se pegan al DNA y lo interpretan para formar otras proteínas necesarias para las diferentes células. El doctor Remo Rohs y sus colegas de la universidad de Columbia, se han dedicado a estudiar ¿cómo saben estas proteínas donde pegarse al ADN para “leer” la parte adecuada?
De acuerdo a una publicación de Rohs en la revisa Nature de esta semana, las proteínas buscan la parte adecuada del ADN en base a dos mecanismos: formación de puentes de hidrógeno con secuencias específicas y deformaciones locales en el ADN que también dependen de su secuencia. El ADN es una espiral, pero no es una espiral simétrica, sus terminaciones están más cerca de un lado que del otro. Por eso se habla de una hendidura mayor y una hendidura en su estructura (ver foto). Cuando en la secuencia del ADN tenemos una gran presencia de Adenina y Tiamina, en lugar de Guanina y Citosina (bases que forman la secuencia del ADN), la hendidura menor se hace aún más estrecha, acercando los extremos de la hélice. A estos niveles la electrostática lo domina todo. Las secuencias en cada uno de los extremos interactúan entre si, de forma constructiva en algunas partes y de forma destructiva en otras. De cualquier manera, el alcance que tienen sus interacciones combinadas es mayor y la proteína se entera más fácilmente donde están. Es un poco como si tuviéramos a dos personas separadas gritando para llamar a alguien, cuando gritan juntas se escuchan más lejos, aunque se entienda un poco menos lo que dicen.
Este estudio no responde completamente la pregunta inicial, sin embargo es un buen avance y sin lugar a dudas un mecanismo muy interesante. El doctor Rohs, nos ha iluminado el camino un poco.

Las Caras que Hacemos

Existe en el comportamiento humano, una tendencia a sincronizar la expresión facial con quines nos rodean. A este fenómeno, se le llama contagio emocional. Sin embargo, no sabemos a ciencia cierta si es simplemente una imitación del gesto o a una sincronización del sentimiento, a lo que se le llama “resonancia emocional”. La doctora Beatrice de Gelder y su grupo de la universidad de Tilburg, en Holanda publicaron esta semana los resultados de sus estudios en la prestigiada revista científica PNAS.

Para estudiar este fenómeno, se hizo un experimento en el que se involucró a dos pacientes con ceguera cortical parcial. La ceguera cortical se debe a daños en la corteza occipital del cerebro, el ojo puede ver bien, pero el cerebro no puede procesarlo y el ciego cortical no puede ver la imagen concientemente. Estos pacientes muestran dicha ceguera sólo en una parte de su área visual.

El experimento consistió en mostrarles imágenes de caras y cuerpos con cierta expresión de miedo o de felicidad, en las áreas sanas y ciegas de su campo visual. Para estudiar su reacción se les pidió que trataran de adivinar si la expresión era de miedo o de felicidad; también se medía la expansión de dos músculos claramente ligados con estas emociones y se medía la expansión de la pupila.

Cuando la imagen se les presentó en su parte sana, adivinaron la emoción de la persona en un 90.6 %, mientras que cuando se presentó en la parte ciega, adivinaron en un 87.6 %. La diferencia es tan pequeña, que podemos decir con bastante certeza que el de alguna forma estaban “viendo” con su parte ciega. Es decir, de alguna forma aún por estudiarse, las emociones aún se transmitían de forma inconsciente. La pupila es un indicador fundamental para el experimento, pues no se considera parte de la imitación que hacemos a los gestos de otros. Estos resultados sugieren a nuestra pregunta original, que no sólo se copia el gesto sino que la emoción también “resuena” en el observador.

Por otro lado, de acuerdo a la dilatación de la pupila y la tensión muscular, la emoción mostrada fue mayor cuando la visualización fue inconciente. De esto surgen más preguntas, aunque antes se había ya propuesto que las emociones inconcientes son más fuertes que cuando las hacemos concientes.

Para finalizar, cabe mencionar que estos estudios no desechan la posibilidad de la imitación del gesto como un mecanismo secundario, pero sí justifican a la resonancia emocional como primero mecanismo para las caras que hacemos.

