viernes, 26 de febrero de 2016

La evolución de los humanos está en tus bacterias

Un estudio de la flora intestinal de pigmeos, bantúes y estadounidenses muestra la historia del microbioma

Las bacterias de los bantúes reflejan su transición a la agricultura y el contacto con la civilización occidental Andrés Gómez
La comparación de la flora intestinal de los pigmeos con la de los bantúes y un grupo de estadounidenses muestra cómo ha sido la evolución del microbiomahumano y hasta de los propios humanos. Los primeros, que aún se dedican a la caza, tienen una mayor diversidad bacteriana que sus vecinos, que hace siglos dejaron la selva por la agricultura, y aún más que los occidentales urbanizados. Esta microbiota reducida podría estar relacionada con la mayor incidencia de las llamadas enfermedades de la civilización.
Mientras participaba en una misión científica para estudiar a los gorilas de las tierras bajas (Gorilla gorilla), el ecólogo bacteriano Andrés Gómez y sus colegas dependían de sus rastreadores baka para localizar a los gorilas. Los baka son cazadores recolectores y son uno de los varios pueblos etiquetados como pigmeos. A diferencia de sus vecinos los bantúes, todavía viven en poblados en mitad de las selvas del África ecuatorial. Al científico colombiano, investigador entonces de la Universidad de Minnesota (EE UU) y ahora en el Instituto J. Craig Venter de investigación genómica, le pareció una ocasión única para estudiar la evolución del microbioma humano.
Para ello, recogieron muestras de las heces de una treintena de baka y otros tantos bantúes y las enviaron a EE UU para su caracterización, buscando qué bacterias abundaban más en unos que en otros. Para completar la comparación, los investigadores recurrieron a la base de datos del proyecto Microbioma Humano para obtener un perfil bacteriano de un grupo de estadounidenses. Así tenían una especie de gradiente microbiano, desde los pueblos más tradicionales a los más urbanizados, con el que seguir la evolución de humanos y bacterias.
"El microbioma de un cazador recolector, y no solo de los baka, es más diverso que el de un occidental"
ANDRÉS GÓMEZ, BACTERIÓLOGO DEL INSTITUTO J. CRAIG VENTER
"El microbioma de los baka es más similar al de los gorilas que al de los occidentales", dice Gómez. Como los gorilas cuando escasea la fruta, estos recolectores consumen grandes cantidades de unas hojas que llamankoko (Gnetum africanum) y varios tubérculos silvestres. Estos vegetales tiene fibras que los humanos no pueden digerir. "Para eso tienen a las bacterias", añade el experto colombiano.
A nivel de filo (una categoría taxonómica) los bantúes y los baka comparten dos grandes grupos de bacterias, pero la ratio de cada una es muy diferente. Así, los bantúes tenían una ratio Firmicutes- Bacteroidetes de 5:1, mientras que en los baka la relación era de 1:1. Al descender al nivel de especie, el estudio, publicado en Cell Reports, muestra que los bantúes comparten más especies de bacterias con la muestra de los occidentales que los baka.
Además, el intestino de los baka alberga una mayor diversidad alfa, término con el que los ecólogos se refieren al número de especies presentes en un ecosistema, en este caso la parte final de aparato digestivo humano. "El microbioma de un cazador recolector, y no solo de los baka, es más diverso que el de un occidental", comenta el investigador colombiano.
Niño baka haciendo una pasta a base de yuca amarga. 
Junto a la mayor diversidad, también está la abundancia relativa de determinados microbios. Así, los baka tiene un gran presencia de Prevotella yTreponoma, grupos de bacterias propias de los rumiantes, animales que saben sacarle toda la chicha a las fibras vegetales. La flora intestinal de una vaca, por ejemplo, está formada en un 80% por Prevotella. Mientras, los bantúes y aún más los occidentales tienen poblaciones reducidas de estas bacterias, pero aumentadas de otras, como las del ácido láctico, lo que indica una dieta rica en azúcares.
¿Porqué esa mayor diversidad en los baka? "Un factor fundamental es la calidad de la dieta, más que la variedad de la dieta", recuerda el bacteriólogo colombiano. La fibra tiene una correlación con la diversidad del microbioma, a más fibra, mayor variedad. "En comunidades en transición hacia la occidentalización como los bantúes y en los occidentales, tanto la diversidad como la presencia de determinadas bacterias es muy reducida", explica Gómez.

