martes, 31 de mayo de 2016

La mosca que eyacula espermatozoides 20 veces más grandes que su cuerpo

Las células reproductoras de las moscas de la fruta son los ornamentos masculinos más grandes de toda la naturaleza, según un nuevo estudio que explora su sentido evolutivo

Dos moscas de la fruta apareándose UNIVERSIDAD DE OXFORD
De todos los animales del planeta, la mosca de la fruta es uno de los que más nos han ayudado a entendernos a nosotros mismos. Gracias a este pequeño insecto comprendemos mecanismos básicos del desarrollo, importantes claves del cáncer y ahora incluso las reclutamos para probar nuevos tratamientos oncológicos que después recibirán los pacientes. Pero a pesar de toda esta biología compartida, hay algo que las separa totalmente de los humanos y plantea un enigma que se ha resistido a los científicos: la paradoja del espermatozoide gigante.
Algunas especies de moscas de la fruta eyaculan megaespermatozoides que llegan a medir casi seis centímetros, unas 20 veces más que todo su cuerpo. Con la teoría de la selección sexual en la mano, que interpreta por qué los machos de muchas especies desarrollan costosos ornamentos para atraer a las hembras, esto debería aportar ventajas evolutivas. El problema es que eso mismo va contra la regla más o menos universal en la evolución que dice que los especímenes más exitosos son los que generan un mayor número de espermatozoides. ¿Por qué entonces las drosophilas se esfuerzan en generar unas pocas células reproductoras gigantes?
Un estudio publicado hoy en Nature por científicos de EE UU, Suiza y Singapur intenta aclarar el misterio. El trabajo comienza citando las muchas estrategias que desarrollan los machos para atraer a las hembras, ya sea con cuernos, plumas, mandíbulas, crestas, papadas hinchables… Pues bien, de todas estas innovaciones sexuales, el megaesperma de la drosophila “es posiblemente el ornamento más grande de toda la naturaleza”.
Receptáculo del esperma de una mosca de la fruta, de unos ocho centímetros. El órgano ha coevolucionado con el del tamaño de los espermatozoides 
En el estudio, los investigadores han analizado variantes genéticas relacionadas con la reproducción en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster  y las han comparado con cómo el éxito de los machos de otras especies (desde ciervos a escarabajos) depende de su salud y nutrición. Los resultados desvelan que en las D. melanogaster, los machos más sanos y fuertes son los que producen espermatozoides más largos. Aparearse con un macho óptimo supone una ventaja para las hembras y por eso estas han coevolucionado para preferir el megaesperma. Según los investigadores, mientras los machos producían espermatozoides cada vez más grandes para derrotar a sus rivales, las hembras coevolucionaron receptáculos de mayor tamaño para acoger la descarga de los machos más sanos, una especie de carrera armamentística ciega con un objetivo final común: mejorar la especie.
¿Confirma esto la citada teoría de la selección sexual? Para Cassandra Extavour, experta en biología evolutiva de la Universidad de Harvard, no del todo. “Lo que demuestra es que hay una correlación entre salud y tamaño del esperma, pero no que este aporte una ventaja”, explica a Materia esta científica que no ha participado en el estudio. Sí señala que varios trabajos anteriores apoyan la hipótesis. Uno muestra que el megaesperma de un solo macho es capaz de llenar todo el receptáculo de la hembra, impidiendo la entrada de competidores. Otro ha probado que los espermatozoides más grandes son más efectivos a la hora de fertilizar los óvulos. Y un último trabajo ha demostrado que las hembras de algunas moscas han desarrollado un nuevo órgano que les ayuda a “empaquetar” enormes espermatozoides dentro de sus receptáculos.
En su opinión el trabajo ilustra un gran problema de la biología evolutiva que nos une a las moscas y que hace que algunas teorías sean siempre eso, teorías. “Para demostrar que hay una ventaja real habría que cruzar a machos y a hembras durante años y ver si los espermatozoides más largos aportan mayor descendencia, un estudio costoso y largo que nadie va a hacer”, asegura.