Los Nobel de Ciencia

Esta semana se nombraron a los ganadores de los premios Nobel en las tres categorías de ciencia. En física se le otorgó al chino-inglés Charles Kao, de la universidad china de Hong Kong y los laboratorios Standard Telecommunications; junto a los norteamericanos Willard Boyle (también canadiense) y George Smith, ambos de los laboratorios Bell. El premio se les dio por sus notables contribuciones al desarrollo de la fibra óptica y la eficiente transmisión de señales.
El Nobel de Química lo compartieron el hindú Venkatraman Ramkrishnan, del laboratorio MRC de Biología Molecular, el norteamericano Thomas Steitz, de Yale, y la israelita Ada Yonath, del instituto Weizmann. Se les otorga el galardón por sus estudios para entender la estructura y la función de los ribosomas, que son los encargados de interpretar el código genético y transformarlo en proteínas (para formar todos los tejidos).
En cuanto a medicina, el premio lo compartieron la australiana Elizabeth Blackbur, de la universidad de California en San Francisco, la norteamericana Carol Greider, de Johns Hopkins, y el inglés Jack Szostak, de Harvard y el hospital general de Massachusetts en Boston. A ellos se los reconoce por sus aportaciones para entender el papel que juegan los telómeros (finales del ADN) cuando se separan los cromosomas en la división celular.
Al ver a los galardonados, sus historias y sus ambientes de trabajo hay un par de cosas de las que vale la pena hablar. Teniendo en cuenta las instituciones para las que trabajan, se puede ver que la ciencia de primer nivel se está desarrollando en las universidades, los institutos de investigación, los hospitales y en la industria privada; más aún, parece que la eficiente colaboración entre estos sectores, da muy buenos resultados.
Por otro lado, las investigaciones que merecieron los premios de química y medicina, bien podían haber recibido el premio intercambiado; ambas siguen una línea bioquímica y ambas se pueden aplicar a la medicina. Actualmente muchas ramas de la ciencia están encontrándose de nuevo para resolver problemas conjuntos. Guardando proporciones, es lo que pasó en el renacimiento. La física, las ciencias computacionales, las matemáticas y la química están juntándose para resolver problemas que tradicionalmente se les veía como de biología o medicina. Los grupos de investigación multidisciplinarios están de moda, y hay buenas razones para que lo estén.
En hora buena para los premiados.

Gattaca en las Fronteras

Muchos países alrededor del mundo tienen programas para recibir refugiados. Gente que sale de un país (normalmente pobre) queriendo llegar a otro país (normalmente rico) por diferentes razones: hambre, guerra, persecuciones políticas, etc.
En general, para estos programas se toma en cuenta la situación del país, su relación con el país receptor y ciertas características del individuo como la educación, la edad, la situación familiar, los idiomas que se hablan, la situación política y otras características personales.
La agencia de fronteras del Reino Unido ha propuesto llevar la inspección del individuo un paso más adelante, y analizar el DNA de los candidatos para determinar la verdadera nacionalidad del individuo.
De acuerdo a una nota publicada por Jamie Doward en el influyente periódico inglés “The Guardian”, la política ha sido motivada por la cantidad de kenianos que fingen ser somalíes para tener mejores oportunidades de inmigrar al Reino Unido. Pero la comunidad científica ha tomado con desagrado la noticia, pues los métodos que se pretenden implementar carecen de cualquier rigor científico y las implicaciones sociales de tal práctica son muy cuestionables. El genetista Mark Thomas, del University College de Londres, califica a la propuesta de “horripilante” (Science, 1 de octubre), juicio que bien muestra el sentir de la comunidad científica.
Por otro lado, es importante detener en seco a esta iniciativa y toda la que se le parezca, pues sentará precedente para políticas futuras. De otra forma podríamos terminar en un escenario similar al del clásico de ciencia ficción “Gattaca”, en donde los derechos y las oportunidades de cada ser humano están determinados por su perfil genético.

Cuidado con el Virus… y con la Imaginación

Existe hoy día un revuelo, ciertamente justificado, en los medios de comunicación que hablan de ciencia. Se habla de una vacuna contra el SIDA. La historia es como sigue:
El NY Times, El Universal, El País, el Excelsior y otros medios serios de alrededor del mundo, publican declaraciones de el doctor Anthony S. Fauci, director del National Institute of Allergy and Infectious Diseases. Nos anuncia que “una puerta se ha abierto” en la batalla contra el SIDA pues una vacuna experimental ha dado resultados alentadores; más específicamente la vacuna demostró tener una efectividad de 31% en un grupo de más de 16 mil personas.
La información se difundió después en medios menos serios y posteriormente pasó al aún más común “de boca en boca” hasta que hoy en la mañana escuché a dos personas hablando de “la nueva vacuna contra el SIDA” y de que se la querían poner.