Bacterias en la máquina del tiempo

El estudio de los baka se suma a otras investigaciones de comunidades tradicionales como la de los hadza en Tanzania, pueblos de Papúa Nueva Guinea, los indios mayoruna de la selva peruana o los yanomami. Aunque con algunas diferencias, estos grupos comparten un determinado perfil bacteriano muy diferente al de los occidentales. Si los primeros humanos vivían y comían como hoy viven y comen estas comunidades, su estudio permite el estudio de la evolución humana.
Los agricultores bantúes tienen un perfil bacteriano más cercano al de los estadounidenses
"Entender el microbioma de grupos aislados con mínima exposición al estilo de vida occidental (acceso a medicina avanzada, uso de antibióticos, dieta rica en grasas y azúcares) es como tener una maquina del tiempo: nos permite entender cómo era nuestro microbioma antes de que todos estos factores lo modificaran", dice el profesor de la Escuela Icahn de Medicina del hospital Monte Sinaí de Nueva York, José Clemente.
Este científico español participó en la caracterización del microbioma de un grupo de indios yanomami que nunca habían tenido contacto con el hombre blanco. Para el, "los estudios de microbioma en grupos tradicionales nos dan una idea de todo lo que hemos perdido durante el desarrollo de nuestra sociedad".
Pero además del dónde venimos, las bacterias de los baka y otros pueblos pueden ayudar a la ciencia en su lucha contra la enfermedad. Como dice Clemente: "En las sociedades occidentales disfrutamos de una expectativa de vida enormemente superior a la de nuestros antecesores, pero al mismo tiempo sufrimos enfermedades que ellos no sufrían. ¿Puede estar la clave de estas dolencias en esas bacterias que hemos perdido? Identificar dichas bacterias y entender sus efectos en el cuerpo humano es el primer paso para desarrollar terapias basadas en la restauración bacteriana".

jueves, 25 de febrero de 2016

Resuelto el enigma de la muela del juicio

La reducción del tercer molar en nuestra especie responde a un mecanismo universal en los mamíferosOtro1

Imagen de la calavera de un 'Homo ergaster' de kenia, incluido en el estudio. David Hocking
¿Para qué están ahí? Salen tan tarde que ya no hacen falta, y eso en el caso de que lleguen a salir. A veces se enquistan de formas intrincadas que enriquecen a los odontólogos, o empujan a los demás dientes con dolor y penalidad. Son las muelas del juicio. ¿Quién las encargó? ¿A qué fuerza evolutiva se le ocurrió diseñar ese estorbo bucodental? ¿Lo hizo igual de mal con nuestro cerebro? Es el enigma evolutivo de las muelas del juicio, y acaba de ser resuelto por científicos australianos. La respuesta en corto: los humanos ni siquiera somos especiales en eso.
Nuestros ancestros los homínidos (homininos, técnicamente) sí que tenían un buen tercer molar: hasta cuatro veces mayor que el nuestro, y con una superficie plana obviamente adaptada para masticar. Que esa obra magna de la naturaleza se corrompiera hasta producir nuestra muela del juicio nunca se ha entendido muy bien, aunque no han escaseado las hipótesis hechas a medida para explicarlo: ora los cambios de dieta, ora aquel avance cultural o este otro y, en cualquier caso, unas teorías que delegan en la selección natural la tarea ardua de destruir una muela sin tocar mucho las otras. Y que, desde luego, son exclusivas de la evolución humana, sin precedentes en los 600 millones de años de historia animal.
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La bióloga del desarrollo Kathryn Kavanagh, de la Universidad de Massachusetts en Dartmouth, propuso en 2007 un modelo teórico del desarrollo de la dentición en los mamíferos. Se basaba en datos obtenidos en ratones, y explicaba esos resultados, que eran bastante complicados, con un modelo simple de “inhibición en cascada”: cuando un diente se desarrolla, emite señales activadoras o represoras sobre su vecindad, y la proporción entre ambas señales determina el tamaño de los dientes vecinos.
Uno de los colegas de Kavanagh en aquel trabajo, Alistair Evans, de la Universidad de Monash en Victoria, Australia, encabeza ahora una investigaciónpublicada en Nature donde aquel modelo se extiende a los homínidos. La investigación revela que el modelo de inhibición en cascada de Kavanagh puede explicar la degeneración del tercer molar de los australopitecos hasta la modesta y molesta muela del juicio que abruma al Homo sapiens.
Nuestros ancestros sí que tenían un buen tercer molar: hasta cuatro veces mayor que el nuestro, y con una superficie plana obviamente adaptada para masticar
En los homínidos más primitivos –los más próximos al chimpancé, como los ardipitecos, australopitecos y parantropos—, la variación en el tamaño y las formas relativas de los molares es una mera función de la posición: las muelas tienden a crecer más en la parte posterior de la boca, lo que causa el gigantismo del tercer molar, y las proporciones entre unas y otras muelas son constantes, sin que importe el tamaño general de la dentadura en su conjunto.
Pero, hace un par de millones de años, con el surgimiento de nuestro género (Homo), las reglas generales cambiaron ligeramente: los tamaños relativos de las muelas empezaron a depender del tamaño total de la dentadura. Eso hizo que la reducción del tamaño total de la dentadura, que es propia de la modernidad evolutiva, causara una reducción desproporcionada del tercer molar. Esto es la muela del juicio explicada por un mecanismo general, que no tiene que postular cosas muy raras para que el tercer molar se haya convertido en un ridículo engorro.
Desde un punto de vista dental, hemos dejado de ser víctimas de una evolución maliciosa. Ahora lo somos de la simplicidad matemática. Todo un avance.

