Teoría del gen

Gregor Mendel, un fraile agustino de la abadía de Santo Tomás, en Brno, en la actual República Checa, nació en 1822 y murió en 1884. Entre 1856 y 1863 se dedicó a realizar múltiples cruces entre líneas puras, variedades establecidas de guisantes, con características bien definidas (de grano/fruto liso o rugoso, de color amarillo o verde, etc…) para estudiar cómo estos caracteres se transmitían entre generaciones. Sus conclusiones la leyó en sendas reuniones, el 8 de febrero y 8 de marzo de 1865, ante la Sociedad de Historia Natural de Brno, y finalmente publicó sus resultados «»EXPERIMENTS IN PLANT HYBRIDIZATION») en 1866. 

Sus observaciones le llevaron a establecer las leyes que gobiernan la herencia genética. Sorprendentemente, estos resultados, anticipados a su tiempo, muchos años antes de que se descubriera el ADN, los genes o los cromosomas, lo que resalta todavía más la relevancia de los experimentos de Mendel, quedaron en el olvido durante nada menos que 34 años. Los experimentos de Mendel fueron redescubiertos por los genetistas Hugo de Vries y Carl Correns, de forma independiente, en el año 1900 y su trabajo traducido al inglés, desde el original en alemán, por otro genetista, William Bateson, en 1901. Entre las consecuencias de esos 34 años de olvido de los resultados de Mendel está el hecho cierto de que Charles Darwin (1809-1882), coetáneo de Mendel, nunca tuvo conocimiento de sus experimentos. Si hubiera conocido las leyes de la herencia genética, junto con su teoría de la evolución y el mecanismo de la selección natural, es probable que la genética, como disciplina, hubiera surgido y progresado mucho antes. En efecto, no fue hasta principios del siglo XX cuando genetistas como de Vries o Correns, que reprodujeron los experimentos realizados por Mendel casi medio siglo antes, lograron interpretar correctamente sus propios resultados tras descubrir los trabajos del monje agustino, al que reconocieron la prioridad del descubrimiento.

Las piezas blancas corresponden a los guisantes amarillos (dominantes), mientras que las piezas rojas corresponden a los guisantes verdes (recesivos). Las piezas cuadrangulares corresponden a los guisantes lisos (dominantes), mientras que las piezas cilíndricas corresponden a los guisantes arrugados (recesivos). Para explicar el caracter liso/rugoso de forma independiente de los colores amarillo/verde recurrí a las piezas grises cuadrangulares (caracter liso, dominante) y a la piezas grises cilíndricas (caracter rugoso, recesivo). Los cromosomas los representé con piezas largas negras o grises, para indicar diferentes pares de cromosomas de la planta del guisante.

Tras establecer la existencia de linajes puros, de variedades estables de guisantes (de fruto amarillo, de fruto verde, de frutos lisos o de frutos rugosos, entre otras) Mendel empezó sus experimentos de cruces. Hay que recordar que el guisante (Pisum sativum) es una planta leguminosa y, además, una planta autógama, es decir, que se autopoliniza. Recordemos las parte de una flor. 

El polen (gameto masculino), producido al final de los estambres, en las anteras, y los óvulos (gametos femeninos, que darán lugar a la semilla tras ser fecundados por el polen), generados en el pistilo, al que se accede a través del estigma y del estilo, se autofecundan en la misma flor de la planta, antes de que la flor se abra. Por eso, es relativamente sencillo tener descendencia de un guisante, tan solo hay que plantar la semilla y esperar que aparezcan los guisantes de la siguiente generación, por autofecundación. Mendel lo sabía, y, por ello, sabía que podía abrir las flores antes de que se produjera la autopolinización para cortar sus anteras (y así impedir la autofecundación) y, posteriormente, espolvorear sobre el estigma las anteras con el polen de la planta escogida para el cruce, tras lo cual procedía a cubrir de nuevo la flor para que ningún otro insecto pudiera polinizarla y alterar el resultado del cruce planeado.

Los primeros cruces que estableció Mendel fueron entre guisantes amarillos y verdes (para nosotros, con piezas del TENTE, entre piezas blancas y rojas). Y lo que Mendel observó, siempre que hacía este tipo de cruces entre dos líneas puras, entre dos linajes o variedades estables determinadas, es que los invididuos de la siguiente generación eran todos iguales, fenotípicamente idénticos, y a su vez, iguales a una de las dos cepas parentales. En este caso todos los guisantes de la primera generación híbrida eran amarillos. Esa cepa parental (guisantes amarillos/piezas blancas) parecía «dominar» sobre la otra (guisantes verdes/piezas rojas), al imponer su carácter «dominante». De ahí surge la Primera Ley de Mendel o Ley de la Dominancia que puede enunciarse como: los individuos híbridos resultantes de cruzar dos variedades estables distintas son fenotípicamente indistinguibles e iguales a una de las dos cepas parentales, la que porta el carácter dominante. 

Esta Ley a veces también se denomina de la uniformidad. De esta primera observación Mendel dedujo el concepto de carácteres dominantes (los que aparecían en los híbridos, idénticos a una de las cepas parentales) y los carácteres recesivos (los que desaparecían aparentemente en los híbridos, de la otra cepa parental). Igualmente Mendel se percató que daba igual si el carácter dominante era aportado por vía masculina (polen) o por vía femenina (los óvulos del estilo) (daba igual cruzar amarillo x verde que verde x amarillo). En ambos casos el resultado de los cruces era idéntico, todos los individuos híbridos de la primera generación eran idénticos y mostraban solamente el carácter dominante.
El segundo grupo de experimentos (de cruces) que realizó Mendel fue cruzar los individuos de la primera generación, los híbridos, entre sí. Los individuos que obtenía en esta segunda generación, resultado de cruzar los híbridos entre sí, era que volvían a aparecer los guisantes de los dos colores, amarillos (piezas blancas) y verdes (piezas rojas). En particular reaparecían los guisantes con el carácter recesivo que parecían haber desaparecido en la generación intermedia anterior. Esto Mendel lo observó con todos los diferentes caracteres que estudió, como el color del fruto o la forma del fruto (liso, que era el carácter dominante, frente a rugoso, que era el carácter recesivo). Ni en la primera ni en esta segunda generación Mendel observó nunca situaciones intermedias, o fenotipos de transición (p.e. un guisante amarillo verdoso, o un guisante «algo» arrugado). Los fenotipos eran claros y robustos. O amarillos o verdes (o piezas blancas o rojas), o guisantes lisos o arrugados. Nunca intermedios. Mendel también se percató que la relación entre los fenotipos dominantes y recesivos en esta segunda generación era constante, aproximadamente de 3:1 a favor de los caracteres dominantes, siempre.