Pero si uno es un poco más curioso, y lee el artículo del NY times, o de cualquier periódico serio, uno puede entender mejor el estudio del que se está hablando. El experimento consistió un juntar a un grupo de 16,402 voluntarios tailandeses libres del virus, inyectar a la mitad con la vacuna, inyectar a la otra mitad con un placebo, darles un seminario sobre los riesgos del SIDA, ofrecerles condones y constantemente monitorear su salud. Los resultados: 74 infectados en el grupo que recibió el placebo contra 51 de los vacunados. La diferencia es poca, pero “estadísticamente significativa”; es decir, lo más probable es que la vacuna tuvo algo que ver con los resultados. Ahora, lo primero que salta a la vista es que aunque en el estudio se tenían a más de 16 mil participantes, no sabemos que tantos se pudieron haber contagiado de SIDA; si fuera un experimento ideal, habrían sido 148 en total, 74 vacunados y 74 no vacunados de los cuales se salvaron 23. Estos números son muy alentadores para la ciencia, pero nada tienen que ver con los más de 16 mil de los que se había hablado.
Si se sigue leyendo en el artículo, se lee que sorpresivamente, el número de virus (bichitos) es el mismo en las personas afectadas, sin importar si fueron vacunadas o si sólo recibieron el placebo. Este es un claro indicador de que el mecanismo por el que funciona la vacuna, no es por anticuerpos como se creía. Fauci incluso sugiere que quizás exista algún parámetro, fundamental en este experimento, que normalmente no se asocia con la protección contra el SIDA.

En pocas palabras, la comunidad científica entiende que si bien estos resultados son muy alentadores, aún estamos muy lejos de una vacuna contra el SIDA. Esperemos que también la gente de a pie lo entienda así.

Evitando la Genética

Platicando con estudiantes de neurología, escuché que quizás no es el área de la medicina en la que se tienen más satisfacciones. Porque se puede estudiar, se puede entender el problema, se puede diagnosticar e incluso es posible detener el progreso de la enfermedad. Pero son realmente muy pocos casos en los que se puede realmente curar al paciente.

Algo muy similar pasa con los problemas genéticos. Son situaciones en las que la única forma de salir realmente bien librado, es jamás haber entrado. Esta es justamente la perspectiva que han tomado la mayoría de los investigadores y doctores en la materia. El doctor Masahito Tashibana del “Oregon National Primate Research Center” ha tomado una dirección de investigación que podría parecer obvia, pero está llena de dificultades técnicas y tecnológicas.

Para continuar con la discusión debo contarle, estimado lector, que si bien la mayor parte del ADN está en el núcleo de las células, también tenemos pequeños fragmentos de ADN en las mitocondrias. Este fragmento siempre se hereda de la madre pues se toma de las mitocondrias del óvulo. Aunque corto este trozo de ADN, es muy importante, pues tiene el material genético para ciertas proteínas fundamentales en la producción de energía. Ahora, si pensamos que buena parte de los problemas genéticos se deben a errores justamente en el ADN de las mitocondrias, podríamos reemplazar las mitocondrias enfermas por sanas y evitar dichos problemas. Fácil de proponer, pero como dije, la dificultad era en el cómo.

Tashibana y su grupo de investigadores han logrado esta transferencia en primates y con ello han abierto la posibilidad de eliminar un grupo de problemas genéticos. Cuestionamientos éticos aparte.

Si bien este procedimiento no es una cura per se, sí evita los problemas y seguramente veremos desarrollos tecnológicos en este sentido. Seguramente en un futuro no tan lejano también trataremos de remplazar partes “enfermas” dentro del ADN contenido en los cromosomas. Por ahora el cuello de botella está en el ¿cómo?

Tachibana, M. et al. Nature 461, 367–372 (2009).
Shoubridge, E. Nature 461, 354-355 (2009).

Juan del Monte

Recuerdo mis épocas de explorador infante, puberto y ya más grandecito; en el desierto potosino, en la sierra de Puebla/Veracruz, en la Huasteca hidalguense o mi favorita, en las montañas alrededor del DF (el Telapont y el Ventorrillo en particular). Lugares totalmente diferentes, pero en todos ellos escuché historias sobre “Juan del Monte”.

