Una investigación liderada por el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) muestra que las dosis de radiación ultravioleta (UV) obtenidas desde la superficie de Marte son comparables a las que debieron existir en la tierra primitiva.

Las dosis de UV se han obtenido a partir de datos de irradiancia adquiridos por el instrumento REMS, a bordo del róver Curiosity de la NASA, que aterrizó en el año 2012 en el cráter Gale, cerca del ecuador de Marte.

Los investigadores han analizado más de cinco años marcianos (equivalentes a más de diez años terrestres) de datos de radiación UV en las bandas UV-A, UV-B y UV-C. Los resultados obtenidos muestran que la radiación UV que alcanza la superficie del cráter Gale se compone, en promedio, de 79,6 % UV-A, 15,3 % UV-B y 5,1 % UV-C.

Una protección impredecible

La radiación UV-C es particularmente dañina para los seres vivos. En la Tierra, esta radiación es absorbida por la capa de ozono que protege nuestro planeta. La atmósfera de Marte, a pesar de contener ozono, es unas 100 veces más tenue y, por tanto, no apantalla de la misma manera. Por eso, la radiación solar llega prácticamente en su totalidad hasta la superficie del planeta.

Los resultados de este estudio muestran variaciones drásticas y muy rápidas en los niveles de radiación UV, capaces de cambiar las dosis en más de un 30 % en pocos soles (días marcianos). Estas variaciones son complejas e impredecibles con los modelos atmosféricos actuales.

Aunque las dosis de UV en Marte son muy superiores a las existentes en la Tierra actual, sus niveles son comparables a los que se cree que existían en la Tierra primitiva, cuando la vida se originó y evolucionó.

Así, este estudio demuestra que la radiación UV que alcanza la superficie marciana no es absolutamente incompatible con la vida. Así, puede no ser suficiente por sí sola para eliminar todos los microorganismos terrestres que viajan a bordo de las misiones espaciales.

Sin embargo, resulta esencial mantener las estrictas medidas de protección planetaria para evitar la contaminación de Marte con vida terrestre, especialmente en futuras misiones tripuladas.

Según un estudio publicado en Nature Human Behaviour, los vínculos entre madres y crías de chimpancés salvajes podrían asemejarse a los modelos de apego seguro e inseguro-evitativo observados en las personas.

La teoría del apego fue desarrollada inicialmente para entender las relaciones entre bebés humanos y sus cuidadores. Esta sugiere que las experiencias tempranas de vínculo pueden influir en el desarrollo psicológico y las interacciones sociales.

Los vínculos estructurados y consistentes se consideran como apego organizado, mientras que el apego desorganizado se da cuando los comportamientos son aleatorios o contradictorios, e incluyen típicamente que el bebé tenga miedo a su cuidador.

El apego desorganizado se ha observado en alrededor del 23 % de los bebés humanos en distintas culturas. Aunque esta teoría ha sido influyente en la crianza contemporánea, se sabe poco sobre estos comportamientos en primates no humanos en estado salvaje.

Madres como refugio

Sin embargo, al observar a 18 chimpancés jóvenes responder a amenazas no dirigidas directamente a ellos, Rolland y su equipo encontró patrones de apego seguro e inseguro-evitativo, como la búsqueda de consuelo en los cuidadores durante momentos de angustia.

Específicamente, los investigadores hallaron que los chimpancés jóvenes tendían a gimotear y acercarse a su madre durante un evento amenazante, aunque esta reacción disminuía con la edad.

En 75 de 78 casos, cesaban los quejidos después de la amenaza, independientemente de si la madre se acercaba o no. Sin embargo, en todos los casos en que la madre se acercó, los quejidos cesaron.

Estos resultados sugieren que ciertas características del apego organizado tienen una historia evolutiva profunda, y que los patrones de apego desorganizado están modelados por factores ambientales.

Aunque los autores advierten sobre el tamaño reducido de la muestra, futuras investigaciones podrían usar estos hallazgos para explorar qué factores ambientales podrían estar detrás de las tasas comparativamente altas de apego desorganizado entre grandes simios en cautiverio y humanos.

En la actualidad, muchas ciudades europeas cuentan con la presencia de verdes y brillantes aves tropicales —llamadas cotorras de pecho gris —que viven en enormes colonias de parques urbanos.

