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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de la categoría ‘Biomedicina y Salud’

‘Nanobásculas’ para pesar virus y bacterias en la detección de enfermedades

Por Eduardo Gil Santos, Alberto Martín Pérez y Marina López Yubero  (CSIC)*

Cada virus y bacteria tiene una masa diferente. El simple hecho de poder pesarlos nos permitiría identificarlos y distinguirlos y, con ello, detectar de forma altamente precoz las enfermedades que provocan. Los recientes avances en nanotecnología han permitido la creación de unos nuevos dispositivos, los sensores nanomecánicos, que actúan como básculas a escala nanométrica, permitiendo detectar estos objetos con una precisión mucho mayor que los métodos convencionales de diagnóstico de estas enfermedades.

Cuerdas de ukelele

Los nanosensores vibran como las cuerdas de una guitarra para detectar virus y bacterias.

La detección de estas partículas mediante sensores nanomecánicos se obtiene estudiando los cambios en su vibración. Estos sensores vibran igual que las cuerdas de una guitarra: cuando pulsamos una cuerda de una guitarra, esta vibrará y las ondas se transmitirán por el aire, lo que percibiremos como sonido. Además, si unimos un objeto a la cuerda, esta pesará más y, en consecuencia, su movimiento será más lento, lo que dará lugar a un sonido más grave. Esta diferencia en el tono del sonido se puede relacionar directamente con la masa del objeto unido. De la misma manera, los sensores nanomecánicos vibrarán más lentamente cuando se une a ellos una partícula (virus o bacteria). Esto se comprueba fácilmente adhiriendo un pequeño imán a un diapasón. Sin embargo, en estos sensores las vibraciones no son perceptibles por el oído y se necesitan métodos ópticos muy avanzados (similares a los utilizados en la detección de ondas gravitacionales, pero a escala nanométrica) para detectar estos cambios en la vibración del sensor.

Bacteria en nanosensor

Imagen de microscopía electrónica de barrido de una bacteria E. coli sobre un sensor nanomecánico con forma de micropalanca. El peso de esta bacteria es de 300 femtogramos (0,0000000000003 gramos, diez mil millones de veces menos que una hormiga).

Estos dispositivos también permiten medir otra propiedad muy interesante de las partículas depositadas: la rigidez. Conocer la rigidez de las partículas biológicas (virus, bacterias o células) puede ser de gran utilidad, ya que, por una parte, la rigidez junto con la masa permite una identificación todavía más precisa de los distintos virus o bacterias. Asimismo, podría permitir diferenciar entre células cancerígenas y sanas, ya que se ha descubierto que aunque ambas tienen una masa similar (lo que no permite distinguirlas a través de su masa), muestran una rigidez distinta: las células cancerígenas son menos rígidas que las células sanas. Por último, medir la rigidez de los virus hace posible distinguir su estado de maduración y conocer su capacidad infecciosa.

El grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC desarrolla este tipo de dispositivos desde hace más de diez años. En la actualidad, este grupo lidera una serie de proyectos financiados por la Unión Europea (ViruScan, LiquidMass, Nombis) que contribuirán a la implantación definitiva de estas tecnologías a nivel clínico. En tan solo cinco años, estos sensores se probarán en países empobrecidos con gran riesgo de epidemias para la detección de los virus que producen fiebres hemorrágicas.

Al mismo tiempo, el equipo trabaja en el desarrollo de nuevas tecnologías para la comprensión y detección precoz de muchas otras enfermedades (distintos tipos de cáncer, Alzhéimer, etc.). En un futuro no muy lejano, este tipo de sensores estarán implantados directamente en el interior de nuestro cuerpo, preparados para detectar cualquier infección en el mismo momento de contraerla, lo que permitirá actuar contra ella de manera mucho más eficaz.

 

* Eduardo Gil Santos, Alberto Martín Pérez y Marina López Yubero son personal investigador del CSIC en el grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología.

¿Influyen nuestras bacterias en la forma en que nos comportamos?

Por Mar Gulis (CSIC)

Imagina un villano que logra controlar la voluntad de la gente mediante la manipulación de su microbiota intestinal, es decir, el conjunto de microorganismos –en su mayoría bacterias– que habitan en nuestro intestino y nos ayudan a digerir los alimentos. Tore Midtvedt, del Instituto Karolinska de Estocolmo, sugirió en clave de humor que éste podría ser el argumento de una novela negra. Cuentan la anécdota Carmen Peláez y Teresa Requena, investigadoras del CSIC, en su libro La microbiota intestinal (CSIC-Catarata). Tal y como señalan en la obra, hoy existe un creciente interés en torno a ese fascinante eje cerebro-intestino-microbiota.

