¿Qué son las mitocondrias y por qué las heredamos solo de nuestras madres?

Las mitocondrias son pequeñas pero esenciales estructuras dentro de nuestras células, y su función es tan fundamental que sin ellas, la vida como la conocemos no sería posible. Probablemente hayas escuchado de ellas en tus clases de biología como "las fábricas de energía" de las células, pero su papel va mucho más allá de solo producir energía. Pero hay un aspecto fascinante y menos conocido: las mitocondrias solo las heredamos de nuestras madres, un proceso que tiene implicaciones profundas tanto a nivel biológico como en nuestra historia evolutiva.

Pero… ¿qué son exactamente las mitocondrias?

Las mitocondrias son orgánulos celulares presentes en casi todas las células eucariotas (células con núcleo). La función principal de las mitocondrias es generar energía en forma de adenosín trifosfato (ATP), que es la "moneda energética" de las células. Este proceso ocurre mediante la respiración celular, un conjunto de reacciones bioquímicas que convierten los nutrientes en energía.

Lo que hace a las mitocondrias particularmente fascinantes es que tienen su propio material genético, conocido como ADN mitocondrial (ADNmt), que es distinto al ADN nuclear que heredamos de ambosprogenitores. Este ADNmt es mucho más pequeño y contiene solo 37 genes, mientras que el ADN nuclear contiene más de 20,000 genes. Estos 37 genes son suficientes para que las mitocondrias mantengan sus funciones esenciales, aunque la mayoría de las proteínas que necesitan son codificadas por el ADN en el núcleo de la célula.

Las mitocondrias también tienen otra característica que las distingue del resto de los orgánulos: se cree que originalmente fueron organismos independientes, similares a bacterias, que se establecieron dentro de las células primitivas hace unos 1,500 millones de años, en una relación simbiótica que favoreció la evolución de las células eucariotas 

La herencia mitocondrial: solo de nuestras madres

Una de las peculiaridades más interesantes de las mitocondrias es cómo se heredan. A diferencia del ADN nuclear, que se hereda de ambos progenitores (mitad del padre y mitad de la madre), el ADN mitocondrial se transmite exclusivamente por la línea materna. En otras palabras, heredamos nuestras mitocondrias únicamente de nuestras madres, no de nuestros padres. ¿Por qué ocurre esto?

Una investigación reciente publicada en Nature Genetics ha revelado detalles cruciales sobre por qué las mitocondrias solo se heredan de las madres. En este estudio, se descubrió que los espermatozoides humanos carecen de ADNmt funcional, lo que impide que los descendientes hereden las mitocondrias del padre. Durante el proceso de formación del espermatozoide, un factor clave es la ausencia del "factor de transcripción mitocondrial A" (TFAM), una proteína esencial para el mantenimiento y protección del ADNmt. Como resultado, el ADNmt de los espermatozoides se elimina, y solo el ADNmt presente en los óvulos, que sí conserva esta información genética, se transfiere al nuevo organismo durante la fecundación.

Este descubrimiento proporciona una base molecular sólida para entender por qué la herencia mitocondrial es exclusivamente materna, aclarando uno de los aspectos fundamentales de la genética humana.

La "Eva mitocondrial"

Gracias al ADN mitocondrial, los científicos han podido rastrear las líneas maternas a lo largo del tiempo. En 1987, un estudio revolucionario sobre el ADN mitocondrial concluyó que todos los humanos actuales compartimos un ancestro materno común que vivió hace entre 100,000 y 200,000 años en África. A este ancestro se le conoce como la "Eva mitocondrial".

Es importante aclarar que la Eva mitocondrial no es la única mujer que vivió en esa época, pero es la única cuyos descendientes femeninos han transmitido su ADN mitocondrial a todas las personas vivas hoy en día. En otras palabras, este concepto no significa que fue la primera mujer, sino que su linaje es el único que sobrevivió en términos de transmisión mitocondrial directa.

¿Por qué es importante el ADN mitocondrial?
El ADNmt ha adquirido gran importancia en la biología molecular y la genética evolutiva debido a su simplicidad y a su transmisión materna. Al tener solo 37 genes y al no recombinarse durante la reproducción (como ocurre con el ADN nuclear), el ADN mitocondrial es una herramienta poderosa para estudios de genealogía y evolución.

Además, el ADNmt se utiliza en estudios médicos porque las mutaciones en este tipo de ADN pueden causar enfermedades mitocondriales. Estas enfermedades afectan el metabolismo celular, lo que provocauna variedad de problemas, como fatiga extrema, debilidad muscular, problemas cardíacos y neurológicos. Al ser heredadas únicamente por la madre, las enfermedades mitocondriales también se transmiten exclusivamente por la línea materna.

El futuro de la investigación mitocondrial

Una de las técnicas más innovadoras es la terapia de reemplazo mitocondrial (TRM), que tiene el potencial de evitar la transmisión de enfermedades mitocondriales hereditarias graves. Estas enfermedades se producen cuando las mitocondrias presentan mutaciones en su ADN, lo que afecta su capacidad para producir energía. En la TRM, el núcleo del óvulo de una madre con mitocondrias defectuosas se inserta en un óvulo sano de una donante que posee mitocondrias funcionales. Este óvulo modificado, con el ADN nuclear de la madre y las mitocondrias de la donante, es fecundado y permite el desarrollo de un embrión libre de las mutaciones mitocondriales dañinas. Este procedimiento ya ha dado lugar a los llamados "bebés de tres padres", y aunque aún es objeto de debate ético, ofrece una esperanza significativa para las familias afectadas por enfermedades mitocondriales. Este tipo de avances abre la puerta a la posibilidad de prevenir enfermedades hereditarias que antes eran inevitables y da esperanza a muchas familias.