Cuentan los niños y viejos, que cuando uno se pierde, y un poco desesperado, camina queriendo regresar a camino conocido, se hace presente Juan del Monte; sin que lo veas, te regresa al lugar donde comenzaste a caminar. Dicen en Majagual, Quintana Roo, que es porque la selva no te quiere, y te la juega difícil.

A mi me parecía una historia digamos romántica, pero poco creíble y más bien atribuible al desconocimiento del lugar por parte del caminador. Pero al doctor Souman del Max Planck Institute de Alemania, no le pareció suficiente con ver al fenómeno como un incidente curioso y lo estudió más a fondo.

Souman reclutó un grupo de aventados exploradores, le colocó un GPS en la mochila y les dijo: anden derecho, que yo los veo. Los liberó, cual tortugas recién nacidas, en el Sahara y en un bosque alemán. El terreno era desconocido para los andarines. Los resultados fueron interesantes: cuando el sol era visible podían caminar prácticamente en línea recta, aunque con ciertas desviaciones. Pero si no había una referencia clara, caminaban en círculos o dando bandos… todos. En estadística es bien sabido que una trayectoria totalmente aleatoria en dos dimensiones (como caminar sobre la tierra), siempre regresa a su lugar de origen: Juan del Monte.

Posteriormente hicieron otro experimento, vendaron los ojos al andarín y le pidieron que caminara en línea recta. Les fue imposible, y no sólo eso, caminaban en círculos con radios tan pequeños como 10 metros. Podían “caminar derecho” y casi estar dando vueltas en el círculo central de una cancha de fútbol (9.15 m).

La conclusión de Souman y su grupo de investigadores es que nuestro sistema motriz acumula cierto “ruido” o “interferencia” y le es imposible mantenerse en una dirección fija sin estar constantemente retroalimentándose de alguna referencia.

Para Souman y sus amigos, avanzaron en sus estudios sobre esta “interferencia” interna. Para nosotros, entendimos un poco más a “Juan del Monte”, ¡Que no por eso deja de existir!

 

Curr. Biol. doi:10.1016/j.cub.2009.07.053 (2009)

Deportes Mentolados

Existen ciertos casos, en los que para responder una pregunta de forma general, no se necesita mucha ciencia. Como por ejemplo: ¿Me quemaré más la piel asoleándome en Acapulco o en Montreal? o, ¿será bueno para mi salud comer comida rápida toda la semana? o, ¿me muero si fumo mentolados? Evidentemente me quemaré más en Acapulco, no es bueno comer comida rápida toda la semana, y el daño de los mentolados es a largo plazo… y sí, puede matarte. Pero la ciencia sigue jugando un papel importante al ir más a fondo. Puede decirnos que tanto más voy a quemarme en Acapulco y con qué consecuencias, en qué nos afecta comer comida rápida y cómo me daña fumar mentolados.

En los deportes de contacto, encontramos una situación como esta. Nadie que tenga tres dedos de frente duda que los deportes de alto contacto, como el fútbol americano o el box, tengan efectos neurológicos negativos, en por lo menos algunos de sus exponentes. No hace falta más que ver a Mohamed Alí, o escuchar al Maromero Páez. Entendiendo, por supuesto, que no son casos aislados.

El antecedente más antiguo que encontramos el la literatura científica, tratando este tipo de problemas, data del año 1928, cuando Harrison Martland hizo un estudio en varios boxeadores de la época. Los resultados encontraron fuerte daño cerebral, bautizó a esta “enfermedad” como dementia pugilistica.

Durante todos estos años, la comunidad científica no ignoró los daños que acarrean consigo los deportes de alto contacto. Pero no fue sino hasta 2005, cuando el neuropatólogo Bennet Omalu publicó un estudio relacionado con un exjugador de la NFL, lo cual atrajo la atención del público, de los deportistas y evidentemente de la NFL. Omalu realizó estudios en 12 exjugadores profesionales que murieron antes de los 50 años, de los cuales 11 mostraron daño cerebral. La excepción fue el caso de Damien Nash, de 24 años.

Entre los problemas que se han encontrado en ex jugadores profesionales están el Alzheimer prematuro, la demencia, la depresión y los problemas de aprendizaje. Eso, si no consideramos como un problema que la edad promedio de un ex NFL es de 55 años (22 menos que la de un americano promedio), y de 52 para los linieros, que son quienes reciben más contacto.

