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Mamut a la brasa octubre 16, 2008

Posted by Gonn in biologia, ciencia, creacionismo, diseño inteligente, divulgación científica, evolucion, geología, historia de la ciencia, paleontología.
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Aunque últimamente, con esto de escribir la tesis, no estoy muy activo por estos lares, me animo a escribir y compartir este artículo sobre una historia que recién he leído en el libro que actualmente tengo entre manos: “El collar del Neandertal”, del excelente científico y divulgador Juan Luis Arsuaga (y lo digo de primera mano porque fue mi profesor en una asignatura durante la carrera).
Pues bien, en el capítulo 5, Arsuaga se explaya acerca de los principales animales que convivieron con el Homo sapiens y el Homo neandertalensis, a través de los fósiles que han llegado hasta nuestros días.
En las primeras páginas cuenta la conocida aventura del mamut de Beresowka, que él a su vez extrae del libro escrito (y publicado en 1902) por uno de los protagonistas de la historia, Otto Hertz (zoólogo). Otto, junto a sus dos subordinados D. P. Sewastianoff (estudiante de geología) y D. P. Pfizenmayer (taxidermista), parten desde Irkutsk hacia el río Beresowka, subvencionados por la Academia Imperial de Ciencias de San Petersburgo donde trabajan, con el objetivo de trasladar un mamut congelado, cuyo cuerpo había sido encontrado el año anterior. El equipo también contaba con dos cosacos y tres guías. Tras recorrer cerca de 6000 km entre trayectos a caballo y a pie (y descontando trayectos en barco y tren), con temperaturas que podían alcanzar los -50º C, y perder uno de los guías al ahogarse en uno de los helados ríos que cruzaron, lograron llegar hasta el cuerpo del mamut. Sin embargo, sus problemas no habían hecho más que empezar pues el cuerpo del mamut pesaba cerca de 2000 kg (luego se pudo determinar de forma exacta: 1638 kg), lo que dificultaba enormemente su transporte. Finalmente optaron por trocear el cuerpo del mamut y así repartir el peso en diferentes trineos. Además, era necesario evitar que se descongelara durante el viaje de vuelta a Irkutsk, por lo que decidieron viajar día y noche. Si tenemos en cuenta que toda esta aventura tuvo lugar en pleno mes diciembre, podemos hacernos una idea de la magnitud de la proeza. Finalmente, la expedción logra llegar a Irkutsk, desde donde se trasladan rápidamente hasta San Petersburgo en tren. A pesar de que durante el trayecto el mamut comenzó a pudrirse, se pudo disecar con éxito, para ser expuesto en el Museo Zoológico de San Petersburgo, donde puede contemplarse en la actualidad.

Sin embargo, estos científicos parece ser que decidieron comenzar su labor de investigación bastante antes de regresar a sus laboratorios. Durante el épico transporte, uno de ellos (no se especifica quién) decidió probar la carne del mamut sazonada adecuadamente, con el fin de determinar si era comestible. El escaso tiempo que, al parecer, duró el bocado en su estómago despejó todo tipo de dudas al respecto. No obstante, esta no ha sido la única “barbacoa prehistórica”. En 1976 fue hallado un bisonte congelado en Alaska, que fue bautizado con el nombre de Blue Babe por el color azulado de su piel. En este caso, fue el paleontólogo Björn Kurtén quien tuvo el placer de degustar un estofado con carne de Blue Babe, y en este caso, según afirma él, con éxito, ya que la carne debajo de la piel azul parecía encontrarse bastante fresca y presentaba un sabor agradable.