El canto de este tipo de loros invasores, procedentes de Sudamérica, llena el aire de espacios naturales como los de Barcelona, en donde se realizó una investigación para conocer cómo son relaciones sociales de estos pájaros y su conexión con la forma que tienen de comunicarse.

De hecho, las cotorras que viven en grupos más grandes producen un repertorio de sonido más cambiante, según indica la investigación.

Es bien sabido que los animales de especies con vidas sociales más extensas tienen una comunicación más compleja. Un ejemplo de ello pueden ser los chasquidos de los delfines o las llamadas de los primates.

Dos años de observación minuciosa

Científicos del Instituto Max Planck de Comportamiento Animal (MPI-AP) y el Museo de Ciencias Naturales de Barcelona dedicaron dos años a la observación minuciosa de 337 cotorras de pecho gris. Documentaron su vida social y grabaron un registro total de 5 599 vocalizaciones.

El equipo examinó los registros sonoros en términos de diversidad de repertorio, es decir en función de la cantidad de sonidos diferentes que podían emitir y el tipo de contacto que realizaban.

Además, la forma en la que se comunicaban mostraba cuál era el papel de cada una en la colonia. “Las que tenían posiciones más centrales en la estructura social tendían a tener repertorios vocales más diversos, argumenta, por otro lado, el responsable de la investigación en el MCNB, Joan Carles Senar.

Las cotorras hembras eran las que producían más este tipo de sonidos, “lo que sugirió que eran el sexo más sociable”, argumenta Smeele.

Comunicación y amistad

Durante la investigación pudieron vincular lo que decían algunas cotorras en función de lo bien que se llevaran con otros miembros de la comunidad.

“Por ejemplo, los individuos que eran muy amigos, y que a menudo iban juntos sonaban menos parecidos entre sí, como si intentaran diferenciarse acústicamente dentro de su pequeño grupo”, dice el investigador alemán.

Los resultados ofrecen nuevas ideas sobre cómo podría haber evolucionado el lenguaje, incluido el de los humanos y pone las relaciones sociales en el centro de la cuestión.

La vida depende de la activación y la desactivación de los genes en un momento específico. Esto ocurre incluso en los seres vivos más simples, pero generalmente en distancias cortas a través de la secuencia de ADN, con el interruptor de encendido o apagado colocado justo al lado de un gen. Este tipo de regulación genómica es básico y probablemente tan antiguo como la vida en la Tierra.

Un nuevo estudio publicado hoy en Nature por un equipo del Centro de Regulación Genómica (CRG) y del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), ambos en Barcelona, ha descubierto que la capacidad de controlar genes desde más lejos, a través de muchas decenas de miles de letras de ADN, evolucionó hace entre 650 y 700 millones de años. Probablemente apareció en los inicios de la evolución de los animales, unos 150 millones de años antes de lo que se creía.

El control genético a larga distancia, o regulación distal, se basa en el plegamiento físico del ADN y las proteínas en bucles sofisticados. Esto permite que regiones alejadas del punto de partida de un gen activen su función. Es una capa adicional de control que probablemente ayudó a los primeros animales multicelulares a construir tipos de células y tejidos especializados sin tener que inventar nuevos genes.

El comienzo de la regulación genómica

Es probable que la innovación crítica se originara en una criatura marina, en el ancestro común de todos los animales existentes. El animal desarrolló la capacidad de plegar el ADN de manera controlada, creando bucles en el espacio tridimensional que ponían en contacto directo fragmentos de ADN lejanos entre sí en un plano bidimensional.

El descubrimiento fue posible gracias a la exploración de los genomas de muchas de las ramas más antiguas del árbol genealógico de los animales, incluidas las medusas peine como la ‘nuez de mar’ (Mnemiopsis leidyi), los placozoos, los cnidarios y las esponjas. También se estudiaron parientes unicelulares que no son animales, pero que comparten un ancestro común.

“Se puede descubrir una gran cantidad de biología nueva observando extrañas criaturas marinas. Hasta ahora, habíamos estado comparando secuencias genómicas, pero gracias a nuevos métodos ahora podemos analizar qué mecanismos de regulación génica controlan la función del genoma en todas las especies”, explica Arnau Sebe Pedrós, coautor principal del y líder del grupo en el CRG.

