Un virus antiguo podría haber dado lugar a una proteína (llamada Arc) a la que debemos la comunicación entre las células nerviosas, que finalmente derivó en nuestro despliegue de habilidades cognitivas complejas, como la propia conciencia.

Eso es lo que sugiere un equipo de científicos de la Universidad de Utah que ha publicado este estudio en la revista Cell.

Arc

Según Jason Shepherd, líder del trabajo, la posibilidad de que las proteínas parecidas a virus puedan ser la base de una forma novedosa de comunicación de célula a célula en el cerebro podría cambiar nuestra comprensión de cómo se hacen los recuerdos. Habida cuenta de que Arc parece una proteína viral, en el estudio se diseñó una serie de experimentos para probar si también obraba como un virus. La respuesta es que sí.

Según explica Elissa Pastuzyn, coautora del estudio:

Entramos en esta línea de investigación sabiendo que Arc era especial en muchos sentidos, pero cuando descubrimos que Arc podía mediar el transporte de ARN de célula a célula, nos quedamos sin palabras. Ninguna otra proteína no viral que conocemos actúa de esta manera.

Estos pequeños paquetes de información podrían ser elementos críticos de cómo los nervios se comunican y se reorganizan con el tiempo, tareas que se consideran necesarias para el pensamiento de orden superior. Aún no está claro qué hace esa información cuando llega a una nueva célula, pero los investigadores descubrieron que sin el proceso funcionando adecuadamente, las sinapsis desaparecen. Y los problemas con el gen Arc tienden a aparecer en personas con autismo y otras afecciones neuronales atípicas.

Aunque puede sonar sorprendente que fragmentos del código genético humano provengan de virus, otros estudios sugieren que entre el 40 y el 80 por ciento del genoma humano proviene de alguna invasión viral arcaica.

Muchos de los remedios que se prescriben para tratar o prevenir el resfriado o la gripe no tienen base científica sólida. De hecho, los investigadores médicos sólo están empezando a desentrañar la amplia gama de factores que afectan a nuestra susceptibilidad a contraer una infección.

Recientes investigadores parecen que sugieren que nuestro reloj biológico (todos los seres vivos tenemos un cronómetro interno que dirige los procesos fisiológicos y las conductas que el organismo lleva a cabo de manera periódica y en un tiempo determinado) tiene un importante papel en cómo y cuándo somos infectados.

El ataque de los virus

¿Qué sucede cuando un virus se encuentra con una célula? En primer lugar, tiene que entrar por una barrera protectora llamada la membrana celular. Entonces debe secuestrar el interior de la célula "huésped" para subvertir y desviar todos los recursos para copiarse millones de veces. Una vez que se forma un ejército de clones idénticos, la célula se destruye en el proceso.

Nuestro sistema inmune contrarresta los organismos invasores e invoca mecanismos para detener la entrada de virus, la replicación y la propagación. Este sistema de defensa no solo trabaja en el nivel de las células individuales, sino también en tejidos especializados del cuerpo.

Y ¿qué tiene que ver nuestro reloj biológico en toda esta batalla microscópica? Nuestro reloj biológico funciona gracias a las reacciones químicas y los interruptores genéticos que controlan rítmicamente miles de genes en las células. Dado que nuestras células son fábricas en miniatura, el virus es menos probable que tenga éxito cuando la línea de producción está parada.

Esto es lo que hemos probado en el laboratorio, mediante la infección de células y ratones en diferentes momentos del día. Se encontró que los virus son menos capaces de infectar por la tarde. Por el contrario, por la mañana temprano, nuestras células son zonas de actividad biosintética, al menos desde el punto de vista del virus. Por lo tanto, si un virus trata de hacerse cargo de una célula al amanecer, es mucho más probable que tenga éxito, y se extendienda rápidamente.

Cuidado con el jet lag

Esta vulnerabilidad también aparece cuando alteramos nuestro reloj biológico. Por ejemplo, cuando viajamos muchos husos horarios por el planeta Tierra y se los días y las noches se alteran, produciéndose lo que popularmente se conoce como jet lag.

