NeoFronteras

Cianobacterias termófilas y evolución

Área: Genética — jueves, 17 de junio de 2010

Unas cianobacterias termófilas nos ayudan a comprender cómo fue la aparición de los intrones de los seres complejos y quizás a producir biocombustibles de una manera más eficiente.

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Filogenia de los intrones de Thermosynechococcus elongatus. Fuente: PLoS Bilogy.

Nunca tendremos más información genética potencial sobre el pasado biológico de este planeta que en este mismo y preciso instante. Ahora, segundos después de la frase anterior, ya disponemos de menos, porque alguna especie, de la muchas que pueblan la Tierra, seguro que ya se ha extinguido para siempre, desapareciendo con ella la información genética que custodiaba.
Disponemos de una Gran Biblioteca de Alejandría compuesta de numerosos volúmenes que corresponden a las distintas especies de los distintos reinos que constituyen la Biosfera. Mucha de esa información está repetida, porque muchos procesos metabólicos y parte de la historia evolutiva son comunes a muchas especies. Pero incluso saber cómo se dan esas repeticiones nos puede enseñar mucho sobre cómo fue la historia de la vida y, en definitiva, qué eventos contingentes nos trajeron a nosotros a este planeta.
Cada uno de esos volúmenes, incluso aquellos que corresponden a las especies microbianas más modestas, puede ser esencial para conocer más, para saber más. Por desgracia, estamos arrojando a la hoguera de la extinción cada más especies y lo hacemos a un ritmo que crece en el tiempo. La destrucción de información, y hacerlo conscientemente, probablemente sea el mayor pecado que el ser humano puede cometer, porque nos acerca a la barbarie y nos separa de la sabiduría. Perdemos bibliotecas de Alejandría constantemente.
Un ejemplo de lo importante que puede ser cualquier especie para la comprensión de la realidad podría ser Thermosynechococcus elongatus, una cianobacteria que prospera en unos manantiales termales de Japón, y que es capaz de vivir a 65 grados centígrados. Este humilde microbio nos podría ayudar a resolver un misterio de la evolución de organismos complejos e incluso ayudarnos en la producción de biocombustibles para el siglo XXI.
Alan Lambowitz y Georg Mohr empezaron a investigar este microorganismo después de notar que tiene un porcentaje insualmente alto de unos elementos genéticos denominados intrones del grupo II. Ahora publican sus hallazgos en PLoS.
Los intrones son unos elementos misteriosos en la evolución. Hasta la década de los setenta del pasado siglo se creía que los genes de todos los organismos se presentaban de una manera continua y producían un ARN continuo que se traducía a proteínas. Se encontró, sin embargo, que muchos genes de los eucariotas (los seres complejos cuyas células tienen núcleo diferenciado y que incluye a los humanos) no eran así. Muchos genes eran discontinuos y consistían en regiones de ADN codificante que estaban separadas por áreas conocidas por intrones. Resultó que los genomas estaban cargados de intrones. Recordemos que en humanos, por ejemplo, los intrones constituyen el 40% del genoma.
Se cree que los intrones habrían evolucionado a partir de parásitos genéticos que existieron para benefiarse a sí mismos y que se propagaron sin matar al organismo que les hospedaba. La pregunta que nos podemos plantear es por qué estos intrones existen y cómo terminaron siendo una parte tan grande del genoma humano.
Para poder entender la historia temprana de los intrones, Lambowitz y Mohr han centrado su investigación en las bacterias, porque creen que son el origen evolutivo de los intrones. Se fijaron en T. elongatus en concreto porque es la única bacteria conocida en la que los intrones proliferan de un modo similar a la de los organismos más complejos, como puedan ser los humanos.
No podemos retroceder unos miles de millones de años en el tiempo con una máquina del tiempo para ver cómo los intrones empezaron a proliferar en los primeros eucariotas. Según Mohr lo que podemos hacer es investigar los mecanismos que permiten a los intrones proliferar en esta bacteria y tratar de inferir cómo este mismo mecanismo evolucionó en el pasado en los eucariotas.
Entre los mecanismos que han identificado, el que probablemente sea el más sorprendente trata del papel que juega el calor a la hora de permitir la proliferación de intrones en T. elongatus. Las altas temperaturas, como las que se dan en las fuentes termales donde vive este microorganismo, pueden desenrollar las hebras de ADN del genoma, facilitando así que los intrones se inserten así mismos en él.
Según Lambowitz, esta prueba del “derretimiento de ADN” es particularmente sugerente cuando se trata de imaginar cómo los intrones proliferaron el los primeros eucariotas, porque la Tierra era más cálida hace mil millones de años, cuando empezaron a proliferar los primeros eucariotas. El genoma de los primeros eucariotas puede que empezara con unos pocos intrones, pero a lo largo del tiempo, gracias en parte a las altas temperaturas, los intrones podrían multiplicarse rápidamente.
Además, esta investigación puede que también contribuya inesperadamente a la enorme explosión de investigación en torno a las bacterias termófilas como fuente de biocombustibles.
Así por ejemplo, hay una especie particular de bacteria termófila que es muy eficaz la hora de convertir celulosa en etanol, pero que se resiste a ser manipulada genéticamente.
El Departamento de Energía de los EEUU ha invertido dinero en ello. Necesitan mejorar esta variedad de microorganimos, pero no han sido capaces de hacerlo hasta el momento. El descubrimiento de que los intrones trabajan mejor a altas temperaturas puede que permita una manipulación genética adecuada.
Lambowitz, Mohr y sus colaboradores ya están trabajando para ver si pueden aplicar ingeniería genética a bacterias termófilas y así mejorar la producción de biocombustibles. Sus hallazgos puede que también se apliquen a otros campos de la biotecnología y la biomedicina en los que haya microorganismos o enzimas que funcionen mejor a altas temperaturas.
Sin embargo, todavía están planeando comprender mejor las cuestiones científicas básicas y profundas que les llevaron a este asunto en un primer momento.
Puede que saciar la curiosidad sobre cuestiones fundamentales, en lugar de cuestiones aplicadas, sea lo que guíe a los auténticos científicos. Ojalá lo puedan hacer por tiempo ilimitado.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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5 Comentarios