martes, 23 de febrero de 2016

El mar se elevó en el siglo XX más rápido que en los 3.000 años anteriores

Las aguas subirán hasta un metro este siglo si no se reducen las emisiones en las próximas décadas

Los humedales de Newfoundland, Canadá, han registrado una de las mayores elevaciones regionales del nivel del mar. BEN HORTON | VÍDEO: EL PAÍS - QUALITY
La subida del nivel del mar es para la comunidad científica actual tan verdad como que la Tierra giraba alrededor del Sol para Bruno y Galileo. Sin embargo, no hay el mismo consenso sobre el origen de esta elevación y, en especial, el ritmo al que las aguas suben. Ahora, dos estudios paralelos han mirado al pasado y al futuro de los océanos. Hacia atrás, el mar subió en el siglo XX más rápido que en los 3.000 años precedentes. Para adelante, si no se reducen las emisiones de forma drástica y ya, el nivel del mar podría ascender alrededor de un metro en lo que queda de siglo.
A los sucesivos trabajos que han ido cifrando la elevación del mar a escala planetaria les faltaba contexto. Dar una cifra sin situarla en el marco de la historia del planeta, apenas informa sobre la gravedad o normalidad de ese ascenso o sobre el papel de los humanos en él. Por eso, el trabajo realizado por una decena de investigadores de otras tantas universidades es novedoso: cifran los centímetros que ha subido el mar en los últimos siglos llegando hasta el presente.
Usando datos de 24 localizaciones, entre ellas Muskiz y Urdaibai en la costa vasca española, del rastro que ha ido dejando el mar en la tierra, los investigadores publican en la revista PNAS cuánto ha cambiado el nivel del mar en los últimos tres milenios. Para confirmar sus estimaciones, usaron 66 registros de mareas de todos los continentes, con algunos que se remontan a 1700. Con esos 300 años pudieron validar sus cálculos para el resto del periodo.
El nivel del mar subió el siglo pasado 14 cm y podría subir hasta un metro en lo que queda de siglo XXI
"La elevación en el siglo XX fue extraordinaria en el contexto de los últimos 3.000 años", explica en una nota el profesor de ciencias de la tierra de la universidad Rutgers (EE UU) y principal autor del estudio, Robert Kopp. En concreto, y siempre con cierto grado de incertidumbre, el nivel del mar subió el siglo pasado en 14 centímetros. La cifra, sin el contexto, puede parecer pequeña. Pero casi dobla el máximo alcanzado en 2700 años. Es decir, más que la elevación total, lo que alarma es la velocidad con lo que lo ha hecho.
El estudio muestra además otro fenómeno que agrava esos 14 centímetros. Desde el inicio de la Era Común, hace 2.000 años, el nivel del mar ha variado mucho con el paso del tiempo pero para acabar donde estaba. Hasta el siglo VIII, el mar se elevó muy lentamente unos 7 centímetros. Pero desde entonces, y en particular a partir del año 1000, el agua no dejó de descender hasta repuntar en el XIX.
Las variaciones responden, según los autores del estudio, a los cambios en la temperatura media global. Así, del 1000 al 1400, periodo en el que el planeta se enfrió unos 0,2º, los océanos se elevaron unos 8 centímetros. Por eso, el calentamiento global iniciado con la Revolución Industrial coincide también con el acelerado proceso de subida del nivel del mar, una subida que, como recuerda Kopp, "aún ha ido más rápida en las últimas dos décadas". De hecho, según los autores, si se eliminara el cambio climático de la ecuación, el nivel del mar no habría aumentado, sino descendido.
