El bagaje del biólogo

Papá Noel ha venido este año inesperadamente cargado, se ve que me he portado bien… y ha venido cargado además con un regalo que contribuye al bagaje de todo biólogo que se embarque en la gran aventura del estudio de la vida.

Debo darle las gracias a una personita muy especial y decirle que para lo que la necesite la tiene a su entera disposición. Con esta, ya tengo la pareja.

Muchas veces he oído a la gente ¿qué es más útil una lupa binocular o un microscopio?

Pues bien, cada uno sirve para una cosa. La lupa binocular posee, al igual que el microscopio, lentes oculares y lentes de objetivo. No obstante, mientras que los objetivos de los microscopios suelen ir de 4x a 100x, las objetivos de las lupas son de 2x y 4x, obteniendo aumentos de 20x y 40x si tenemos en cuenta las lentes de los oculares, en este caso las muestras se iluminan por luz transmitida o incidente, permitiendo ver los objetos con volumen y sin requerir ningún tratamiento de la muestra. Es ideal para observar de cerca las vicisitudes de invertebrados, flores etc. … para entre otras cosas poder clasificarlos.

El microscopio, mucho más potente, permitiendo observar objetos que por su pequeño tamaño escapan a la percepción del ojo humano, la luz siempre es transmitida y va dotado de un sistema de iluminación que condensa al máximo la luz para que una vez pase por la muestra el objetivo recoja la mayor luz posible, es decir capture la máxima información o lo que es lo mismo tenga la máxima resolución.

No obstante las muestras requieren una preparación compleja ya que deben ser lo suficientemente delgadas como para dejar pasar la luz sin problemas y la mayoría de veces requieren procesos de coloración.

Aquí os dejo unas fotos hechas con la lupa de un ácaro (así podéis compararlo con la imagen del microscopio que colgamos en la entrada  sobre la araña roja de los cítricos) y de una avispa y una mariposa de la colección entomológica que estoy preparando.

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Nanotecnología para el estudio de los motores moleculares

 

Ya hemos visto en otras entradas que la moneda de intercambio de energía en

la célula es el ATP, y que esta energía se puede utilizar para impulsar procesos químicos que son energéticamente desfavorables. No obstante esta energía en forma de ATP también se puede utilizar para realizar un trabajo, y de realizar este trabajo se van a encargar los motores moleculares, capaces de convertir la energía química en mecánica.

En organismos eucariotas hay dos motores moleculares que son muy importantes para los procesos celulares, son las miosinas y las quinesinas, pero recordad que no son los únicos.

Destaco estos dos porque son ejemplos de motores que aparecen en todos los libros de texto de biología de cursos superiores como el Bachillerato. Por un lado la miosina es uno de los principales componentes del sarcómero, la unidad mínima que explica la contracción muscular. La miosina, como  muchos de vosotros ya habréis estudiado es una proteína que se intercala con los filamentos de actina y que se desliza sobre ellos en presencia de ATP. Mientras que la quinesina es una proteína que se desplaza usando los microtúbulos como guía, siendo muy importante en el transporte de vesículas y orgánulos en el interior de las células.

No voy a entrar en detalle en ninguno de los dos motores moleculares porque no es el objetivo de esta entrada, sin embargo sí que es objetivo explicar como se conocen mecanismos tan detallados de estos.

Cuando consultas un libro de textos puedes ver la descripción de la molécula, su masa, que residuos o motivos tiene más conservados…incluso la distancia que recorre la molécula sobre su guía con la hidrolisis del ATP, en el caso de la actina una media de 11 nm. Y aquí es donde salta la alarma. ¿Cómo saben esa distancia? ¿Que acaso lo han conseguido medir?

Pues sí, por increíble que parezca, y a pesar de estar hablando de dimensiones que incluso escapan de nuestra lógica, han conseguido medir el desplazamiento de estas moléculas mediante la nanotecnología.

Para el estudio del desplazamiento de la actina se ha utilizado una poderosa herramienta: la trampa óptica.

La trampa óptica se basa en la utilización de rayos láser con un enfoque muy preciso para mantener suspendidas en disolución unas pequeñas esferas y mantenerlas en esa posición (mirar esquema).

Como podéis ver se une a las esferas un filamento de actina, y por debajo se ha colocado un porta con una esfera con miosinas adheridas. Cuando se añade ATP en la disolución donde se encuentra todo el dispositivo se registra el desplazamiento relativo de las esferas en las trampas ópticas, con una precisión nanométrica, obteniendo gráficas como esta en que el desplazamiento va por golpes como se puede ver:

Para el desplazamiento de la quinesina sobre la miosina  se colocó un microtúbulo sobre un portaobjetos y se ancló una esfera a un dímero de quinesina (mirar esquema). Al igual que en el anterior se puede registrar el movimiento, pero en este caso el movimiento es mucho más progresivo que en la miosina porque el desplazamiento alterna la participación de dos dímeros, uno después de otro, como si la quinesina se pasease sobre el microtúbulo:


La verdad es que más que ciencia esto ya parece ciencia ficción…pero recordad que estos estudios son de los años 90…ya tienen más de una década. 

Felices FIESTAS

En estas fechas tan especiales nos gustaría desear lo mejor a los lectores de nuestro blog, a todos aquellos que semana tras semana leéis nuestras entradas y que a pesar de no actualizar todos los días visitáis la página. Para nosotros no es una época fácil, tenemos a la vuelta de la esquina los exámenes y nos toca emplearnos a fondo para poder superarlos con éxito.