Con este tipo de hallazgos cabe preguntarse cómo es posible que se formen este tipo de fósiles, en los cuales podemos encontrar incluso restos bastante bien conservados de piel, carne o vísceras, a pesar de los miles de años transcurridos desde su muerte. Al contrario de lo que pudiera pensarse, estos mamuts, renos o bisontes congelados no son encontrados en el interior de bloques de hielo, como si fueran cubitos de hielo gigantes con una sorpresa en el interior, sino que se conservan enterrados en lo que se denomina permafrost, que viene a ser el suelo que permanece permanentemente congelado en la superficie de las regiones frías. Es necesario que dicho suelo sea excavado, de forma natural (erosión) o artificial (ser humano), para poder descubrir estas reliquias. El proceso de fosilización se podría explicar de la siguiente manera: nuestro querido mamut muere por la razón que sea y termina sus días en una zona de sombra, donde no suele dar el Sol. Su cuerpo comienza a momificarse de forma natural por efecto del frío, con lo que se evitan los procesos de descomposición. Posteriormente, debido al calor del Sol del verano, es posible que se fundiera el hielo de las capas más superficiales del permafrost lo que daría lugar a un inevitable encharcamiento, ya que el agua es incapaz de atravesar las impermeables capas más profundas del permafrost que permanecen congeladas. El consecuente ablandamiento del suelo daría lugar a que el cadáver del mamut quedase semienterrado. Si multiplicamos este proceso por cada verano que ha pasado desde ese momento (hace miles de años) no cuesta imaginarse cómo terminó nuestro mamut totalmente sepultado, congelado y en un excelente estado de conservación, llegando así hasta nuestros días.

En este estado han sido encontrados varios mamuts a lo largo de la historia de la paleontología. Sin embargo, dada la inmensa extensión que abarca Siberia, que es donde existen más posibilidades de encontrar mamuts en estas condiciones, ¿cuántos mamuts pueden quedar por ahí congelados, esperando ser encontrados?

Referencias:
Arsuaga, Juan Luis (1999): El collar del Neandertal. Ediciones Temas de Hoy, S.A. (T.H.)

Experimentos de biología molecular (1): electroforesis octubre 16, 2008

Posted by Manuel in biologia, ciencia, divulgación científica, experimentos caseros, microbiologia.
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La electroforesis es una técnica para la separación de moléculas (proteínas o ácidos nucleicos) según la movilidad de estas en un campo eléctrico a través de una matriz porosa, la cual finalmente las separa por tamaños moleculares y carga eléctrica, dependiendo de la técnica que se use. Los ácidos nucleicos ya disponen de una carga eléctrica negativa, que los dirigirá al polo positivo, mientras que las proteínas se cargan con sustancias como el SDS (detergente) que incorpora cargas negativas de una manera dependiente del peso molecular. Para la separación se usa un gel de agarosa o poliacrilamida (fibras cruzadas, como una malla). Al poner la mezcla de moléculas y aplicar un campo eléctrico, éstas se moverán y deberán ir pasando por la malla, por la que las pequeñas se moverán mejor, más rápidamente. Así, las más pequeñas avanzarán más y las más grandes quedarán cerca del lugar de partida.

Electroforesis en gel

La electroforesis en gel es un grupo de técnicas empleadas por los científicos para separar moléculas basándose en propiedades como el tamaño, la forma o el punto isoeléctrico. La electroforesis en gel se utiliza generalmente con propósitos analíticos, pero puede ser una técnica preparativa para purificar moléculas parcialmente antes de aplicar una espectroscopía de masas, una PCR, una clonación o una secuenciación de ADN.

La segunda parte del nombre, gel se refiere a la matriz usada para separar las moléculas. En muchos casos un gel es un polímero entrelazado de porosidad controlable. Cuando la separación es de proteínas, ADN o ácidos nucleicos pequeños (ADN, ARN o ribonucleótidos), el gel está compuesto por diferentes concentraciones de acrilamida/bis-acrilamida y un iniciador de la polimerización, para producir redes de poliacrilamida de diferentes tamaños. Para separar ácidos nucleicos grandes (más de unos centenares de bases), la matriz empleada es agarosa purificada. En ambos casos, el gel forma una matriz sólida pero porosa. La acrilamida, en contraste con la poliacrilamida, es una neurotoxina y debe ser manejada cuidadosamente para evitar envenenamientos.
La primera parte del nombre, electroforesis, se refiere a la fuerza electromotriz que es empleada para desplazar las moléculas a través del gel. Al situar las moléculas en el gel y aplicar una diferencia de potencial eléctrico, las moléculas se mueven a diferentes velocidades, hacia el cátodo, si están cargadas positivamente, y hacia el ánodo, si están cargadas negativamente (en una electroforesis, los electrodos se comportan igual que en una cubeta electrolítica).

