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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de Diciembre, 2016

La Bóveda de Svalbard, el refugio ártico que guarda semillas de todo el planeta

Por Lucía de la Rosa*

Si el apocalipsis llegase en un futuro cercano, probablemente a la humanidad le costaría un gran esfuerzo recuperar el estado actual de las cosas. En ese escenario, una vía para replantar el planeta sería utilizar la gigantesca colección de semillas que posee el Svalbard Global Seed Vault o Bóveda Global de Semillas de Svalbard.

Entrada a la Bóveda de Svalbard. / Dag Terje Filip Endresen vía Wikicommons

Emplazada en el círculo polar ártico e inaugurada el 26 de febrero de 2008, esta bóveda es una singular instalación ubicada en el lejano archipiélago de Svalbard, entre Noruega y el Polo Norte. Debido a sus singulares condiciones climáticas, en este lugar se conserva una colección de semillas de los principales cultivos agrícolas que alimentan a la población de todo el planeta. “La Bóveda de Svalbard es un proyecto global, ambicioso, por y para la humanidad, que preservará el legado genético vegetal que podrá ser utilizado por generaciones venideras en un mundo cambiante, amenazado por el cambio climático”, explica el investigador Alfonso Clemente, de la Estación Experimental del Zaidín (EEZ-CSIC).

Esta particular bóveda fue instalada en las galerías de una antigua mina excavada en el permafrost (la capa de suelo ártico que está permanentemente congelada). Allí se dan las condiciones ambientales y de seguridad que permiten la conservación de las semillas. Aunque los -18ºC del interior de la bóveda se consiguen de forma artificial, si faltase el suministro eléctrico que permite mantener esta temperatura, ésta seguiría siendo lo suficientemente baja para conservar las semillas en buenas condiciones al menos durante algún tiempo. En este lugar, la temperatura media del exterior ronda los -7º C.

Archipiélago de Savlbard, Noruega. / Google Maps.

Financiada por el Fondo Global para la Diversidad de los Cultivos (Crop Trust), el Gobierno de Noruega y aportaciones de diferentes orígenes, la Bóveda Global tiene capacidad para albergar 4,5 millones de accesiones (lotes de semillas) de 500 semillas cada una. En la actualidad sus instalaciones guardan 860.000 accesiones de distintas especies utilizadas en agricultura y alimentación, recolectadas en todo el mundo y enviadas por diferentes centros de investigación agraria de los más de 1.700 bancos de semillas que hay en el todo el planeta.

En nuestro país, más de 30 instituciones públicas participan en la conservación de recursos fitogenéticos para la agricultura y la alimentación. Entre todas conservan casi 80.000 accesiones de 1.000 géneros botánicos y 3.500 especies de plantas cultivas y silvestres, integrando la Red Española del Programa de Conservación y Utilización de Recursos Fitogenéticos para la Agricultura y la Alimentación.

En la Bóveda de Svalbard hay 5.413 accesiones de origen español que han sido aportadas por 29 bancos diferentes. Sin embargo, España como país no ha enviado semillas a esta instalación. No se ha considerado prioritario porque la organización de los recursos fitogenéticos en nuestro país se basa en un sistema de duplicado de seguridad. Por un lado, las distintas instituciones mantienen ‘colecciones activas’ cuyas semillas se ceden para usos agrarios o para su estudio. Por otro, en el Centro Nacional de Recursos Fitogenéticos del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (CRF-INIA) se conserva la colección base de semillas para su conservación a largo plazo. Antes de su inclusión en las dos colecciones, las semillas se limpian, se desecan, se germinan para comprobar su viabilidad y se guardan en cámaras frías (a -4º las ‘colecciones activas’ y a -18º la colección base). Sin embargo, está previsto que en el próximo año, el INIA inicie el envío de semillas a Svalbard. En una primera fase se incluirán muestras de especies cultivadas de gran interés, como cereales de invierno, grano, especies de uso hortícola y leguminosas.

Esquema del interior de la bóveda. / Vía Wikimedia Commons

Estas últimas son una parte vital de este sistema de conservación. “Las leguminosas son una fuente de proteínas y fibra de buena calidad, tienen un alto contenido en minerales y aportan vitaminas del grupo B”, señala Clemente. De ahí que la ONU haya declarado 2016 como Año Internacional de las Legumbres. Pero no solo importa su alto valor nutritivo, sino también la dimensión ambiental. “La FAO y el programa Horizonte 2020 de la UE hacen hincapié en que su producción es más sostenible que la de otros alimentos. Ello es debido a que estas plantas son capaces de fijar nitrógeno, fertilizando de manera natural los suelos y disminuyendo la contaminación de las aguas y del aire, gracias a la reducción de emisión de gases de nitrógeno con efecto invernadero”.