Esta vulnerabilidad, pues, tiene lugar durante el jet lag, pero también en otros momentos en los que alteramos los ritmos biológicos, como al hacer turnos nocturnos y diurnos en el trabajo. Por ejemplo, ya sabemos los trabajadores por turnos son más propensos a contraer infecciones.

¿De qué sirve todo esto para evitar infecciones a nivel global? Por ejemplo, adaptando las vacunas a dosis por la mañana, cuando el cuerpo es más proclive a ser infectado, como sugiere un estudio realizado por un equipo de la Universidad de Birmingham.

Otra opción sería evitar ir a trabajar por las mañanas, y quedarse en casa, para así evitar el contacto con posibles portadores de virus. Por la tarde ya estaríamos más fortalecidos para evitar la infección. Probablemente será una estrategia más eficaz que atiborrarse a vitamina C u otros complementos vitamínicos o remedios naturales.

Vía | TheConversation

Todos estamos constituidos por un universo de células que envejecen a diferentes velocidades en función de aspectos tan sutiles como la altura a la que vivamos: debido a la dilatación temporal de resultas del tirón gravitatorio de la Tierra, envejecemos más despacio en la planta bajo de un edifico que en el ático (¿habéis visto Interestellar?), aunque sea una diferencia imperceptible.

Como organismos pluricelulares, cada uno de nosotros es una colonia de unos 100 billones de células.

Hay 230 tipos de células, que van desde las cerebrales y las sanguíneas hasta las musculares y las sexuales. Y todos estamos envueltos en una bolsa confeccionada de células cutáneas, que nos recubren como la membrana recubre a una célula individual.

Cada célula dispone de su propia copia de ADN (salvo en el caso de las células sanguíneas maduras, que carecen de núcleo). Que una célula se convierta en renal, pancreática o cutánea depende de la sección específica del ADN que se lea (o se exprese) en su caso.

Además, cada célula en sí misma presenta una complejidad abrumadora, como explica Marchus Chow en el libro El universo en tu bolsillo:

Cada una de los 100 billones de células que componen un ser humano es un micromundo tan complejo como una gran ciudad, que bulle con la incesante actividad de miles de millones de nanomáquinas. Tiene sus almacenes, sus talleres, sus centros administrativos y sus calles vibrantes de actividad y tráfico. “Hay centrales térmicas que generan la energía de la célula”, escribió el periodista estadounidense Peter Gwyne. Hay fábricas que producen proteínas, vitales unidades de intercambio de comercio químico. Hay sistemas de transporte complejos que van guiando las sustancias químicas específicas de un punto a otro de la célula y más allá de ella. Hay centinelas parapetados que controlan el mundo exterior en busca de señales de peligro. Hay ejércitos biológicos disciplinados que permanecen en guardia para luchar contra los invasores. Hay un gobierno genético centralizado que mantiene el orden.

Además de todo ello no dejamos reemplazar nuestras células. Tanto es así que, cada uno de nosotros, para reemplazarlas, debemos fabricar del orden de 300.000 millones de ellas cada día. Son números astronómicos, pero insuficientes:

Pero ni siquiera todas ellas pueden llevar a cabo la totalidad de funciones que son necesarias para nuestra supervivencia, no al menos sin la ayuda de legiones de células ajenas como procariotas, hongos y animales unicelulares (los llamados protozoos).

Las bacterias que viven en nuestro cuerpo, y se aprovechan de él, superan en número a nuestras propias células constituyentes. La proporción es de más de 10 a 1. En un solo centímetro cuadrado de nuestra piel hallaremos una media de cientos de miles de bacterias. Somos más una bacteria que un ser humano. Tenemos 25.000 genes contenidos en nuestras células, pero poseemos 20 veces más de genes no humanos procedentes de las bacterias. Somos más ellas, bacterias o microbios, que nosotros. Si es que, a estas alturas, sabemos definir que somos nosotros y ellas.