Un segundo trabajo, también publicado en PNAS, mira hacia adelante. Partiendo de la evolución del nivel del mar, investigadores Instituto para la Investigación del Impacto Climático de Postdam (PIK, Alemania) y el español Instituto de Geociencias del CSIC, han proyectado hasta dónde subirán las aguas en lo que queda de siglo empujadas por el aumento de la temperatura fruto del calentamiento global.
"No podemos impedir que el mar suba, pero podríamos reducir su ritmo si dejamos de usar combustibles fósiles"
 ANDERS LEVERMANN, CIENTÍFICO DEL INSTITUTO PARA LA INVESTIGACIÓN DEL IMPACTO CLIMÁTICO DE POSTDAM
Aún si se lograran los objetivos de reducción de emisiones firmados en laCumbre de París, el nivel del mar se elevará entre 20 y 60 centímetros. Y eso en el escenario más positivo. En el caso de que ni siquiera se cumpla con lo acordado en la capital gala, los océanos podrían elevarse entre 85 y 130 centímetros.
"Con tantos gases de efecto invernadero ya emitidos, no podemos impedir que los mares se eleven, pero podríamos reducir sustancialmente el ritmo al que suben si dejamos de usar combustibles fósiles", sostiene el investigador del PIK y coautor de la investigación, Anders Levermann.
El estudio, además, señala las principales fuentes del aumento del nivel del mar, dando una estimación de su grado de responsabilidad. Así, tienen en cuenta la expansión térmica. Al aumentar la temperatura, las aguas se calientan y un agua más caliente se expande. Este fenómeno aportará entre 15 y 19 centímetros para 2100, según el escenario de emisiones que se haya logrado para entonces.
Por su parte, el deshielo de los glaciares de las grandes cordilleras podría aportar hasta 11 cm de elevación marina. La pérdida de masa helada y la descarga de sus glaciares harán que Groenlandia aporte otros 27 cm en el peor de los casos. Conla Antártida, los investigadores reconocen tener más difícil modelar su evolución, pero barajan una horquilla de aportación de entre 6 y 13 centímetros. Los cuatro orígenes del aumento del nivel del mar pareen tener, en todo caso, la misma fuente: el calentamiento global antropogénico.

La Olimpiada Española de Biología (OEB) es un certamen donde nuestros estudiantes de Bachillerato participan a través de sus comunidades autónomas. Los ganadores de los certámenes autonómicos acuden a la fase nacional, donde conviven y compiten más de 60 jóvenes durante tres o cuatro días. Los cuatro primeros representan a España en la fase internacional, y los cuatro segundos en la iberoamericana. El proyecto está a punto de hundirse. Con dificultades sin fin, la OEB ha ido encontrando financiación para sufragar los gastos de las fases nacional y, sobre todo, internacionales, pero este año se ha encontrado todas las puertas cerradas: ninguna institución en este país parece tener los 12.000 euros que cuesta anualmente mantener la OEB.
Si alguien no lo remedia, en las olimpiadas internacionales de 2016 no estará uno de los países supuestamente más desarrollados, el nuestro.— José Luis Viejo Montesinos.