Así funciona la memoria de las plantas

Los priones como los de las ‘vacas locas’ tienen un papel esencial para registrar las condiciones ambientales a largo plazo, y regular la floración en la descendencia

Los priones guardan la memoria del frío en las flores de la descendencia. PIXABAY
Se dieron a conocer como los agentes infecciosos de las vacas locas, pero los priones se han revelado después como unos componentes esenciales de todo tipo de células, y con unas propiedades evolutivas bien singulares: encarnan una especie de memoria de las condiciones ambientales que se transmite entre generaciones sin necesidad de implicar a los genes. Son pura proteína. El equipo de Susan Lindquist, una de las mayores expertas en estos asombrosos agentes biológicos, los ha descubierto ahora en las plantas, y en plena acción: guardando la memoria del frío en las flores de la descendencia.
Los agentes infecciosos convencionales –virus, bacterias, hongos— son infecciosos porque tienen genes (ADN o ARN), que son moléculas informativas capaces de sacar copias de sí mismas. Un prion es una mera proteína, no tiene genes, pero es capaz de infectar por una razón radicalmente distinta: la proteína puede adoptar dos formas, inocua e infecciosa, y la forma inocua se convierte en infecciosa cuando toca a otro prion infeccioso. Lo que se propaga no es una cosa, sino la forma de una cosa.
La razón por la que los priones pueden actuar como sistemas de memoria es en realidad la misma que los convierte en ocasiones en agentes patógenos. Cierta condición ambiental (el frío, por ejemplo) modifica la forma de un prion, y esta forma se propaga a los demás priones del mismo tipo, formando una estructura polimérica (compuesta por muchos priones del mismo tipo) que resulta muy estable a lo largo del tiempo o de las generaciones. Esto, que resulta un desastre en el caso de las vacas locas (y otras formas de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob), supone un eficaz mecanismo de adaptación al entorno en condiciones normales.
Lindquist, una brillante genetista del MIT (Massachusetts Institute of Technology, en Boston), ha investigado a fondo los priones de la levadura, un sistema modelo con enormes ventajas técnicas, y gracias a ello ha podido definir unas características comunes a todos los priones que, ahora, puede reconocer un ordenador explorando los genomas de otras especies. De este modo, ha descubierto unas 500 proteínas de plantas que tienen las características definitorias de los priones. Presenta su investigación en PNAS junto a colegas del MIT y otros centros de Boston.
La razón por la que los priones pueden actuar como sistemas de memoria es en realidad la misma que los convierte en ocasiones en agentes patógenos
“Las plantas forman memorias que registran la exposición previa a la sequía, el calor, el frío prolongado y los agentes patógenos”, explica Lindquist. “Por ejemplo, la memoria de la hibernación, conocida comovernalización, se forma tras una exposición prolongada al frío, y luego promueve la floración en primavera; esta memoria puede persistir en una planta criada a partir de un esqueje que, en sí mismo, nunca ha estado expuesto al frío”.
Es significativo que muchos de los 500 priones recién descubiertos en plantas tengan funciones relacionadas de un modo u otro con la floración. Lindquist y sus colegas han estudiado a fondo uno de ellos, cuyo gen ya era conocido por los genetistas de plantas. Se llama luminidependens (porque responde a la luz) y, según las sofisticadas pruebas que Lindquist ha puesto a punto en la levadura, es un prion de manual. De hecho, funciona a la perfección como un prion en la levadura.
“Es interesante reparar”, comenta Lindquist, “en que, a mediados del siglo XX, algunos científicos soviéticos usaron el fenómeno de la vernalización como un fuerte argumento contra el concepto de herencia basado en los genes; resulta irónico que el concepto de vernalización pueda tener, después de todo, un elemento heredable que no es de ADN y está implicado en su perpetuación”.
Ironías aparte, Lindquist está convencida de que el mundo de los priones no ha hecho aún más que asomar la cabeza, y que un gran cuerpo de conocimiento está ahí debajo esperando a ser descubierto. Y no necesariamente por los rusos.