Por eso la Bóveda Global, que alberga miles de semillas de leguminosas y otras especies, es un proyecto imprescindible. Como afirmó el ministro noruego de Agricultura y Alimentación, Trygve Slagsvold Vedum: “Las semillas congeladas en Svalbard podrían ayudar a adaptar nuestros cultivos a las cambiantes condiciones climáticas y ser clave para la seguridad de la alimentación mundial”.

Si sientes curiosidad por este remoto lugar, puedes hacer una visita interactiva a la bóveda pinchando aquí.

 

* Lucía de la Rosa es investigadora del Centro Nacional de Recursos Fitogenéticos del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (CRF-INIA)

FOTCIENCIA14: estas son las mejores imágenes de 2016

Por Mar Gulis (CSIC)

Un chorro de agua que cambia su trayectoria y curvatura al entrar en contacto con un dedo, resina fosilizada de conífera, una imagen microscópica de un medallón del siglo XIV, esferas de carbono que parecen una ciudad futurista… Estos son algunos de los temas abordados en las propuestas que han resultado elegidas en la 14 edición de FOTCIENCIA.

Si quieres verlas, mira este vídeo:

Estas imágenes, junto a otras que se elegirán entre las 666 presentadas, serán incluidas en un catálogo y formarán parte de una exposición que recorrerá diferentes museos y centros de España durante 2017. Dos copias de la muestra itinerante estarán disponibles para su préstamo gratuito.

FOTCIENCIA es una iniciativa de ámbito nacional organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra. El objetivo es acercar la ciencia a la ciudadanía a través de fotografías que abordan cuestiones científicas desde una visión artística y estética. Cada imagen va acompañada de un comentario escrito por su autor/a en el que explica el interés científico de lo que ilustra.

Toda la información relativa a FOTCIENCIA está disponible en la web www.fotciencia.es

 

Gemelos y epigenética:  diferencias entre ‘clones’

Por Carlos Romá Mateo*

Uno de los recursos más utilizados en el cine de ciencia ficción, desde que la genética es una disciplina con cierta popularidad, es el de los clones. Para cualquier persona de a pie, un clon es un ser exactamente igual a otro, creado de manera artificial utilizando una muestra de su material genético. El cine nos muestra complejos procesos, laboratorios asombrosos y tanques llenos de líquido donde flotan, desnudos, los cuerpos de los escalofriantes clones. Pero realmente no hace falta tanto; la naturaleza está repleta de clones. Cuando una célula sufre un proceso de mitosis, se divide en dos células con idéntico material genético, de modo que todas las bacterias que ‘nacen’ a partir de una única bacteria fundadora son clones de esta última. Hasta que el efecto del azar, la selección natural o mecanismos de intercambio genético entre individuos terminen por variar significativamente la secuencia del genoma, podemos seguir hablando de clones.

Gemelos

/Eddy Van 3000. Wikimedia Commons.

Por lo tanto, clonar un humano no sería tan difícil como lo pintan en las películas: solo necesitaríamos echar mano de la primera célula en la generación del organismo (el cigoto recién fecundado), y a continuación forzar una división para separar las células subsiguientes, permitiéndoles desarrollar embriones independientes. Algo más lento y menos espectacular que los tanques de las películas, pero más factible. De hecho, lo que hemos descrito es algo tan común como lo que sucede en el desarrollo de los gemelos monocigóticos. Mismo genoma, desarrollo independiente. No debería sorprendernos que sean tan parecidos.

No obstante, desde que los científicos son capaces de indagar en las profundidades de los núcleos celulares y de leer los genomas (o porciones de ellos) de manera relativamente rápida y eficiente, las pequeñas diferencias –como diría el famoso Jules de Pulp Fiction (Quentin Tarantino, 1994)– saltan a la vista. Fenómenos intrínsecos a la sucesión de divisiones que se producen durante el desarrollo, o microcambios en el ambiente alrededor de cada feto, van sumando diferencias que a simple vista no suelen apreciarse al contemplar a los individuos una vez nacidos.

Starwars epigenética

/Carlos Pazos (molasaber.org).

Entre todos estos mecanismos diferenciadores, destaca por su tremenda actualidad el que relaciona precisamente el ambiente con la expresión génica, lo que conocemos como epigenética. Esta disciplina, que estudia la forma en que fenómenos externos a las células (y en ocasiones incluso al organismo completo) condicionan el funcionamiento de los genes en su interior, es capaz de explicar hitos críticos en el desarrollo embrionario. Además, las denominadas marcas epigenéticas, que silencian o activan segmentos génicos completos en respuesta a señales ambientales, se hallan en la base de multitud de diferencias entre individuos sanos y enfermos. Para entender mejor esto, podríamos imaginar los genes como gruesos volúmenes de información: algunos de los cuales pueden sencillamente abrirse y ser leídos y otros se encuentran cerrados por un candado que impide su lectura. En otras ocasiones, más que un candado encontramos una notita que aporta información extra, relevante para la lectura del contenido del libro. Estos candados y notitas serían las marcas epigenéticas, que modulan el efecto de los genes sobre las funciones celulares, lo que se conoce como expresión génica.