Una parte de la comunidad científica está investigando la relación bidireccional que se da entre la microbiota y el funcionamiento del cerebro o incluso nuestros comportamientos. Se trata de un campo sumamente interesante, pero también muy complejo. La pregunta que espera respuesta es “si podemos conceder a los microorganismos cierto papel como participantes en nuestra inconsciencia”, que a su vez imperceptiblemente puede dictar nuestra conducta, señalan Peláez y Requena.

Las investigadoras recogen en el libro algunos ejemplos de esta tesis. John Cryan y Timothy Dinan, de la Universidad de Cork (Irlanda), sostienen que “las bacterias influyen en nuestro comportamiento alimentario”. Desde esta perspectiva, “la microbiota lanzaría alguna señal al cerebro para informarle de que le aporte tal o cual tipo de nutrientes, que son los que habitualmente ingerimos y a los que se ha adaptado su metabolismo”. Es más, el que nos apetezcan determinados alimentos se debe a la ‘expectativa de recompensa’ (el placer anticipado que nos aporta la elección), algo que depende de los niveles de dopamina en el cerebro. Y precisamente “algunas bacterias como H. pylori modulan la producción de dopamina y, por tanto, los niveles de recompensa. ¿Estaría esta bacteria del estómago diciéndonos qué es lo que nos apetece comer?”, se preguntan las investigadoras.

Helicobacter Pylori es una de las bacterias que habitan en nuestro estómago KGH / Wikipedia

Pero las relaciones entre el cerebro y la microbiota pueden ser más sofisticadas. Algunos autores consideran que esos millones de microorganismos serían capaces de manipular otros comportamientos. Por ejemplo, “influir en nuestro estado de ánimo a través de la serotonina, conocida como hormona de la felicidad, o tener el papel contrario y producir malestar o incluso dolor”. Peláez y Requena aluden a estudios recientes que han vinculado el estrés de los recién nacidos que sufren de cólicos con un desequilibrio intestinal producido por una pérdida de diversidad bacteriana.

Y aún más sorprendente es la siguiente hipótesis que plantean: la posibilidad de que las bacterias puedan manipular los comportamientos sociales, es decir, “nuestras preferencias para relacionarnos incluso sexualmente o para vivir en grupos sociales”. Las investigadoras se refieren a la mosca del vinagre, un insecto que, a la hora de aparearse, parece estar influido por la bacteria Lactobacillus plantarum, ubicada en su tracto intestinal. “Aparentemente esta bacteria produce metabolitos a partir de la fermentación del almidón que ingiere la mosca y que inducen la producción de feromonas, influyendo así en sus preferencias sexuales de apareamiento al solo elegir moscas que también ingieren almidón. Podríamos decir que la bacteria ayuda a la mosca a buscar pareja y, además, una pareja con sus mismos gustos alimentarios”.

Ahora bien, ¿se pueden extrapolar estas teorías a los seres humanos? Según algunos expertos, sí. Concretamente, las investigadoras citan a Michael Lombardo, de la Universidad Grand Valley (EE UU). Este autor defiende que la evolución de los seres vivos invertebrados y vertebrados hacia el comportamiento gregario y social “no ha respondido solo a la necesidad común de defensa, optimización de recursos alimentarios o crianza de la prole. Podría existir también otro factor más sutil como la necesidad de transmisión interindividual de una microbiota beneficiosa que aporta múltiples beneficios”.

Peláez y Requena coinciden en que, teniendo en cuenta los beneficios nutricionales y protectores que la microbiota intestinal nos aporta y la facilidad de transmisión vertical y horizontal en el ámbito familiar y social, estas teorías también pueden ser válidas para la especie humana. No obstante, advierten, “aún hay que profundizar en los mecanismos concretos por los que la microbiota afecta a la salud humana y a nuestro comportamiento”.