En su artículo publicado en 1866 sobre «Experiments in Plant Hybridization» Mendel recoge dos experimentos resultado de cruzar los individuos híbridos (primera generación) relativos a la forma del fruto (liso/arrugado) o al color del fruto (amarillo/verde). En el primer experimento de 7324 guisantes obtuvo 5474 lisos y 1850 arrugados. La relación entre estas cifras es de 2,96:1. Si fuera exactamente 3:1 habría encontrado 5493 guisantes lisos y 1831 guisantes arrugados, unos números muy cercanos a los que anotó de sus observaciones. 

Del segundo experimento contabilizó 8023 guisantes, de los cuales 6022 eran amarillos y 2001 eran verdes. La relación entre estas cifras es de 3,01:1. Si fuera exactamente 3:1 debería haber encontrado 6017 guisantes amarillos y 2006 verdes, un número sorprendentemente cercano al que observó, o anotó. ¿Cómo saber si la distribución de fenotipos que observamos se ajusta a la distribución esperada o, si por el contrario, es diferente y no podemos considerar que la distribución se ajuste a la relación 3:1 esperada? Mediante el test estadístico de Pearson, también conocido con el nombre de la Chi-cuadrado (χ2), que es un test no paramétrico que mide la bondad de ajuste entre una distribución esperada y la observada, para decidir si los valores obtenidos se deben al azar o siguen una relación definida.

¿Cómo Mendel pudo obtener unos resultados tan cercanos a los esperados? Obviamente estos resultados son estadísticamente posibles, pero igualmente improbables. Durante mucho tiempo ha habido sospechas sobre si Mendel «modificó» o «embelleció» de alguna manera sus datos para que se ajustaran a la relación esperada. Lo cierto es que no tenemos los cuadernos originales de Mendel y, por ello, solo podemos analizar los datos que el publicó como resultado de sus observaciones. ¿Estamos ante un caso de rotura de la integridad científica, de conducta científica inapropiada? ¿O estamos ante un persona sistemática, exquisita en la recolección y verificación de los datos (decidir si un guisante es amarillo o verde, o liso o arrugado puede no ser tan obvio como parece), que, por suerte, dio con unos resultados muy cercanos a los esperados lo cual, con su talento y perspicacia, le permitió desarrollar la segunda Ley de Mendel o de la Segregación?

Retomando la discusión sobre la Segunda Ley de Mendel o de la Segregación, Mendel tuvo que imaginar un mecanismo mediante el cual un carácter recesivo pasaba oculto por la generación híbrida para volver a reaparecer en la segunda generación, al cruzar los híbridos entre sí. La brillantez de la mente de Mendel le hizo intuir que cada planta portaba dos elementos para cada carácter (hoy diríamos, dos alelos para cada gen) pero que solo pasaban uno de ellos a su descendencia al generar el polen o los óvulos (al producir los gametos). En cada generación la parte masculina (padre) y la parte femenina (madre) pasaban una de las dos copias que tenía la planta (si eran distintas las copias, al 50%, y si eran iguales al 100% pasaban siempre la misma) para reconstituir en el individuo resultante de nuevo una planta con dos copias. Esta fue una predicción fundamental de Mendel y por ello a veces esta segunda ley se presenta como la primera Ley de Mendel de la segregación de los genes. 

Mendel se anticipó casi medio siglo en la interpretación de unos datos con conceptos (genes, alelos, cromosomas, meiosis) que todavía no habían sido descritos cuando el realizó sus experimentos (1856-1863). Al suponer (con acierto) que las plantas de guisante híbridas de la primera generación heredaban una copia de cada una de las cepas parentales, para un determinado carácter, el propuso que estas plantas, para ese carácter, internamente debían portar las dos versiones, una de cada (la que determinaba el color amarillo y la que determinaba el color verde de los guisantes, o, en las piezas de TENTE, las piezas blancas y rojas, respectivamente) pero externamente solo manifestaban una de ellas, la que era dominante. A lo primero hoy lo llamamos el «genotipo» de un individuo (la constitución de sus genes), y a los segundo lo llamamos el «fenotipo«(el aspecto que presenta el individuo, el carácter que muestra). Pueden haber tres genotipos distintos: (1) o coexisten las dos copias de guisante amarillo,; (2) o coexisten las dos copias de guisante verde; (3) o coexisten una copia amarilla y la otra verde (o viceversa). Y solamente hay dos fenotipo posibles: o guisantes amarillos o verdes. En relación al genotipo (a las dos copias alélicas del gen, diríamos hoy) si las dos copias del gen son iguales decimos que el individuo está en homocigosis o que es homocigoto. Si las dos copias del gen son distintas decimos que el individuo está en heterocigosis o que es heterocigoto.
En efecto, la observación atenta de los descendientes de los dos tipos de guisantes (amarillos/verdes, con una relación de 3:1 a favor del carácter dominante: el color amarillo) que había obtenido en la segunda generación le llevo a confirmar que todos los descendientes de los guisantes verdes (recesivos, las piezas rojas) daban siempre guisantes verdes (siempre piezas rojas), y nunca más amarillos. Luego, internamente solo debían portar las dos copias idénticas del carácter color verde (hoy diríamos del gen que determina el color del fruto). Por otra lado, de los guisantes amarillos (las piezas blancas) había de dos tipos. Unos de nuevo solamente eran capaces de dar guisantes de color amarillo (siempre piezas blancas), luego, de nuevo, internamente solo podían ser portadores de dos copias iguales del carácter color amarillo. Y el otro tipo daban lugar a plantas que se comportaban como las híbridas, de las que provenían, y volvían a segregar entre amarillas y verdes (piezas blancas y rojas) con la relación de 3:1. 