En todo esto, el equipo usado juega un papel importantísimo, pues aunque protege muy bien al cuerpo, el cerebro sigue sufriendo aceleraciones y golpes internos que de otra forma no tendría. Los jugadores de rugby no presentan estos problemas. Es aquí donde la NFL ha dicho tomará cartas en el asunto, pero, a menos de que se convierta en la National Rugby League, no habrá cambios significativos. Además el problema en realidad no es de la NFL, sino es más bien cultural y de los individuos que lo siguen haciendo. El problema no es exclusivo de los jugadores de la NFL. Es más bien un problema como el del tabaco. La decisión es personal.



Fuentes:
Greg Miller, Science 325

Las Chispas de tu Cerebro 3/3

En el artículo pasado, hablé un poco sobre las tecnologías que se han desarrollado en los últimos treinta años, para poder asomarnos dentro de un cerebro funcionando. Pero estas tecnologías son aún más interesantes cuando se les interpreta y se les relaciona con otras ciencias, como la sicología cognitiva o la neurología.

Uno de los primeros estudios realizados, fue el tratar de relacionar diferentes formas de procesar una palabra, con el flujo sanguíneo a diferentes partes del cerebro. En la figura podemos ver los interesantes resultados del grupo del doctor Petersen en 1989.



En un estudio más reciente, publicado por la revista Nature en Marzo de 2009, nos habla sobre la forma en que el cerebro organiza la memoria. Este estudio fue realizado por el grupo del doctor Yasuda, en la universidad de Duke. Para obtener imágenes con mayor resolución, el grupo desarrolla y mantiene su propio equipo basado en una técnica llamada “Fluorescencia Microscópica Avanzada”, una técnica similar a la tomografía por emisión de positrones.

Antes de los estudios de Yasuda y su grupo, era bien sabido en el medio, que el cerebro graba sus memorias mediante patrones específicos de actividad. También se tiene cierta confianza en que la memoria se almacena mediante la unión de sinapsis mediante un proceso llamado “Potenciación a Largo Plazo”, donde la comunicación entre dos neuronas activas, se hace mucho más fuerte.

El hallazgo de Yasuda, es que los patrones específicos para guardar memorias, no son sólo específicos en el espacio, sino también en el tiempo. Es decir, no sólo se conectan ciertas neuronas, sino que se conectan por cierto tiempo. Tenemos una secuencia de conexiones con tiempos específicos y no sólo un patrón de conexiones. Aunque para ser totalmente concluyente, aún faltan más experimentos. Además de quedar varias preguntas en el aire, como la diferencia entre la memoria de corto y largo plazo, la relación entre la memoria que se guarda y las secuencias que vemos, las memorias de diferentes sentidos (vista, oído, etcétera) y muchas otras preguntas aún más perversas… ¿podremos modificar las memorias de un tercero?



Fuentes:
Nature, 458, 296
Nature, 458, 299
Trends in Neurosciences, 32, 2, 118

Las Chispas de tu cerebro (2/3)

Como vimos en el artículo anterior, para que la ciencia pudiera avanzar su entendimiento del cerebro, era necesario desarrollar tecnologías que permitieran ver al mismo mientras funcionaba.
La primera tecnología que se desarrollo que fue más bien predecesora de las que usamos actualmente fue conocida como Tomografía Computarizada por rayos X (CT por sus siglas en inglés). Fue desarrollada en 1971 por Godfrey Hounsfield en Londres. El gran logro de la CT fue el dar una imagen tridimensional de un objeto, sin abrirlo. Sin embargo las imágenes no son tan claras y el uso de rayos X siempre ha sido cuestionado. De cualquier manera esta técnica ayudó al desarrollo paralelo de la Resonancia Magnética (MR) y de la Tomografía por Emisión de Positrones (PET).

El cuerpo humano está compuesto de entre 55 y 78 % agua, dependiendo del individuo. En la Resonancia Magnética, se alinea el campo magnético de todas las moléculas de agua del cuerpo, con un campo magnético especialmente fuerte. Una pulsación puede desalinear las moléculas de un sector; dependiendo el tipo de tejido, el agua tarda más o menos en realinearse. Esta técnica permite ver los tipos de tejidos con el mejor contraste. Por otro lado, la MR puede darnos información sobre la química y el metabolismo del organismo si inyectamos ciertos agentes marcadores al paciente. ¡Casi podemos ver lo que está pensando!