Un equipo de investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universitat Politècnica de Catalunya Barcelona Tech (UPC) y la Universitat Rovira i Virgili de Tarragona (URV) ha sido capaz de desarrollar una célula fotovoltaica de silicio capaz de transformar en electricidad la radiación infrarroja del sol, lo que puede suponer un gran avance energético a partir de la futura creación de células fotovoltaicas de alto rendimiento.

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Vía | CSIC

Con la Nanotecnología, cada día existen nuevas y prometedoras aplicaciones. Imaginad un campo lleno de pirámides, pero muy pequeñas. Tanto que cada una de las pirámides podría esconder una célula viva.

Esta es la tecnología que investigadores holandeses presentaron en la revista Small.

Una de las aplicaciones posibles de estas micro-pirámides es la investigación de células: gracias a las paredes abiertas de las pirámides, éstas pueden interactuar entre ellas.

La mayoría de los estudios de células son en 2-D: una situación nada natural, ya que las células se organizan de forma diferente. Si en un estudio le damos a las células espacio en tres dimensiones para moverse, éste está más cerca de lo que encontramos en la naturaleza. Esto es posible con las pirámides fabricadas en el Instituto de Nanotecnología NanoLab MESA+ de la Universidad de Twente.

Si unimos un número de superficies planas de silicio, es posible depositar otro material sobre ellos formando un conjunto de micro-tetraedros. Los nanocientíficos han explorado las posibilidades de aplicación de las pirámides como “jaulas” para las células.

Los primeros experimentos con bolas de poliestireno salieron bien. Los posteriores implicaban la captura de condrocitos, las células que forman el cartílago. Movidas por el flujo capilar, estas células caen automáticamente en la pirámide a través de un agujero en la parte inferior. Poco después de entrar en la jaula 3-D, las células comienzan a interactuar con otras de pirámides adyacentes.

Los cambios en el fenotipo de la célula pueden ser estudiados de esta forma mejor que la usual en 2-D. Por tanto, es una herramienta prometedora para ser utilizada en la investigación de regeneración de tejidos.

Los científicos esperan desarrollar extensiones para esta tecnología: los bordes de la pirámide, por ejemplo, se pueden hacer huecos y que funcionen como canales de fluido. Entre las pirámides es posible también crear canales, que podrían ser utilizados para alimentar a las células.

Vía | ScienceDaily

NANOPLANET HD from Scientific Visualization Unit on Vimeo.

La revista The Scientist convoca anualmente los Labby, unos premios multimedia donde se seleccionan las mejores imágenes y los mejores videos sobre ciencia.

Uno de los finalistas encabeza este post. Se llama “Nanoplanet: An expedition to the cell” (Nanoplaneta: Una expedición a la célula), en el que tendremos la oportunudad de viajar al interior de la célula, donde proteínas y pequeñas moléculas trabajan duro para recibir y transmitir las señales del exterior.

Sitio Oficial | The Scientist

Un grupo de científicos de la Universidad de Washington han construido un novedoso transistor que utiliza protones en vez de electrones, creando una pieza clave en la interacción hombre-máquina. Este estudio aparece publicado esta semana en la revista Nature Communications.

Actualmente las investigaciones se centran en dipositivos capaces de conectarse con diferentes procesos del ser humano, como sensores biológicos o prótesis, pero que se comunican utilizando electrones (partículas con carga negativa) en vez de protones (átomos de hidrógeno con una única carga positiva en su núcleo) o iones, que es lo que utilizan los seres vivos.

"Así que siempre está este reto en la interfaz: ¿cómo traducir una señal electrónica en una señal iónica o viceversa?", afirma Marco Rolandi, autor de la investigación y profesor de la Universidad de Washington. "Hemos encontrado un biomaterial que es muy bueno para la conducción de protones, y permite la posibilidad de interactuar con los sistemas vivos".

En nuestro cuerpo, los protones juegan un papel clave en la transferencia de energía biológica. Los iones abren y cierran canales en la membrana celular y permiten el bombeo de partículas dentro y fuera de la célula. Además, tanto animales como seres humanos emplean iones para flexionar sus músculos y para transmitir las señales del cerebro. Así, una máquina compatible con este sistema podría en un futuro controlar algunos de estos procesos a partir de un flujo de protones.