Por lo tanto, entender la epigenética está resultando una pieza clave para completar el complejo puzle que desvela la interacción entre agentes externos, modos de vida y fisiología celular. En este sentido, los gemelos casi idénticos, estos ‘clones’ naturales, suponen una magnífica oportunidad para estudiarlo.

¿Cuánto condiciona el genoma por sí mismo y cuánto aporta el ambiente para dar lugar a las diferencias observables a simple vista? Esta pregunta resume la relación entre la información contenida en los genes y su efecto final sobre el organismo; lo que los científicos llaman genotipo frente a fenotipo.

¿Por qué los gemelos sufren distintas enfermedades?

Uno de los grupos más experimentados en el estudio de los gemelos, en el contexto de la investigación sobre el cáncer, es el de Manel Esteller. Sus trabajos han desgranado el genoma de parejas de gemelos, buscando diferencias a nivel de marcas epigenéticas (lo que se viene a llamar epigenoma) que desvelen diferente predisposición a sufrir algún tipo de cáncer. O que arrojen algo de luz sobre por qué el envejecimiento acentúa las diferencias. Es una de las únicas formas de constatar si realmente hay una importante contribución de los hábitos de vida (fumar o hacer ejercicio, por ejemplo) en la regulación epigenética, algo que todavía se debate acaloradamente. A fecha de hoy, siguen presentándose resultados que se centran en analizar las marcas epigenéticas en genes implicados en enfermedades como el Parkinson o la artritis reumatoide, utilizando como sujetos de estudio hermanos gemelos. Aun presentando la misma probabilidad genética de desarrollar la enfermedad (puesto que la versión de los genes relacionados con la patología es la misma en ambos individuos), los investigadores encuentran que algunos la padecen y otros no, y esta situación coincide precisamente con una distribución de marcas epigenéticas diferente entre ambos.

Sin embargo, experimentar con humanos no suele estar bien visto, y tampoco hay tantos gemelos monocigóticos disponibles y prestos a participar en estudios de esta índole. Una cosa es correlacionar el estado patológico con alteraciones epigenéticas, y otra, encontrar la relación causal entre el ambiente y la redistribución de estas marcas en los genes. Pero las pistas están ahí. Mientras tanto, seguiremos obteniendo información muy valiosa gracias a los animales modelo. Estudios en ratones de laboratorio genéticamente idénticos permiten afinar el tiro mucho más. gattaca-cartel-lecoolvalencia

Algunos resultados parecen indicar que incluso la generación de nuevas neuronas y la estimulación de las conexiones entre ellas se ven influidas por el comportamiento. Cuando ratones genéticamente idénticos fueron criados en diferentes condiciones de enriquecimiento ambiental, aquellos en los que se promovió la exploración, la identificación de objetos nuevos y el ejercicio mental, por decirlo de alguna manera, mostraron un mayor crecimiento neuronal. La posibilidad de que la actividad cerebral, incluso en el individuo adulto, altere la regulación génica hasta el punto de potenciar el crecimiento de nuevas células, surge como una posible explicación para las diferencias cognitivas en individuos que, genéticamente, podrían considerarse clones. La base de la individualidad, la personalidad o el esquivo componente ambiental de muchas enfermedades mentales podrían estar muy influidos por los cambios epigenéticos. Aunque falta atar muchos cabos para poder aseverar esto con rotundidad, muchos estudios en materia de neurobiología van también en esta dirección y seguro que el futuro nos depara interesantes sorpresas.

Cuando se acercaba el final del Proyecto Genoma Humano, al comienzo del presente milenio, el determinismo genético poblaba la mayoría de titulares y preocupaba enormemente a la sociedad. La magnífica película Gattaca (Andrew Niccol, 1997) se hacía eco de estas preocupaciones y lanzaba la pregunta sobre cuánto influye realmente el libro de instrucciones celular en nuestro destino, y cuánto depende de cómo nos acerquemos a dicho destino a lo largo de la vida. En la actualidad, los descubrimientos epigenéticos nos llevan hacia el otro extremo. Hoy día parece que nos preocupa cómo manejamos nuestros genes, a qué agresiones los sometemos siendo adultos, y qué  influencia puede tener esto sobre la genética de nuestros descendientes. Es más que probable, como suele suceder, que las respuestas se hallen a medio camino entre ambas posturas

*Carlos Romá Mateo es el autor del libro La epigenética, de la colección de divulgación del CSIC y Los Libros de la Catarata ‘¿Qué sabemos de?’. Es investigador en la Plataforma de Investigación en Epigenética del CIBERer y la Facultad de Medicina y Odontología de la Universitat de València, y profesor en la Universidad Europea de Valencia. Además es co-creador y guionista del cómic de divulgación The OOBIK proteo-type.