La ayahuasca: un brebaje chamánico convertido en reclamo turístico

Por José Antonio López Sáez (CSIC)*

Entre algunos colectivos urbanos cercanos a la filosofía New Age, la ayahuasca ha adquirido cierta notoriedad en nuestros días. Sin embargo, debido a sus efectos psicoactivos, en numerosos pueblos indígenas del Amazonas su uso religioso y ritual tiene miles de años de historia y aún se mantiene en países con cierta libertad de culto. Fuera de este contexto, la venta, distribución y consumo del antiguo brebaje están penados por las leyes internacionales.

Preparación de la ayahuasca. / Awkipuma.

La ayahuasca es una liana o bejuco del Amazonas, Banisteriopsis caapi, de la familia malpigiáceas. Esta vigorosa enredadera habita en las selvas de Bolivia, Brasil, Colombia, Ecuador, Perú y Venezuela. Pero la ayahuasca es también una bebida chamánica que se elabora cociendo a fuego lento porciones de tronco de caa­pi y hojas del arbusto conocido como chacruna (Psychotria viridis). El término ‘ayahuasca’ deriva de dos palabras quechua: aya (muerto) y huasca (soga); por eso, al caapi también se le conoce como soga de los muertos, enredadera de las almas u ombligo de la tierra. Los efectos alucinógenos de esta bebida se deben fundamentalmente a un alcaloide triptamínico pre­sente en ambas especies, dimetiltriptamina o DMT, aunque Banisteriopsis caapi también cuenta con otros β-carbolínicos como harmina, te­trahidroharmina y harmalina.

Vid de ayahuasca en Iquitos (Perú). / Apollo.

Su uso ritual está ligado a la cosmovisión de las tribus indígenas amazónicas, que consideran al yagé –otro de sus nombres comunes– una planta sagrada, espiritual y medicinal capaz de provocar visiones y cambios perceptuales notables. De hecho, se está considerando seriamente su uso terapéutico fren­te a trastornos psiquiátricos de tipo depresivo, así como en el tratamiento de problemas de adicción. En algunos lugares de la selva amazónica están prospe­rando clínicas de desintoxicación mediante tratamientos con ayahuasca. Incluso existen centros que publicitan experiencias extraordinarias con esta droga visionaria y que se ofre­cen dentro de paquetes turísticos por medio de agencias de viajes. Sin entrar en la veracidad de los tratamientos, que en algunos casos han sido constatados como muy beneficio­sos y efectivos mediante ensayos clínicos, lo cierto es que este tipo de turismo está alentando una concepción del mito de la ayahuasca muy diferente y alejada de que la que tuvieron y tienen los chamanes amazónicos. Algunos de ellos incluso han llegado a formar parte de este mercado, renunciando así a la vertiente ritual y espiritual en pos de otra exclusivamente lúdica o recreativa.

Los chamanes amazónicos consideran a la ayahuasca como un vehículo para contactar con los espíritus y el mundo sobrenatural, permitiéndoles a su vez ejercer un poder sanador diagnosticando las causas de las enferme­dades y estableciendo la cura preceptiva. La ayahuasca les dicta los cánticos ceremoniales o ícaros que deben entonar, y los conduce a estados alte­rados de conciencia plagados de visiones que los acercan a un estado de muerte del que renacen como personas nuevas. Visiones que recrean seres ancestrales, míti­cos y sobrenaturales, inclusive con formas animales entre las que predominan los felinos.

Mapa de las zonas de cultivo de ayahuasca. / ayahuasca.com

Los efectos derivados del consumo de ayahuasca com­prenden tres fases. En la primera aparecen síntomas como mareos, salivación, temblor, náuseas, aumenta la pre­sión arterial y la frecuencia cardiaca y se entra ya en un estado alterado de la conciencia, con los primeros efectos psicodéli­cos. A continuación se intensifican los cambios visuales, con visiones de tipo cósmico o místico, fenómenos de tipo geomé­trico y caleidoscopios de colores. Finalmente, el chamán o un potencial consumidor entran en un profundo estado de introspección muy emotivo, donde las ideas fluyen y la me­moria se conserva. También son frecuentes las sinestesias: se escuchan colores y la música fluye como ondas rítmicas en for­ma de extrañas nubes que flotan sobre el cuerpo.

Es importante señalar que la DMT por sí sola, ingerida por vía oral, resulta prácticamente inactiva, pues se degrada muy rápidamente en los intestinos y el hígado; de ahí que ne­cesite las β-carbolinas, que inhiben la enzima que degrada la DMT, para ejercer su efecto alucinógeno. Inhalada, fumada o inyectada, la DMT provoca efectos a los pocos minutos, si bien estos duran menos de una hora.

