Biotecnología

El río Tinto (o Luxia en la antigüedad) es un río costero de Huelva (Andalucía), que discurre a los largo de 90km, próximo a una zona de gran interés minero y que desemboca en el océano Atlántico. Lo más inusual de este río es su peculiar color rojizo (de ahí su nombre), así como sus aguas ácidas, con un pH de 2.2. Hasta hace unos años se pensaba que estas características tan asombrosas se debían a la  contaminación producida por la intensa actividad minera ejercida durante siglos. Para ser exactos, hace ya 5000 años extrajeron grandes cantidades de cobre de está zona minera. Desde la antigüedad fue llamativo su color rojizo, de tal manera que los fenicios le llamaron “ Ur-yero” que significa  “río de fuego” y los árabes “Río Tinto de Azije” (azije significa vitriolo). Sin embargo , hace pocos años científicos del CAB (Centro de Astrobiología) han descubierto que el color y la ácidez del río Tinto es debida a microorganismos extremófilos y no a la contaminación minera.

En un principio, las condiciones de extremo pH (muy ácido), alto contenido en metales pesados (cobre, cadmio, manganeso…) y  escaso contenido en oxígeno del agua, hacen que el río Tinto sea un hábitat bastante inadecuado para la vida. No obstante, existen microorganimos extremófilos, a los que les resultan favorables todas estas condiciones extremas para vivir. Existen bacterias que subsisten a costa de los minerales, y como producto de desecho producen ácido sulfúrico y hierro oxidado, causantes de la ácidez y color rojizo del agua. Pero lo que resulta más sorprendente, es que esta especie de extremófilos no está sola, sino que toda una serie de microorganismos son capaces de vivir en esas aguas, algunos endémicos del Río Tinto;  se han encontrado algunas especies de algas y hongos. Entre otras, cosas los bioquímicos han descubierto microorganismos capaces de “comer pirita” como Leptospirillum ferrooxidans, ya que obtienen energía oxidando el ion ferroso de la pirita y convirtiendolo en ion férrico. De hecho, esta bacteria parece ser la principal responsable de que el río Tinto sea como es. Lo que ha resultado verdaderamente  sorprendente es la presencia de organismos eucariotas, incluyendo levaduras, protistas y hongos, ya que no suelen abundar en ambientes extremófilos. En concreto, constituyen el 80% de la biomasa del río, principalmente algas (60%) , aunque el CAB ha decubierto más de un millar de especies distintas de eucariotas en total.

En lo que respecta al estudio del río Tinto, los científicos creen que el trabajo no ha hecho nada más que empezar y que va a ser necesario descubrir nuevas técnicas de laboratorio para su estudio. Todo lo descrito anteriormente hace que los investigadores consideren este río un buen modelo para poder estudiar las primeras formas de vida en la Tierra y creen que se pueden aplicar tambien a planetas como Marte.


AMAIA GONZÁLEZ MAGAÑA

El Centro de Astrobiología se encuentra situado en el municipio de Torrejón de Ardoz, muy cerca de la capital. El CAB es un centro mixto del CSIC (Centro Superior de Investigaciones Científicas) y del INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial). La Astrobiología representa un innovador programa de investigación cuyo objetivo principal es la búsqueda científica de vida fuera de Tierra.

Todo empezó en 1996 cuando un grupo de científicos españoles liderados por Juan Pérez Mercader y contando con la presencia de algún norteamericano, como el Premio Nobel Murray Gell-Mann, proponen un proyecto de investigación multidisciplinar a partir de una idea tan simple como: “La vida como consecuencia de la evolución del Universo”. El proyecto fue tan bien evaluado que fue aprobado por la NASA y, por tanto, admitido a formar parte del NAI (NASA Astrobiology Institute). Así comenzó la andadura de este centro transdisciplinar.