La gran extinción de la era de los dinosaurios llegó hasta los polos

Fósiles hallados en la Antártida confirman que la desaparición de especies fue repentina, masiva y alcanzó a todos los rincones del planeta

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La gran extinción quedó registrada en los fondos marinos de la isla Seymour (en la imagen) en la península antártica. VANESSA BOWMAN
Hace unos 66 millones de años se produjo una de las grandes extinciones que ha vivido el planeta, la de los dinosaurios. Hasta aquí todos de acuerdo. Pero los científicos difieren en la causa de la gran extinción, su velocidad y su alcance. Ahora, un estudio con miles de fósiles hallados en la Antártida muestra que la muerte fue repentina, masiva y generalizada.
Y esa gran extinción repentina, masiva y generalizada solo podría haber sido causada por un bólido caído del cielo. Esa es la teoría dominante entre los científicos y que ahora mismo está siendo comprobada experimentalmente con el estudio del cráter de Chicxulub (México). Además de los daños inmediatos, el enorme impacto debió cambiar el clima de la Tierra, alterando radicalmente las condiciones en las que se desarrollaba la vida.
Muchas especies, como los dinosaurios terrestres no supieron adaptarse y desaparecieron en unos pocos miles de años. Fue la gran extinción que cerró el periodo Cretácico y dio paso al Paleógeno, que inicia la era de los mamíferos. Las pruebas de la gran extinción son innegables. Por todas partes, desde el golfo de México, hasta la actual Dinamarca, el registro fósil muestra que hace 66 millones de años algo muy grande pasó. Los estratos inmediatamente posteriores a esa época aparecen casi vacíos de fósiles. Unos cientos de miles de años más arriba, la vida fosilizada vuelve con fuerza, aunque ya no están los dinosaurios.
Pero hay una corriente nada despreciable de científicos que, coincidiendo en la existencia de la gran extinción, consideran improbable que un asteroide provocara tal cataclismo. Para ellos, fue un cambio climático progresivo y gradual el que creó las condiciones para el fin de los dinosaurios. Aunque no todos señalan qué pudo iniciar este cambio, muchos apuntan a una sucesión de grandes erupciones volcánicas en la meseta del Decán (India), sucedida también hace unos 66 millones de años. Tal vulcanismo pudo oscurecer el cielo e iniciar una era de enfriamiento global.
El 70% de la vida marina de la Antártida desapareció cuando se extinguieron los dinosaurios
Ahora, un grupo de investigadores británicos ha estudiado qué pasó con la vida muy lejos tanto del golfo de México como de la meseta del Decán. En laBritish Antarctic Survey (BAS), han pasado casi una década excavando, recopilando y analizando el registro fósil en la isla de Seymour, ubicada en el extremo de la península antártica. Lo que han encontrado, como explican en Nature Communications, apoya la tesis del impacto y la consecuente extinción repentina, masiva y generalizada.
"Nuestra investigación muestra básicamente que un día todo iba bien, la Antártida tenía una próspera y diversa comunidad marina y, al siguiente, ya no. Queda claro que un evento catastrófico y repentino ocurrió en la Tierra", dice en una nota el investigador de la Universidad de Leeds (Reino Unido) y principal autor de la investigación, James Witts.
Su trabajo muestra que hace unos 66 millones de años a unos estratos ricos en vida le sucedieron otros casi yermos. La investigación se centra en los animales bentónicos, los que viven en el fondo marino, como los moluscos. Al ser relativamente abundantes, funcionan como un indicador de la salud del ecosistema. Lo que encontraron los científicos es que se produjo un marcada reducción, tanto en cantidad como en diversidad, de ambos grupos. Así, hasta el 67% de las especies de moluscos desaparecieron del registro fósil a finales del Cretácico.
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Parte de los 6.000 fósiles recuperados de los mares antárticos para este estudio. 
Pero también se extinguieron los amonites dimonocera, primos lejanos del calamar, o reptiles marinos gigantes como el Mosasaurus y todos en un relativamente corto espacio de tiempo. Sin embargo, progresivamente, la vida marina de la Antártida se recuperó. Más, como pasó en otras latitudes, ya no era la misma vida, apareciendo nuevas especies de animales. 350.000 años después de lo que provocara la gran extinción, la densidad y diversidad de vida ya era la misma.
"Se trata de la prueba más consistente del registro fósil de que el principal causante de la extinción fueron las consecuencias del impacto de un gran asteroide y no un paulatino declive provocado por cambios naturales en el clima o por el estrés sufrido por los ecosistemas por un severo vulcanismo", sostiene Witts.
Este trabajo es uno de los primeros que muestra el verdadero alcance geográfico de la gran extinción. Hollywood y sus películas de catástrofes han hecho creer que tras el desastre siempre queda algún lugar en el planeta, una selva perdida, la montaña más alta o el eterno sur, donde la muerte no llegó. Pero, como dice la investigadora de la BAS y coautora de la investigación, Jane Francis, "incluso los animales que vivían en los confines de la Tierra, cerca del Polo Sur, no estuvieron a salvo de los efectos devastadores de la extinción masiva del fin del Cretácico".