Para tener una tomografía (PET) del cerebro, es necesario primero inyectar radioisótopos al paciente. Estos radioisótopos emiten positrones y no afectan en absoluto al funcionamiento del organismo, sólo viajan con la sangre por todo el cuerpo mientras mandan su señal. La máquina de PET recibe los positrones y a partir de ellos reconstruye la imagen tridimensional. Las primeras imágenes cerebrales usando PET, las obtuvo el grupo de Abass Alavi en 1976 en la Universidad de Pensilvania. Al igual que la MR, el PET puede darnos información del metabolismo dependiendo del radioisótopo que usemos.

Entre las imágenes relacionadas con el metabolismo que nos permiten “ver” el PET y la MR, están el flujo de sangre, el uso de glucosa, el uso de oxígeno y la disponibilidad del oxígeno. Una de las primeras grandes revelaciones fue que la zona del cerebro que requería más sangre, tenía más oxígeno disponible y metabolizaba más glucosa, no era la que consumía más oxígeno. ¿Qué actividad tiene cada zona entonces? ¿Para qué llevar más oxígeno si no se va a usar? ¿Qué secreto hay detrás de estas imágenes? Los resultados no siempre han sido los esperados, pero de eso hablaremos en el siguiente artículo de esta seguidilla.



Fuentes y foto:
A brief history of human brain mapping
Marcus E. Raichle
Washington University School of Medicine, 4525 Scott Avenue, St Louis, MO 63110, USA

Las Chispas de tu Cerebro 1/3

Como seres humanos, solemos hacernos preguntas tormentosas como: ¿Qué es la vida? ¿Para qué estamos aquí? ¿Cómo es que existimos? ¿De verdad existimos? ¿Qué queremos decir con “de verdad existimos”? y es entonces cuando empezamos con razonamientos en el límite de la lógica como: Si me quitan un pie, sigo siendo yo… si me quitan una oreja sigo siendo yo… pero… ¿si me quitan el cerebro? Bueno, si me quitan el cerebro me muero… pero… entonces mi existencia radica en el cerebro… ¿o no?... ¿radica en algún lugar? ¿Cómo me conecto al mundo físico en todo caso?

En fin, este tipo de preguntas han hecho que del estudio del cerebro uno de los más polémicos e interesantes. Además, podríamos decir que el cerebro no coopera mucho para que lo entendamos… sus funciones y procesos son mucho más complicados que los de los huesos, los músculos, el corazón o cualquier otro órgano humano.

Si nos detenemos a sentir el cuerpo por un momento, resulta muy evidente que cuando pensamos, tenemos actividad en la cabeza; los griegos decían que era nuestra conexión con el alma. Pero, ¿qué tanto más ha avanzado la ciencia desde ese entonces? En realidad hemos sido lentos.
A finales del sigo xix, el fisiólogo italiano Mosso, notó que las pulsaciones sanguíneas de su paciente incrementaban en la parte derecha pre-frontal de la corteza del cerebro cuando comenzaba o terminaba de hacer cálculos matemáticos. Mosso concluyó que el flujo sanguíneo era necesario para la función cerebral. Sin embargo, estos estudios no se continuaron por alrededor de medio siglo, hasta 1928, cuando un estudio clínico, publicado por John Fulton señalaba que su paciente insistía en escuchar un ruido en la parte posterior de su cabeza cuando veía. Fulton también escuchó el sonido y lo identificó como el que hace la sangre al pasar por un obstáculo. Continuó con sus estudios para percatarse que el sonido aumentaba si el paciente trataba de ver en la oscuridad, pero se mantenía igual si cualquier órgano requería de la sangre. Este experimento reforzó la ahora aceptada teoría de que el flujo sanguíneo está íntimamente relacionado con la actividad cerebral.
El siguiente paso se dio hasta 1944 cuando el científico estadounidense Kety hizo las primeras mediciones cuantitativas del flujo sanguíneo al cerebro. Su método consiste en hacer que el paciente respire una mezcla de oxígeno con algún gas inerte, el cual se queda en la sangre sin consecuencias. Posteriormente se extrae sangre de diferentes puntos y se mide la concentración del gas inerte. Este método daba un gran paso, pero no podía decir nada sobre la zona del cerebro en la que se tenía la actividad cerebral. Fue hasta la década de los 60 cuando el mismo Kety con sus colaboradores suecos Ingvar y Lessen desarrollaron un método para hacer mediciones un poco más localizadas, aunque en no con mucha resolución.