Si bien no hubo evidencia de regulación distal en los parientes unicelulares de los animales, los animales no bilaterales, como las medusas peine, los placozoos y los cnidarios, tenían muchos bucles. Mnemiopsis leidyi tenía más de cuatro mil bucles en todo el genoma.

El hallazgo es sorprendente dado que su genoma tiene alrededor de 200 millones de letras de ADN. En comparación, el genoma humano tiene 3 100 millones de letras y nuestras células pueden tener decenas de miles de bucles.

Un cambio paradigmático

Hasta ahora, se pensaba que la regulación distal había aparecido por primera vez en el último ancestro común de los animales bilaterales, un grupo de muchos tipos diferentes de animales que apareció por primera vez en la Tierra hace unos 500 millones de años.

Sin embargo, las medusas peine descienden de formas de vida que divergieron temprano de otros linajes de animales hace unos 650 o 700 millones de años. Que las medusas peine sean más antiguas que las esponjas en el árbol de la vida sigue siendo un debate en círculos de biología evolutiva, pero el estudio demuestra que la regulación distal surgió al menos ciento cincuenta millones de años antes de lo que se creía.

Sin embargo, los genomas de los animales no bilaterales no codifican ninguna proteína equivalente a la CTCF. En cambio, los autores descubrieron que las medusas peine usan una proteína arquitectónica diferente que pertenece a la misma familia estructural. El descubrimiento rompe la suposición de que la regulación genómica distal avanzada requiere CTCF.

Ahora sabemos que se pueden utilizar dos proteínas diferentes para unir las piezas distales de ADN en el espacio formando un bucle

Marc A. Marti-Renom (CRG y CNAG)

“Es impresionante que el mismo problema se haya resuelto con diferentes herramientas. Gracias a este trabajo, ahora sabemos que se pueden utilizar dos proteínas diferentes para unir las piezas distales de ADN en el espacio formando un bucle. ¿No es maravillosa la evolución?”, afirma Marc A. Marti-Renom, profesor de investigación y jefe de grupo del CNAG y del CRG.

Posibles aplicaciones

Al igual que las esponjas y las medusas peine, los humanos también están hechos de los mismos componentes básicos del ADN. Hoy en día, nuestros cuerpos dependen de la antigua innovación de la regulación distal para ayudar a crear diferentes tipos de células a partir del mismo ADN, produciendo de todo, desde células cerebrales hasta células inmunitarias. Cuando estos contactos no funcionan, pueden surgir enfermedades.

Un nuevo estudio, publicado en la revista Cell, desarrolla una inteligencia artificial (IA) que diseña moléculas sintéticas capaces de controlar la expresión génica en células de mamíferos sanas.

El equipo del Centro de Regulación Genómica (CRG) ha llevado a cabo un proyecto de investigación que genera secuencias reguladoras de ADN no presentes en la naturaleza. A partir de un modelo de IA se puede pedir a la interfaz que cree fragmentos sintéticos de ADN con criterios personalizados como: “activa este gen en las células madre que se convertirán en glóbulos rojos, pero no en plaquetas”, señalan los autores.

A continuación, el modelo predice la combinación de letras de ADN (A, T, C, G) necesaria para los patrones de expresión génica deseados en tipos específicos de células. Así, los investigadores pueden usar esta información para sintetizar químicamente los fragmentos de ADN de aproximadamente 250 letras y agregarlos a un virus para que lo entregue en el interior de las células.

Para comprobar su efectividad, los investigadores pidieron a la IA que diseñara fragmentos sintéticos que activaran un gen que codifica una proteína fluorescente en algunas células y así dejar los patrones de expresión génica inalterados en otros tipos.

El aprendizaje automático de esta tecnología creó dichos fragmentos desde cero y los investigadores los insertaron en células sanguíneas de ratón, donde el ADN sintético se fusionó con el genoma en lugares aleatorios. El resultado obtenido fue exactamente el deseado y esperado.

Posible aplicación en terapias génicas

Según los científicos, el estudio podría ayudar a desarrollar nuevas terapias génicas que aumenten o reduzcan la actividad de algunos genes. Además, facilita el camino a nuevas estrategias para ajustar las combinaciones de ADN de un paciente y hacer que los tratamientos sean más efectivos y reducir los efectos secundarios.