El primer caso de "bebé de tres padres" ocurrió en 2016 en el Reino Unido. Este hito médico fue llevado a cabo por un equipo de médicos dirigido por el Dr. John Zhang. El procedimiento se realizó con el objetivo de evitar que una mujer portadora de una enfermedad mitocondrial transmitiera esta condición genética a su hijo. La mujer tenía mutaciones en su ADN mitocondrial que podían causar el síndrome de Leigh, una enfermedad neurológica degenerativa mortal. Para prevenir la transmisión de esta enfermedad, los médicos utilizaron la técnica de reemplazo mitocondrial. A pesar de las controversias, este avance médico es un ejemplo de cómo la ciencia puede ofrecer soluciones innovadoras a problemas genéticos hereditarios.

Hemoglobina y Clorofila

La hemoglobina y la clorofila son moléculas clave en animales y plantas, respectivamente, con estructuras sorprendentemente similares. Ambas contienen un anillo de porfirina, una estructura química cíclica con un ion metálico en el centro. La hemoglobina, presente en glóbulos rojos, tiene un ion de hierro (Fe²⁺), crucial para transportar oxígeno y dióxido de carbono. Por su parte, la clorofila, esencial en la fotosíntesis, contiene un ion de magnesio (Mg²⁺) que captura energía solar. Estas diferencias metálicas determinan sus funciones: la hemoglobina permite la respiración celular y la clorofila, la producción de energía. La similitud estructural y sus roles opuestos ejemplifican la diversidad funcional en la química de los seres vivos. Hemoglobina y clorofila son pilares esenciales para la vida en la Tierra, conectando respiración y fotosíntesis.

Higos y avispas: una relación compleja.

Los higos y las avispas tienen una relación única basada en la polinización y el desarrollo mutuo de sus ciclos. Las avispas entran en el higo a través de una abertura llama ostiolo, perdiendo alas y antenas, para depositar sus huevos. Mientras lo hacen, transfieren polen recogido previamente, permitiendo la fertilización de las flores internas del fruto. Las larvas crecen dentro del higo; los machos emergen primero, se aparean y crean túneles para que las hembras salgan. Al morir dentro del higo, las avispas son descompuestas por una enzima llamada ficina, convirtiéndose en nutrientes. Los higos comerciales suelen ser partenocárpicos, produciéndose sin necesidad de avispas, eliminando cualquier residuo en el fruto. Este ejemplo resalta cómo la coevolución entre dos especies asegura su supervivencia y el equilibrio en los ecosistemas. Consumir higos es seguro y nos conecta con una compleja y sorprendente historia natural de mutualismo.

Attacus atlas

La impresionante mariposa atlas, gigante de los bosques tropicales La mariposa atlas (Attacus atlas) es la polilla más grande del mundo, destacada por su tamaño y belleza. Sus alas, con un área superior a 160 cm² y una envergadura de 25 a 30 cm, son extraordinarias. Las hembras son más grandes y robustas que los machos, con puntas que simulan cabezas de serpiente. Habita en los bosques tropicales del sureste asiático, desde el sur de China hasta Indonesia y Malasia. En India, sus orugas producen seda no comercial, llamada fagara, valorada por su resistencia y durabilidad. En Taiwán, las crisálidas de esta mariposa son aprovechadas para fabricar accesorios como carteras artesanales. La especie no se alimenta en su etapa adulta y vive aproximadamente cinco días, dedicándose solo al apareamiento. Su singularidad y corto ciclo de vida la convierten en un símbolo fascinante de la biodiversidad tropical.

Sabíamos que los cefalópodos eran inteligentes.

Unos invertebrados inteligentes. Las sepias comunes (Sepia officinalis) son capaces de superar el "test del malvavisco", un test diseñado para niños de corta edad. El test mide la capacidad de esperar ante una recompensa, pero puede ser utilizado como medida de la inteligencia de estos animales.

El "test del malvavisco". En la prueba original se ofrece un dulce a un niño y se le explica que, si no se lo come, se le darán más en un rato. Aquellos capaces de demorar la gratificación, de esperar al premio mayor, son los que pasan el test.

Los investigadores tuvieron que adaptar esta prueba para su uso en sepias. A los animales se les mostraban dos alimentos, uno más apreciado que otro, detrás de puertas marcadas con formas simples (círculos, cuadrados…). Los animales habían sido entrenados para saber que estas formas indicaban que las puertas se abrirían pasado un tiempo más largo o más breve.

Detalles. Cuando las sepias se comían la primera presa, los investigadores retiraban la segunda y más apetecible. No lo tuvieron que hacer en muchas ocasiones, porque las sepias fueron capaces de aprender que la paciencia les llevaba a un botín mejor. Y esperaron. Los detalles del experimento fueron publicados en un artículo en la revista Proceedings of the Royal Society B.