Finalmente se percató que el primer grupo de guisantes amarillos era aproximadamente una tercera parte de los amarillos, y que los que se comportaban como los híbridos eran mayoría, las dos terceras partes. En otras palabras, había el doble de plantas que se comportaban como híbridas que plantas que las que mantenían para siempre el carácter amarillo (o, lo que era lo mismo, encontraba una relación 2:1, a favor de los híbridos). Teniendo en cuenta todas estas observaciones predijo que, internamente (genotipo), la relación entre estos guisantes debía ser de 1:2:1 para los tres grupos de individuos, mientras que, externamente (fenotipo), la relación era de 3:1 a favor del carácter dominante (color amarillo, piezas blancas). ¡Y sus predicciones eran correctas!
Los resultados de segregación de caracteres del color del fruto (amarillo/verde) que Mendel obtuvo al analizar los individuos resultantes de los cruces de las dos generaciones los pudo también reproducir con los otros caracteres que investigó. En particular con el carácter forma del fruto (liso/arrugado), que en el vídeo está representado con piezas de color gris cuadradas (que representan los frutos lisos) y cilíndricas (que representan los frutos arrugados). Todos estos resultados le sirvieron para reafirmar la validez de sus predicciones, la universalidad de su segunda Ley de Mendel o Ley de la segregación.
Analizando los datos que el propio Mendel incluye en su artículo de 1856 sobre los individuos de la segunda generación, usando o bien el carácter forma del fruto o bien el carácter color del fruto, comprobó que las proporciones obtenidas en cuanto al aspecto de los guisantes seguían siendo 3:1 a favor siempre de los caracteres dominantes (liso y amarillo) y que, entre los dominantes, la relación entre los que se comportaban como los híbridos frente a los que solo seguían dando frutos dominantes volvía ser aproximadamente de 2:1.
Finalmente, Mendel decidió comprobar si la herencia de uno de los caracteres afectaba a otro carácter. Y para ello preparó variedades de guisante estables que eran, a la vez, amarillas y lisas (los dos caracteres dominantes, en el vídeo piezas blancas y cuadradas) y las cruzó con guisantes que eran, a la vez, verdes y arrugados (los dos caracteres recesivos, en el vídeo piezas rojas y cilíndricas). 

Naturalmente, como era de esperar, los individuos de la primera generación (híbrida) fueron todos idénticos y mostraron solamente los caracteres dominantes: color amarillo y forma lisa (piezas blancas y cuadradas), pero, internamente eran heterocigotos en ambos caracteres (eran por lo tanto portadores tanto de la versión amarilla y verde, como de la versión lisa y arrugada). Al cruzar estos individuos de la primera generación para obtener la segunda generación obtuvo, de nuevo, los cuatro caracteres, pero con una relación distinta. La mayoría eran guisantes amarillos y lisos, seguidos tanto por los guisantes verdes pero lisos, y los guisantes amarillos pero arrugados. Estos dos últimos grupos estaban en proporciones similares. Finalmente el número de guisantes más escaso eran los que manifestaban los dos caracteres recesivos, los guisantes verdes y arrugados. Contabilizando muchos guisantes llegó a la conclusión que la relación entre estos cuatros grupos se acercaba a 9:3:3:1 con preponderancia de frutos con los dos caracteres dominantes.



De nuevo la magia de los números volvió a estar del lado de Mendel y los datos que observó y anotó se ajustaron tremendamente a los esperados, como se puede compronar mediante la validación estadística con el test χ2 de Pearson. Las desviaciones eran mínimas entre los datos observados y los esperados. Si revisamos su artículo original observaremos que él mismo empezó a usar una notación que ha llegado a nuestros días. Para cada caracter (para cada gen, diríamos hoy) seleccionaba una letra y la escribía en mayúscula para indicar la versión dominante del carácter, y en minúscula para indicar la versión recesiva del mismo caracter. 

Por ejemplo Aa sería un individuo heterocigoto portados de una copia dominante y otra copia recesiva, AA sería un individuo homocigoto portador de las dos copias dominantes y aa sería otro individuo homocigoto portador de las dos copias recesivas. Asignando la letra A al caracter liso dominante y la letra B al caracter amarillo dominante el cruce que había planteado de las dos cepas parentales era AABB x aabb (que es como expresamos, todavía hoy en día, los genotipos), cuyo resultado, en la primera generación, híbrida, era invariablemente (todos fenotípicamente iguales, lisos y amarillos) AaBb. 

Al cruzar estos individuos híbridos entre si: AaBb x AaBb se obtenían todas las combinaciones posibles (16 genotipos distintos: AABB, AAbB, aABB, aAbB, AABb, AAbb, aABb, aAbb, AaBB, AabB, aaBB, aabB, AaBb, Aabb, aaBb, aabb), pero solamente cuatro fenotipos distintos (lisos y amarillos; lisos y verdes; arrugados y amarillos; arrugados y verdes) en proporción 9:3:3:1 respectivamente, como se puede comprobar en la siguiente tabla ilustrativa de los posibles genotipos y fenotipos.

Los resultados que Mendel obtuvo, al combinar plantas de guisantes con los dos caracteres, eran predecibles, y de acuerdo a la anotación (genotipo) y al aspecto final (fenotipo) que él esperaba, con dieciséis combinaciones posibles de anotaciones (16 genotipos posibles) y solo cuatro presentaciones diferentes (4 fenotipos distintos), estos últimos siguiendo las proporciones 9:3:3:1. La comprobación de estas proporciones, constantes, al combinar diferentes caracteres le llevo a nombrar la tercera ley de Mendel, o de la segregación de caracteres independientes (que, si solamente se considera la Ley de Segregación como la primera a veces es presentada como la segunda). En otras palabras, la herencia de un carácter no altera ni afecta la herencia del otro, dado que segregan (se distribuyen en la progenie) de forma independiente.

Claro que esta tercera ley solamente se cumple cuando los dos caracteres (los dos genes, diríamos hoy) que estamos siguiendo viajan en cromosomas distintos (o están situados en posiciones muy alejadas del mismo cromosoma, lo cual permite que aparezcan roturas y recombinaciones de los cromosomas entre los dos genes). Porque si los dos caracteres (los dos genes) estuvieran situados en el mismo cromosoma y relativamente cercanos el uno del otro tenderían a heredarse conjuntamente, lo que hoy decimos: estarían ligados genéticamente.