Aunque en un primer momento la investigación empezó con un pequeño grupo de científicos, ahora, tras la inauguración en 2003 del edificio, el CAB reúne un centenar de investigadores que distribuyen su dedicación en los diferentes laboratorios:

• Laboratorio de Astrofísica Molecular
• Laboratorio de Evolución Molecular
• Unidad de Secuenciación y Bioinformática
• Laboratorio de Planetología y de Extremofilia
• Laboratorio de Robótica e Instrumentación
• Unidad de Simulación de Ambientes Planetarios y Microscopia

Es interesante destacar algunos de los laboratorios, como el laboratorio de Extremofilia en el que estudian microorganismos que viven en condiciones extremas de salinidad, acidez y anoxigenia (sin oxígeno), como los que viven en Río Tinto (Huelva).


Otra de las ramas de investigación es la dedicada al diseño y construcción de instrumentación y sistemas robóticos. El CAB trabaja en varios proyectos que en un futuro podrían formar parte de misiones de la NASA o de la ESA a Marte. Todo esto englobado en un proyecto de búsqueda de vida (restos fósiles, agua, bacterias, etc.)


Como ha sucedido en otras ocasiones, la investigación en un campo produce retornos que pueden ser empleados en otras áreas. El CAB no es una excepción y ya se han realizado diversas patentes que tienen su aplicación en el campo de la Biotecnología y de la Biomedicina. Un ejemplo es el desarrollo de un microchip diagnóstico, basado en la tecnología de Microarrays de ADN, para la identificación de cepas minoritarias en infecciones víricas, como el SIDA.


Para terminar, nos gustaría recomendar la visita a este centro de investigación tan desconocido en Madrid. Se realizan visitas guiadas para público en general durante las Semanas de la Ciencia en noviembre y para centros escolares todos los viernes del curso, previa cita: www.cab.inta.es


Sheila Blanco, Concepción García y Lydia Sanz.

El recientemente fallecido científico estadounidense Stanley L. Miller contribuyó principalmente a la ciencia con sus estudios acerca del origen de la vida. Estudió en la Universidad de California, donde se graduó en Ciencias Químicas en 1951, siendo alumno de Harold C. Urey con el que realizó en los años 50 el experimento que lo hizo famoso.

Miller fue pionero en realizar un experimento con la intención de demostrar el origen de la vida desde un punto de vista metabólico. Para ello, realizó una simulación en el laboratorio de las condiciones químicas de la Tierra primigenia pretendiendo probar con ello que la síntesis de compuestos orgánicos era espontánea a partir de moléculas sencillas que se encontraban en la atmósfera terrestre primigenia. Miller y su profesor Urey partieron de la idea, de acuerdo con Alexander Oparin y John Haldane, que dicha atmósfera estaba compuesta principalmente de NH₃, H₂O, CH₄ y H₂.

Para el diseño del experimento, tomaron un recipiente de cristal relleno parcialmente con agua conteniendo los gases arriba mencionados. Esta mezcla fue sometida a descargas eléctricas que simulaban tormentas eléctricas prehistóricas que se presupone sucedieron en la atmósfera primitiva. Dejaron que el experimento se desarrollase durante un periodo de una semana tras la cual, analizaron el contenido del recipiente. Se observó un cambio de color del agua desde transparente a rosa y, posteriormente, a marrón a medida que fue enriqueciéndose en aminoácidos y moléculas orgánicas esenciales.

Este experimento ayuda a sustentar la teoría de que la primera forma de vida se formó por reacciones químicas de forma espontánea. El Centro de Astrobiología (CAB) en Madrid (España) es uno de los pocos centros que colaboran con la NASA, ya que reúne los requisitos necesarios que ésta exige. En este centro se puede observar el citado experimento de Miller, ya que disponen de una reproducción del mismo.

Eduardo Ballester, Iria Mata y Laura Peigneux

BIBLIOGRAFÍA

- Revista Inverstigación y ciencia, edición española de Scientific American. Número 52, El Origen de la Vida.

- http://es.wikipedia.org/wiki/Stanley_Miller

- http://www.portalplanetasedna.com.ar/origen_vida.htm

- http://www.astrosafor.net/Huygens/2003/45/ElExperimento.htm

- http://cambrico.info/2010/01/18/el-experimento-de-stanley-miller/

El biólogo Gerald Maurice Edelman, que obtuvo el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1972 por sus trabajos sobre el sistema inmunológico, propuso en 1987 la teoría del Darwinismo Neural. Según dicha teoría, en el cerebro se produce un proceso de selección positiva de conexiones neuronales durante el aprendizaje, similar al que tiene lugar en los sistemas biológicos.