* José Antonio López Sáez es investigador del Instituto de Historia del CSIC y autor del libro Los alucinógenos de la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

Una de libros científicos para la Feria de Madrid

Cada junio los libros acuden a una cita obligada en el Parque de El Retiro de Madrid. La ciencia también tiene hueco en este encuentro anual entre textos y lectores. La Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata presentan las novedades de sus colecciones ¿Qué sabemos de? y Divulgación, ambas escritas por investigadores e investigadoras con el fin de acercar al gran público temas de actualidad científica de forma sencilla y amena. Este año los microbios que habitan en nuestro intestino, las algas como alimento, el olfato y la participación de las mujeres en la Primavera Árabe protagonizan algunos de los títulos que se presentarán en el pabellón de actividades culturales de la Feria del Libro.

El jueves 1 de junio a las 12:30 horas, la ciencia de lo diminuto aparece en escena. En pocos años la nanotecnología se ha incorporado a un ritmo frenético en múltiples ámbitos, pero, como toda tecnología, la capacidad de controlar el nanomundo también tiene su ‘lado oscuro’. Marta Bermejo y Pedro Serena intentan centrar el debate sobre las aplicaciones y los posibles daños que puede comportar esta actividad en Los riesgos de la nanotecnología.

Uno de los retos a los que se enfrenta la sociedad en el siglo XXI es el de ser capaz de alimentar a una creciente población mundial, y las algas –uno de los recursos marinos más abundantes y menos explotados- son una posibilidad para paliar este problema. Elena Ibáñez y Miguel Herrero describen en Las algas que comemos algunas de las características únicas que poseen estos organismos vivos para convertirse en la base de la alimentación del futuro.

¿Quién no ha pasado tardes enteras jugando al ajedrez? Su complejidad, su profundidad e incluso su belleza nos siguen atrayendo como el mejor de los retos. La inserción de las matemáticas en el estudio del juego ha supuesto una simbiosis perfecta que alimenta, por un lado, el avance hacia la partida de ajedrez perfecta y, por otro, el desarrollo de nuevas mejoras en campos como el de la programación informática o la inteligencia artificial. Razvan Iagar habla de este juego milenario en Matemáticas y ajedrez.

El proceso reproductivo tiene una importancia vital en cada una de sus fases. El libro La reproducción en la Prehistoria de la colección Divulgación busca contribuir a valorar este proceso social básico, que además es susceptible de regulación y control. Sus autores Assumpció Vila-Mitjà, Jordi Estévez, Francesca Lugli y Jordi Grau, sostienen que este proceso no se limita a lo biológico y, apoyándose en un ilustrativo recorrido fotográfico, transmiten que ha estado regulado por normas sociales que permitían garantizar la continuidad de las sociedades desde la Prehistoria.

 

 

Tardes de feria con ciencia

El lunes 5 de junio a las 18:00 horas, Carmen Peláez y Teresa Requena, autoras de La microbiota intestinal, explicarán la importancia de las bacterias que habitan en nuestro intestino y contribuyen a mantenernos saludables. La microbiota intestinal nos ayuda a digerir los alimentos, coopera con nuestro sistema inmune y optimiza el aprovechamiento energético de la dieta. Pero además, investigaciones recientes están tratando de descifrar en qué medida estos seres microscópicos también pueden afectar a nuestra actividad cerebral.

Por su parte, El olfato nos habla del más desconocido de nuestros cinco sentidos, a pesar de que es el más directo, el que más recuerdos evoca y el que más perdura en nuestra memoria. Sus autores Laura López-Mascaraque y José Ramón Alonso expondrán como el olfato puede ser una nueva herramienta diagnóstica para algunas enfermedades.

M. Valderrama presentará Los desiertos y la desertificación. En su texto, el investigador de la Estación Experimental de Zonas Áridas aclara las diferencias entre ambos términos, explicando qué es un desierto y qué no lo es, identifica las causas que lo originan y expone cómo se produce el proceso de degradación del territorio.

Cierra esta tarde de presentaciones La isla de Pascua, de la colección Divulgación. Escrito por Valentí Rull, la publicación sobre el lugar habitado más remoto del planeta responde a cuestiones como quiénes fueron los pobladores originarios de este lugar y con qué fin construyeron los moai, o cuándo y por qué desapareció esta civilización de la isla.