  1. lluís:

    Las cuestiones aplicadas son importantes.Pero las cuestiones fundamentales seguramente lo son tanto o más que las cuestiones aplicadas, y no creo que me equivoque si doy por cierto el hecho de que los auténticos científicos se mueven mucho más por las cuestiones fundamentales.Y es que para abordar cuestiones sobre fundamentos la metafísica sirve más bien de poco.No tiene laboratorios.

  2. tomás:

    Amigo lluís: La metafísica, de la que hablas, entiendo se concreta en la investigación de las causas primeras o, dicho de otra forma, en averiguar los fundamentos básicos de la realidad.
    Sin entrar en disquisiciones, solo deseo rebatir tu conclusión que resumes en las dos últimas frases. Con el resto estoy de acuerdo.
    Primero: El artículo no se refiere a una cuestión fundamental. Será tan pequeñita como te parezca, pero no fundamental; si te refieres al hecho de la función de los intrones podría admitirse que sea fundamental, pero es asunto subjetivo.
    Segundo: Es cuestión metafísica, como antes digo, identificar esas cuestiones fundamentales. Por tanto nada tendría que estudiarse en un laboratorio sobre una cuestión fundamental si esta no hubiese sido antes identificada por el pensamiento, al que podemos considerar el laboratorio de las ideas, de toda pregunta, de toda duda.
    Tercero: El laboratorio es una parte muy importante del método científico, pero no toda. Antes, la mente ha de identificar que aspectos del hecho son relevantes, cuales deben aislarse o, de ser imposible, cómo anular su efecto que puede llevar al error. Incluso, a veces, sabes que pueden idearse experimentos mentales imposibles de llevar a un laboratorio, o físicos que no es posible reproducir ni investigar, entre ellos muchas cuestiones del espacio exterior.

    ¡Menos mal que no quería entrar en disquisiciones respecto al artículo! Pero es superior a mí. Envidio la brevedad de algunos compañeros, pero soy incapaz de aprender de ellos.

    Recibe mi saludo más cordial.