En nuestro cerebro hay alrededor de 100.000.000.000 neuronas y cada una de ellas puede establecer unas 1.000 conexiones con otras neuronas, originando un número posible de diferentes patrones de conexión astronómico, superior al número de átomos en el Universo. Por tanto, es obvio que no pueden probarse todos los patrones de conexión, solo se van probando unos pocos y, de modo similar a la evolución biológica, se van seleccionando aquellos que son más aptos; es decir, se refuerzan los patrones de conexión que conducen con éxito a una tarea dada.

Aunque es habitual comparar el cerebro a un ordenador, en realidad hay diferencias importantes. En un ordenador basta con meter la información para que la procese y lleve a cabo una tarea determinada. Sin embargo, en el desarrollo del sistema nervioso, intervienen tanto factores genéticos (heredados de nuestros padres, lo que sería el programa de ordenador) como de factores nutricionales, sociales, sensoriales… que hacen que procesemos la información de distinta manera (que seleccionemos ciertos patrones de conexión frente a otros) y nos diferencian como individuos.

Así, la capacidad de adquirir conocimientos por parte de los bebés, se basa en el método de ensayo-error. Es decir, el niño va probando distintos movimientos, seleccionando aquellos que le permiten conseguir su objetivo y descartando los que no. En este proceso de selección intervienen diferentes sistemas de valores que son controlados por las partes mas antiguas del cerebro, como la medula oblonga.

Otro ejemplo que ilustra esta teoría es el caso de Virgil, descrito por Oliver Sacks, un paciente de 50 años, ciego casi desde su nacimiento, que recuperó la vista tras una operación. Su experiencia con un mundo visual era inexistente, ya que esos patrones de conexión se habían atrofiado por la falta de uso. Durante todos esos años, aprendió a manejarse en un mundo táctil y se sentía plenamente capaz en él. Tras la operación de cataratas, él veía la luz, veía formas, líneas, colores, movimientos…, todo esto formaba parte de su nueva experiencia visual, y sin embargo no sabía describir a un animal que tuviera delante a no ser que lo hubiese tocado antes. Es curioso cómo relata que no distinguía a su perro de su gato. Es más, su propio perro le hacía dudar cuando cambiaba de posición, Virgil se preguntaba “¿Este sigue siendo mi perro?”.

Basándonos en estos hechos y en otros experimentos realizados, la teoría de Edelman parece bastante acertada, aunque el debate aún sigue abierto. ¿Tú que opinas?


González A., Orgaz M., Sarasarasate

Imagen de Marte

Todo el mundo ha escuchado alguna vez historias acerca de expediciones a Marte y éstas suelen ser relacionadas con la búsqueda de vida inteligente en dicho planeta, sin embargo, el objetivo de estos laboriosos viajes se basa en objetivos más básicos.

¿Por qué pensar que solo hay vida en el planeta Tierra? El primer paso para encontrar vida es buscar vestigios de la misma, como la presencia de agua. Es decir, para la existencia de vida, tal y como la conocemos, se requieren una serie de condiciones óptimas, y por ello se intentan establecer paralelismos entre la vida en la Tierra y la posible vida en Marte. Todo esto se realiza suponiendo que ambas formas de vida se dan en condiciones similares, pero seria muy útil encontrar otras condiciones que den lugar a otro tipo de vida diferente a la que conocemos.

Los hallazgos obtenidos hasta el momento, informan de la presencia de hielo de CO2 mezclado con agua y polvo en los polos de Marte. También se están realizando estudios en surcos presentes en la superficie cuya forma sugiere la anterior existencia de ríos en dicha zona. Esto ha despertado interés por parte de los científicos de la NASA y otras agencias como la ESA y ya se han enviado misiones con sondas y vehiculos (Spirt y Odissey) para estudiar la superficie de dichos parajes.

Por el momento, el estudio de planetas más lejanos se encuentra restringido debido a la tecnología presente hoy en día, por lo que tendremos que esperar nuevos avances para ampliar horizontes.


Sara Palma Tortosa, María Álvarez Blázquez y Paloma Hernández Gómez