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Las formas de vida más antiguas del planeta habitan en un lago argentino septiembre 7, 2009

Posted by Manuel in biologia, ciencia, creacionismo, divulgación científica, evolucion, geología, microbiologia, origen de la vida, paleontología.
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María Eugenia Farías, la investigadora, en plena sesión de buceo. | elmundo.es

María Eugenia Farías, la investigadora, en plena sesión de buceo. | elmundo.es

El Mundo Digital

La investigadora se zambulle ruidosamente en las aguas cristalinas de la laguna y las llamas que la observaban desde un promontorio, huyen en dirección a los volcanes que se alzan a lo lejos. Pareciera que los camélidos y María Eugenia Farías fuesen las únicas criaturas en el árido desierto de la Puna de Salta.

Pero hay otras formas de vida, que no pueden ser detectadas a simple vista. Se trata de los estromatolitos, organismos que ya existían hace 3.500 millones de años, poco después de la formación del planeta Tierra. Farías, directora del Laboratorio de Investigaciones Microbiológicas de Lagunas Andinas (LIMLA), descubrió, al noroeste de la provincia de Salta (Argentina) un ecosistema único en el mundo, donde los estromatolitos aún perduran, fosilizados y lo que es aún más asombroso, en forma de organismos vivos.

Ellos constituyen agrupaciones de microbios fotosintéticos, asociados a distintos tipos de bacterias y a concreciones calcáreas que forman verdaderas rocas orgánicas. Se les puede describir como una arcaica y diminuta planta de energía, con mecanismos diferenciados: las algas producen la fotosíntesis y absorben el CO2. Las bacterias reciclan los nutrientes minerales. El proceso se completa con la liberación de oxígeno. “De hecho, fueron estos microorganismos extremófilos u otros similares los que crearon nuestra atmósfera, rica en ozono, e hicieron posible la aparición de formas más complejas de vida”, indica Farías. (más…)

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Evidencias, sólo evidencias (1) junio 2, 2009

Posted by Manuel in biologia, ciencia, creacionismo, diseño inteligente, divulgación científica, escepticismo, evolucion, microbiologia, mutaciones, origen de la vida, paleontología.
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mitocondria
Dos mitocondrias vistas al microscopio electrónico de transmisión. Fuente: Wikipedia.

Hacer divulgación científica no es fácil. A pesar de que Niels Bohr afirmara que un buen docente de física era aquel que fuese capaz de hacerle entender la estructura del átomo a su abuela (la cual no tenía conocimientos de física), lo cierto es que trasmitir la complejidad del conocimiento científico que hoy poseemos a personas no familiarizadas con la rigidez y rigurosidad de la ciencia, es muy complicado.

Una analogía fácil de entender es aquella que compara a los científicos con detectives privados que van tras pistas que le permitan resolver un caso. Eso es muy familiar, gracias a las películas e innumerables series que podemos ver en las pantallas. Al igual que a los detectives les llegan casos, los científicos nos preguntamos cómo funciona la naturaleza y cuál es el origen de sus componentes. El detective establecerá hipótesis, buscará pruebas, descartará aquellas teorías que no se soportan por las evidencias y se quedará con aquella que está sustentada en todas las pruebas que haya encontrado.

Aquí os planteo un juego, vamos a meternos en la piel de un detective. O mejor aún, de un científico. Y este científico va a plantear una pregunta; la cual va a ser nuestro caso. Posteriormente describiré las evidencias experimentales que se poseen para contestar a la pregunta y os dejaré para que vosotros resolváis el puzzle, hagáis encajar todas las piezas y formuléis una hipótesis o incluso una teoría científica si pensáis que las evidencias experimentales son muy convincentes.

La pregunta es muy sencilla: ¿cuál es el origen de la mitocondria?. En primer lugar tenemos que situar el caso, saber de lo que hablamos.

¿Qué es una mitocondria?
Las mitocondrias son orgánulos, presentes en la inmensa mayoría de las células eucariotas. Están encargadas de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular; actúan por tanto, como centrales energéticas de la célula que sintetizan ATP por medio de la fosforilación oxidativa. Realizan, además, muchas otras reacciones del metabolismo central e intermediario, como la síntesis de algunos coenzimas, o algunos pasos del catabolismo lipídico.

Bien ya sabemos lo que son, orgánulos de las células eucariotas productoras de la energía que necesita la célula. Presentan una membrana que las aísla del resto de la célula, como ocurre con otros orgánulos.

Volvamos al caso por resolver, ¿cuál es el origen de la mitocondria?, ¿cómo ha llegado este orgánulo al interior de la célula eucariota?. Veamos todo los datos que diferentes grupos de investigación a lo largo del mundo han ido recogiendo:

1. Las mitocondrias tienen ADN en su interior.
2. La molécula de ADN es circular. Esa es una característica típica de células procariotas, no de eucariotas, donde las moléculas de ADN son lineales.
3. Los genes mitocondriales no tienen intrones, sino que son similares a los de bacterias.
4. Las mitocondrias poseen ribosomas que traducen los ARN mensajeros sintetizados en el interior del orgánulo. Estos ribosomas son similares a los bacterianos, no a los de eucariotas.
5. Cuando se analizan filogenéticamente los genes 16S rDNA, aquellos que codifican para la subunidad 16S del ribosoma, se observa que éstos son muy cercanos taxonómicamente a los de alfa-Proteobacterias.
6. El código genético mitocondrial es similar al de algunas alfa-proteobacteria, y distinto a los de las células eucariotas. Como ejemplo, el codón UGA del ARN mensajero de un hepatocito es traducido como “parada de la traducción”, mientra que el mismo codón de las mitocondrias de estas células incorporan un triptófano.
7. El tamaño de las mitocondrias es similar al de muchas bacterias.
8. El genoma de las células eucariotas poseen genes que proceden de las mitocondrias, y éstos son similares a los que poseen muchas bacterias.
9. Las mitocondrias son incapaces de vivir fuera de la célula eucariota.
10. Sin embargo se han encontrado células eucariotas que sí pueden vivir sin mitocondrias. En esos casos el ATP es aportado por bacterias que viven en el citoplasma celular como muestra este ejemplo.

Aquí tenéis 10 evidencias con los que se puede(n) articular una(s) teoría(s) del origen de las mitocondrias. Por supuesto, hay más información en la literatura científica que puede, o bien apoyar vuestra explicación, o bien refutar la que otras personas aporten, si ésta es diferente a la vuestra.

Addedum: Este artículo es el primero de una serie en el que vosotros mismo vais a sacar las conclusiones. Y quien no esté de acuerdo con alguna de las teorías vertidas deberá explicar el por qué y mostrar sus evidencias. Porque lo que aquí no se podrá decir es que no hay evidencias experimentales, repetibles y observables en cualquier laboratorio del planeta.

Como pasar de procariota a eucariota mayo 6, 2009

Posted by Manuel in biologia, ciencia, creacionismo, diseño inteligente, divulgación científica, evolucion, microbiologia, mutaciones, paleontología.
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Los mecanismos moleculares que han llevado a originar una célula eucariota sigue siendo una de las grandes preguntas en el campo de la biología evolutiva. Aquellos que ven la evolución como algo perverso, plantean esto como un problema inabarcable para la ciencia, y por tanto debemos de aceptar la creación de todos los seres vivos en su forma actual, como única alternativa posible. Además, en su afán de desacreditar la evolución, plantean experimentos tan absurdos como esperar que una bacteria se transforme en eucariota bajo la atenta mirada de un investigador en el microscopio.

Dejando ideas peregrinas aparte, la ciencia plantea varias hipótesis acerca del origen de la célula eucariota. Una de ellas es la que hipotetiza un origen simbionte de los eucariotas.
simbionte
Según esta hipótesis la célula eucariota ha surgido por una asociación entre un ancestro eucariota (un núcleo rodeado de membrana) o bien una arqueobacteria que ha establecido simbiosis con otras bacterias, que son el origen de las mitocondrias (producen ATP), cloroplastos (obtienen energía a partir de la luz) o cilios (que permiten el movimiento).

Esta hipótesis es muy atractiva pero, ¿está basada en pura especulación o por el contrario existe alguna evidencia experimental de que esto puede ser así?. Evidentemente lo que no se puede hacer es esperar que estas asociaciones se establezcan ante nuestros ojos en el laboratorio, pero sí podemos escudriñar y buscar en la naturaleza algún modelo que nos permita comprobar si esto es factible.

En el norte de Australia vive una especie de termitas cuyo nombre científico es Mastotermes darwiniensis.
termita4
Este voraz insecto se alimenta de madera, entre otros sustentos vegetales. Un componente muy abundante de la madera es la celulosa, un polímero que no es fácil de digerir. El intestino de las termitas constituye un interesante ecosistema donde abundan las bacterias y los protozoos. Muchos de ellos ayudan a la digestión de la celulosa. Son tan importantes, que sin estos microorganismos, la termita no podría digerir este polímero glucídico.

Uno de los protozoos que reside como simbionte en el tubo digestivo de la termita es Mixotrica paradoxa un eucariota móvil descrito por vez primera en 1933 por J.L. Sutherland.
mixotrica
Este organismo eucariota está lleno de curiosidades. En primer lugar no posee mitocondrias. En su lugar posee bacterias endosimbiontes en su citoplasma que suministran al protozoo el ATP necesario para vivir. Mixotrica es móvil, y para poder moverse posee una serie de flagelos en uno de los polos de la células. Sin embargo estos flagelos sólo le permiten rotar sobre sí mismo, no puede avanzar ni retroceder. Esta tarea la llevan a cabo 250.000 espiroquetas, como las de la foto, que se encuentran insertadas en las membranas celulares.
espiroqueta
Y esas bacterias que están asociadas al protozoo son imprescindibles para que Mixotrica pueda vivir. Sabemos que los antibióticos presentan una leve toxicidad para las células eucariotas, mientras que matan a los procariotas. Se ha podido comprobar que la adición de concentraciones de antibiótico que no son tóxicas para eucariotas, pero sí matan bacterias, impedían el desarrollo de Mixotrica, lo que sugiere que las bacterias asociadas al protozoo son necesarias para su supervivencia.

En resumen Mixotrica es un bonito modelo que aportar evidencias de simbiogénesis como origen de la célula eucariota. La combinación es posible y viable, al menos en el entorno en el que estos organismos viven.

Referencias:

Margulis, L. y Sagan, D. (2001) The beast with five genomes. Natural History

Radek y Nitsch (2007) Eur. J. Prot. 43:381-294.