Identifican a los ‘basureros’ del cerebro

El sistema para identificar las neuronas muertas o moribundas tiene implicaciones para el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como el párkinson

Acumulación de células muertas (puntos verdes) en zonas de generazión de neuronas
El cerebro, incluso el de ese compañero de trabajo tan estúpido, es un órgano con unos estándares de calidad muy elevados. El 80% de las neuronas que generamos de adultos no llegan a madurar y los restos de ese proceso de selección son basura que alguien debe retirar para que no se produzcan daños. La encargada de limpiar todas esas aspirantes a neuronas rechazadas es la microglía y su buen funcionamiento tiene consecuencias sobre nuestra salud mental. Un estudio reciente publicado en la revista Nature ha tratado de comprender ese mecanismo y ha obtenido información que en un futuro podrán emplear para combatir enfermedades neurodegenerativas como el párkinson o el alzhéimer.
El trabajo, realizado en ratones de laboratorio, analizó la función de unos receptores bautizados como TAM esenciales para un buen funcionamiento de los servicios de limpieza. Esos receptores identifican las células que se deben limpiar y permiten así que los macrófagos que forman la microglía se coman las neuronas inútiles. Los autores, investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Salk Institute de Estados Unidos, observaron que este mecanismo no solo retiraba las células muertas. “Vimos que también reconocen las neuronas debilitadas, que están bajo estrés, y las eliminan. Es como si se las comiesen vivas”, explica Paqui González Través, del Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols, en Madrid (CSIC/UAM).
González Través, que colaboró en esta investigación durante una estancia en el Instituto Salk, cuenta también que “en ausencia de estos receptores, parte de esas neuronas defectuosas son capaces de recuperarse, diferenciarse y llegar a madurar y formar neuronas normales”. Los investigadores observaron que este detalle tenía implicaciones en ratones modificados para desarrollar párkinson. “En estos ratones vimos un aumento de la expresión de Axl [uno de los receptores], lo que es una señal de inflamación”, indica la investigadora.
El 80% de las neuronas que generamos de adultos no llegan a madurar y los restos de ese proceso de selección son basura que alguien debe retirar para que no se produzcan daños
Más llamativo aún fue lo que sucedió cuando los científicos anularon en esos ratones enfermos la producción de Axl y Mer, dos de los encargados de identificar las neuronas para su destrucción. Como era de esperar, los cerebros de esos ratones acumularon residuos, pero también, un mayor número de neuronas imperfectas, que habrían sido señaladas por los dos delatores moleculares para ser aniquiladas, sobrevivían hasta llegar a ser neuronas adultas. En unos animales con el sistema neuronal dañado, este defecto se convertía en una virtud y ralentizaba el avance de la enfermedad.
Ahora, a partir de esta información obtenida en ratones, los científicos quieren aprender a modular la función de los receptores, algo que permitiría utilizartécnicas similares a la inmunoterapia, con importantes éxitos en el tratamiento del cáncer, para hacer frente a dolencias neurodegenerativas.

Hasta 30 pesticidas en el polen de las abejas

La mitad de los tóxicos procede de los jardines caseros y entornos urbanos, y no de la agricultura