Mendel continuo sus experimentos cruzando cepas parentales con tres caracteres fijados, en diversas combinaciones, y con los otros cinco caracteres que estudió, además del color y la forma del fruto, como el color de la capa externa de la semilla, posición de las flores, longitud del tallo, forma de las vainas, hasta un total de siete. Hay que aceptar que Mendel, una vez más, tuvo mucha «suerte» al seleccionar caracteres que hoy sabemos están en cromosomas diferentes. 

Especialmente afortunado teniendo en cuenta que el guisante tiene exactamente 7 cromosomas. De hecho, alguien ha calculado la probabilidad de que, escogiendo siete caracteres al azar (como asumimos hizo Mendel) estos estuvieran, cada uno, en uno de los siete cromosomas diferentes. Y el resultado es un paupérrimo: 0,00612 (=6,12 x 10exp-3), o lo que es lo mismo, solo acertaría aproximadamente unas 6 veces de 1000 intentos. Pero, de nuevo, esa aparente fortuna de Mendel hay que matizarla, pues él probablemente escogió aquellos caracteres que sabía que se ajustaban a sus predicciones y se comportaban como esperaba, tal y como él mismo anuncia al principio de su artículo. Mendel probablemente realizó muchos más experimentos de los que contó, incluso con otros caracteres que no menciona en su manuscrito. Pero probablemente solamente decidió publicar aquellos que podía, que sabía interpretar.

El bucle químico convierte los residuos ambientales en combustible

Un estudio revela que un sistema bajo en carbono aumenta la eficiencia química. La transformación de residuos ambientales en recursos químicos útiles podría resolver muchos de los inevitables problemas que plantean nuestras crecientes cantidades de plásticos, papel y residuos alimentarios desechados, según una nueva investigación.

En un avance significativo, investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han desarrollado una tecnología para transformar materiales como plásticos y residuos agrícolas en gas de síntesis, una sustancia que suele utilizarse para crear productos químicos y combustibles como formaldehído y metanol.

Mediante simulaciones para comprobar la capacidad del sistema para descomponer los residuos, los científicos descubrieron que su método, denominado bucle químico, podía producir syngas de alta calidad de forma más eficiente que otras técnicas químicas similares. "En conjunto, este proceso perfeccionado ahorra energía y es más seguro para el medio ambiente", afirma Ishani Karki Kudva, autora principal del estudio y estudiante de doctorado en ingeniería química y biomolecular en Ohio State.

"Usamos el gas de síntesis para obtener sustancias químicas importantes que necesitamos en nuestro día a día", explica Kudva. "Así que mejorar su pureza significa que podemos utilizarlo de muchas formas nuevas".

En la actualidad, la mayoría de los procesos comerciales crean gas de síntesis con una pureza de entre el 80 y el 85%, pero el equipo de Kudva logró una pureza de alrededor del 90% en un proceso que sólo lleva unos minutos.

Este estudio se basa en décadas de investigación previa en Ohio State, dirigida por Liang-Shih Fan, distinguido profesor universitario de ingeniería química y biomolecular que asesoró el estudio. Esta investigación previa utilizaba la tecnología de bucle químico para convertir combustibles fósiles, gas de alcantarilla y carbón en hidrógeno, gas de síntesis y otros productos útiles.

En el nuevo estudio, el sistema consta de dos reactores: un reductor de lecho móvil donde los residuos se descomponen utilizando el oxígeno proporcionado por el material de óxido metálico, y una cámara de combustión de lecho fluidizado que repone el oxígeno perdido para poder regenerar el material.

El estudio demostró que, con este sistema de conversión de residuos en combustible, los reactores podían funcionar hasta un 45% más eficientemente y seguir produciendo un 10% de gas de síntesis más limpio que con otros métodos.

El estudio se ha publicado recientemente en la revista Energy and Fuels.

Según un informe de la Agencia de Protección Ambiental, en 2018 se generaron 35,7 millones de toneladas de plásticos en Estados Unidos, de los cuales alrededor del 12,2% son residuos sólidos urbanos, como envases de plástico, bolsas, electrodomésticos, muebles, residuos agrícolas, papel y alimentos.

Desafortunadamente, dado que los plásticos son resistentes a la descomposición, pueden persistir en la naturaleza durante largos períodos y pueden ser difíciles de descomponer y reciclar por completo. La gestión convencional de residuos, como el vertido y la incineración, también plantea riesgos para el medio ambiente.

Ahora, los investigadores presentan una solución alternativa para ayudar a frenar la contaminación. Por ejemplo, al medir cuánto dióxido de carbono expulsaría su sistema en comparación con los procesos convencionales, los resultados revelaron que podría reducir las emisiones de carbono hasta en un 45%.

Según Shekhar Shinde, coautor del estudio y estudiante de doctorado en Ingeniería Química y Biomolecular en la Universidad Estatal de Ohio, el diseño de su proyecto es sólo uno de los muchos que existen en el sector químico impulsados por la urgente necesidad de tecnologías más sostenibles.

En el caso de este estudio, su trabajo podría ayudar a reducir drásticamente la dependencia de la sociedad de los combustibles fósiles.

"Ha habido un cambio drástico entre lo que se hacía antes y lo que se intenta hacer ahora en cuanto a la descarbonización de la investigación", afirma.

Mientras que las tecnologías anteriores sólo podían filtrar residuos de biomasa y plásticos por separado, la tecnología de este equipo también tiene el potencial de tratar varios tipos de materiales a la vez mezclando continuamente las condiciones necesarias para convertirlos, señala el estudio.

Una vez que las simulaciones del equipo arrojen más datos, esperan poner a prueba las capacidades comerciales del sistema realizando experimentos durante más tiempo con otros componentes únicos.

"Nuestra próxima prioridad es ampliar el proceso a los residuos sólidos urbanos que obtenemos de los centros de reciclaje", afirma Kudva. "El trabajo en el laboratorio sigue su curso con respecto a la comercialización de esta tecnología y la descarbonización de la industria".