Hábitos de caza. En el artículo los investigadores especularon con el porqué de esta habilidad. La hipótesis que proponían que la explicación podría estar en la estrategia que siguen estos animales para cazar.

Las sepias suelen camuflarse y esperar a que sus presas se acerquen para emboscarlas. Al atacar pierden su camuflaje, lo que no solo implica que puedan espantar a otras presas que se encuentren en las inmediaciones sino que se hacen también vulnerables ante depredadores. Sería por eso que esta facilidad para esperar a presas mejores se derive de una estrategia evolutiva de estos animales.

Los invertebrados más listos. Los cefalópodos cuentan con los sistemas nerviosos más complejos y desarrollados de entre los invertebrados. El estudio nos muestra la correlación entre este desarrollo cerebral y la inteligencia de estos animales.

Cada vez más conscientes. La inteligencia de los animales es un tema de

estudio para muchos investigadores, que no solo la analizan a través de experimentos como este sino que también la exploran las circunstancias evolutivas que llevaron al desarrollo de las habilidades cognitivas a las que solemos denominar inteligencia.

Un estudio reciente, también publicado en la revista Proceedings of the Royal Society Bseñalaba cinco momentos de la historia evolutiva claves en el desarrollo de inteligencias como la humana. El hecho de que los invertebrados se diferenciaran de otras líneas evolutivas tras el primero de estos puntos (cuentan con un sistema nervioso que les da la capacidad de moverse de forma coordinada), no parece impedir a estos animales resolver problemas simples como los de este test.

Chicos listos. Pero los mejores ejemplos de inteligencia del reino animal suelen encontrarse entre mamíferos y aves. Aves como los cuervos han dado muestras de sus capacidades no solo en la resolución de problemas sino también en las mnemotécnicas. Dentro del grupo de los mamíferos tenemos a primates, delfines, cerdos y otros muchos ejemplos de animales con esta capacidad resolutiva. Y los humanos, claro.

Crean Jitomates Más Dulces con Edición Genético CRISPR

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PAULINA BRAVO CIRILO

La edición genética CRISPR se ha convertido en apenas una década en el método más revolucionario para modificar los genes de ser vivo. Te contamos a continuación cómo esta herramienta ha permitido ahora crear jitomates más dulces.

Jitomates más dulces gracias a la edición genética
Durante miles de años, los agricultores han hibridado las especies de plantas silvestres para crear hortalizas nutritivas, resistentes y agradables al gusto. Las frutas y verduras que compramos en el supermercado tienen muy poco en común con aquellas que comieron por primera vez nuestros ancestros: en casi todos los casos, la comida ha sido modificada para ser más nutritiva y sabrosa.

Sin embargo, en el último siglo estos procesos de adaptación y modificación se han acelerado dramáticamente gracias a la edición genética. Los organismos transgénicos son aquellos en los que se han combinado uno o varios genes de especies diferentes para obtener características nuevas.

Según recupera el libro Cultivos transgénicos para la agricultura latinoamericana (FCE, 2008), hacia los noventa ya se plantaban en México con regularidad especies transgénicas de soya y algodón que resistían mejor a los herbicidas. A estos cultivos se han agregado con los años otros como la papaya resistente a las infecciones de hongos.Ahora científicos de la Academia China de Ciencias Agrícolas Tropicales han dado a conocer que crearon una variedad del jitomate (Solanum lycopersicum) que es un 30% más dulce que aquella que encontramos comúnmente en el supermercado. Lo más notorio es que este aumento del dulzor ocurrió sin cambiar el tamaño de esta fruta también conocida simplemente como tomate.

Según explicaron los científicos, solo hizo falta modificar dos genes que se encargan de regular la producción de sacarosa al interior del jitomate. En el estudio publicado en Nature se lee:

La eliminación de SlCDPK27 y SlCDPK26 editada genéticamente aumentó los contenidos de glucosa y fructosa hasta en un 30%, mejorando la dulzura percibida sin penalizar el peso de la fruta o el rendimiento.

Los investigadores confían en que su descubrimiento permita modificar el sabor de otras hortalizas, sin sacrificar sus cualidades nutritivas.

Estos hallazgos proporcionan información sobre los mecanismos reguladores que controlan la acumulación de azúcar en la fruta del tomate y ofrecen oportunidades para aumentar el contenido de azúcar en cultivares de frutos grandes sin sacrificar el tamaño ni el rendimiento.

¿Qué es la edición genética CRISPR y cómo funciona?

Con las décadas han surgido métodos efectivos, precisos y baratos para modificar el ADN los seres vivos. Anteriormente, por ejemplo, se confiaba en métodos más azarosos donde los resultados estaban sujetos a prueba y error.

Muchos de estos métodos tempranos de ingeniería genética desarrollados en el siglo XX quedaron obsoletos con la llegada de la tecnología CRISPR. Esta herramienta de edición genética emplea la proteína CRISPR-CaS-9, una molécula encontrada en varias especies de bacterias.

Desde los años noventa, varios investigadores notaron que esta molécula con forma de tijeras era capaz de hacer cortes y adiciones en una cadena de genes. A grandes rasgos, su función no es muy distinta de los comandos que usamos en un procesador de texto para cortar, copiar y pegar palabras. Por supuesto, en este caso, lo que se corta y pega es los genes que son, al final del día, instrucciones para que un organismo forme proteínas.