Aplicaciones

Ácidos nucleicos

En los ácidos nucleicos la dirección de migración es del electrodo negativo al positivo, y esto es debido a la carga negativa presente en el esqueleto azúcar-fosfato. En los fragmentos de ADN dobles (con estructura de doble hélice) la velocidad de migración es inversamente proporcional a su tamaño. En fragmentos simples de ADN (una sola cadena) y ARN, dichas moléculas tienden a plegarse de forma compleja y a migrar de forma más complicada, según la estructura terciaria formada tras el plegamiento. Sin embargo, compuestos que puedan romper los enlaces de puente de hidrógeno, como el hidróxido de sodio o la formamida, son empleados para ‘desplegar’ las moléculas plegadas y permitir que la velocidad de migración dependa únicamente del tamaño y no de la estructura formada tras el plegamiento.

Proteínas

Por otra parte, las proteínas no tienen una estructura predecible como los ácidos nucleicos, y por tanto sus velocidades de migración no son similares entre ellas. Incluso puede que no migren ni al aplicar una fuerza electromotriz (al encontrarse en su punto isoeléctrico). En estos casos, las proteínas se desnaturalizan mediante la adición de un detergente como el dodecilsulfato sódico/dodecilfosfato sódico (SDS/SDP). Estos detergentes son agentes reductores que rompen los enlaces disulfuros, separando a la proteína en sus sub-unidades y además le otorgan una carga neta negativa que les permite migrar a través del gel en relación directa a su tamaño, ya que la cantidad de cargas negativas que se unen a la proteína depende del tamaño de ésta, existiendo una relación masa/carga similar. Además, la desnaturalización hace que pierdan su estructura terciaria y por tanto su velocidad de migración es proporcional al tamaño y no a su estructura terciaria. Así, los más grandes se desplazan más lentamente.

Revelado y visualización

Cuando se ha completado la electroforesis, las moléculas más pequeñas han llegado al ánodo. Entonces se pueden revelar mediante la adición de un colorante específico para hacerlas visibles. Se emplean compuestos como el bromuro de etidio, para los ácidos nucleicos, o la plata, para las proteínas. Asimismo se emplean otros métodos para visualizar la separación de la mezcla en el gel. Si el reactivo es fluorescente bajo la luz UV, se puede simplemente hacer una fotografía de la placa bajo dicha luz. También, si las moléculas contienen átomos radiactivos se puede efectuar una autorradiografía.

Si se han inyectado varias mezclas una junto a otra en la placa, se producirán separaciones paralelas. Cada separación mostrará distintas bandas correspondientes a cada componente de la mezcla. Si las separaciones son incompletas, se dará un solapamiento entre bandas haciendo indistinguibles dos o más componentes.
Las bandas en diferentes separaciones paralelas que están a la misma distancia del principio significa que contienen moléculas que han atravesado el gel a la misma velocidad. Existen marcadores especiales que contienen una mezcla de moléculas de tamaño conocido. Si se hace una electroforesis de un marcador con una mezcla desconocida, las bandas observadas en el marcador pueden ser comparadas con las obtenidas en la mezcla desconocida para determinar su tamaño. La distancia a la que se encuentra la banda del principio es (aproximadamente) inversamente proporcional al logaritmo del tamaño de la molécula.

Fragmentos de ADN teñidos en bromuro de etidio tras una electroforesis en un gel de agarosa

Proteínas teñidas con Coomassie tras una electroforesis desnaturalizante en geles de poliacrilamida

Fuente: Wikipedia
Más información: Desde Mendel a las moléculas


Un cráneo fósil desvela las claves del origen de los animales terrestres octubre 16, 2008

Posted by Manuel in biologia, ciencia, creacionismo, diseño inteligente, divulgación científica, evolucion, geología, paleontología.
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El estudio del fósil muestra cómo el salto del agua a la tierra fue muy gradual

TANA OSHIMA

Debemos nuestra existencia a la suerte. En el laberinto de probabilidades remotas, la buena fortuna quiso, si nos remontamos sólo al Devónico (hace 410-360 millones de años), que unos peces minoritarios fueran los elegidos para, más tarde, conquistar los continentes. Durante esa transición, ocurrida en apenas unos instantes geológicos (pero no tan breves, en realidad), aquellos peces fueron sufriendo cambios morfológicos. Los más evidentes fueron el paso de aletas a patas, lo que dio lugar a los llamados tetrápodos (literalmente, “de cuatro patas”).