Para poder tener una imagen más clara del flujo sanguíneo en el cerebro, fue necesario que la resonancia magnética y la tomografía (por emisión de positrones) se desarrollaran aproximadamente hace 30 años. Estos desarrollos tecnológicos propulsaron drásticamente las neurociencias. Pero hablaremos de ellos y sus implicaciones en los siguientes artículos.




Fuentes:
THE DETERMINATION OF CEREBRAL BLOOD FLOW IN MAN BY
THE -USE OF NITROIJS OXIDE IN LOW’ CONCENTR~ATTONS1
SEYMOUR S. KETY AND CARL F. SCHMIDT
From the Laboratory of Pharmacology, University of Pennsylvania Medical

A brief history of human brain mapping
Marcus E. Raichle
Washington University School of Medicine, 4525 Scott Avenue, St Louis, MO 63110, USA

Wikipedia/kety

Feliz Cumpleaños Mister Darwin

Hace exactamente 200 años, el 12 de febrero de 1809, nació el prolífico biólogo Charles Darwin; uno de los científicos que ha impactado la ciencia por más tiempo. Y es que ni él mismo imaginaba la cantidad y variedad de áreas de la ciencia en las que su trabajo sería relevante.

Su idea central, la misma que generaría largas discusiones y serviría como piedra filosofal para muchas investigaciones, puede resumirse en: “Las especies van cambiando poco a poco para adaptarse al medio hasta convertirse en otras especies”. Aunque en realidad su teoría es mucho más compleja y difícil de analizar. Por un lado, la mayoría de las premisas que sugiere en su libro han ido cayendo poco a poco con los años. Sin embargo, su idea central se vio muy reforzada con el descubrimiento de la estructura del ADN a mediados del siglo pasado (~1955).

No fue sino hasta hace diez años que realmente se pudo analizar toda la secuencia de un apersona, con el proyecto del genoma humano. Aunque contrario a lo que la comunidad científica esperaba, los análisis del genoma humano no han dado resultados contundentes que confirmen la evolución como lo esperábamos… los cambios vistos en la secuencia genética, no corresponde tan claramente los cambios esperados de acuerdo a los mecanismos conocidos actualmente.

Hay varios enfoques que se le pueden dar a estos resultados. Uno: La teoría de la evolución es una falacia total que jamás debió haber existido… aunque más bien pienso que es una falacia menor que puede ser corregida. Por el afán de seguir pensado mantengamos este razonamiento. Dos: que no hemos encontrado todos los mecanismos posibles para la evolución; incluso hay quien afirma que ha habido periodos en la historia de la evolución en los que las mutaciones se han disparado… queda por ver que puede inducir estos periodos y con que mecanismos. Tres (y el actualmente en boga): no todas las especies vienen de un ancestro común… a pesar de tener similitudes con los primates, es posible que diversos grupos de primates vengan de diferentes caminos evolutivos que llegaron a respuestas similares para problemas similares, pero comenzaron de puntos distintos.

Aquí nos quedamos con otro ejemplo de la ciencia en movimiento, de sus fronteras, de preguntas sin respuesta, de muchas sugerencias pero pocas conclusiones. La belleza del misterio y la continua búsqueda. Sin lugar a dudas, Charles sigue siendo un protagonista en la incitación a la hipótesis y en la sugerencia caminos. Nos dejó por herencia una idea peligrosa y hermosa. Gracias y feliz cumpleaños mister Darwin.

Se Permite Curar

Ahora que Obama ha entrado como titular del gobierno estadounidense, la perspectiva para el desarrollo científico ha cambiado mucho. En general para bien, pero un cambio tan grande estaría incompleto si no hubiera generado cierta polémica. Además de incrementar radicalmente el presupuesto para el área, la FDA (Food and Drugs Administration) ha dado permiso a la compañía Geron, en California, de experimentar con células madre para el tratamiento de daños en la columna. Esto tiene muchas implicaciones.