“Las aplicaciones potenciales son enormes. Es como escribir software, pero para la biología. Nos proporciona nuevas formas de dar instrucciones a una célula y guiar la forma en que se desarrollan y se comportan con una precisión sin precedentes”, afirma Robert Frömel, primer autor del estudio que llevó a cabo el trabajo en el CRG.

Es como escribir software biológico, proporciona nuevas maneras de dar instrucciones a una célula y guiar la forma en que se desarrollan y se comportan con una precisión sin precedentes

obert Frömel, primer autor del estudio (CRG)

Hito en biología generativa

El estudio marca un hito en el campo de la biología generativa. Hasta la fecha, los avances en este campo se habían centrado en el diseño de proteínas para crear enzimas y anticuerpos. Sin embargo, muchas enfermedades humanas se derivan de una expresión génica defectuosa que es específica del tipo de célula, para la cual es posible que nunca exista la proteína perfecta para un potencial fármaco.

Según señala a SINC Lars Velten, jefe de grupo en el CRG, “el objetivo de este trabajo es entender la ‘gramática’ del ADN potenciador, es decir, cómo funciona y regula la expresión genética”. Los resultados se han obtenido usando células sanguíneas de ratón y “si se utilizara en organismos vivos en el futuro, necesitaríamos estudios de seguridad a corto plazo en animales”, aclara.

Hemos creado una IA que nos ayuda a comprender y elaborar las frases cortas de ADN, un paso que algún día podría hacer que las terapias génicas sean más seguras y precisas

Lars Velten, jefe de grupo en el CRG

En cuanto a cuestiones bioéticas, el coautor añade: “No reescribimos genomas completos. Hemos creado una IA que nos ayuda a comprender y elaborar las frases cortas de ADN, un paso de conocimiento que algún día podría hacer que las terapias génicas sean más seguras y precisas”.

“El modelo sugiere diseños de ADN, pero una rigurosa validación de laboratorio decide cuáles de ellos avanzan. Además, añadimos elementos de control solo a las células no reproductivas (somáticas), por lo que ningún cambio pasa a las generaciones futuras”, aclara.

Enormes volúmenes de datos biológicos

La expresión génica está controlada por elementos reguladores como los potenciadores, pequeños fragmentos de ADN que activan o desactivan genes. Para corregir la expresión génica defectuosa, la IA puede ayudar a diseñar potenciadores ultraselectivos que no existen en la naturaleza y crear terapias sin efectos no deseados en células sanas.

El desarrollo esta tecnología de aprendizaje automático requiere una gran cantidad de datos de alta calidad, pero en el caso de los potenciadores hay un registro escaso. Por ese motivo, los investigadores crearon enormes volúmenes de datos biológicos para construir su modelo de IA.

A través de miles de experimentos con modelos de laboratorio de formación de sangre humana, estudiaron tanto los potenciadores como los factores de transcripción, proteínas que también intervienen en el control de la expresión génica.

“Para crear un modelo de lenguaje para la biología, hay que entender el lenguaje que hablan las células. Nos propusimos descifrar estas reglas de gramática para los potenciadores y así poder crear palabras y frases completamente nuevas”, explica Velten.

La mayor biblioteca de potenciadores

Hasta ahora, los potenciadores y los factores de transcripción se han estudiado utilizando líneas celulares de cáncer porque resulta más fácil trabajar con ellas. En cambio, los autores de esta investigación estudiaron células sanas porque es más representativo de la biología humana. Su trabajo ayudó a descubrir mecanismos sutiles que dan forma a nuestro sistema inmunológico y a la producción de células sanguíneas.

Una vez insertados en las células, el equipo midió la actividad de cada potenciador sintético en siete etapas del desarrollo de las células sanguíneas. Con este método descubrieron que muchos potenciadores activan genes en un tipo de célula, pero reprimen la actividad de genes en otra.

La mayoría de los potenciadores funcionan como el volumen de una radio que aumenta o disminuye la actividad de los genes mientras que otros actúan como interruptores de encendido o apagado. Los autores del estudio lo denominan ‘sinergia negativa’.