Las presentaciones se realizarán en el Pabellón Bankia de actividades culturales. Puedes consultar aquí la programación detallada. Además, los autores de las colecciones firmarán sus libros en las casetas de la Editorial CSIC (número 14) y de la editorial Los libros de la Catarata (número 149).

¿Cómo llegó el aceite de palma a nuestra mesa?

Por Rafael Garcés (CSIC) * y Mar Gulis (CSIC)

La entrada en vigor en 2014 del etiquetado de alimentos permitió conocer que una parte importante de los alimentos procesados contienen aceite o grasa de palma. Hasta esa fecha bastaba con indicar en la etiqueta del alimento que contenía grasa vegetal. Dentro de esa denominación se incluían tanto los aceites hidrogenados, que contienen ácidos grasos trans, como la grasa de palma. Al ser vegetal, los consumidores pensábamos que esa grasa no era mala. Sin embargo, el informe publicado en 2016 por la Agencia Europea para la Seguridad Alimentaria, que indica que el aceite de palma puede provocar un “posible problema de salud” cuando se procesa incorrectamente, hizo saltar las alarmas, creando una gran controversia en torno a su consumo. Pero, ¿es realmente perjudicial?, ¿su uso está legislado? Vamos a intentar explicar cómo llegó este ingrediente a la bollería, galletas y otros muchos alimentos procesados de consumo habitual, como patatas fritas o helados, y qué alternativas hay a su uso.

Muestras de aceite de palma y de manteca de cerdo./ Instituto de la Grasa, CSIC.

Históricamente hemos consumido grasas animales -manteca de cerdo o sebo de vacuno-, hasta que se descubrió que era perjudicial para la salud, porque aumentaba los niveles de colesterol y provocaba las temidas enfermedades cardiovasculares, debido a su alto contenido en ácido palmítico y, en menor medida, al colesterol. La alternativa era utilizar aceites vegetales saludables, pero estos son líquidos a temperatura ambiente, y no se puede hacer una margarina o preparar un croissant con un aceite líquido. En aquel momento la solución fue hidrogenar el aceite químicamente. En este proceso parte de los ácidos grasos se convierten en ácidos grasos trans, que resultaron ser aún más perjudiciales que la grasa animal. No solo subían el contenido del colesterol malo, sino que también bajaban el contenido de colesterol bueno. Aun así, durante muchos años hemos estado consumiendo este tipo de grasa, porque está permitido utilizarla, al igual que la grasa animal. No obstante, hay honrosas excepciones a la ausencia de restricciones gubernamentales al respecto. Dinamarca, por ejemplo, legisló hace años el uso del aceite vegetal hidrogenado. En 2003 este país impuso un límite máximo del 2% de trans en los aceites o grasas, lo cual tuvo efectos positivos. En una publicación de 2016 se muestra que el número de fallecimientos en los siguientes tres años a la puesta en vigor de la legislación disminuyó en 14,2 muertes por cada 100.000 habitantes. Teniendo en cuenta que la población era de 5,4 millones de habitantes, la reducción de fallecimientos fue de 767 al año. Esta cifra ha ido aumentando hasta alcanzar 22 muertes menos por cada 100.000 habitantes y año; 1.232 muertes menos que en 2012, lo que supone un resultado bastante relevante.

Continuando con nuestro repaso, para evitar la hidrogenación y los ácidos grasos trans se comenzó a usar grasa de palma, con un contenido alto en ácidos saturados. De nuevo, la solución aportada contiene grasas ricas en palmítico no recomendadas por los organismos internacionales. Y aunque es mejor nutricionalmente que las grasas vegetales hidrogenadas, no es un buen sustituto.

Dado que en España no existe legislación para la grasa de palma, y a pesar de que se aprobó una proposición no de ley para modificar el reglamento sobre la información alimentaria facilitada al consumidor, la solución aconsejada por organismos internacionales como la Organización Mundial de la Salud es reducir la ingesta de estas grasas perjudiciales y utilizar aceites con ácidos grasos insaturados. Con la dieta mediterránea lo tenemos fácil: el primero y el mejor es el aceite de oliva virgen extra, junto con otros aceites vegetales, como el de girasol.

Hay alternativas para la grasa de palma

Muestras de aceite de girasol normal y de aceite de girasol con ácido esteárico./ Instituto de la Grasa, CSIC.