Un primer paso hacia esta utopía de control es el desarrollo de un transistor capaz de enviar una corriente de protones. Este prototipo, de unas 5 micras de ancho, es un transistor de efecto de campo (FET) que incluye tres terminales: una puerta, un drenador y una fuente para la corriente.

Existen una ingente cantidad de aplicaciones para este dispositivo pero la más inmediata sería la detección de células en un laboratorio. El protipo actual está formado por una base de silicio, por lo que no podría ser utilizado en un cuerpo humano. Sin emabrgo, una versión biocompatible podría ser implantada directamente en los seres vivos en un futuro, para monitorizar o incluso controlar, algunos procesos biológicos.

Vía | Universidad de Washington

¿Podría una bacteria generar electricidad? ¿Cuál sería la estructura molecular de las proteínas para que las célculas bacteriales generasen carga eléctrica? Esto es lo que se preguntaron un grupo de investigadores de la University of East Anglia dando como resultado un artículo publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Este descubrimiento abre las puertas a nuevas investigaciones para buscar nuevas formas de unir directamente las bacterias a los electrodos, posibilitando la creación de células de combustible. Otros posibles usos son el desarrollo de agentes basados en microbios que puedan limpiar la contaminación o las céculas de combustible alimentadas por los desechos animales y humanos.

“Este es un avance emocionante en nuestra comprensión de cómo algunas especies de bacterias mueven electrones desde el interior de una célula hasta el exterior”, comentaba el Dr. Tom Clarke, de la UEA’s School of Biological Sciences. “Identificar la estructura molecular exacta de las proteínas claves que participan en este proceso es un paso fundamental para aprovechar los microbios como una fuente viable de electricidad”.

En un estudio anterior publicado en PNAS en 2009, este grupo demostró el mecanismo a través del cual las bacterias sobreviven en un ambiente libre de oxígeno mediante la construcción de cables eléctricos que se extienden a través de la pared celular y hacen contacto con un mineral. Un proceso llamado “respiración hierro” o “rocas para respirar”.

Vía | University of East Anglia

Algunos avances tecnológicos, como la combinación de técnicas de imagen o los análisis tomográficos, que en la medicina ya son herramientas consolidadas, se han comenzado a utilizar en el ámbito de la biologia celular, aportando nuevas metodologías de estudio de las células.

Mediante los nuevos métodos de trabajo se pueden llegar a visualizar los componentes moleculares celulares, lo cual puede representar nuevas claves en relación al conocimiento de la morfología y la fisiología de la célula, así como importantes innovaciones en diagnóstico y terapia celular.

En este sentido, se manifestaron, la semana pasada, los responsables de la organización del XII Congreso de la Sociedad Española de Biología Celular (SEBC), celebrado en Navarra.

Durante el congreso se destacaron la importancia de métodos como la microsopía confocal o la microscopía electrónica, poniéndose especial enfásis en la combinación de técnicas que permiten obtener un grado de información muy exacto y mayor que con las técnicas tradicionales. Un ejemplo de ello es la combinación de la citometría de flujo y el análisis de imágenes.

Por otra parte dichos sistemas mixtos de alto rendimiento pueden favorecer el diagnóstico de algunas enfermedades metabólicas, catalogadas como raras, y el posible uso de distintos fármacos paliativos.

Según los especialistas, es posible que en un plazo corto de tiempo, unos cinco años, dichas aplicaciones, retringidas hoy al ámbito de la investigación biomédica, estén incorporadas a la práctica clínica en una fase muy avanzada.

Durante el congreso se destacó, así mismo, la utilidad de dichas metodologías para desvelar mecanismos de procesos celulares que no se conocían hasta la fecha, como por ejemplo, en el caso del cáncer, los trabajos que confirmaron la importancia de la metilación del ADN en la influencia de los genes supresores de tumores.

Vía | Gaceta médica Más información | Citometría de flujo Más información | XII Congreso de la Sociedad Española de Biología Celular Genciencia | Tomografías capaces de mostrar tejidos y venas de forma nítida