Los datos de los experimentos fueron cruciales para establecer los principios de diseño del modelo de aprendizaje automático. Una vez el modelo tuvo suficientes mediciones sobre cómo cada potenciador sintético cambiaba la actividad génica en células reales, este pudo predecir nuevos códigos de ADN.

El estudio fue diseñado como un proyecto piloto para determinar si la tecnología funcionaría antes de iniciar una investigación a mayor escala. Esto es solo la punta del iceberg, ya que tanto los humanos como los ratones cuentan con aproximadamente 1 600 factores de transcripción encargados de regular sus genomas.

La difusión del mejor conocimiento a una audiencia masiva de hispanohablantes, impulsada por la sección de Ciencia de la Agencia EFE (EFE Ciencia), y el amplio impacto alcanzado por el innovador trabajo divulgativo del matemático Eduardo Sáenz de Cabezón, capaz de combinar el rigor con el humor, han sido reconocidos en la IV edición de los Premios CSIC-Fundación BBVA de Comunicación Científica.

El jurado ha valorado especialmente que el equipo de EFE Ciencia lleva décadas explicando a sus lectores “la relevancia de la investigación y la ciencia, sin dejarse llevar por el titular llamativo o controvertido”, con una labor que “se hace al margen de la feroz competitividad de los medios de comunicación por el clic y en el necesario combate contra las fake news”.

“Canal fundamental en España y Latinoamérica”

Así, EFE Ciencia se ha convertido en un canal fundamental para la comunicación científica tanto en España como en Latinoamérica, difundiendo “información de calidad que no solo alcanza a una audiencia de millones de personas por la vía de los grandes medios, sino que permite que prensa local o regional pueda trasladar información científica que de otra manera pasaría desapercibida”.

A lo largo de su trayectoria como divulgador, tanto en televisión como a través de su canal de YouTube –seguido por más de un millón y medio de suscriptores– y en otras redes sociales, Sáenz de Cabezón ha logrado demostrar “una gran versatilidad y capacidad de estar presente en distintos formatos”, a través de “un estilo propio que combina con éxito el rigor de las disciplinas científicas con un carácter desenfadado y ameno capaz de trascender la audiencia tradicional de los contenidos divulgativos y llegar a nuevos públicos”.

Asimismo, el jurado ha destacado su papel como fundador del grupo de monologuistas científicos Big Van Ciencia, que realiza actuaciones en todo el mundo, capaces de acercar a la sociedad “el conocimiento más complejo desde el humor y el rigor”.

Jóvenes comunicadores

Además, los jóvenes comunicadores científicos Fermín Grodira y Elisa Ramírez han recibido las dos Ayudas CSIC-Fundación BBVA, que les permitirán realizar estancias en institutos, laboratorios y centros del CSIC para conocer de manera directa todo el proceso de investigación. Con esta inmersión, ambos tendrán la oportunidad de interactuar con investigadores y conocer el desarrollo de proyectos científicos singulares, para reforzar su especialización en comunicación científica.

En las pasadas ediciones, los ganadores en la categoría de Comunicación Científica fueron el equipo de Materia de El País, Agencia SINC, Pere Estupinyà y Lluís Montoliu.

Comer alimentos ultraprocesados como refrescos azucarados, galletas envasadas o cereales industriales de desayuno, podría acelerar la aparición de enfermedades crónicas graves, según dos nuevos estudios presentados esta semana, respectivamente, en uno de los congresos de cardiología más importantes del mundo y la revista Neurology.

Los ultraprocesados, como su propio nombre sugiere, son productos industriales con múltiples etapas de procesamiento, bajos en nutrientes y ricos en azúcares, grasas saturadas, sal y aditivos. «El consumo habitual de estos alimentos puede alterar el microbioma intestinal, promover la inflamación crónica, el estrés oxidativo y la resistencia a la insulina», señala Xiao Liu, cardiólogo del Hospital Sun Yat-sen de Guangzhou (China) y uno de los autores del estudio.

La alimentación afecta al cerebro

Un segundo trabajo, publicado esta semana en Neurology, ha encontrado que el consumo elevado de ultraprocesados también podría estar relacionado con una mayor probabilidad de manifestar signos precoces del párkinson. Estos síntomas iniciales —como trastornos del sueño, problemas olfativos, somnolencia diurna, dolor corporal o depresión— pueden aparecer años o incluso décadas antes de que se diagnostique la enfermedad.