La NASA reveló un universo oculto de agujeros negros supermasivos

En los últimos meses, varios telescopios de la NASA han coordinado un trabajo único y que asombra a la comunidad científica. Se propusieron buscar en el cielo agujeros negrossupermasivos, objetos colosales que pueden ser miles de millones de veces más masivos que el Sol.

Y descubrieron que hay más agujeros negros que los que realmente pensaban. Sus hallazgos fueron presentados en un estudio publicado en la revista Astrophysical Journal donde describen que muchos de estos monstruosos objetos están ocultos detrás de densas nubes de gas y polvo en el espacio.

Los astrónomos creen que casi todas las grandes galaxias del universo tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Pero demostrar esta teoría es un desafío porque es imposible contar los miles de millones o incluso billones de estos agujeros negros en todo el universo.

Para no hacer eso, los científicos analizaron muestras más pequeñas y las utilizaron para estimar la población más grande. Al determinar con precisión cuántos agujeros negros están ocultos dentro de una muestra, los investigadores pueden hacer mejores predicciones sobre el número total de agujeros negros supermasivos en el universo.

El trabajo presentado halló que aproximadamente el 35% de los agujeros negros supermasivos están muy oscurecidos,lo que significa que las nubes de gas y polvo que los rodean son tan espesas que bloquean incluso la luz de rayos X de baja energía.

Aunque los agujeros negros son inherentemente oscuros (ni siquiera la luz puede escapar de su gravedad), también pueden ser algunos de los objetos más brillantes del universo. Y esto ocurre cuando el gas es atraído hacia la órbita alrededor de un agujero negro supermasivo, como el agua en un desagüe, la gravedad extrema crea una fricción y un calor tan intensos que el gas alcanza cientos de miles de grados e irradia tan brillantemente que puede eclipsar a todas las estrellas de la galaxia circundante.

Las nubes de gas y polvo que rodean y renuevan el brillante disco central pueden tener la forma aproximada de un toroide o rosquilla. Si el agujero de la rosquilla está orientado hacia la Tierra, el brillante disco central que hay en su interior es visible; si la rosquilla se ve de canto, el disco queda oculto.

En estudios anteriores, astrónomos habían descubierto que menos del 15% de los agujeros negros supermasivos están tan oscurecidos. Los científicos creen que la verdadera división debería estar más cerca del 50/50 basándose en modelos de cómo crecen las galaxias.

Si las observaciones continúan indicando que significativamente menos de la mitad de los agujeros negros supermasivos están ocultos, los científicos necesitarán ajustar algunas ideas clave que tienen sobre estos objetos y el papel que desempeñan en la formación de las galaxias.

La mayoría de los telescopios pueden identificar con bastante facilidad los agujeros negros supermasivos de frente, aunque no los de canto. Pero hay una excepción que los autores del nuevo artículo aprovecharon: el toro absorbe la luz de la fuente central y reemite luz de menor energía en el rango infrarrojo (longitudes de onda ligeramente más largas que las que los ojos humanos pueden detectar). Básicamente, los anillos brillan en el infrarrojo.

Estas longitudes de onda de luz fueron detectadas por el Satélite Astronómico Infrarrojo de la NASA, o IRAS, que funcionó durante 10 meses en 1983 y fue administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Un telescopio de sondeo que tomó imágenes de todo el cielo, IRAS fue capaz de ver las emisiones infrarrojas de las nubes que rodean a los agujeros negros supermasivos. Lo más importante es que podía detectar agujeros negros de canto y de frente con la misma precisión.

El IRAS detectó cientos de objetivos iniciales. Algunos de ellos resultaron no ser agujeros negros muy ocultos, sino galaxias con altas tasas de formación estelar que emiten un resplandor infrarrojo similar. Por ello, los autores del nuevo estudio utilizaron telescopios terrestres de luz visible para identificar esas galaxias y separarlas de los agujeros negros ocultos.

Para confirmar la presencia de agujeros negros muy oscurecidos y de canto, los investigadores se basaron en el NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, un observatorio de rayos X también gestionado por el JPL. Los rayos X son irradiados por algunos de los materiales más calientes alrededor del agujero negro.

Los rayos X de menor energía son absorbidos por las nubes de gas y polvo circundantes, mientras que los rayos X de mayor energía observados por el NuSTAR pueden penetrar y dispersarse en las nubes. Detectar estos rayos X puede llevar horas de observación, por lo que los científicos que trabajan con el NuSTAR primero necesitan un telescopio como el IRAS que les indique dónde buscar.

“Me sorprende lo útiles que fueron IRAS y NuSTAR para este proyecto, especialmente a pesar de que IRAS estuvo en funcionamiento hace más de 40 años”, dijo el líder del estudio, Peter Boorman, astrofísico de Caltech en Pasadena, California. “Creo que muestra el valor del legado de los archivos de telescopios y el beneficio de usar múltiples instrumentos y longitudes de onda de luz en conjunto”.

Determinar el número de agujeros negros ocultos en comparación con los que no lo están puede ayudar a los científicos a entender cómo estos agujeros negros llegan a ser tan grandes.Si crecen consumiendo material, entonces una cantidad significativa de agujeros negros deberían estar rodeados por nubes espesas y posiblemente ocultos. Boorman y sus coautores dicen que su estudio respalda esta hipótesis.

Además, los agujeros negros influyen en las galaxias en las que viven, principalmente al afectar la forma en que crecen las galaxias. Esto sucede porque los agujeros negros rodeados de enormes nubes de gas y polvo pueden consumir enormes cantidades de material, pero no infinitas. Si cae demasiado material a la vez hacia un agujero negro, este comienza a expulsarlo hacia la galaxia. Eso puede dispersar las nubes de gas dentro de la galaxia donde se están formando las estrellas, lo que ralentiza el ritmo de formación de estrellas allí.

“Si no tuviéramos agujeros negros, las galaxias serían mucho más grandes”, dijo Poshak Gandhi, profesor de astrofísica en la Universidad de Southampton en el Reino Unido y coautor del nuevo estudio.