  3. lluís:

    Hola tomás:La verdad es que tu comentario me podría dar mucho trabajo contestarlo, porque hay bastante materia para la discusión.Y hoy tengo un día bastante gandúl.Así que voy a tratar de resumir lo más que pueda.Mi primer comentario tenía más bien un carácter general que referido específicamente a este estudio sobre intrones. Pero es en el asunto de la metafísica donde encuentro más campo para la discusión.Todo el mundo sabe que la metafísica es una rama de la filosofía,aunque ultimamente se mezcla con cuestiones sociológicas o psicologicistas.Historicamente la metafísica ha venido abordando dos cuestiones fundamentales, la ontología (todo eso del libre albedrio, qué es el ser, porque hay algo en lugar de nada y este tipo de cosas subjetivas y más bien aburridas para mí)y la teología (poco más que humo, también para mí).La verdad sea dicha no he visto que la metafísica haya llegado nunca a ninguna conclusión definitiva en sus pesquisas sobre el mundo, y ahí sigue liada en las parrafadas supuestamente trascendentes..aunque yo no soy ningún experto en filosofía si he leido algunas cosas, y ciertamente hay filósofos que hacen buenos razonamientos y pueden ayudarte en la clarificación de conceptos ( y no me refiero a los filósofos que además tienen formación científica, que los hay de muy interesantes).Pero dicho esto me reafirmo en mi postura de que las respuestas a las grandes preguntas las tiene más la ciencia que la metafísica o filosofía.En definitiva, estoy de acuerdo con Bertrand Rusell, cuando dice que: ” Por mi parte no tengo la menor duda de que a pesar de que sea normal esperar progresos en Física, las doctrinas actuales acerca del mundo están en estos momentos más cerca de la verdad que cualquier otra (doctrina).La ciencia nunca es enteramente cierta y muy a menudo es bastante falsa, pero tiene por lo general más posibilidades de ser cierta que las “teorías” no científicas.Por tanto es razonable aceptarla hipotéticamente”.
    Ni más ni menos.Si tenemos algunas respuestas a algunas cuestiones no vienen de otro campo que no sea el de la ciencia.No sé si alguien podría negar esto. Nadie que yo sepa sigue creyendo hoy en día,por ejemplo, que esos puntitos de luz en la oscuridad del espacio exterior y que vemos por la noche (muy mal vistos por cierto)son pequeños orificios en la bóveda celeste por donde se escapa la luz del Cielo (com mayúscula porque me refiero al cielo de los santos, los ángeles y demás comparsa),tal y como afirmaba un santito que creo que era san Agustin. Hay muchas mas cosas de este tipo, y seguro que lo sabes; pero como esto ya es demasiado largo, lo dejo aquí y si se te ocurre algo más pues con mucho gusto volveré sobre el tema.

    Un abrazo, tomás.

  4. tomás:

    Muy estimado lluís: Creo que nuestro desacuerdo es muy limitado. Debo corregir la primera frase de mi 2: Debiera decir que la metafísica “se ocupa” -en vez de “investiga”- de las causas primeras. Me interesa lo que se refiere, por ejemplo, al libre albedrío, pero yo lo trato y tengo resuelto desde la ciencia; a la existencia o no del tiempo, que parece también voy a poder pronunciarme aunque sea sólo hacia mi ideario interior y a ese tipo de cosas que dices te aburren. Respeto -estoy seguro lo sabes- tus preferencias, pero se trata de que los asuntos fundamentales son difíciles de resolver en un laboratorio, aunque sí susceptibles de dar razones suficientes o no, de proponer una hipótesis o no y de ser falsables o no, siempre a través de la ciencia, no de la especulación indemostrable -si admites que las matemáticas y la lógica son ciencia con dificultades, no insalvables en algunos casos, para ser tratadas en un laboratorio. En el humilde laboratorio de la cocina, que uso todo lo que puedo porque no tengo otro, podemos comprobar que 2 garbanzos + 2 garbanzos = 4 garbanzos en toda base >4-.
    Estoy tan de acuerdo como tu con Russell, lo que pasa es que ponemos la metafísica en lugares distintos. Tú, dentro de la filosofía, cuando no había otra ciencia que las matemáticas -con sus facetas-, al menos en el ejemplo del cielo estrellado y eso hacía que la explicación de la realidad fuese adjudicada a una imaginación filosófica, en este caso de San Agustín, sumida en el cristianismo antropocéntrico y subdivino imperante. (Pero creo que algún griego dio también tal explicación.) Yo, en mi opinión, creo que metefísica y ciencia han de ir de la mano, absolutamente unidas. La primera debe ocuparse de identificar esos problemas fundamentales que el resto de la ciencia: matemáticas, lógica, ciencia, tecnología y, en resumen, todas las herramientas que el hombre ha ideado, han de tratar de resolver.
    Voy a ponerte un ejemplo que te demostrará lo próximos que estamos: Que no sea posible medir la longitud de una circunferencia tomando el radio como unidad de medida, o la diagonal de un cuadrado con su lado como referencia unitaria, bajo mi punto de vista, hubo de comenzar por ser un problema práctico. Ante los innumerables fracasos pasó a ser un problema metafísico: “¿Existirá -o podremos concebir- algún conjunto de números que no sean ni enteros ni fraccionarios que satisfagan la solución?” Luego se demostró matemáticamente su posibilidad y la necesidad de admitir un conjunto que, hasta entonces, era insospechado. Por último, la ciencia y la técnica lo utilizan inevitablemente.
    Ese es para mi, un ejemplo de cómo concibo la metafísica, que la pone dentro de la ciencia, en sus fundamentos.
    No lo es el que mencionas de “por qué hay algo en lugar de nada” o “cuál es la finalidad de la existencia”; todo eso no me interesa: me parecen preguntas absurdas y sin respuesta posible. Hasta el “pienso, luego existo” no me acaba. Valdría “corro, luego existo”, o cualquier otra acción, pero ¿qué podría decir un gusano o una piedra a pesar de su indudable existencia? Ya ves que excluyo toda “metafísica artificiosa cual toreo de salón”
    También el solucionado problema del “éter” está dentro de mi metafísica. O la todavía no resuelta “energía oscura”.
    Posiblemente, lo que aparentemente nos diferencie no es que, al expresarnos, ambos admitamos la clásica idéa de que la metafísica se ocupa de los temas fundamentales, sino que identifiquemos como tales, tú unos y yo otros aunque algunos puedan ser comunes. Para mi la metafísica ha de ocuparse sólo de preguntas y por tanto estoy de acuerdo contigo en que las respuestas corresponden a la ciencia, entendida en su más amplio sentido: estadística, probabilidades, lógica, método científico, y, por supuesto tu -y mi- deseado -¿quién lo tuviera?- laboratorio.
    Hay otro tema sobre esto que pienso comentar en el artículo “Ver por debajo…”
    Bueno, si te parece aceptable cuanto te he dicho en este, no es preciso me contestes, pues lo último que quisiera es causarte molestia o aburrimiento. Y si no te lo parece, haz lo que consideres oportuno.
    Perdón por mi incontinencia escrita. Te envío mis más cordiales saludos y todo respeto hacia el ideario que te supongo.

  5. lluís:

    Bien, tomás, veo que tenemos ideas bastante próximas. Aunque pienso que hacerse preguntas para no responderlas es como un camino sin salida, (supongamos que hay camino). Y no creas, la cocina no es un tan humilde como laboratorio. Incluso puedes medir la velocidad de la luz con el horno de microondas.O hacer “transiciones de fase”.O hacer plasma.. y muchas más cosas como ya sabes,por ejemplo, unos garbanzos con chorizo.Creo que aciertas en el ideario que me supones.Y ni que decir tiene que si te gusta la especulación filosófico-metafísica, me parece muy bien.Creo que todos los que abordamos la ciencia, de manera especial la física y la biología, metemos un poco o un mucho nuestras naricitas en el terreno filosófico-metafísico.
    Tampoco olvido que la física empezó como mera especulación filosófica o metafísica e incluso, por asombroso que me parezca, el mismísimo Newton, creia que el buen Dios metía el dedito en las órbitas de los planetas, para que estos no tuvieran la desgracia de chocar unos con otros.
    Saludos cordiales tomás.

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