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El polen recolectado es de 30 especies vegetales tanto agrícolas como silvestres y ornamentales TOM CAMPBELL/PURDUE UNIVERSITY
Cuando regresan a sus colmenas, las abejas pueden llevar en su cuerpo hasta una treintena de pesticidas. Aunque los neonicotinoides usados en la agricultura moderna forman parte del cóctel, un estudio muestra ahora que al menos la mitad de los insecticidas encontrados en una abeja no proceden del campo: se trata de piretroides usados en entornos urbanos y domésticos contra los mosquitos o para controlar los parásitos de perros y gatos.
Los insectos antófilos, del griego que aman las flores, como las abejas llevan un par de décadas en acusado declive. En EE UU, por ejemplo, la temporada pasada se perdieron el 44% de las abejas. Con un papel central en muchos ecosistemas y la producción agraria como polinizadores, su desaparición podría ser catastrófica. Aunque la causa última no está clara, hay quienes señalan a un virus, hongos, un parásito, el cambio climático, a los pesticidas agrícolas o a una combinación de todos ellos.
Ahora, entomólogos estadounidenses han analizado la presencia de agentes químicos en el polen recolectado por abejas de la miel (apis mellifera) de varias colmenas ubicadas en tres campos diferentes del conocido como cinturón del maíz, grandes extensiones del medio oeste de EE UU dedicadas al cultivo de este cereal. Lo primero que vieron es que, a pesar de alimentarse en zonas de monocultivo, las abejas portaban polen de 30 grandes familias de plantas, muchas de ellas ornamentales. Lo segundo, fue la cantidad y variedad de agentes químicos presentes en el polen.
Las abejas de colmenas ubicadas en campos de monocultivo recolectan polen de decenas de plantas ornamentales
"Es impresionante la gran cantidad de pesticidas que hemos encontrado en las muestras de polen", dice en una nota el entomólogo de la universidad Purdue (Indiana, EE UU) y coautor del trabajo, Christian Krupke. En concreto, los investigadores encontraron rastro de 29 pesticidas en el polen recolectado por las abejas en dos de los campos. En el tercero, la cifra subió hasta 31. Por categorías, los más abundantes eran los fungicidas y los herbicidas y, en tercer lugar, los insecticidas.
La sorpresa es aún mayor si se tiene en cuenta que no se trataba de tres campos cualquiera. Los investigadores seleccionaron tres paisajes típicos del medio oeste: colmenas ubicadas junto a un prado no cultivado, otras situadas en un campo de maíz tratado con insecticidas convencionales y un tercero donde se había sembrado semillas con un insecticida neonicotinoide. Estos modernos plaguicidas, basados en la nicotina, son inocuos para los mamíferos. Pero un creciente número de investigaciones los señalan como dañinos para las abejas. En los tres casos, las abejas portaban en su mayoría polen recolectado lejos de estos campos.
El estudio, publicado en Nature Communications, refleja que las muestras de polen contenían residuos de nueve grandes clases de químicos. Entre ellos, como esperaban los investigadores, aparecen los neonicotinoides. Por su prolongada acción, los agricultores tratan la semillas de maíz o soja con este pesticida. Una vez sembradas y crecidas, el agente químico se extiende por toda la planta.
"Los químicos agrícolas son solo una parte del problema"
CHRISTIAN KRUPKE, ENTOMÓLOGO U. PURDUE
Sin embargo, las mayores concentraciones de insecticida, incluso en el polen recolectado por las abejas en el campo tratado con neonicotinoides, pertenecían a la clase de los piretroides, cuyo uso más común es para controlar las poblaciones de mosquitos. ¿Un agricultor de Indiana fumigando para eliminar a los molestos mosquitos en el verano? No, la realidad es otra.
"Los químicos agrícolas son solo una parte del problema", recuerda Krupke, uno de los mayores conocedores del impacto de los neonicotinoides en las abejas. Sin querer restarles su grado de responsabilidad, este entomólogo recuerda: "Los hogares y los paisajes urbanos son grandes contribuyentes, incluso aunque las colmenas estén pegadas a los campos de cultivo", añade.
Los piretroides se encuentran en los insecticidas de uso doméstico, ya sea contra moscas y mosquitos o para proteger las plantas del jardín de pulgones y otros insectos. También son el principal agente al que recurren loas administraciones municipales para fumigar los parques urbanos o, con la llegada del verano, para frenar a los mosquitos. Aunque los investigadores no han estudiado cómo podría llegar el insecticida al polen en estos casos, los piretroides se usan además para combatir los parásitos de los animales domésticos.
Aunque esta investigación se centra en una ubicación geográfica determinada y un paisaje tan específico como los campos de maíz, que las abejas porten polen de tantas especies vegetales no cultivadas y con tal variedad de pesticidas, obligan, según Krupke, a estudiar cómo las distintas combinaciones de agentes químicos pueden estar afectando a las amantes de las flores.