“Por lo tanto, si no tuviéramos un agujero negro supermasivo en nuestra galaxia, la Vía Láctea, podría haber muchas más estrellas en el cielo.Ese es solo un ejemplo de cómo los agujeros negros pueden influir en la evolución de una galaxia”, concluyó.

Instituto de Biología describe nuevas especies de luciérnagas y polilla medidora

Instituto de Biología describe nuevas especies de luciérnagas y polilla medidora

Mas de cien nuevas especies de luciérnagas en nuestro país y una de polilla medidora: Ofelia jaliscana, originaria del bosque tropical seco de Chamela, Jalisco, fueron descritas en el Instituto de Biología de la UNAM.

En el caso de las luciérnagas, un grupo de investigadores, profesores y estudiantes, encabezado por Santiago Zaragoza Caballero, ha clasificado en los últimos años más de cien nuevas especies.

Sus resultados han sido publicados en tres artículos de la Revista Mexicana de Biodiversidad, en la que se detallan los diversos insectos luminosos ubicados en tres zonas del país: la región Centro (con 37 especies en seis estados); la Norte-Occidente (con 48 en cinco entidades), y la Golfo-Caribe (con 16 variantes).

“A las 101 especies descritas se sumarán aproximadamente 60 nuevas provenientes del sur del país (básicamente Chiapas, Guerrero y Oaxaca), donde hay gran variabilidad”, comentó Sara López Pérez, profesora de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Zaragoza.

La experta aclaró que muchos de esos animales son aún tesoros por descubrir, pues pertenecen a la colección del IB desde la década de 1990, pero no han sido descritos.

“Quizá algunos ya están extintos, pues las condiciones de los ecosistemas en que habitan han cambiado”, dijo Geovanni Rodríguez Mirón, profesor de la FES Zaragoza.

Esos insectos –caracterizados por la emisión de luz como lenguaje para comunicarse con sus pares– tienen pequeñas diferencias entre especies, casi imperceptibles al ojo humano y taxonómicamente identificadas por los especialistas con métodos clásicos y ayuda de técnicas modernas como la fotografía multifocal, que retrata por capas las características del animal hasta formar una sola imagen integrada y con volumen, agregó Rodríguez Mirón.

Sólo en México, el total de luciérnagas conocidas asciende a 301, lo que coloca a nuestro país como segundo lugar en riqueza de estas especies en el mundo, sólo detrás de Brasil, que suma 358, destacó el entomólogo Santiago Zaragoza Caballero, investigador del IB.

Responsable del proyecto “Luciérnagas de México”, el doctor en Biología y profesor de todos los colaboradores del proyecto, ha descrito en los últimos años, junto con un grupo de nueve discípulos entre jóvenes investigadores, docentes y estudiantes de la UNAM, más de cien nuevas especies de luciérnagas en nuestro país.

Los resultados de estos artículos no sólo amplían el conocimiento sobre las luciérnagas en México, sino que también resaltan la importancia de nuestro país como centro de diversificación de estos insectos luminosos, destacó el responsable de la investigación.

Además, esos descubrimientos subrayan la riqueza biológica del territorio mexicano y la necesidad urgente de conservar los ecosistemas en los que habitan, agregó.

“Dichos insectos presentan un alto endemismo (es decir, son propios de una región específica del país) y viven tanto en zonas húmedas como áridas de nuestro país, en regiones tan diversas como vasto es nuestro territorio. Así que su reproducción se da en nichos ecológicos muy específicos, de ahí su gran distribución”, señaló.

Zaragoza Caballero añadió que el descubrimiento de nuevas especies puede influir en las políticas de conservación, ya que, al documentar la biodiversidad, se puede argumentar con mayor fuerza sobre la necesidad de proteger hábitats específicos que albergan especies recién descubiertas.

“Esto es crucial en un contexto en el que muchas especies están amenazadas por la pérdida de hábitat y el cambio climático. Las luciérnagas desempeñan un papel crucial en los ecosistemas al controlar poblaciones de otros insectos y contribuir a la salud del medio ambiente”, sostuvo.

Entre las principales características que identifican en las diferentes especies de luciérnagas se ubica el aparato reproductor, la forma del abdomen y el órgano fotógeno, que es donde se produce la luz.

Ishwari Giovanni Gutiérrez Carranza, estudiante del proyecto, consideró que éste también tiene un área de difusión, en la que han desarrollado durante cinco años un total de cuatro festivales de luciérnagas, en los que se explican las características generales de estos insectos a la sociedad y se promueven concursos de dibujo y participaciones del público para nombrar a nuevas especies.

También se trabaja en la conexión con las comunidades locales en las que hay luciérnagas, para que éstas se involucren con el cuidado que en los últimos años se aprovechan como ecoturismo para tener sitios de avistamiento de esas singulares especies.

Por último, el equipo de Santiago Zaragoza Caballero ya trabaja en la futura publicación del libro Luciérnagas de México, en el que reunirá todo el material de esta investigación y que deberá estar listo este 2025.

Un nuevo género

Ivonne Garzón Orduña, investigadora del Instituto de Biología (IB) de esta casa de estudios y curadora de la Colección Nacional de Insectos, describió una nueva especie de polilla medidora: Ofelia jaliscana, originaria del bosque tropical seco de Chamela, Jalisco.

Pero la trascendencia del hallazgo, publicado recientemente en la revista internacional de taxonomía Zootaxa, va más allá de la descripción de otra especie para la ciencia, pues para incorporarla a la clasificación actual la universitaria tuvo que crear un género nuevo; en otras palabras un minigrupo, al que llamó Ofelia, como el nombre de su mamá, a quien así le rinde homenaje.

Este suceso, dijo, es extraordinario por varias razones: “amplía nuestro conocimiento sobre la biodiversidad y su singularidad, y subraya la importancia de conservar los bosques secos, uno de los ecosistemas más frágiles del planeta”.

Los ejemplares descritos fueron colectados hace más de 40 años, en 1980, en la Estación Biológica de Chamela, del IB. A partir de entonces forman parte de la Colección Nacional de Insectos, la más grande del país, creada en 1929, y reservorio de numerosas clases de insectos de todo México.

En ese contexto, el reconocimiento de estas polillas, dándoles un nombre, también reafirma la relevancia de las colecciones biológicas y del territorio mexicano como un centro clave de origen de biodiversidad, recalcó en entrevista.