Pero nuestro problema continúa sin solución: ¿cómo fabricamos una margarina o un croissant? Igual que existen dos tipos de colesterol, uno bueno y otro malo, también existen diversos tipos de ácidos grasos saturados, los malos, como el laurico, mirístico y palmítico, y uno que no afecta a los niveles de colesterol: el ácido esteárico, que fue definido en 1970 por el doctor Grande Covián. La pregunta es obvia: ¿por qué no se utilizan esas grasas que contienen ácido esteárico? Porque se trata de grasas de coste elevado, entre ellas están la manteca de karité, la del hueso de mango o la de mangostán, todos ellos árboles tropicales.

Desde hace bastantes años la comunidad científica trabaja en proyectos de investigación para desarrollar semillas de soja, colza, algodón, girasol, e incluso de palma, con alto contenido en ácido esteárico. En particular, en el Instituto de la Grasa del CSIC se ha obtenido una semilla de girasol cuyo aceite tiene un contenido alto de ácido esteárico por métodos de mejora genética vegetal clásica. Esperemos que pronto podamos saborear productos saludables con alguna de estas nuevas grasas.

*Rafael Garcés es investigador del CSIC en el Instituto de la Grasa 

La hipótesis de la higiene o por qué la excesiva limpieza perjudica la salud

Por Mar Gulis (CSIC)

Portada del libro La microbiota intestinal (CSIC-Catarata)

Alrededor de un 10-20% de la población infantil mundial sufre dermatitis atópica, un trastorno crónico que suele manifestarse con piel seca, descamada  e irritable y que evoluciona a modo de brotes en los que los síntomas se intensifican. Esta enfermedad también afecta a otros grupos de edad, pero lo llamativo es su aumento en los últimos años y que la mayoría de los afectados se concentra en países industrializados. ¿Qué explica esta mayor prevalencia? Una de las explicaciones se basa en la hipótesis de la higiene, formulada por David Strachan ya en 1989. Este epidemiólogo sugirió que la creciente incidencia de enfermedades autoinmunes, como la dermatitis atópica y algunas alergias, se relacionaba con una exposición cada vez menor a los gérmenes.

En su libro La microbiota intestinal, las investigadoras del CSIC Carmen Peláez y Teresa Requena recogen esta teoría. La premisa es la siguiente: los millones de microorganismos -sobre todo bacterias- que habitan nuestro intestino, la microbiota, son esenciales para mantenernos saludables, pues refuerzan los mecanismos de defensa ante determinadas enfermedades, nos ayudan a digerir alimentos e incluso facilitan el desarrollo neurológico. Pero ¿qué sucede si no adquirimos correctamente esa microbiota o si ésta no es lo suficientemente diversa? Que podemos padecer más fácilmente “enfermedades como la obe­sidad, la inflamación intestinal y los trastornos neurológicos”, explican las investigadoras.

La siguiente pregunta es: ¿Por qué puede darse esa falta de microbiota? Aunque las causas varían en cada individuo, y obviamente la herencia genética es determinante, la hipótesis de la higiene puede ser un factor a considerar. “Los avances sanitarios y las medidas higiénicas de potabilización del agua y procesado alimentario” han reducido la exposición de niñas y niños a los agentes externos e infecciosos. Como consecuencia no se produce “una correcta colonización inicial del intestino por microbiota, que es la encargada de ‘educar’ al sistema inmune para evitar después una hiperreactividad frente a estos agentes externos”, afirman en el libro. Efectivamente, en los países más industrializados “la prevalencia de la dermatitis atópica en niños, al igual que otras enfermedades autoinmunes como la enfermedad inflamatoria intestinal, diabetes tipo 1 o la esclerosis múltiple, ha aumentado muy rápidamente en comparación con sociedades menos desarrolladas, donde la higienización y los sistemas sanitarios son aún muy escasos o inexistentes”, apuntan. Esto consolidaría la hipótesis de la higiene. Nuestro sistema inmune se forma a través de “un proceso de aprendizaje por prueba y error mediante señales que recibe del entorno”. Si una persona crece y se desarrolla en un ambiente excesivamente limpio y aséptico, su sistema inmune no recibe suficientes señales microbianas.