Oficialmente, la edición CRISPR nació gracias a las científicas Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna. Ambas desarrollaron la técnica específica que permite usar la proteína CRISPR-CaS-9 para la edición de cualquier genoma. Por su trabajo ambas ganaron el Premio Nobel de Química en 2020. Los genuinos alcances de la edición genética CRISPR aún no han sido sopesados.

Actualmente, los humanos contamos con una herramienta que permite editar el ADN de seres vivos, según nuestra conveniencia. Esto, por supuesto, entraña riesgos y beneficios tan inauditos como posibles. Al respecto, la propia Doudna escribió en el libro Una grieta en la creación:

En los aproximados 100 mil años de existencia moderna de los humanos, el genoma del Homo sapiens ha sido esculpido por las fuerzas gemelas de la mutación aleatoria y la selección natural. Ahora, por primera vez, poseemos la habilidad de editar no solo el ADN de cada humano vivo, sino el ADN de las futuras generaciones.

Científicos descubren el mayor coral del mundo

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VALERIA ATZIYADE RAMIREZ CRUZ 

Desde la superficie, parecía un naufragio olvidado en el fondo del mar. Pero cuando el director de fotografía Manu San Félix se sumergió para verlo más de cerca, se sorprendió al encontrar un coral enorme y extenso.

Ese fue el momento en que el equipo Pristine Seas de la National Geographic Society descubrió la mayor colonia de coral del mundo durante una expedición en octubre de 2024 en las Islas Salomón, un archipiélago del suroeste del Océano Pacífico.

Con sus 34 por 32 metros, este megacoral es más largo que una ballena azul, el animal más grande de la Tierra. Es tan enorme que puede verse desde el espacio, aunque durante mucho tiempo estuvo oculto.

Los investigadores estuvieron a punto de no verlo. Su descubrimiento “fue realmente fortuito”, afirma Molly Timmers, científica principal de la expedición. “Lo encontraron la noche antes de trasladarnos a otra sección”.

El equipo de la expedición señala que se trata de la mayor colonia de coral jamás registrada. Está formada por casi mil millones de pólipos de coral genéticamente idénticos que trabajan juntos en la colonia como si fueran un solo organismo.

Aunque el coral recién descubierto goza de excelente salud, a los investigadores les preocupan las numerosas amenazas a las que se enfrentan todos los corales, como el calentamiento global y la sobrepesca. Esperan que este descubrimiento inspire más protecciones para los hábitats marinos de las Islas Salomón.

Cómo es el megacoral de las Islas Salomón
“Encontrar este megacoral es como descubrir el árbol más alto de la Tierra”, asegura por correo electrónico Enric Sala, fundador de Pristine Seas. “Este descubrimiento reaviva nuestro sentido de asombro y maravilla sobre el océano”.

El organismo es un tipo de coral duro llamado Pavona clavus, o coral omóplato, porque tiene columnas que “parecen hombros”, dice Timmers.



Es principalmente marrón con algunas manchas amarillas, rojas, rosas y azules.

Aunque este individuo pueda parecer una roca gigantesca, los corales son animales emparentados con las medusas y las anémonas de mar. Los diminutos organismos individuales llamados pólipos de coral se reúnen por miles para formar una colonia, y muchas colonias diferentes componen un arrecife.

Las Islas Salomón forman parte de una región llamada Triángulo de Coral por su asombrosa diversidad de corales.

El megacoral estaba “escondido” a plena vista
Los investigadores creen que podría haber cerca de mil millones de pólipos en esta gigantesca colonia, que está rodeada de arena.

“Es asombroso que acaben de encontrar esto y nadie se haya dado cuenta antes”, afirma Helen Findlay, oceanógrafa biológica del Laboratorio Marino de Plymouth (Reino Unido), que no participó en la expedición.

Sin equipo de buceo o snorkel para alcanzar el coral de 12 metros de profundidad, la comunidad local podría haber asumido que se trataba solo de una gran roca. “Existe esta creencia occidental de que hemos visto todas nuestras aguas (costeras)”, dice Timmers, “pero muchísima gente no tiene las máscaras y los tubos para meter realmente la cabeza en el agua y verlo”.
Tres siglos de antigüedad: la edad del coral más grande del mundo

Los investigadores suelen utilizar la altura de un coral para calcular su edad. Esta colonia de casi 5 metros de altura tiene unos 300 años, pero podría ser incluso más antigua.

Estos corales suelen tener forma de cúpula, como una bola de helado, explica Timmers. “Pero este está aplanado y sigue creciendo”, como si se derritiera.


Esta colonia de coral es tan antigua que ha vivido importantes acontecimientos históricos. Habría visto a los primeros misioneros cristianos que empezaron a visitar las Salomón durante el siglo XIX. Estuvo viva durante la firma de la Declaración de Independencia, la Segunda Guerra Mundial y la pandemia de COVID-19.

“La vida realmente creó esto y ha mantenido esta enorme colonia”, dice Timmers. “Es como si nuestros antepasados siguieran allí, en el agua”.