La investigación incluyó a 42 853 personas sin párkinson al inicio del estudio, con un seguimiento de hasta 26 años. Quienes consumían 11 o más porciones diarias de ultraprocesados (equivalente, por ejemplo, a una lata de refresco, una salchicha o una cucharada de kétchup por porción) tenían una probabilidad 2,5 veces mayor de presentar al menos tres síntomas prodrómicos del párkinson, en comparación con quienes comían menos de tres porciones diarias.

Nuestro estudio no prueba causalidad, pero sí muestra una asociación preocupante

Xiang Gao, Universidad Fudan de Shanghái

«Elegir alimentos menos procesados y más naturales podría ser una buena estrategia para proteger la salud cerebral», destacó Xiang Gao, investigador principal de este segundo trabajo y profesor en el Instituto de Nutrición de la Universidad Fudan en Shanghái. «Nuestro estudio no prueba causalidad, pero sí muestra una asociación preocupante que debe investigarse más a fondo».

Ambos estudios recomiendan políticas públicas más estrictas de etiquetado y transparencia en la industria alimentaria, así como intervenciones clínicas que ayuden a las personas a reducir progresivamente su consumo de ultraprocesados y a adoptar dietas más saludables, como la mediterránea.

La leona marina Ronan, procedente de California (Estados Unidos), alcanzó su fama mundial gracias a su habilidad para mover la cabeza al compás de la música. Ahora, vuelve a ser protagonista de un nuevo estudio que demuestra que su capacidad es mejor que la de los seres humanos.

Una investigación, liderada por la Universidad de California Santa Cruz (UC Santa Cruz) y publicada en Nature, confirma que el nivel de sincronización de este mamífero y su constancia para mantener la cadencia es muy preciso.

La diferencia de tiempo en reaccionar al compás en Ronan fue de 15 milisegundos promedio en sus entrenamientos. Para comparar esto, se sabe que el pestañeo humano se produce a una velocidad de 150 milisegundos.

“Fue increíblemente precisa, con una variabilidad de tan solo una décima de parpadeo entre ciclos”, explica el investigador del Instituto de Ciencias Marinas de la UC Santa Cruz Peter Cook. “A veces, alcanza el ritmo cinco milisegundos antes, a veces diez milisegundos después. Pero básicamente da en el blanco rítmico una y otra vez”.

Autonomía sin castigo

Durante las pruebas, Ronan tiene control total sobre su participación y no se le priva de comida ni se la castiga por no participar, ya que su estructura de entrenamiento refleja autonomía.

Una carrera musical de 15 años

Ronan nació en libertad en 2008, pero quedó varada repetidamente debido a la desnutrición. La Universidad de California en Santa Cruz la adoptó en 2010 y se convirtió en miembro permanente del Laboratorio de Pinnípedos.

Desde entonces, ha participado en al menos 2 000 ejercicios de ritmo, cada uno con una duración de 10 a 15 segundos. A veces, pasaban años entre estas sesiones mientras se centraba en otras áreas de investigación.

“Definitivamente no está sobreentrenada”, expresa Cook. “Si sumamos la cantidad de exposición rítmica que Ronan ha tenido desde que está con nosotros, probablemente sea insignificante comparada con lo que ha escuchado un niño típico de un año”.

Ronan está en el percentil 99 en cuanto a confiabilidad para mantener el ritmo, es decir que ha superado al 99% de las pruebas. No obstante, con 77 kilos y 16 años, el equipo considera que Ronan está “crecida y en su mejor momento” para ser una leona marina en cuidados intensivos

Podría trasladarse a otros mamíferos

Peter Cook escucha con frecuencia la pregunta de por qué los perros no pueden bailar si suelen estar expuestos a la música. El investigador responde que la gente no suele entrenarlos para que se muevan de forma explícita y rítmica.

Según el autor, no se trata de enseñarles a los animales un truco para divertirse. Lo que se busca es comprender cómo evoluciona la cognición tanto en humanos como en animales.

“Este estudio destaca la importancia de la experiencia, la madurez y una formación muy detallada en un entorno de laboratorio controlado para evaluar estas cuestiones”, concluye.