A pesar de todo las intentaremos disfrutar lo mejor posible. Nuestros mejores deseos, Feliz Navidad y Prospero Año Nuevo:

David Talens Perales y Chantal Deruelle Micó

Los centrómeros y su función

Una de las principales diferencias entre el genoma de organismos procariotas y eucariotas es el gran número de repeticiones que posee el genoma de eucariotas, regiones que no son codificantes, pero que sin embargo cumplen una serie de papeles fundamentales en la organización de los ácidos nucléicos.

Una de estas repeticiones son las que se conocen como DNA satélite o centromérico. El término de DNA satélite proviene de los experimentos en que se aplicaban técnicas de ultracentrifugación del DNA de ratón en cloruro de cesio. Este sistema de separación genera un gradiente que al añadir un agente intercalante, como el bromuro de etidio, y iluminar con luz UV reflejaba dos bandas en lugar de uno, en concreto una banda más grande que correspondía al genoma y otra más pequeña a la que se le llamó satélite.

Cuando se aisló y secuenció esta banda vieron que se trataba de una secuencia altamente repetitiva, y al marcarla radioactivamente e hibridarla con cromosomas de ratón vieron que este DNA hibridaba en la zona centromérica.

Es de todos ya conocido que una de las principales funciones de este DNA telomérico es ofrecer un sitio de interacción para el complejo del uso mitótico que va a permitir la separación de los cromosomas durante la segregación, sin embargo hay otros procesos en los que parece tener importancia, como por ejemplo la protección y especificación del plegamiento del DNA ya que esta es una de las últimas zonas en replicarse, y otra muy importante, facilitar el reconocimiento y apareamiento de los cromosomas homólogos durante la meiosis, permitiendo así que se den los famosos entrecruzamientos que garantizan la variabilidad genética generación tras generación.

Otra función que se les atribuye es la de impedir el apareamiento de cromosomas homeólogos, es decir, de cromosomas que proceden de especies distintas. Esto explica que muchos de los híbridos que conocemos en la naturaleza sean incapaces de poder tener descendencia fértil ya que no hay una correcta separación de los cromosomas durante la meiosis en la formación de los gametos.

Estas regiones pueden no tener casi repeticiones como es el caso de los eucariotas más simples (ej.: S. cerevisie) o bien tener regiones altamente repetitivas como ocurre con el ratón o en los mamíferos.

En el caso de humanos se trata de una secuencia repetida en tándem de unas 170 pb denominados DNA satélite alfa. Algunas de estas repeticiones se encuentran muy conservadas, y son reconocidas por las proteína CENP-B que interviene en la formación del complejo cinetocórico para el anclaje de los microtúbulos, pero lo más curioso es que esta proteína presenta homología con un dominio de una integrasa de elementos transponibles (elementos de DNA capaces de movilizarse de forma autónoma a otros sitios del genoma), por tanto es probable que el origen de estas regiones fuesen producto de transposiciones repetidas en la misma zona y duplicaciones génicas que han evolucionado hasta dar con la estructura que se conoce en la actualidad.

La araña roja de los cítricos

 

 

La araña roja de los cítricos

Panonychus citri , nombre científico de la vulgarmente conocida como araña roja de los cítricos, es un ácaro que pese a medir menos de un milímetro, causa daños importantes sobre cítricos, aunque también puede atacar otros frutales de hueso o pepita y plantas ornamentales. Más pequeño que la cabeza de un alfiler y prácticamente inapreciable para el ojo humano, este ácaro se reconoce por su intenso color rojo brillante y por tener 8 patas, hecho que únicamente podremos comprobar con la ayuda de un microscopio o lupa de gran aumento.

El estado vegetativo del árbol, la presencia de enemigos naturales y las sucesiones de días cálidos con humedades bajas y vientos de humedad relativa alta son perjudiciales para esta especie. Por el contrario prácticas culturales tan habituales como la aplicación de determinados tratamientos químicos que pueden acabar con sus depredadores o el simple laboreo de las parcelas que disminuyen los refugios de sus enemigos, pueden favorecer su presencia. Todo ello unido a su capacidad de llevar a cabo un número elevado de generaciones anuales, de colonizar otros árboles cuando los atacados sufren un ataque intenso, y su gran capacidad para desarrollar resistencias a productos químicos, tanto fosforados, como carbamatos o acaricidas específicos, convierten a este pequeñísimo organismo en una grave plaga para los cítricos.

Su presencia se reconoce cuando sus ataques a hojas, frutos y ramas jóvenes, confieren una decoloración de aspecto mate. Pero, sus efectos más importantes los lleva a cabo sobre los frutos. Si estos son atacados cuando son pequeños pueden caer, o no llegar a alcanzar la talla adulta, además de presentar una decoloración típica, que los lleva a perder su valor comercial.

Para evitar sus daños, diversos enemigos naturales ayudan a controlar sus poblaciones, entre ellos ácaros fitoseidos (ácaros depredadores de ácaros) y algunos productos químicos muy concretos evitando al máximo la aparición de resistencias.

Como ya comentó David en la entrada anterior, como hacer un microscopio de campo oscuro casero, sacamos fotos del mismo ácaro con el truco de la moneda y aquí tenéis los resultados:

Campo claro 

 

     








                                                          Campo oscuro

Podéis ver las imágenes en grande si hacéis clic en ellas.