Corales bajo estrés
Durante sus 300 años de vida, este inmenso organismo ha sido testigo de sorprendentes cambios en el océano, como el calentamiento global, la sobrepesca, la contaminación, el desarrollo urbano y agrícola y la acidificación del océano.

Cuando visitó un arrecife cercano, el equipo de la expedición vio que muchos corales ya habían muerto, pero no está claro cuán resistente podría ser esta colonia recién descubierta frente a estas amenazas globales.

Los corales son muy sensibles a los cambios de su entorno. “Son como el oso polar de los trópicos”, comenta Findlay.

A medida que el océano produce y absorbe más dióxido de carbono, cambia el equilibrio del pH del agua, lo que puede estresar a los corales. “Nuestra crisis climática está haciendo que el océano sea más cálido y más ácido, y eso está consumiendo los corales de todo el mundo, incluido el megacoral”, dice Sala.

Los corales utilizan el carbonato cálcico del agua para crear su esqueleto, por lo que, a medida que las aguas se vuelven más ácidas, a estos organismos les resulta más difícil crecer fuertes y sanos.

“Igual que en las personas: si no tienes suficiente calcio o carbonatos, acabas padeciendo osteoporosis, por lo que tus huesos empiezan a degradarse y pueden volverse frágiles”, explica Findlay. “Lo mismo puede ocurrir con los corales si no tienen las condiciones adecuadas”.

Esperanza para los arrecifes
Con los corales de todo el mundo afectados por el blanqueamiento (el 77% de las zonas de arrecifes de coral estuvieron sometidas a temperaturas lo suficientemente altas como para causar blanqueamiento entre 2023 y 2024), encontrar una colonia individual tan enorme todavía en buen estado de salud ofrece la esperanza de que los corales puedan ser lo suficientemente resistentes como para sobrevivir a la crisis climática.

“Este pilar de la vida sigue ahí”, dice Timmers. “Te asombra y da esperanza. Solo con ver lo grande que es y su supervivencia en una zona que no era tan saludable”.

Timmers cree que la ubicación del coral (en aguas más profundas y frías y protegido por un talud y una plataforma) puede ser clave para su buena salud. Está en un lugar ideal”, sostiene.





La comunidad espera que el descubrimiento pueda ayudarles a conseguir una protección oficial de sus aguas. En las Islas Salomón, las aguas son consuetudinarias, “lo que significa que son propiedad de la comunidad local”, detalla Timmers. Llevan unos 14 años protegiendo estas aguas de forma no oficial, y cuentan con protección a nivel provincial, pero quieren apoyo nacional, explica.

Para Sala, el descubrimiento de este megacoral refuerza la sensación de urgencia por proteger y restaurar los lugares salvajes del mundo.

Un calentamiento global superior a 1.5 °C podría ser catastrófico para los arrecifes de coral. Según él, es vital eliminar progresivamente los combustibles fósiles y proteger el 30% del océano. En la actualidad, solo el 8.4% del océano está protegido por normas gubernamentales.

En la estela de destrucción medioambiental que recorre el planeta, ver algo tan extraordinario hizo que Timmers sintiera que el coral está clamando: “Seguimos aquí. No se olviden de nosotros”.

Descubren nuevos mecanismos en la sinapsis inmune que podrían mejorar terapias contra el cáncer y enfermedades autoinmunes

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Guillermo Florez Gonzalez

Un equipo español liderado desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha identificado mecanismos esenciales en la sinapsis inmune que podrían abrir nuevas vías terapéuticas, no sólo para tratar enfermedades autoinmunes, sino también para potenciar la respuesta de los linfocitos T contra el cáncer.

El sistema inmunológico humano está compuesto por una amplia variedad de células especializadas, donde los linfocitos T desempeñan una función crucial. Su activación se inicia cuando el receptor de antígenos en los linfocitos T reconoce y se une a antígenos presentados por células especializadas llamadas presentadoras de antígenos, un proceso que desencadena la formación de la sinapsis inmune. Este fenómeno se caracteriza por la reorganización de moléculas de señalización y receptores de adhesión en el sitio de contacto, lo cual facilita una secreción focalizada hacia la célula presentadora de antígenos.

“Los filamentos de actina (F-actina) son elementos esenciales en la creación y reestructuración de la sinapsis inmune. Estos filamentos facilitan la comunicación entre los linfocitos T y las células presentadoras de antígenos. En este proceso, las proteínas llamadas forminas desempeñan un papel clave, ya que contribuyen a la reorganización del citoesqueleto de actina durante la activación de los linfocitos T”, explica Javier Ruiz-Navarro, primer autor del estudio.

Forminas y secreción polarizada en la sinapsis inmune
En particular, ciertas forminas, como Dia1 y FMNL1, son fundamentales en la orientación de la maquinaria secretora del linfocito T hacia la sinapsis inmune. Sin embargo, los mecanismos moleculares que regulan esta secreción polarizada no se comprendían completamente hasta ahora.

La investigación, ha demostrado que la isoforma β de FMNL1 es reclutada de forma transitoria en la sinapsis inmune tras la activación del receptor de antígenos de los linfocitos T, en un proceso independiente de la fosforilación del aminoácido S1086.