Primero, las células madre son células que no se han diferenciado, es decir, pueden desarrollar células de varios tipos que tienen ya una función específica. Hay varios tipos de células madre dependiendo del tipo de célula en el que puede diferenciarse. Un tipo particularmente interesante es la célula madre embrionaria, puede diferenciarse en cualquier tipo de célula, incluyendo neuronales. Esto, en teoría, puede permitir la reconstrucción de daños neuronales que antes se suponían irreparables. No más paralíticos… Pero el camino no es todo planito, el tratamiento no se ha desarrollado y hay mucho que hablar contra él: para obtener células madre embrionarias, con la tecnología actual, hay que destruir un embrión. Puedes volver a caminar… si destruyes a tu hijo. Maldición bíblica.

Afortunadamente, este camino por ahora ha quedado cerrado y la investigación que se comenzará a hacer es con células madre de adultos. Para conseguirlas no es necesario más que un piquete. Evidentemente, resolver el problema se complica pues no cualquier tipo de célula madre sirve para cualquier aplicación. Sin embargo las aplicaciones aún son diversas: administración de fármacos, reconstrucción neuronal y reconstrucción de la mielina entre otras. Esta última aplicación es por donde se va a comenzar. La mielina es el recubrimiento de los nervios. Geron trabaja con la premisa de que, muchas veces, después de un accidente en la columna, la red neuronal que queda es suficiente, pero se queda sin la protección adecuada. Por eso es importante regenerar la mielina a la brevedad posible para disminuir los daños del trauma. De tener éxito estos experimentos, se abre la posibilidad a muchas otras aplicaciones como curar la esclerosis múltiple. Pero para eso falta hacer más investigación, eso toma tiempo y otros recursos.

Por otro lado, varios investigadores independientes, académicos de universidades y otros laboratorios públicos, está preocupados por el rumbo que puede llevar esta investigación. No obstante Geron ha demostrado confiable de los grupos para trabajar con dichas células, no deja de ser industria privada y tener intereses privados. Esto ha levantado sospechas sobre la información que se va a generar y la información que se va a publicar. Especialmente siendo un tema tan sensible y con tanto potencial en la medicina, que no hay que negarlo, también es un negocio.

En cualquier caso, esperemos la investigación sea exitosa, y pronto ayude a mejorar la movilidad de quienes se lastimaron la columna y de quienes tienen esclerosis múltiple.

¿Más Mujeres o más Hombres?

La forma en que los hombres y las mujeres transmiten información genética a sus hijos, tiene mecanismos diferentes. Es por esto que es posible rastrear los genes maternos por un lado y los paternos por otro. Teniendo la información genética de una población grande, es posible encontrar el número de generaciones promedio que pasan para tener un ancestro común, sea mujer o hombre.

El número de generaciones propiamente, varía mucho dependiendo del grupo en al que estemos analizando. Pero normalmente no es mayor a 15 generaciones, y hay grupos en los que no llega a 5. Incluso hay quien asegura que en treinta generaciones prácticamente cualquier persona del mundo comparte algún ancestro. Pensemos que en treinta generaciones, tenemos más de mil millones de ancestros (2 a la 30); la población del mundo en los 1600 se estima en 5oo millones. Evidentemente en tantas generaciones hay que contar las mezclas internas y las grandes barreras sociales en las que si bien ha habido mezcla, es ínfima comparada con las poblaciones totales. Por lo que con gente de nuestro país o de nuestra región probablemente tenemos un ancestro común en menos de diez generaciones, pero con todo el mundo, habrá que irse bastante más lejos.

Regresando a la forma en que los hombres y las mujeres transmiten sus genes. De acuerdo al doctor Alon Keinan, de la escuela de medicina de Harvard, es posible recorrer la historia genética de ciertos grupos, y encontrar en cierto punto, más ancestros comunes mujeres que hombres. Esto en poblaciones del este de Asia y de Europa. Lo mismo no es observado en poblaciones africanas. Tristemente y en contra del rigor científico, no se incluyeron poblaciones americanas, medio orientales, del sur de África o de Oceanía. De cualquier forma son seis grupos étnicos y con suficientes especímenes (más de 6000 cada uno) para tener validez.

Lo interesante de este sesgo, es que coincide con el tiempo en el que se cree que el hombre migró justamente fuera de África. Hay muchas hipótesis sociales y evolutivas al respecto. Por el otro lado, hay otros grupos de científicos, como el del doctor Hammer que con estudios similares en otros grupos étnicos, han concluido incluso lo contrario para el mismo periodo de tiempo. De cualquier forma, ambos grupos coinciden en que la relación entre el número de mujeres y hombres ha cambiado en diferentes momentos históricos. Todos cargamos con un poco de evidencia al respecto.