Diversidad por miles

Las polillas, explicó Garzón Orduña, son insectos que tienen un desarrollo completo, es decir, que pasan de huevo a oruga, etapa en la cual son herbívoros (se alimentan de plantas) y después entran en un capullo, en el que crecen como pupa (el estadio intermedio) hasta convertirse en adultos que usualmente se alimentan del néctar de las flores.

Los lepidópteros, en sus diferentes etapas de metamorfosis, tienen distintas funciones ecológicas: evitan que proliferen en abundancia algunas plantas –porque se alimentan de ellas cuando son orugas–, y a su vez sirven como fuente de alimento para grupos de animales como aves y otros insectos; pero uno de sus roles más significativos es la polinización, abundó.

En el mundo existen más de 160 mil tipos de polillas y mariposas (estas últimas son un grupo particular de polillas, que vuela durante el día); en México se estima que son 15 mil, “pero esos censos ya tienen algunos años, hace falta trabajo de campo”.

Aunque dichos insectos habitan en todo el territorio nacional, hay regiones, por ejemplo Chiapas y Oaxaca, que tienen mayor abundancia y endemismos.

Las polillas medidoras reciben ese nombre porque cuando son orugas se mueven como si estuviera midiendo una superficie, debido a que tienen menos patas que otras.

Ofelia jaliscana es diferente entre sus compañeras las medidoras; su tamaño es pequeño, de aproximadamente dos centímetros de ala a ala; en la parte dorsal su coloración es críptica, es decir, se camufla bien en la naturaleza. En la parte ventral (“de abajo”) tiene manchas de color café sobre un fondo mostaza, que la hacen llamativa.

Pero son sus características internas las que la hacen aún más única y merecedora de su propio género: los genitales del macho “no los hemos visto en ningún otro grupo de polillas medidoras”.

Descubrimiento paso a paso

A partir de 2019 Garzón Orduña es la curadora de la Colección Nacional de Insectos; una de sus labores es estudiar los ejemplares resguardados en ese acervo. Fue así como en 2024 encontró nueve especímenes de polilla que no se ajustaban a ningún grupo descrito hasta ese momento. “Eran de una especie tan diferente a lo que conocemos que tuve que asignarles un género”.

Aunque fueron colectados por Alfonso Pescador en 1980 en la Estación Chamela, no se había realizado el descubrimiento, porque la curaduría de la Colección estuvo a cargo de especialistas en escarabajos, abejas, avispas, pero no en lepidópteros, relató.

El trabajo taxonómico empieza viendo “algo” diferente a lo descrito en la literatura. “Al microscopio, uno realiza disecciones de la genitalia; entonces esta se compara con otras polillas para determinar si son parte de algún género que existe. Cuando no hay donde ‘acomodarlos’, surge la hipótesis de un nuevo género”.

En este caso, la descripción de la especie y del género se basó en caracteres morfológicos porque Garzón Orduña hizo esfuerzos infructuosos por obtener secuencias de ADN, degradado por el paso de las décadas.

Esta información es sin fines lucrativos 

Analizan por primera vez bacterias intestinales saludables que se alimentan de azúcar

Un nuevo estudio, publicado en 'Nature Microbiology', ha revelado cómo el microbio beneficioso del colon humano, 'Akkermansia muciniphila' (AM), se alimenta de los tipos de azúcar que se encuentran en el moco segregado en el aparato digestivo.

El estudio se centró en 66 enzimas que el microbio AM utiliza para descomponer el moco, que es una parte esencial de la capa mucosa que recubre el tracto gastrointestinal humano.

Utilizando moco tomado de un modelo porcino, el equipo dirigido por la doctora Lucy Crouch, de la Universidad de Birmingham (Reino Unido), descubrió que una combinación de enzimas de AM era capaz de descomponer completamente la mucina. Se trata del primer conocimiento exhaustivo de los mecanismos moleculares que explican cómo un microbio descompone los azúcares ligados.

"Es la primera vez que se utiliza un conjunto de enzimas para descomponer completamente la parte glicana de la mucina. Estas enzimas recién caracterizadas podrían utilizarse para caracterizar los distintos glicanos que producen los seres humanos, que pueden ser indicativos de enfermedad", ha manifestado Crouch, autora correspondiente del estudio.

"Estos glicanos, y otros similares, son receptores de diversos patógenos y sus toxinas, como la toxina 'Shiga'. Por tanto, si podemos modificar los glicanos, quizá podamos cambiar la gravedad de la enfermedad", ha agregado la investigadora.

Asimismo, Crouch ha explicado que se ha demostrado que las proteínas AM y los extractos de membrana externa de AM ejercen efectos positivos sobre el huésped, por ejemplo, un efecto positivo sobre el metabolismo. Algunas de estas proteínas interactúan con los receptores del huésped para probablemente suprimir una respuesta inmunitaria.

"El AM está relativamente cerca del hospedador, ya que quiere el moco que producimos, por lo que probablemente interactuemos con él de muchas formas diferentes", ha indicado Crouch.

Por último, la investigadora ha destacado que AM es un microbio enormemente importante, y sus niveles pueden ser un buen indicador de la salud general. "La bacteria siempre es beneficiosa para el intestino, y sus niveles más bajos se asocian a enfermedades inflamatorias y diabetes. La AM también es muy sensible a la disminución de los niveles de fibra en la dieta", ha finalizado.

Bióloga revela cuáles son los microbios que hay en el Metro de CDMX: “Por eso hay que lavarse las manos”

La Ciudad de México, conocida por su intensa actividad turística y su densa población, también es hogar de uno de los sistemas de transporte público más concurridos del continente: el metro. Este sistema, que moviliza diariamente a millones de personas, ha sido objeto de una reciente investigación que está generando un intenso debate en redes sociales.

Dulce Díaz, bíologa y divulgadora, realizó un estudio para analizar la presencia de microbios en diversas superficies del metro capitalino, como puertas, tubos, torniquetes y taquillas automáticas. Utilizando cajitas de Petri y un medio de cultivo conocido como Agar papa dextrosa, recolectó muestras de estas superficies y observó el crecimiento de microorganismos. Los resultados fueron compartidos en su cuenta de TikTok, @pregúntalealbíologo, causando gran impacto entre los usuarios.