Los avances sanitarios y las medidas higiénicas han reducido nuestra exposición a agentes microbianos / Wikipedia

En su obra, las investigadoras mencionan a Graham Rook, de la Universidad College de Londres, que propone la siguiente metáfora: cuando nacemos, nuestro sistema inmune es “como un ordenador que no contiene prácticamente datos, con unas estructuras anatómicas a modo de hardware y unos genes evolutivos que actúan como software. El sistema necesita de la exposición microbiana para acumular archivos de memoria que le permitan reconocer y tolerar alérgenos inofensivos, microbiota comensal o sus propias células, y evitar así errores que lleven a ataques inmunes inapropiados”. Por el contrario, “si las señales de ‘amigos tradicionales’ que recibe a través de alimentos, agua o animales domésticos son insuficientes, tendrá más posibilidades de cometer errores” y, por tanto, de que aparezcan enfermedades autoinmunes.  Desde esta perspectiva, los avances sanitarios y tecnológicos que tanto progreso han generado, reflejan también, según Peláez y Requena, “otra contradicción más de nuestra sociedad desarrollada, que provoca cambios muy rápidos que nuestro organismo no ha tenido tiempo de asimilar”.

Ciencia en el Barrio: un proyecto para la igualdad de oportunidades

Por Mar Gulis (CSIC)

Según la última encuesta de Percepción social de la ciencia de la FECYT, cerca de un 5% de ciudadanas y ciudadanos participan en actividades de divulgación científica durante la Semana de la Ciencia y la Tecnología y hasta un 16% visita al menos una vez al año algún museo de ciencia. La mayoría de las participantes son personas que ya tienen un interés previo, muchas de ellas incluso son asiduas y otras constituyen lo que se conoce como público cautivo: alumnas y alumnos que asisten a actividades organizadas por sus centros escolares durante la jornada escolar. Incluso en estos casos, este público cautivo pertenece a institutos de secundaria habituales en las actividades que inundan cada año nuestras ciudades. La dificultad está en llegar a aquellas personas que no solo no acuden sino que ni siquiera conocen estas iniciativas.

‘Ciencia en el Barrio. Divulgación científica para el desarrollo social y la igualdad de oportunidades’ es un proyecto que busca cubrir esta laguna y facilitar el acceso a las actividades de divulgación científica a segmentos de la población que por sus características socioeconómicas hasta ahora no participaban de ellas. La iniciativa, puesta en marcha por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y que cuenta con el apoyo económico de la FECYT, se está desarrollando en cinco distritos de Madrid: Puente de Vallecas, Hortaleza, Carabanchel, Villaverde y San Blas. En ellos, a través de la colaboración de seis Institutos de Educación Secundaria de la red pública, el CSIC ha organizado cerca de medio centenar de actividades sobre temas de actualidad científica con diferentes formatos: talleres experimentales, conferencias, clubes de lectura, exposiciones y visitas guiadas a centros de investigación punteros. En su fase piloto han participado más de un millar de estudiantes de 4º de la ESO, nivel en el que el alumnado aún no ha tenido que elegir de forma definitiva el itinerario docente con la clásica separación de letras y ciencias. El resto de alumnas y alumnos del centro, así como las comunidades educativa y vecinal, también pueden participar en algunas de las actividades.

Ciencia en el Barrio

Durante un año, las chicas y los chicos han tenido la oportunidad de hablar de tú a tú con el personal investigador y técnico del CSIC; desmontar mitos y estereotipos sobre la ciencia; hacer preguntas y experimentar con todos sus sentidos. Catas de chocolate, talleres de cocina macromolecular, charlas sobre las aplicaciones de la luz o sobre cómo se forman las ideas, son algunas de las actividades en las que han participado. También han dialogado con los autores en clubes de lectura sobre libros de temas tan diversos como los neandertales, los robots o la vida de Alan Turing.

Y han sabido aprovechar la oportunidad. Han preguntado y debatido hasta dejar pasar el tiempo del recreo y alargar las horas programadas inicialmente para las actividades.

En la nueva etapa del proyecto, que comenzará este próximo abril, el CSIC aumentará el número de institutos y estudiantes implicados y fomentará la participación de las vecinas y vecinos de los distritos. Una de las principales novedades será la organización de una feria de divulgación científica en la que un grupo de chicas y chicos explicarán a otros estudiantes, familiares y vecinos los experimentos desarrollados en sus aulas con la tutela del CSIC.  Esperemos que sea la primera de muchas ferias.