“Una vez en la sinapsis, la fosforilación de la isoforma β de FMNL1 en S1086 resulta crucial para dos funciones: la reorganización de la F-actina cortical y la polarización de la maquinaria secretora del linfocito T hacia la sinapsis inmune. Estos dos procesos actúan de forma coordinada para controlar la secreción focalizada de exosomas en la sinapsis”, detalla Ruiz-Navarro.

El estudio, publicado en eLife, ha sido liderado por los equipos de Manuel Izquierdo, Víctor Calvo y Francesc García-Gonzalo del Instituto de Investigaciones Biomédicas Sols-Morreale (IIBM), centro mixto del CSIC y la UAM, y ha contado con la colaboración de investigadores del IdiPAZ, CNIO e ISCIII.

Las células del clon de linfocitos T Jurkat C3 que expresan GFP-CD63 (verde) en vesículas (CD63 es un marcador de los cuerpos multivesiculares-MVB, que son los responsables de la liberación de los exosomas) se mezclaron con células presentadoras de antígeno Raji marcadas con CMAC (azul) pulsadas con enterotoxina E de estafilococo (SEE), previamente unidas a portaobjetos, para inducir la formación de sinapsis inmunitaria. A continuación, se registraron mediante microscopía de fluorescencia la formación de contactos sinápticos entre ambos tipos celulares. El vídeo (7 fotogramas por segundo) muestra una sinapsis ya establecida (centro) y dos sinapsis emergentes (centro izquierda y esquina superior derecha), junto con el movimiento de los MVB (vesículas verdes GFP-CD63+) dentro de las células Jurkat, hacia las zonas de contacto sináptico con las células Raji azules. Se muestran los canales combinados CMAC (azul) y GFP-CD63 (verde). En los primeros fotogramas, toda la superficie celular de las células Jurkat está marcada con GFP-CD63, debido a la fusión previa y multidireccional de los MVB GFP-CD63+ con la membrana plasmática.

Descubren que algunas flores comenzaron a fertilizarse a sí mismas ante la falta de abejas que las polinicen

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PAULINA BRAVO CIRILO

Un nuevo estudio revela que a medida que disminuye el número de abejas y otros polinizadores, los pensamientos silvestres se adaptan fertilizando sus propias semillas.

Cada primavera, billones de flores se reproducen con la ayuda de las abejas y otros animales. Atraen a los polinizadores hacia sus flores con colores llamativos y néctar. A medida que los animales viajan de flor en flor, se llevan consigo el polen, que puede fertilizar las semillas de otras plantas.

Un nuevo estudio da a entender que los humanos están alterando rápidamente este rito anual de la primavera. Dado que los pesticidas tóxicos y la desaparición de hábitats han reducido las poblaciones de las abejas y otros polinizadores, algunas flores han evolucionado para fertilizar más a menudo sus propias semillas, en lugar de las de otras plantas.

Los científicos se muestran sorprendidos por la rapidez de los cambios, producidos en solo 20 generaciones. “Eso es una evolución rápida”, dijo Pierre-Olivier Cheptou, ecólogo evolutivo de la Universidad de Montpellier en Francia, quien dirigió la investigación.

Cheptou se inspiró a llevar a cabo el estudio cuando le quedó claro que las abejas y otros polinizadores estaban sufriendo un drástico declive. Se preguntó si las flores que dependen de los polinizadores para el sexo podrían encontrar otra forma de reproducirse.

El calentamiento global podría estar reduciendo la ventana de tiempo, antes de que las flores se marchiten, en la que pueden ofrecer néctar a los polinizadores

El estudio se centró en una planta herbácea llamada pensamiento silvestre, cuyas flores blancas, amarillas y moradas son comunes en los campos y a las orillas de las carreteras en toda Europa.

Los pensamientos silvestres suelen utilizar a los abejorros para reproducirse sexualmente. Pero también pueden utilizar su propio polen para fertilizar sus semillas, un proceso llamado autofecundación.

La autofecundación es más conveniente que el sexo, ya que una flor no tiene que esperar a que llegue una abeja. Pero una flor autofecundada solo puede usar sus propios genes para producir nuevas semillas. La reproducción sexual permite que las flores mezclen su ADN, creando nuevas combinaciones que pueden hacer que estén mejor preparadas para enfermedades, sequías y otros retos que las futuras generaciones podrían enfrentar.

Para rastrear la evolución de los pensamientos silvestres en las últimas décadas, Cheptou y sus colegas aprovecharon una colección de semillas recolectadas por los conservatorios botánicos nacionales de Francia en la década de 1990 y principios de la década de 2000.

Los investigadores compararon estas flores antiguas con las nuevas de toda la campiña francesa. Después de cultivar las semillas nuevas y antiguas una al lado de la otra en el laboratorio bajo condiciones idénticas, descubrieron que la autofecundación había aumentado un 27 por ciento desde la década de 1990.

Los investigadores también compararon la anatomía de las plantas. Aunque el tamaño de los nuevos pensamientos silvestres no había cambiado, sus flores se habían reducido en un 10 por ciento y producían un 20 por ciento menos de néctar.

Los investigadores sospechaban que estos cambios habían hecho que los nuevos pensamientos silvestres fueran menos atractivos para los abejorros. Para probar esa idea, colocaron colmenas de abejorros dentro de recintos que contenían pensamientos silvestres antiguos y nuevos. Efectivamente, las abejas fueron a visitar más a las plantas antiguas que a las nuevas.

A medida que las poblaciones de abejorros han disminuido, dijo Cheptou, el costo de producir néctar y flores grandes y atractivas pudo haberse convertido en una carga para las flores. En lugar de invertir energía en atraer polinizadores, especuló, los pensamientos silvestres están teniendo más éxito en dirigirla a su crecimiento y a resistir enfermedades.

Los investigadores sospechan que muchas otras flores enfrentan el mismo reto para su sobrevivencia, y que también pueden estar evolucionando en la misma dirección. “No hay razón para pensar que otras plantas no han evolucionado”, dijo Cheptou. Si eso es cierto, las plantas pueden estar empeorando una mala situación para los insectos polinizadores. Muchos polinizadores dependen del néctar como alimento; si las plantas producen menos, los insectos pasarán hambre.

Los polinizadores y las flores pueden estar atrapados en un círculo vicioso. La disminución del néctar reducirá aún más las poblaciones de insectos, haciendo que la reproducción sexual sea incluso menos provechosa para las plantas. El círculo vicioso no será malo solo para los insectos, advirtió Cheptou. Si algunas plantas eventualmente deciden renunciar por completo la reproducción sexual, es poco probable que vayan a poder recuperar esa capacidad.

A largo plazo, las limitaciones genéticas de la autofecundación podrían poner a las plantas en riesgo de extinción. “No van a poder adaptarse, por lo que su extinción se vuelve más probable”, dijo Cheptou. Los resultados fueron “impresionantes, aunque desalentadores”, dijo Susan Mazer, botánica de la Universidad de California, Santa Bárbara, quien no participó en la investigación.

Mazer dijo que el círculo vicioso podría ser incluso peor de lo que da a muestra la investigación de Cheptou. Junto con la disminución de polinizadores, las plantas con flores están enfrentando otros desafíos que podrían estar llevándolas a abandonar la reproducción sexual.

El calentamiento global, por ejemplo, está acelerando el crecimiento de las flores. Podría estar reduciendo la ventana de tiempo, antes de que las flores se marchiten, en la que pueden ofrecer néctar a los polinizadores. Pero Sasha Bishop, bióloga evolutiva de la Universidad de Michigan que no participó en el estudio, dijo que algunas flores podrían responder al declive de los polinizadores de la manera opuesta.

En un estudio sobre las campanillas moradas en el sur de Estados Unidos, ella y sus colegas descubrieron que entre 2003 y 2012, las flores se hicieron más grandes, no más pequeñas. Los científicos ven ese cambio como una estrategia para seguir atrayendo abejas a medida que se vuelven menos comunes. “Podrían invertir en autofecundación, o podrían invertir en atraer polinizadores”, dijo Bishop. “Ambos escenarios son perfectamente razonables”.

Hallan nuevos 'órganos' en las células

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VALERIA ATZIYADE RAMIREZ CRUZ

Piense en esa clase de introducción a la biología que tomó en el instituto. Probablemente aprendió sobre los organelos, esos pequeños órganos dentro de las células que forman compartimentos con funciones específicas. Por ejemplo, las mitocondrias producen energía, los lisosomas reciclan los desechos y el núcleo almacena el ADN. Aunque cada orgánulo tiene una función diferente, se parecen en que cada uno está envuelto en una membrana.

Los orgánulos unidos a membranas eran la norma en los libros de texto y explicaban cómo los científicos pensaban que se organizaban las células. Esta idea duró hasta que a mediados de la década de 2000 se dieron cuenta de que algunos orgánulos no necesitan estar envueltos en una membrana. Desde entonces, los investigadores han descubierto muchos orgánulos sin membrana adicionales que han cambiado significativamente la forma en que los biólogos piensan sobre la química y los orígenes de la vida.

Conocí los orgánulos sin membrana, formalmente llamados condensados ​​biomoleculares, hace un par de años, cuando los estudiantes en mi laboratorio observaron algunas manchas inusuales en el núcleo de una célula. Sin que yo lo supiera, en realidad llevábamos años estudiando condensados ​​biomoleculares y lo que vi en esas manchas me abrió los ojos a un mundo completamente nuevo en la biología celular.

Como una lámpara de lava

Para tener una idea de cómo se ve un condensado biomolecular, imagine una lámpara de lava en cuyo interior las gotas de cera se fusionan, se rompen y se fusionan nuevamente. Los condensados se forman de la misma manera, aunque no estén hechos de cera. En cambio, un grupo de proteínas y material genético, específicamente moléculas de ARN, en una célula se condensa en gotitas parecidas a un gel.

Algunas proteínas y ARN hacen esto porque interactúan preferentemente entre sí en lugar de con el entorno que los rodea, de forma muy parecida a cómo las gotas de cera en una lámpara de lava se mezclan entre sí, pero no con el líquido circundante. Estos condensados ​​crean un nuevo microambiente que atrae proteínas y moléculas de ARN adicionales, formando así un compartimento bioquímico único dentro de las células.

A partir de 2022, los investigadores han encontrado aproximadamente 30 tipos de estos condensados ​​biomoleculares sin membrana. En comparación, se conocen alrededor de una docena de orgánulos tradicionales unidos a membranas.

Aunque es fácil de identificar una vez que se sabe lo que se busca, es difícil determinar qué hacen exactamente los condensados ​​biomoleculares. Algunos tienen roles bien definidos, como formar células reproductivas, gránulos de estrés y ribosomas productores de proteínas. Sin embargo, muchos otros no tienen funciones claras.

Los orgánulos no unidos a membranas podrían tener funciones más numerosas y diversas que sus homólogos unidos a membranas. Aprender sobre estas funciones desconocidas está afectando el entendimiento fundamental de los científicos sobre cómo funcionan las células.
Estructura y función de las proteínas.

Los condensados ​​biomoleculares están rompiendo algunas creencias arraigadas sobre la química de las proteínas.

Desde que los científicos observaron bien por primera vez la estructura de la proteína mioglobina en la década de 1950, quedó claro que su estructura es importante por su capacidad para transportar oxígeno a los músculos. Desde entonces, el mantra de los bioquímicos ha sido que la estructura de las proteínas es igual a la función de las proteínas. Básicamente, las proteínas tienen ciertas formas que les permiten realizar su trabajo.

Las proteínas que forman condensados ​​biomoleculares rompen parcialmente esta regla, ya que contienen regiones desordenadas, es decir, no tienen formas definidas. Cuando los investigadores descubrieron estos llamados proteínas intrínsecamente desordenadas o IDP, a principios de la década de 1980, inicialmente se sintieron desconcertados por el hecho de que estas proteínas podrían carecer de una estructura fuerte, pero aun así realizar funciones específicas.

Más tarde, descubrieron que los IDP tienden a formar condensados. Como suele ser el caso en la ciencia, este hallazgo resolvió un misterio sobre las funciones que desempeñan estas proteínas rebeldes no estructuradas en la célula, solo para abrir otra pregunta más profunda sobre qué son realmente los condensados ​​biomoleculares.

Células bacterianas

Los investigadores también han detectado condensados ​​biomoleculares en procarióticos, células o bacterianas, que tradicionalmente se definían como que no contenían orgánulos. Este hallazgo podría tener efectos profundos en la forma en que los científicos entienden la biología de las células procarióticas.

Solo cerca el 6% de las proteínas bacterianas tienen regiones desordenadas que carecen de estructura, en comparación con el 30% al 40% de las proteínas eucariotas o no bacterianas. Pero los científicos han encontrado varios condensados ​​biomoleculares en células procarióticas que participan en una variedad de funciones celulares, incluyendo hacer y descomponer el ARN.

La presencia de condensados ​​biomoleculares en las células bacterianas significa que estos microbios no son simples bolsas de proteínas y ácidos nucleicos, sino que en realidad son más complejos de lo que se pensaba anteriormente.

Orígenes de la vida

Los condensados ​​biomoleculares también están cambiando la forma en que los científicos piensan sobre los orígenes de la vida en la Tierra.

Existe amplia evidencia de que los nucleótidos, los componentes básicos del ARN y el ADN, pueden fabricarse de manera muy plausible a partir de sustancias químicas comunes, como cianuro de hidrógeno y agua, en presencia de fuentes de energía comunes, como luz ultravioleta o altas temperaturas, o en minerales universalmente comunes, como la sílice y la arcilla de hierro.

También hay evidencia de que los nucleótidos individuales pueden espontáneamente ensamblar en cadenas para producir ARN. Este es un paso crucial en la hipótesis del mundo del ARN, que postula que las primeras ‘formas de vida’ en la Tierra fueron hebras de ARN.

Una pregunta importante es cómo estas moléculas de ARN podrían haber desarrollado mecanismos para replicarse y organizarse en una protocélula. Debido a que toda la vida conocida está encerrada en membranas, los investigadores que estudian el origen de la vida han asumido en su mayoría que las membranas también necesitarían encapsular estos ARN. Esto requeriría sintetizar los lípidos o grasas que forman las membranas. Sin embargo, los materiales necesarios para producir lípidos probablemente no estaban presentes en la Tierra primitiva.

Con el descubrimiento de que el ARN puede formar espontáneamente condensados ​​biomoleculares., los lípidos no serían necesarios para formar protocélulas. Si los ARN fueron capaces de agregarse por sí solos en condensados ​​biomoleculares, resulta aún más plausible que las moléculas vivas surgieran de sustancias químicas no vivas en la Tierra.

Nuevos tratamientos

Para mí y para otros científicos que estudian los condensados ​​biomoleculares, es emocionante soñar con cómo estas entidades que transgreden la norma cambiarán nuestra perspectiva sobre cómo funciona la biología. Los condensados ​​ya están cambiando nuestra manera de pensar en las enfermedades humanas como el Alzheimer, el Huntington y el Lou Gehrig.

Con este fin, los investigadores están desarrollando varios enfoques nuevos para manipular condensados ​​con fines médicos, como nuevos medicamentos que pueden promover o disolver los condensados. Queda por determinar si este nuevo enfoque para el tratamiento de enfermedades dará frutos.

A largo plazo, no me sorprendería que a cada condensado biomolecular se le asigne una función particular. Si esto sucede, puede apostar que los estudiantes de biología de secundaria tendrán aún más cosas que aprender (o de las que quejarse) en sus clases de introducción a la biología.