Según explicó la investigadora, los microbios encontrados correspondían principalmente a hongos.

La revelación generó reacciones encontradas en redes sociales. Mientras algunos usuarios expresaron su sorpresa, otros destacaron que era algo previsible dado el alto tránsito de personas.

“Por eso hay que lavarse las manos al llegar a casa”, “Yo siempre traigo desinfectante y agarro todo con papel de baño”, y “Todas las cosas en el mundo tienen microbios, incluso nosotros, pero con una lavada de manos es suficiente”, fueron algunos de los comentarios de usuarios en el video de casi un millón de reproducciones en TikTok.

Otros usuarios, sin embargo, hicieron un llamado a mejorar las condiciones de higiene en el metro. “Es necesario que las autoridades implementen medidas de limpieza más rigurosas para reducir la acumulación de microbios en las instalaciones del transporte público”, escribió un usuario.

A pesar de las opiniones divididas, el estudio también generó conciencia sobre la importancia de tomar precauciones personales. Dulce Díaz enfatizó en su mensaje: “Es imposible eliminar todos los microbios de nuestro entorno, pero lavarse las manos y usar gel desinfectante pueden marcar una gran diferencia”.

Células espejo: los riesgos de una biología que podría afectar ecosistemas y la salud humana

Un grupo de destacados científicos, incluidos premios Nobel, emitieron una advertencia sobre los riesgos de continuar investigando la creación de organismos sintéticos con propiedades opuestas a las de seres vivos naturales. Denominada “vida espejo”, esta forma de vida hipotética está compuesta por moléculas de orientación quiral opuesta, aunque sea prometedor para ciertos avances médicos, podría tener consecuencias catastróficas en los ecosistemas y la salud humana. Sobre esta propuesta, la revista Smithsonian compartió un artículo con intervención de especialistas en química.

En la vida tal como la conocemos; las biomoléculas, los aminoácidos y azúcares, poseen quiralidad, una propiedad que describe su orientación espacial. Mientras los aminoácidos tienen una configuración zurda, los azúcares se presentan en su versión diestra. La posibilidad de sintetizar versiones “espejo” de estas moléculas abrieron puertas a aplicaciones potenciales, pero también a riesgos que podrían ser incontrolables

Durante las últimas décadas, los laboratorios lograron fabricar versiones quiralmente opuestas de moléculas fundamentales para la vida, como proteínas diestras y azúcares zurdos. Este avance representa un paso significativo en biología sintética, ya que estas moléculas espejo poseen propiedades únicas.

Avances científicos y su potencial impacto
La idea de explorar las propiedades de las moléculas espejo no solo surge del avance científico, sino también de una fascinación histórica por uno de los aspectos más enigmáticos de la vida en la Tierra: la quiralidad. Este fenómeno definido por la orientación específica de las moléculas fundamentales para la vida, fue descrito por primera vez en el siglo XIX por el químico Louis Pasteur, quien identificó que los cristales de compuestos químicos podían presentarse en formas “especulares”.

El bioquímico Michael Kay, de la Universidad de Utah, por medio de la revista Science señaló: “Las moléculas espejo no son reconocidas por las enzimas digestivas, lo que les permite mantenerse activas en el cuerpo por periodos prolongados”. Este atributo podría ser revolucionario en el tratamiento de enfermedades crónicas, donde los medicamentos actuales se descomponen demasiado rápido para ser completamente efectivos.

Sin embargo, la investigación también generó preocupaciones. Según el químico y premio Nobel Jack Szostak, de la Universidad de Chicago, las células espejo creadas en laboratorio podrían volverse altamente resistentes a los sistemas biológicos naturales, como las enzimas, que son incapaces de degradarlas debido a su orientación opuesta. Esto incrementa significativamente la posibilidad de que estas formas de vida se expandan sin control en el medio ambiente, interfiriendo con las cadenas alimenticias y causando estragos en los ecosistemas.

Los más optimistas del campo indican que esta propiedad podría facilitar la creación de terapias de mayor duración y efectividad. Pero incluso estos beneficios médicos enfrentan dilemas éticos y prácticos. Como apunta el análisis realizado por expertos y publicado por Science, la creación de bacterias espejo suficientemente robustas con fines terapéuticos podría derivar en patógenos sin precedentes para los cuales no existen defensas naturales.

Postura de los expertos y recomendaciones
Ante los riesgos potenciales asociados a la vida espejo, los especialistas que firman la advertencia publicada en Science, enfatizaron la necesidad de establecer límites claros a la investigación en biología sintética. Entre los 38 autores del artículo, destacan voces como la del Nobel de Química, Szostak, quien alertó sobre la posibilidad de que bacterias espejo suficientemente resistentes se proliferen y comprometan tanto los ecosistemas como el sistema inmune humano.

La postura de estos científicos no rechaza por completo la investigación, sino que propone definir “líneas responsables” que deberían ser cuidadosamente supervisadas por las autoridades reguladoras. Para Michael Kay, existe una oportunidad única para actuar de forma preventiva y afirmó: “Antes de que la economía o la industria dependan de esta tecnología, podemos establecer criterios que eviten consecuencias desastrosas”. Esto incluye detener arriesgados experimentos que podrían resultar en vida sintéticas incontrolables.

Expertos en biología sintética como John Glass y Kate Adamala, que también respaldan la publicación de Science, subrayan que los riesgos superan con creces cualquier beneficio hipotético. Para ellos, la curiosidad científica no justifica la generación de organismos que puedan desestabilizar los sistemas naturales. “Por el bien de la humanidad y de la ciencia misma, debemos evitar la creación de vida espejo”, resaltaron los especialistas.

En sus recomendaciones, los autores hacen un llamado explícito a los gobiernos y a la comunidad científica para que se diseñen políticas que regulen la biología sintética en sus aplicaciones más riesgosas. Esto incluye evaluar cada proyecto en términos de sus posibles impactos globales y no solo de sus beneficios inmediatos. La coordinación internacional es clave para evitar que las fronteras científicas se desplacen de forma descontrolada y sin consenso global.