 

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.

¿Cómo reconocer un buen aceite de oliva?

Por Raquel Mateos* y Mar Gulis (CSIC)img_20161123_110724-1x1

Si es picante y amargo, lo más probable es que estés degustando un aceite de oliva especialmente beneficioso para tu salud. Los responsables de estas propiedades son un grupo de compuestos presentes de forma casi exclusiva en el aceite de oliva virgen y virgen extra que centran el interés de la comunidad científica: el hidroxitirosol y sus derivados.

Pero empecemos por el principio: ¿son todos los aceites de oliva igual de beneficiosos? Cuando se habla de las características saludables de este ingrediente básico de la dieta mediterránea, el aceite que se suele tomar como referencia es el virgen o el virgen extra, que se obtienen directamente de la oliva mediante procedimientos mecánicos como la presión y la centrifugación. El aceite de oliva ‘a secas’ es en realidad aceite lampante refinado y mezclado con un pequeño porcentaje de aceite de oliva virgen para dar sabor y color al producto. Por eso su composición y propiedades no son las mismas que las del aceite de oliva virgen o el virgen extra.

Aceite de oliva virgen extra. / USDA vía Flickr

Aceite de oliva virgen extra. / USDA vía Flickr.

Todas las categorías de aceite de oliva tienen en común una composición rica en ácidos grasos monoinsaturados, que son considerados beneficiosos para la salud. Así, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) reconoce que el consumo de dos cucharadas (25 mililitros) de aceite de oliva al día en sustitución de la misma cantidad de grasa saturada ayuda a prevenir el riesgo coronario.

Sin embargo, los aceites de oliva virgen y virgen extra contienen además compuestos fenólicos que los protegen de la oxidación y tienen reconocidos efectos sobre nuestra salud; el hidroxitirosol y sus derivados constituyen el grupo más emblemático de estos antioxidantes. Recientemente, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) ha señalado que la ingesta de 5 miligramos al día de fenoles de aceite de oliva previene la oxidación del ‘colesterol malo’ (las lipoproteínas de baja densidad o LDL), que es un proceso clave en el depósito de grasa en las arterias. Ello se debe al contenido en hidroxitirosol y derivados de dichos fenoles. Para ingerirlos en la cantidad adecuada hay que consumir entre una y dos cucharadas de aceite, siempre que se trate de un aceite bien amargo y picante.

Además, el estudio PREDIMED sobre la dieta mediterránea ha asociado parte de los beneficios de esta a la fuente de grasa utilizada, el aceite de oliva virgen extra, y más concretamente a su contenido en hidroxitirosol y derivados. Según este estudio, la dieta mediterránea contribuye a mejorar la salud cardiovascular y reducir el riesgo de padecer diabetes tipo II, cáncer de mama y enfermedades neurodegenerativas, además de prevenir el aumento de peso. Estos beneficios se observaron tras la ingesta diaria de 50 mililitros de aceite de oliva virgen extra, equivalente a cuatro cucharadas soperas.

Así pues, no todos los aceites de oliva son iguales. Si queremos aprovecharnos de una grasa monoinsaturada de calidad y de los beneficios del hidroxitirosol, tendremos que consumir preferentemente aceite de oliva virgen extra. Por suerte para los consumidores, podemos recurrir a la etiqueta del producto para identificar el tipo de aceite y a nuestro sentido del gusto para hacernos una idea de la cantidad de fenoles que contiene un aceite de oliva, ya que estos compuestos son amargos y picantes. Por eso, cuanto más intensos sean estos atributos en un aceite, mayores serán sus propiedades saludables.

Pero, ¿son el aceite de oliva virgen y virgen extra las únicas fuentes de hidroxitirosol? No necesariamente. Este compuesto también es abundante en el alperujo, un subproducto generado durante la producción del aceite, que en los próximos años puede convertirse en un ingrediente atractivo para la elaboración de nuevos productos dietéticos. En un estudio reciente que hemos realizado en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición del CSIC con galletas suplementadas con este ingrediente reveló que el hidroxitirosol que contienen es muy biodisponible –es decir, resulta de fácil y rápida absorción por nuestro organismo– y reduce el nivel de las partículas oxidadas del ‘colesterol malo’. Así pues, parece que en el futuro será posible encontrar hidroxitirosol en una gama variada de alimentos.

 

* Raquel Mateos es investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN).