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‘Top models’ de la ciencia: descubre a los seres vivos más utilizados en el laboratorio

Por Mar Gulis (CSIC)

Entre probetas, microscopios o tubos de ensayo, camuflados o a la vista, podrías encontrarlos en cualquier parte de un laboratorio. Hablamos de una bacteria del intestino humano, de la mosca de la fruta y del ratón; tres especies en principio poco llamativas, o incluso molestas. Sin embargo, la ciencia utiliza estos ‘bichitos’ como modelos de los seres vivos desde hace años. Gracias a ellos, se han hecho importantes descubrimientos sobre los mecanismos de la vida o diseñado tratamientos contra el cáncer. Te invitamos a conocer desde tu casa a estos ‘top model’ de la investigación, que forman parte de la exposición virtual del CSIC Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio.

1. La bacteria que se volvió famosa por cambiar la biología

Aunque a simple vista sea inapreciable, la bacteria Escherichia coli es la más conocida en los laboratorios. Inicialmente se llamó Bacterium coli por ser la bacteria común del colón. Comenzó a estudiarse por las infecciones que causaba, pero a mediados del siglo XX se convirtió en modelo biológico gracias a su estructura sencilla, rápido crecimiento y los medios empleados para su cultivo, que aumentaron las posibilidades experimentales. Su utilización permitió hallar algunos de los principios básicos de la vida, pero E. coli alcanzó el estrellato con el descubrimiento de la técnica de ‘corta y pega’ del ADN, en la cual se usan enzimas para quitar e insertar segmentos de código genético y que supuso el inicio de la ingeniería genética. Hoy en día se emplea en la selección de genes concretos, estudiados posteriormente en otros organismos más complejos.

Micrografía electrónica de Escherichia coli a 10.000 aumentos.

Esta bacteria sabe mucho de los seres humanos. El genoma de E. coli, compuesto por cerca de 4.300 genes, contiene una séptima parte de nuestros genes. Además, habita en el intestino humano, donde forma parte junto a cientos de especies de la mibrobiota intestinal –también conocida como flora intestinal–, que cumple un papel fundamental en la digestión y en la defensa frente a patógenos.

E. coli es un instrumento más del laboratorio. El interés de su investigación reside todavía en las infecciones, ya que cada vez existe una mayor resistencia a los antibióticos, pero también en los mecanismos que se ponen en marcha al dividirse la célula, y cuyo mejor conocimiento permitiría diseñar, con ayuda de técnicas genómicas, fármacos con menor resistencia.

2. ¿Cómo conseguir la apariencia de una mosca?

Imagina lo molesto que resulta el zumbido de una mosca al merodear por nuestras cabezas. A partir de ahora puede que cambies de opinión cuando descubras que las moscas del vinagre o de la fruta (Drosophila melanogaster) son usadas como modelo en biología animal. Es habitual verlas en cualquier lugar, pero son más abundantes en terrenos agrícolas, cuando hace buen tiempo y, desde hace más de un siglo (esta especie se estudió por primera vez en 1901), también en los laboratorios. Saber de la mosca significa saber del ser humano porque ha sido clave en investigaciones sobre enfermedades neurodegenerativas, tumores y metástasis.

Visión dorsal y lateral de un macho y una hembra de Drosophila melanogaster. / Benjamin Prud’homme. Institut de Biologie du Développement de Marseille-Luminy. Parc Scientifique de Luminy.

Uno de los objetivos de su estudio es conocer cómo este pequeño insecto consigue su apariencia. La secuenciación de los genomas ha permitido determinar que la mayoría de genes de la mosca de la fruta son homólogos a los humanos. Por tanto, investigando los genes de esta mosca, que es un modelo de experimentación mucho más simple, se puede tener una idea de la acción de los genes en los humanos.

Sin duda su filón para la genética es más que evidente, y no solo porque el genoma de la mosca del vinagre alberga alrededor de 13.600 genes, un tercio de los que contiene el genoma humano. Además, a partir de cruces entre más de 100 tipos de moscas, el investigador Thomas H. Morgan (1866-1945) estableció que los caracteres se encuentran en los cromosomas y se heredan de generación en generación. Con ello dio lugar a la teoría cromosómica de la herencia, que le hizo merecedor del Nobel de Medicina en 1933.

3. ¡Roedores en el laboratorio!

Llaman la atención por su par de dientes incisivos y por su minúsculo tamaño. Los encontrarás en bosques, en tu ciudad y, cómo no, en un laboratorio. Así son los ratones, o Mus musculus si atendemos a su nombre científico. Utilizados como objeto de experimentación, desde hace más de un siglo son piezas clave en el estudio de la diabetes, el cáncer o los trastornos neurológicos; incluso los misterios del cerebro se exploran antes en los ratones que en el ser humano. Entre la comunidad científica hay quien los llama ‘seres humanos de bolsillo’.

En el año 2002 se dio a conocer la secuencia de su genoma, la primera de un mamífero: con cerca de 30.000 genes, aproximadamente los mismos que nuestra especie, el 99% de estos tiene su homólogo humano. Además, en ellos se reproducen enfermedades humanas como la obesidad o el párkinson, se realizan pruebas de toxicidad y se ensayan terapias futuras con células madre o nuevos materiales. Estos experimentos se han podido llevar a cabo a partir de ratones transgénicos y knock outs, es decir, aquellos producidos con un gen inactivado en todas sus células. En todos los casos, se han utilizado solo ratones machos para evitar que las hormonas sexuales afecten a los resultados.

Foto publicitaria del Jackson Laboratory. De izquierda a derecha, George Woolley, Liane Brauch, C.C. Little, desconocido y W.L. Russell. Década de 1940. / Cortesía del Jackson Laboratory.

Cuando las voces en contra de la experimentación animal comenzaron a alzarse, la defensa de los ratones no formó parte de las primeras reivindicaciones. La regulación llegó al mundo de los roedores con normativas y protocolos a nivel europeo. En ellas se establece que se debe reemplazar al ratón por otro sistema cuando sea posible y reducir el número de individuos en la investigación, para evitar así el sufrimiento animal.

E. coli, la mosca del vinagre y el ratón son solo algunos de las especies más comunes utilizadas como modelo. La muestra Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio, cuyos contenidos puedes consultar online y descargar en alta calidad desde casa, se ocupa también de organismos como la levadura de la cerveza, un gusano minúsculo del suelo, una hierba normal y corriente y un pez de acuario. Elaborada originalmente por la Delegación del CSIC en Cataluña y ampliada en el marco del proyecto de divulgación Ciudad Ciencia, la exposición se complementa con entrevistas a especialistas en cada uno de estos seres modelo.

Bacterias, arañas, polillas: conoce a tus inseparables compañeros de piso

Por Mar Gulis (CSIC)

Si piensas que en tu casa solo vives tú o, como mucho, otras personas, te equivocas. Tu hogar está lleno de vida: multitud de especies, más o menos pequeñas o más o menos inofensivas, pueblan todos sus rincones, desde el recibidor a la cocina.

Hay compañía doméstica desde el momento en que pisas el domicilio, ya que en una suela de zapato suele haber unas 400.000 colonias de bacterias e incluso, a veces, pequeños artrópodos; seres a los que acabas de abrir la puerta de casa y, parte de los cuales, se instalarán en ella. Por esta razón, en algunas culturas se exige descalzarse para entrar en las viviendas, una costumbre cada vez más extendida por estos lares.

Este es solo uno de los datos que incluye Biodiversidad doméstica. Compañeros de piso, una exposición itinerante elaborada por el Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC. La muestra realiza un recorrido por las distintas estancias de una casa y va arrojando datos sobre los seres vivos que podemos encontrar en cada una de ellas.

Cartel de la exposición Biodiversidad doméstica. Compañeros de piso

Supongamos que después de entrar a casa vamos al baño. Al contrario de lo que podría parecer, allí encontraremos más bacterias en el suelo que en la taza del retrete. Las especies más habituales en el primero serán las Rhodobacterias y las Rhizobacterias, mientras que las de los sanitarios serán del tipo Clostridium, relacionadas con el sistema digestivo.

En esta estancia probablemente también hallemos bacterias relacionadas con la piel, como Staphyloccocus y Streptococcus, y especies más grandes en tamaño pero totalmente inofensivas. Es el caso del pececillo de plata, que se pasea por suelos y rendijas, y los opiliones, animales parecidos a las arañas pero con patas extremadamente largas que deambulan por nuestra bañera o plato de ducha. ¿Hablamos del cepillo de dientes? De momento, quedémonos con la idea de que es mejor no compartirlo con otras personas.

Opilion, especie que frecuenta los baños

 

Ácaros durmientes

Vayamos ahora al dormitorio, a echar una pequeña siesta por ejemplo. En la cama nos esperará un nutrido cortejo de bacterias Streptococcus mutans y el rey de los colchones: el conocido ácaro del polvo (Dermatophagoides pteronyssinus), que suele estar presente también en otros elementos de la casa, como moquetas y sofás. Cuando nos durmamos, otra familia de ácaros se paseará por nuestra cara: se trata de Demodex folliculorum, un ser vivo con la fea costumbre de vivir dentro de nuestros folículos pilosos –justo por encima de la raíz del cabello– y salir al exterior durante estos periodos de reposo en los que nos encontramos en los brazos de Morfeo.

Demodex folliculorum saliendo del folículo piloso/Sciencephotolibrary

Pero la estancia con más vida de nuestro hogar es la cocina. Los suculentos restos de comida que permanecen allí por más que limpiemos son un fuerte atractivo para gran cantidad de especies. En el estropajo, por ejemplo, podemos encontrar hasta 20 familias diferentes de bacterias y en otras partes no nos sorprenderá ver organismos más grandes como hormigas, moscas y cucarachas. Las primeras no son peligrosas, pero no podemos decir lo mismo del resto. De hecho, las cucarachas, de las que existen en el mundo 3.500 especies, son uno de los organismos más resistentes que se conocen. Además pueden propagar enfermedades como la disentería o el cólera.

Otro organismo típico de la cocina con el que debemos tener cuidado es el moho, cuyas esporas se dispersan por el aire y pueden provocar reacciones alérgicas y problemas respiratorios, así como llegar a producir sustancias cancerígenas (como la aflatoxina).

 

El objeto más sucio de nuestro hogar

Tampoco estaremos solos o solas en el salón. Allí hay dos objetos que reúnen un gran número de especies: el mando a distancia y el teléfono. Numerosos estudios han puesto de manifiesto que el control remoto de la televisión es uno de los objetos más sucios de un hogar, un hotel o un hospital. Entre otras cosas, sobre él podemos encontrar restos de orina, de otros fluidos humanos y hasta de heces, todos ellos asociados a gran cantidad de bacterias y virus. Parece que eso de lavarse las manos después de visitar el baño no es una práctica tan habitual.

Estos son algunos ejemplos de la biodiversidad de nuestros hogares, pero no podemos olvidarnos de otros como las polillas, cuyas larvas se alimentan de nuestras prendas de ropa; los piojos, que pueden habitar en nuestros cabellos y de los que existen tres tipos de especies según prefieran vivir en nuestra cabeza, cuerpo o pubis; o las arañas, que a pesar del miedo que suscitan a algunas personas, pueden resultar beneficiosas porque se alimentan de otros insectos que sí serían nocivos o molestos.

No hay que asustarse, la mayoría de estas especies son inocuas y llevamos mucho tiempo conviviendo con ellas. Pero no viene mal tener buenos hábitos de higiene personal y una adecuada limpieza en las diferentes estancias de nuestro hogar. ¡Ah!, y si tienes pensado alojarte en algún hotel en tus próximas vacaciones, tal vez sea mejor disfrutar del entorno que coger ese mando a distancia que reposa sobre la mesa para ver la televisión.

 

La exposición Biodiversidad doméstica. Compañeros de piso es una idea original del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN) del CSIC y esta comisariada por A. Valdecasas, investigador del MNCN.

‘Regnum vegetabile’: una curiosa fusión de botánica y arte te espera en el Real Jardín Botánico

Por Mar Gulis (CSIC)

El 13 de agosto de 1785 llegó a la costa bilbaína, procedente de Holanda, el navío San Gabriel. El barco transportaba un peculiar tesoro: 160 carpetas con dibujos que había adquirido el Reino de España en una subasta pública. Cuidadosamente empaquetadas y distribuidas en 16 cajones, las obras llegaron a Bilbao intactas y fueron trasladadas al Real Gabinete de Historia Natural de Madrid, que había abierto sus puertas al público en 1776.

¿Qué contenían exactamente aquellas carpetas? Más de 8.000 ilustraciones y grabados de todas las especies botánicas conocidas en aquella época. Las piezas procedían de la colección del médico y naturalista Jan le Francq van Berkhey (Leiden, 1729-1812). Hijo del tratante de lana Evert Le Francq y de Maria Berkhey, este holandés, a quien le apasionaba el dibujo científico y los gabinetes zoológicos y de curiosidades, fue coleccionando a lo largo de 40 años un conjunto de obras realizadas entre los siglos XVI – XVIII. Las piezas, ejecutadas en su mayor parte con acuarela y sobre papel de alta calidad, procedían de distintos países y algunas de ellas estaban firmadas por famosos ilustradores botánicos, como Georg Dyonisius Ehret, Pieter Holsteyn, Johann Michael Seligmann y Johann Mätthaus Meriam, entre otros. Ahora, una selección de aquel tesoro artístico-botánico puede contemplarse en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC) hasta el próximo 8 de diciembre. Pero sigamos con la historia de esta singular colección.

 

Una de las ilustraciones que integran la exposición ‘Regnum vegetabile’ del Real Jardín Botánico

Van Berkhey pretendía reunir, de forma ordenada y sistemática, ilustraciones de las especies del mundo conocido y crear un gran Atlas donde estuvieran representadas todas ellas. Ese afán le llevó a coleccionar no solo pinturas, también minerales, fósiles, piedras preciosas, libros, manuscritos, cuadros, monedas o medallas. ¿Cómo fueron a parar a España? Ese año de 1785, el Cónsul General de España en Ámsterdam, Ignacio Jordán de Asso y del Río (1742-1814), escribió al conde de Floridablanca, ministro del rey Carlos III, informándole de que la colección de un conocido médico y naturalista holandés iba a ser subastada. Debido a su interés artístico y científico, el Cónsul recomendaba que el Real Gabinete de Historia Natural de Madrid comprase la colección. La diplomacia se puso en marcha. Floridablanca comentó el plan a Pedro Franco Dávila, un sabio naturalista español que, entusiasmado con la idea de incorporar ese patrimonio, animó a la compra. Así, el Cónsul General Asso terminó adquiriendo las 160 carpetas que arribaron a la costa bilbaína a bordo del San Gabriel.

Con el tiempo, la colección Van Berkhey terminó repartida entre el Real Jardín Botánico y el Museo Nacional de Ciencias Naturales -curiosamente, dos centros de investigación del CSIC-, donde permanece. Ahora, el original tesoro se exhibe por primera vez en Madrid, en el Pabellón Villanueva del Jardín Botánico, en forma de exposición. Bajo el título Regnum vegetabile [reino vegetal], la muestra reúne una selección de 94 piezas que incluyen dibujos, estampas, libros, cajas originales y plantas secas. Más allá de su valor estético, las obras reflejan el saber científico del siglo XVIII en el campo de la botánica. Además de representar la fisiología de las plantas de África, América, Europa y Asia, los dibujos muestran la convivencia entre antiguos y nuevos sistemas de clasificación de especies, que cristalizarían en la adopción generalizada, ya avanzado el siglo XVIII, del modelo ideado por el sueco Carlos Linneo.

Actualmente se conservan 1.646 dibujos y grabados atesorados por Van Berkhey en el archivo del Real Jardín Botánico. Recuerda: hasta el 8 de diciembre puedes disfrutar de las 94 piezas seleccionadas que componen esta exposición.

¿Eres capaz de fotografiar la ciencia? Envía tus imágenes a FOTCIENCIA17

Por Mar Gulis (CSIC)

Si te gusta la fotografía, es el momento de enseñarnos cómo se ve la ciencia y la tecnología a través del objetivo de tu cámara… ¡o de tu microscopio! Ya está abierto el plazo para participar en la 17ª edición de FOTCIENCIA, una iniciativa que cada año elige las mejores fotografías científicas. Las imágenes seleccionadas formarán parte de un catálogo y de una exposición itinerante que recorrerá España durante 2020-21. Además, las mejores de cada modalidad recibirán una remuneración de hasta 1.500€.

El plazo de presentación es del 7 de noviembre al 16 de diciembre de 2019 (a las 12 del mediodía, hora española peninsular).

La luz, los fenómenos físicos, los organismos vivos o los objetos de la vida cotidiana pueden mirarse desde una perspectiva científica. Las opciones son prácticamente infinitas. Por eso no es necesario que te dediques a la ciencia para poder participar… Solo que seas capaz de ver, extraer o captar lo científico que hay en el mundo que nos rodea. Aquí puedes ver las imágenes seleccionadas en ediciones anteriores.

Las fotografías deberán presentarse en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es, junto con un breve texto que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada por el autor o autora.

Cualquier persona mayor de edad puede enviar fotografías propias que no hayan sido seleccionadas en procesos similares. Pero también hay una modalidad, ‘La ciencia en el aula’, dirigida al alumnado de Secundaria y Ciclos formativos, que puede participar a través de sus profesores y profesoras.

Las propuestas se podrán presentar en una de las siguientes modalidades:

  • Micro, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea menor o igual a 1 milímetro o la imagen haya sido obtenida mediante un instrumento de micrografía (óptica o electrónica) o técnicas de difracción.
  • General, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea mayor de 1 milímetro.

Además, los autores y autoras también pueden adscribir su imagen a otras modalidades específicas, como ‘Agricultura sostenible’ ‘Alimentación y nutrición’.

FOTCIENCIA es una iniciativa 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. En esta 17ª edición, FOTCIENCIA se suma a los 17 Objetivos de  Desarrollo Sostenible declarados por Naciones Unidas.

Toda la información y normas de participación están disponibles en www.fotciencia.es