La paleontología reconstruye la historia de la vida uniendo piezas de un puzzle aún lleno de agujeros. En 2004, un equipo dirigido por Ted Daeschler, de la Academia de Ciencias Naturales de Estados Unidos, descubrió uno de esos fósiles de transición que encajaban perfectamente en la escala evolutiva entre el pez y el tetrápodo.Tiktaalik roseae era un animal de hasta 2,5 metros de largo, dotado de “aletas” sólidas, capaces de sostener el peso del cuerpo, y con una cabeza chata, similar a la de un cocodrilo. Era un voraz depredador de dientes afilados que vivió en el mar del Devónico tardío, hace 375 millones de años.

Pero Tiktaalik ha tardado cuatro años desde su descubrimiento en hacer sus confesiones más interesantes a los paleontólogos: este híbrido ya contaba con los rasgos craneales que habían sido adjudicados exclusivamente a los animales terrestres. El análisis detallado del cráneo fósil ha confirmado que el salto del agua a la tierra no fue tan rápido como se creía. “En tanto que vertebrado con aletas que comparte muchos rasgos con los vertebrados con patas, Tiktaalik ha sido muy útil para conocer más detalles sobre la transición evolutiva desde el pez hasta los tetrápodos”, explica a EL MUNDO Jason Downs, investigador de la Academia de Ciencias Naturales de EEUU.

“Las características del cráneo en los tetradomorfos primitivos y con aletas es muy diferente de aquéllas de las formas con patas. Esto ha dado la impresión de que el cráneo evolucionó muy rápido en esta transición. Sin embargo, el problema ha sido más causado por una falta de formas intermedias. Con esas formas intermedias, esta transición puede quedar fragmentada en una serie de pequeños cambios. Tiktaalik es una de esas formas intermedias”, añade Downs. Más aún, las características que permitieron más tarde la aparición de cuatro patas y otros rasgos de los tetrápodos fueron, en realidad, adaptaciones para vivir en aguas someras, cuando ninguno de los peces elegidos tenía “previsto” aún dar el salto definitivo a la tierra.
Así lo describe un estudio publicado hoy en Nature.

Una reconstrucción de Tiktaalik roseae, un animal fósil que se sitúa entre el pez y los primeros animales con patas, realizada en 2004. (Foto: Beth Rooney. Modelo: Tyler Keillor)

En efecto, Tiktaalik vivía en el fondo de aguas poco profundas, e incluso quizá se daba algunos paseos cortos por tierra, a juzgar por caracteres de su cráneo, cuello y apéndices que comparte con los vertebrados terrestres que aparecerán más tarde.
De hecho, ya gozaba de cierta movilidad en la cabeza, algo poco útil para los peces que habitaban aguas profundas, según los investigadores, pero sí para los que moraban y cazaban en aguas someras.”Los peces de aguas profundas se mueven y alimentan en espacios tridimensionales y pueden orientarse fácilmente en dirección a su presa”, explica Farish Jenkins, de la Universidad de Harvard. “Un cuello móvil es ventajoso en lugares donde el cuerpo está relativamente fijo, como es el caso de las aguas someras o sobre tierra”. Tiktaalik se inserta perfectamente dentro de esta transición gradual que comenzó en el agua, pues presenta ya la típica reducción del hiomandibular -un hueso que sostiene la mandíbula de los peces, derivado del arco branquial-, fundamental para tener movilidad de cuello y cabeza. Esa reducción y reorientación tienen que ver con el achatamiento del cráneo y abrirán el camino, siempre fortuitamente, para que el hiomandibular se convierta en una pieza clave para que los animales terrestres podamos oír -el estribo, el pequeño hueso que tenemos en el oído interno, es un recuerdo que guardamos de nuestros ancestros acuáticos-.

Todos estos rasgos reafirman la posición intermedia de este animal entre el pez y los tetrápodos. “Con apéndices capaces de soportar el peso del cuerpo, un cráneo más consolidado, costillas capaces de sostener el tronco” en un ambiente más grávido (con respecto al agua), “un sistema respiratorio menos dependiente de la respiración en el agua, una cabeza capaz de movimiento independiente y proporciones craneales que se aproximan a las de los tetrápodos, Tiktaalik revela un estadio importante en el origen de los vertebrados terrestres”, concluyen los autores en su estudio.