Encuentran un segundo código genético en el ADN

Los científicos han descubierto que en nuestro ADN se oculta otro código. Este segundo código contiene información que cambia la manera en que los científicos leen las instrucciones contenidas en el ADN.

Desde que el código genético fue descifrado en la década de 1960, los científicos han asumido que se utiliza exclusivamente para escribir información sobre las proteínas. Por eso los científicos de la Universidad de Washington se sorprendieron al descubrir que los genomas utilizan el código genético para escribir en dos idiomas separados. Uno describe cómo se hacen las proteínas, mientras que el otro indica a la célula cómo se controlan los genes. Un código se escribe encima del otro, por eso el segundo se mantuvo oculto durante tanto tiempo.

“Durante más de 40 años hemos asumido que los cambios en el ADN que afectan el código genético únicamente afectaban la manera cómo se hacen las proteínas. Ahora sabemos que por culpa de esta suposición tan básica acerca de la lectura del genoma humano no veíamos la mitad de la información. Estos nuevos resultados destacan que el ADN es un dispositivo de almacenamiento de información increíblemente potente que la naturaleza ha explotado plenamente de formas inesperadas”, dice el autor del estudio, John Stamatoyannopoulos.

El código genético utiliza un alfabeto de 64 letras que se llaman ‘codones’. El equipo de la Universidad de Washington descubrió que algunos codones, conocidos como ‘duones’, pueden tener dos significados, uno relacionado con la secuencia de la proteína y el otro relacionado con el control de los genes. Estos dos significados parecen haber evolucionado en concordancia entre sí. Se supone que las instrucciones de control de genes ayudan a estabilizar ciertas características beneficiosas de las proteínas y normalizan su proceso de creación.

El descubrimiento de duones tiene importantes implicaciones sobre cómo interpretan los científicos y los médicos el genoma de un paciente y abrirá nuevas puertas para el diagnóstico y tratamiento de diferentes enfermedades.

El estudio está publicado en la revista ‘Science‘. 

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El Ciudadano

2013: IBM lanza 5 cinco predicciones para 5 años

Las aulas conocerán el nivel de cada alumno; los médicos consultarán rutinariamente el ADN del paciente.

IBM ha lanzado su ya tradicional Five to Five, las cinco predicciones que ocurrirán en nuestro entorno en los próximos cinco años, es decir, hasta 2018. Si el pasado año pronosticaba ordenadores capaces de oír y oler y papilas gustativas digitales, para los cinco años pronostica que no serán los estudiantes lo que aprendan en las aulas sino las aulas las que aprenderán de los estudiantes para aplicar la enseñanza a medida en cada momento. Es la octava edición de esta clásica publicación del gigante azul que ha sabido, en general, acertar con sus visiones.

Aulas contra la cara de palo. Se acabó engañar al profesor diciendo que lo has entendido o poniendo esa cara de palo polivalente. El pupitre, las paredes, la pizarra captarán que estabas en babia o que no has entendido nada del teorema de Pitágoras. Y que el de al lado, sí que lo ha cogido.Se acaba la misma clase para todos. Será individualizada. "La rápida digitalización de las instituciones educativas permitirá la instrumentación sin precedentes del proceso de aprendizaje. La computación cognitiva ayudará a calcular cómo cada alumno aprende para crear un sistema flexible que se adapte continuamente al alumno y así ajustar las clases a ese estudiante y comprobar su respuesta".

Adiós al "diga 33". Los doctores no llevarán en el bolsillo el estetoscopio, sino el ADN del paciente. No es ficción, de hecho ya por 99 dólares y una semana de tiempo se puede realizar, como ha demostrado la empresa 23andMe, entre otras. Luego los doctores deberán interpretar los eslabones débiles de la cadena del paciente. "Hoy en día, las pruebas de ADN para ayudar a tomar decisiones de tratamiento son todavía escasas", dice IBM. "Pero la tecnología hará de esta prueba la corriente principal de tratamiento. Se hará más rápido, más barato y con mucha más frecuencia. Además de las pruebas de ADN para algunos tipos de cáncer, habrá opciones de tratamiento personalizado para la apoplejía o enfermedades cardíacas".

Poli de mensajería. Se acaberá el hackeo de cuentas personales, y la pérdida y olvido de contraseñas y claves dejarán de ser un tormento. Habrá un policía personal online que detectará cualquier actuación extraña. Ya hay algo de esto. Algunos usuarios de Google quizás ya han advertido que, cuando viajan a un pais no habitual, reciben un mensaje sobre la entrada en su Gmail personal desde un sitio al que no está acostumbrado. Y deben, entonces, confirmar contraseñas. Es un primer paso de la buena aplicación del conocimiento (y datos sobre privacidad) que tienen estos grandes sobre los actos de sus clientes. "Este tutor", dice IBM, "velará, aprenderá y responderá en función de su contexto y del comportamiento del usuario en sus diferentes dispositivos. Tendrá la capacidad de asimilar grandes cantidades de datos y sacará deducciones de lo que es la actividad normal o razonable y lo que no lo es. Luego intervendrá en nombre del usuario -con su permiso- para impedir el uso fraudulento". Recientemente, el que suscribe recibió una comunicación de Google de si era cierto que quería abrir mi cuenta desde Bulgaria. Al contestar que no, Google lo bloqueó.

Hoy en día, las pruebas de ADN para ayudar a tomar decisiones de tratamiento son todavía escasas,  pero la tecnología hará de esta prueba la corriente principal de tratamiento. Se hará más rápido, más barato y con mucha más frecuencia

La ciudad a mi gusto. El tema de la ciudad inteligente es recurrente, pero lo cierto es que se avanza. Ya hay farolas que se encienden cuando se acerca un transeúnte o papeleras con sensores que avisan cuando están llenas. El smartphone será el instrumento básico para moverse por la ciudad. "Las personas pueden tener con él información sobre todo lo que está pasando", dice IBM. "Debido a que el sistema cognoscitivo ha interactuado con los ciudadanos de forma continua, sabe lo que les gusta y puede presentar opciones más adecuadas". Lo que les gusta y sus costumbres; por ejemplo, prevé los atascos en función del día, la lluvia, la hora y los hábitos de las personas. El smartphone avisará de que se salga de casa diez minutos antes en función de esos parámetros.

Vuelve la tienda de barrio. Nada desaparece, pero todo cambia, la tienda de la esquina, también. Volveremos a ella, pero conectada a internet y a nuestro móvil. Así conoceremos las ofertas del día y la tienda, nuestros gustos. "En el futuro, los minoristas aumentarán los niveles de participación y personalización en la compra. Será la fusión de lo mejor de la tienda física: el tocar y llevarse el producto, con la riqueza de información (ofertas instantáneas, gustos del comprador) de las compras por internet.

En 2006, primera edición lanzada por IBM, predijo que en cinco años, es decir, en 2011, el desarrollo de la telemedicina, la geolocalización en los móviles, la traducción simultánea por reconocimiento de voz, el empuje de la nanotecnología y la implantación de tecnologías 3D. Todo ello, en mayor o menor grado, es una realidad, aunque sobresale la implantación de tecnologías ligadas a los smartphones, como geolocalización y traductores por voz.

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El País Ciencia

El mapa de la actividad del genoma

Arte con el ADN del comprador | Diego Sinova

• Un equipo internacional secuencia el ARN de 462 individuos
• El hallazgo abre la puerta a monitorizar diagnósticos y tratamientos

En muchos sentidos, el organismo humano se parece a un ordenador. Toda la información básica para su desarrollo y su funcionamiento se almacena en un disco duro muy especial, el ADN, que para convertir en útiles todos los datos que contiene, necesita la ayuda de un sistema que los traduzca, transfiera y ejecute: el ARN.

Hace años, el papel del ARN fue eclipsado por las esperanzas puestas en el ADN, considerado el auténtico 'mapa de la vida'. Sin embargo, cada día está más claro que comprender su labor es fundamental si se quieren desenmarañar todos los misterios que esconde el genoma.

Por ejemplo, el ARN es clave para comprender por qué nuestros genes se 'apagan' o 'encienden' a lo largo de la vida y, en última instancia, para saber por qué nuestro genoma nos hace más o menos susceptibles de sufrir una enfermedad.

Aunque es mucho todavía lo que se desconoce sobre este ácido ribonucleico, un equipo internacional con participación española ha ayudado a sacarlo un poco más a la luz. Según publican las revistas 'Nature' y 'Nature Biotechnology', estos científicos de nueve centros europeos han descrito el repertorio más completo hasta la fecha de los perfiles de expresión génica; es decir, han podido enlazar la información del ADN con la actividad funcional de estos genes, creando el primer mapa que señala las causas de las diferencias entre la actividad de los genes entre individuos.
"Esto nos permite comenzar a entender realmente este campo de la biología", explica a ELMUNDO.es Xavier Estivill, jefe de grupo del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona y uno de los firmantes españoles del trabajo.

El trabajo, continúa, "ha demostrado la gran variación genética que influye en la regulación de nuestros genes", aunque permitirá construir unas 'leyes generales' sobre el funcionamiento del genoma humano.

Conocer este amplísimo catálogo puede ser muy importante para comprender los mecanismos que causan las enfermedades o para desarrollar tratamientos en el futuro, señala Estivill, quien reconoce que "se trata de una tarea muy compleja que exige un gran esfuerzo colectivo".

Para llegar a las conclusiones que publica esta semana 'Nature', el consorcio internacional con el que también han colaborado el Centro Nacional de Análisis Genómico de Barcelona y la Universidad de Santiago de Compostela, secuenció el ARN de células de 462 individuos que habían participado en el marco del proyecto '1.000 genomas'. Esto ha permitido añadir al mayor catálogo de genomas humanos con el que cuenta la ciencia una interpretación funcional de sus datos.

"Hasta ahora no había podido hacerse algo de estas dimensiones porque, mientras que el ADN es más estable, el ARN varía muchísimo entre células", explica Estivill, cuyo equipo ha utilizado técnicas de secuenciación de última generación.

El siguiente paso en la investigación, comenta el especialista del CRG, es realizar una disección completa de todos los tipos celulares y en distintas condiciones fisiológicas y patológicas para afrontar "el desafío de ligar esa información con perfiles metabólicos o proteicos".

"Por ejemplo, en una enfermedad que tiene un curso clínico que puede ser variable, como pueden ser los trastornos psiquiátricos, saber cómo son los perfiles de expresión y ver cómo cambian a lo largo del curso de la enfermedad puede ser muy importante para indicar o no un determinado tratamiento farmacológico", señala Estivill.

"Hasta ahora, sólo podíamos obtener una radiografía de la vida molecular de los individuos. Pero, ahora, se abre la puerta a que podamos empezar a verla como una película", ejemplifica.

Aunque no habla de plazos, para el especialista catalán este hallazgo puede suponer "un cambio sustancial" en el abordaje de la Medicina. "Hemos de ser capaces de tener respuestas para los cambios funcionales que suceden en nuestro organismo".

Y, aunque el camino es largo, el avance científico ya "nos aporta las técnicas que nos permiten ver esos perfiles y, a partir de ahí, tomar decisiones terapéuticas", concluye.

Todos los datos obtenidos en este proyecto, denominado GEUVADIS, están disponibles de forma gratuita para toda la comunidad científica. El acceso abierto a los datos pretende que otros investigadores vuelvan a explorar y analizar los datos desde distintas perspectivas.

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El Mundo Ciencia

Científicos descartan teoría planteada en el filme Parque Jurásico

Se concluyó que no es posible obtener dinosaurios a partir de ADN de insectos fosilizados en ámbar.

Científicos han descartado la idea de que los dinosaurios podrían ser resucitados mediante la extracción de ADN de insectos fosilizados en ámbar, una teoría popularizada por la película de 1993 Parque Jurásico (Jurassic Park). 

Investigadores de la Universidad de Manchester, en Reino Unido, utilizaron técnicas biológicas avanzadas para buscar rastros de ADN de hasta 10.000 años de antigüedad en la resina de ámbar, pero no pudieron detectar ninguna.

Los expertos llegaron a la conclusión de que el ADN no puede sobrevivir en esa sustancia.

Esto sugiere que las posibilidades de hallar ADN en muestras más antiguas, de millones de años, son aún más remotas. Uno de los investigadores, el experto en ámbar David Penney, dijo que el escenario de Parque Jurásico debe permanecer en el terreno de la ficción.

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BBC Ciencia

La vida podría haber comenzado en Marte

¿Por qué no hay vida en Marte?

• No hay campo magnético: el de Marte desapareció hace cuatro mil millones de años, lo que permitió al viento solar remover la atmósfera del planeta.
• La atmósfera perdida: Marte tiene sólo 1% de la presión atmosférica de la Tierra, por lo que el calor del Sol se escapa hacia el espacio y hace que el planeta sea muy frío.
• Demasiado frío para el agua líquida: Marte se ubica fuera de la llamada Zona Goldilocks o habitable, donde la temperatura apenas alcanza para mantener líquida el agua, esencial para la vida tal como la conocemos.

 Pero a pesar de ello podríamos tener ancestros marcianos.

La superficie de Marte era más propicia para la vida hace miles de millones de años.

La vida podría haber comenzado en Marte antes de llegar a nuestro planeta, según se planteó en una importante conferencia científica.

Nuevas investigaciones apuntan a que el planeta rojo era un lugar más propicio que la Tierra para el puntapié inicial biológico hace miles de millones de años.

El científico Steven Benner expuso los detalles de esta teoría en la conferencia Goldschmidt, un evento organizado por la Asociación Europea de Geoquímica, que este año se realiza en Florencia, Italia.

La idea se basa en cómo se ensamblaron las primeras moléculas necesarias para la vida.

Una de las preguntas que los expertos llevan años tratando de responder es cómo los átomos se juntaron por primera vez para formar los tres componentes moleculares fundamentales de los organismos vivos: ARN (ácido ribonucleico), ADN (ácido desoxirribonucleico) y proteínas.

Los científicos creen que la vida pudo haber comenzado en Marte y luego llegar hasta la Tierra. 

Las moléculas que se combinaron para formar material genético son mucho más complejas que la "sopa" prebiótica y primordial de productos químicos (basados en el carbono) que, según se piensa, existió en la Tierra hace más de tres mil millones de años. El ARN, parece, fue el primero en aparecer.

Pero la energía del calor o la luz por sí solas añadidas a las moléculas más básicas de la "sopa" no forman ARN: generan en cambio un material similar al alquitrán.

Para tomar forma, el ARN requiere la acción de átomos "formadores" de la superficie cristalina de minerales.

De acuerdo con Benner, los minerales más efectivos para modelar ARN se habrían disuelto en los océanos de aquella temprana Tierra. Sin embargo, eran más abundantes en Marte.

Esto sugiere que la vida comenzó allí antes de ser transportada a nuestro planeta en meteoritos, sostiene el científico del Instituto Westheimer de Ciencia y Tecnología en Gainesville, Estados Unidos.

Aunque la idea de que la vida se originó en Marte y desde allí llegó a la Tierra se ha discutido con anterioridad, las proposiciones de Benner le añaden un nuevo giro.

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BBC Ciencia

Gina, la chimpancé adicta al porno

La chimpancé Gina, en el zoo de Sevilla. | Pablo Herreros

Hace un par de años, realicé una visita a todos los zoológicos de España donde poseían chimpancés con el fin de sondear la posibilidad de futuras investigaciones sobre su comportamiento. Para hacer reír a compañeros y amigos, lo llamaba el 'chimpatour'. Lo que nunca pude imaginar fueron las sorpresas que me tenía preparada una hembra de esta especie llamada Gina que habita en el zoo de Sevilla. La instalación donde vive cuenta con dos partes, una exterior donde poder jugar y otra interior donde protegerse del frío y el sol, ya que está cerrada y además cuenta con calefacción.

Debido a la intensa vida interior que poseen estos animales, hay que realizar un enriquecimiento ambiental para estimularles física y psicológicamente. Estos suelen consistir en hormigueros artificiales, juguetes y otro tipo de inventos que les obliguen a estar activos y agudizar el ingenio. Es el equivalente a una terapia ocupacional humana.

Para animar las noches a Gina, los responsables decidieron instalar una televisión con TDT protegida tras un cristal y darle el mando a distancia para que ella misma eligiera el canal que ver. En los primeros ensayos, los cuidadores visitaban a Gina para controlar que todo estaba en orden y no rompía los nuevos juguetes. La sorpresa fue mayúscula cuando comprobaron que en pocos días, Gina no sólo manejaba el mando a distancia a la perfección, sino que también solía optar por el canal porno para entretenerse, como muchos de nosotros hubiéramos hecho.

Aunque Gina no cargaba las películas a la tarjeta de crédito parlamentaria, como ocurrió con el marido de la ex-ministra del Interior Británica Jacqui Smith, el fácil acceso a imágenes por televisión o por las redes es un fenómeno muy reciente en la historia sexual del ser humano. Se estima que el negocio de este tipo de material pornográfico mueve unos 60.000 millones de dólares anuales y el número de consumidores aumenta cada día, mujeres incluidas.

A pesar de que un pequeño estudio estimaba que las películas porno sólo se ven unos 12 minutos de media, lo cierto es que los primates humanos y no-humanos poseemos una intensa vida sexual, probablemente fruto de una infinita capacidad para soñar y recrear con la mente situaciones, como demuestran los juegos, innovaciones y manipulaciones de las que somos capaces en otras áreas de la vida.
Un estudio de la Universidad de Ohio con jóvenes concluye que tanto hombres como mujeres tenemos como media entre 10 y 19 pensamientos referidos al sexo cada día. Un dato interesante es que para los machos, comida y sexo se visualizan mentalmente un número similar de veces.

Aunque muchos creen que el orgasmo es exclusivamente humano, en estudios de laboratorio, varias especies de primates experimentan aceleración del ritmo cardiaco y contracciones genitales en el clímax del acto sexual. También muchos animales se masturban y lo hacen tanto los machos como las hembras.
Los delfines se frotan contra el fondo marino e incluso usan objetos con este fin. Se han registrado episodios de masturbación en la mayoría de los primates, siendo los bonobos uno de los casos más llamativos por su alto grado de actividad. Ni Nacho Vidal podría competir con esta especie.

Vídeo: Bonobos, los primates del 'haz el amor y no la guerra'

Los bonobos son unos grandes simios tan cercanos genéticamente a nosotros como lo son los chimpancés, pero con una organización social y vida sexual completamente diferentes. En este gran simio, el sexo es la piedra angular de la sociedad ya que cumple funciones en la resolución de los conflictos y el establecimiento de vínculos entre los diferentes miembros del grupo. Pero también parecen buscar el sexo por el placer de practicarlo.

El amplio repertorio sexual de los bonobos sólo es comparable al humano. En los bonobos podemos encontrar comportamientos muy similares a los nuestros, como por ejemplo el beso con lengua, la cópula en todo tipo de posturas -misionero incluida-, la bisexualidad, la homosexualidad o la masturbación mutua. Las hembras de esta especie también se estimulan con gran asiduidad.

Obtener placer a través del sexo es un mecanismo favorecido por selección natural, mediante el cual se asegura que los individuos deseen los encuentros sexuales. Cuando el fin es reproductivo, este es un método muy eficaz para la mejora del ADN.

Pero en algunas especies de animales, este deseo ha sido tan fuerte que se ha independizado de su función original y ahora buscamos sexo con otras intenciones que no tienen por qué perseguir la descendencia. Al igual que otros comportamientos de los que depende nuestra supervivencia, como por ejemplo la comida o las relaciones sociales, el sexo también nos genera profunda satisfacción.

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Yo Mono (El Mundo)

Padres, pero no genéticos

El uso de ovocitos y embriones donados crece al compás del retraso en la edad de la maternidad Muchos progenitores ocultan que no comparten ADN con los hijos.

Eva María Bernal tiene tres hijos: el mayor fue concebido por reproducción asistida con semen de donante; para tener a los dos pequeños empleó embriones donados. / Carlos Rosillo

Los pequeñuelos no paran. Se tambalean por el parque mientras su hermano mayor, rubio al estilo surfero, corretea a su alrededor. “Les encanta el tobogán, pero una vez que logran subir por su cuenta estás perdida. No les puedes quitar ojo”, dice su embelesada madre. Se llama Eva María Bernal. Habla con rotundidad y tanto entusiasmo que no suena a frase hecha cuando explica que siempre quiso tener hijos, y que decidió no esperar a hallar a un teórico príncipe azul. Primero llegó Rodrigo, concebido por inseminación artificial con semen de donante. Y siete años después nacieron los mellizos, Martín y Aitana, que acaban de cumplir 20 meses. “Cuando tuve al mayor no imaginaba que iba a ir a por otro, pero en seguida me decidí. Tres meses después, la clínica se puso a buscar al donante de Rodrigo para volver a inseminarme”, cuenta. Aquella inseminación no cuajó. Tampoco las posteriores. Ni las fecundaciones in vitro, con sus ovocitos o, cuando los suyos no funcionaron, con ovocitos donados. En total, se sometió a una docena de transferencias. Hasta que optó por la adopción de embriones. Y completó su trío. Tenía 46 años.

La adopción de embriones se ha duplicado hasta las 459 en dos años

Como ella, cada vez son más las madres solas o las parejas que alumbran hijos que no portan su ADN —o no total—. Lo consiguen recurriendo a la ovodonación —utilizar ovocitos de una donante joven fecundados con semen también donado, o no— o a la adopción de embriones; una técnica que consiste en la implantación de embriones que otras parejas han obtenido en sus procesos de fertilización y que, tras concebir el número de hijos deseado, deciden donar los que no van a usar. Sistemas que ganan terreno al compás del retraso en la edad de la maternidad —30,3 años para el primer hijo— y del consiguiente aumento de las parejas con problemas de fertilidad (son ya un 17%). Así, en 2011, en España se registraron 4.500 embarazos por ovodonación, 1.000 más que cuatro años antes. Y el número de mujeres que optó por una transferencia de embriones donados se ha doblado hasta las 459 en dos años, según datos de la Sociedad Española de Fertilidad (SEF).

Ambas técnicas suelen ser el último recurso antes de desistir. Recurren a ellas, por lo general, parejas —o mujeres solas— mayores de 40 años, con problemas de esterilidad severos y que ya han pasado por varios tratamientos de fertilidad fallidos; e incluso por varios abortos espontáneos. Son familias que se enfrentan a la disyuntiva entre renunciar a concebir hijos y que estos no lleven su carga genética. “Al final, para muchos pesan más las ganas de tener hijos. El hecho de que tengan su ADN se diluye, sobre todo si llevan un tiempo con programas de reproducción asistida que no han dado frutos”, apunta José Manuel Castilla, secretario de la SEF.

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El Páis Ciencia

El ADN podría almacenar todo el conocimiento humano durante milenios

Los científicos británicos han descubierto un nuevo método revolucionario de guardar información en el ADN y aseguran que todos los datos del mundo cabrían en una pequeña parte de la cadena genética conservados durante milenios.


Durante los últimos años Ewan Birney y Nick Goldman, del Instituto Europeo de Bioinformática (EBI), en Cambridge, Reino Unido, están desarrollando la idea de almacenar información en el ADN. La razón que llevó a los investigadores a buscar nuevas formas de almacenamiento fueron las dificultades a las cuales se enfrentaría la ciencia para guardar cada vez más datos durante las próximas décadas.

"En algún momento, en un futuro no demasiado lejano, podríamos quedarnos sin espacio en los discos duros para guardar datos o sin dinero para seguir operando", explica Goldman. Según los científicos, para cualquier laboratorio esto sería una catástrofe.

Se sabe que todos los seres vivos almacenan toda la información en su ADN desde el inicio de la vida. La molécula del ADN, por su parte, está hecha de cuatro moléculas base: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). Los estudios han demostrado que estás moléculas son capaces de codificar en pequeños fragmentos cualquier información, utilizando combinaciones especiales. Así un solo gramo de ADN puede contener tantos datos como tres millones de discos compactos, que se transfieren a otros portadores en segundos.

Es fácil notar las grandes posibilidfades de almacenamiento que encierra el ADN.

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El cromosoma 'Adán' y la 'Eva' mitocondrial son de la misma época

Recreación en 3D del cromosoma 'X'.

Los sexos modernos aparecieron más o menos solapados, según dos estudios que publica la revista 'Science'. Sus resultados proveen además un análisis más profundo sobre cómo las poblaciones humanas se dispersaron y evolucionaron alrededor del mundo.

El cromosoma 'Y' es específico de los varones, y su ADN puede rastrearse fácilmente a través de linajes masculinos. Por su parte, el ADN mitocondrial se hereda solo de la madre y se puede utilizar para trazar los linajes femeninos. En el primero de los dos trabajos se secuenciaron los genomas de 69 varones de nueve poblaciones distintas alrededor del mundo, documentando miles de mutaciones que han influenciado el cromosoma 'Y' a lo largo del tiempo.

"Hemos creado un mapa muy detallado de la secuenciación del cromosoma Y humano empleando la tecnología actual. Este mapa nos permite catalogar rápidamente la variación genética humana de los hombres de la muestra en todo el mundo", explica Carlos Bustamante, de la Universidad de Stanford (EEUU) y coautor de una de las investigaciones.

Sus hallazgos muestran que el ancestro común más reciente con un cromosoma Y –también conocido como 'MRCA' masculino– apareció en el planeta hace entre 120.000 y 156.000 años. Las estimaciones anteriores para este 'MRCA' variaban entre 50.000 y 115.000 años atrás. Al aplicar las mismas técnicas analíticas al ADN mitocondrial, los investigadores también calcularon que las mitocondrias y el linaje materno moderno se originaron en algún momento entre hace 99.000 y 148.000 años.

Bustamante explica además que se puede usar este mapa de la secuenciación del cromosoma 'Y' humano para generar un "reloj" muy bien calibrado de los principales acontecimientos hasta la fecha de la historia demográfica humana. "Por ejemplo, hemos sido capaces de diferenciar tres linajes antiguos que se dividen hace cerca de 40.000 años, con una alta precisión".

El otro estudio, liderado por Paolo Francalacci de la Universidad de Sassari (Italia) describe el análisis genético de 1.204 hombres de la isla de Cerdeña. Estos investigadores identificaron miles de mutaciones del cromosoma 'Y' a través de esta población –6.751 nunca antes documentados– y sugieren que los linajes paternos humanos se fusionaron hace entre 180.000 y 200.000 años.

"Creemos que sigue existiendo una gran cantidad de variación genética dentro de África que aún tenemos que caracterizar", añade Bustamante.

Tomados en su conjunto, los hallazgos sugieren que el cromosoma 'Y' o 'Adán' no apareció en el planeta significativamente más tarde que la 'Eva' mitocondrial, como aseguraban estudios previos.

Tomado de:

El Mundo Ciencia

La odisea en el espacio del ADN de Arthur C. Clarke

Con sus novelas, Arthur C. Clarke ha permitido a todos sus lectores viajar al espacio más profundo. Sus protagonistas han explorado, de la mano del lector, desde la luna Titán de Saturno hasta las rojizas arenas de Marte. Ahora es el turno del autor británico, fallecido en 2008, de protagonizar uno de esos viajes. Varios pelos de Clarke viajarán al Sol a bordo de la nave 'Sunjammer', en homenaje a su obra homónima (traducida al español como 'El viento del sol'), propulsada gracias a una vela solar que aprovechará la energía del Sol.

En 'El viento del Sol', de 1964, Clarke ya parecía anticiparse a este viaje: "La vela estaba tiesa, su superficie de espejo brillaba y relucía gloriosamente hacia el Sol. Parecía complicado de comprender que este frágil espejo pudiera desprenderse de la Tierra únicamente gracias al poder del sol que podía atrapar". No era consciente de que, tras su muerte, sería partícipe de ese espectáculo que imaginó en su novela.
En el año 2000 ya se ofreció a participar y enviar uno de sus pelos a que se 'chamuscaran' junto a la superficie del Sol. "Aquí os envío los pelos. Os daría más, pero no tengo muchos para compartir", escribió en una carta tras enviárselos a Charles Chafer, director de Space Services Holdings, una de las empresa que desarrolla el proyecto.

El viaje está previsto que se realice a finales de 2014, y está organizado por la empresa Celestis, que envía cenizas de fallecidos al espacio. El diseño y desarrollo de la nave corren a cargo de la NASA y la empresa Space Services Holdings, que colabora con Celestis.

Clarke no será el único ni el primero que viajará al espacio una vez fallecido. Las cenizas del novelista Hunter S. Thompson fueron enviadas al espacio desde su granja en Colorado.

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El Mundo Ciencia

Corte Suprema de EEUU rechaza que se pueda patentar ADN humano

La Corte Suprema de EEUU, la mayor autoridad judicial del país, no permitirá que las compañías patenten genes humanos, una decisión que afectará a los planes de la industria médica y biotecnológica.

Sólo el ADN sintético podría ser patentado.

 

Con esta decisión, que se ha hecho pública este jueves y que los nueve jueces que componen este tribunal han apoyado por unanimidad, la justicia estadounidense resuelve un litigio con la compañía Myriad Genetics Inc., que había reivindicado la propiedad de dos genes relacionados con el cáncer de pecho y de ovarios.
Uno de estos genes 'defectuosos' es el que hizo que la actriz Angelina Jolie tomara recientemente la decisión de someterse a una doble mastectomía para reducir su alto riesgo de sufrir un cáncer de pecho.

El alto tribunal de EEUU considera que el ADN es un producto de la naturaleza. Por ello, aunque una compañía logre aislar o identificar genes no por ello podrá patentarlos.

El tribunal deja abierta la puerta, sin embargo, a que pueda patentarse ADN sintético: "El ADN complementario puede ser patentado porque no ha sido producido de forma natural", Clarence Thomas en el escrito,

Una intensa batalla judicial

El tribunal estadounidense zanja así una intensa batalla judicial contra Myriad, una sociedad de biotecnología que tiene nueve patentes vinculadas a estos dos genes, que aisló durante los años noventa, y sobre las mutaciones hereditarias que hacen que la persona que las porte tenga un alto riesgo de desarrollar un cáncer de pecho o de ovario.

La decisión judicial era muy esperada por los centros de investigación sobre genética, un campo que ha tenido una gran expansión desde que en el año 2000 se lograra secuenciar el genoma humano.

El alto tribunal de EEUU considera que Myriad "ha descubierto un gen importante y necesario, pero los descubrimientos revolucionarios, innovadores y brillantes no son en sí mismos una aplicación".

En virtud de esta resolución judicial, "las leyes de la naturaleza, los fenómenos naturales y las ideas abstractas son herramientas fundamentales para el trabajo científico y tecnológico que no entran en el ámbito de protección de las patentes".

La Corte Suprema sí permitirá que Myriad conserve la patente del ADN de una célula creada artificialmente, pues "no ha sido producido de manera natural". En este caso, "los científicos han creado en el laboratorio algo nuevo", dice el juez Thomas en el escrito.

En su página web, Myriad Genetics se define como una compañía líder en el diagnóstico molecular dedicada al desarrollo y comercialización de test que determinen el riesgo de una persona de sufrir determinadas enfermedades y asesorarles a la hora de tomar una decisión sobre los mejores tratamientos disponibles.

 

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El Mundo Ciencia

Logran una máquina para extraer ADN en tan solo dos minutos

Un trabajo de la Universidad de Washington y la compañía NanoFacture permitiría agilizar buena parte de los trabajos de investigación que se realizan en laboratorios u hospitales.

Investigadores de la Universidad de Washington y la empresa NanoFacture han desarrollado una máquina capaz de extraer ADN en tan solo unos minutos. Este logro supondría una gran revolución en los miles de laboratorios de investigación relacionados con el área de biología molecular.

Extraer ADN no es una tarea rápida, sino que consiste en realidad en un proceso en cierta manera laborioso, en el que los científicos han de conseguir los siguientes objetivos:

1. Romper la membrana plasmática de las células (en otras palabras, la envoltura externa de las células), y hacer lo mismo con la membrana nuclear, donde se sitúa el ADN en las células eucariotas (a diferencia de lo que ocurre en bacterias)
2. Utilizar sal para evitar la unión de proteínas al ADN (al fin y al cabo, estamos realizando un proceso de purificación del material genético)
3. Precipitar el ADN con alcohol (ya que aunque es soluble en agua, gracias al alcohol conseguimos que se desenrolle y precipite, ayudando a la fase de extracción). Además, mediante este tercer paso también separamos el ADN de otros componentes celulares

Los métodos convencionales para extraer ADN, además de contemplar estos tres pasos anteriores, incluyen el uso de centrifugadoras y compuestos químicos. Normalmente, la purificación de ADN se realiza en un tiempo aproximado de media hora.

Sin embargo, gracias al logro de los investigadores norteamericanos, podríamos ser capaces de extraer ADN en tan solo unos minutos. Mediante la máquina que han desarrollado, situaríamos la muestra biológica (por ejemplo, saliva o sangre) en un compartimento, donde luego se aplica un pulso eléctrico. Esto hace que las partículas se concentren alrededor de una sonda minúscula que contiene la máquina, de forma que las moléculas de ADN son de algún modo atrapadas en esta superficie.

Gracias a esta innovación tecnológica, conseguimos extraer ADN en tan solo dos o tres minutos, un tiempo muy corto en comparación con lo que se tardaba utilizando las técnicas convencionales. Esta máquina ha recibido la denominación de NanoFacture DRS, y podría dar un vuelco a las miles de investigaciones en biología, medicina o genética que se producen a diario en centros de I+D y hospitales.

Dado que rutinariamente se utiliza la purificación de ADN en los laboratorios, el logro de la Universidad de Washington y esta compañía podría causar una auténtica revolución en un mercado estimado de 3 mil millones de dólares. Así sería más fácil agilizar todos los trabajos de investigación en los que se ha de extraer ADN, bien para utilizarlo en etapas posteriores o manipularlo, o bien para enviarlo a secuencia

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ALT1040

Cuatro razones que hacen al ADN una molécula tan inteligente

Está estructurado como una escalera, se abre y se cierra como una cremallera y codifica los datos como la clave Morse. Es el ADN, la molécula que contiene nuestra información genética, y cuya estructura se conoce desde hace 60 años.

La publicación de esa estructura, el 25 de abril de 1953, fue vital para entender cómo lleva a cabo sus tareas con tal efectividad.

En realidad, es difícil pensar en otra molécula que realice tantas funciones inteligentes con tan poco esfuerzo.

¿Qué es lo que hace que el ADN sea tan inteligente?

Entérese con estas cuatro razones que le presenta BBC Mundo.

Su fortaleza colectiva

Para ser una molécula tan grande, el ADN es muy estable y puede durar mucho tiempo si se mantiene en condiciones frías, secas y oscuras. Por eso ha sido posible extraer y analizar ADN recogido de especies que se extinguieron hace miles de años.

La estructura en doble hélice es la que hace que las moléculas de ADN no se deshagan.

Los científicos han estudiado los genes de especies antiguas como el mamut lanudo.

Esta estructura es como una especie de escalera torcida sobre sí misma.

Los pasamanos de la escalera están hechos de fosfato de azúcar, que le da su forma a la molécula y protege la información que transportan los "escalones" del interior. Cada unidad de fosfato de azúcar está pegada a la siguiente con un enlace covalente, que sólo puede romperse usando una gran cantidad de energía.

Entre los "pasamanos", enlaces más débiles de hidrógeno conectan las dos mitades de los escalones. Por sí solo, cada enlace de hidrógeno es débil, pero hay miles en una sola molécula de ADN, por lo que el efecto combinado es una fuerza estabilizadora extremadamente potente.

Es esta fortaleza colectiva del ADN la que ha permitido a los científicos estudiar los genes de especies antiguas como el mamut lanudo, extinto pero conservado en el hielo.

Una copiadora inteligente

Corrección de errores

Las consecuencias de leer o copiar información de manera equivocada puede ser desastrosa y causar deformidades en las proteínas.

Así que a medida que el ADN se replica, las enzimas llevan a cabo un trabajo de corrección y corrigen errores raros.

Ellas tienden a reparar el 99% de esos tipos de errores, y hay revisiones adicionales posteriores.

Para que crezcamos y nos regeneremos, nuestras células deben dividirse, pero cada célula necesita instrucciones sobre "cómo ser una célula".

El ADN ofrece estas instrucciones, por lo que debe copiarse a sí mismo antes de que se divida cada célula.

Y es la estructura inteligente la que permite esto. Los "escalones" de la escalera de ADN están hechos de cuatro tipos distintos de moléculas con base en el nitrógeno: A, T, G y C. Éstas forman pares complementarios. La A siempre se une con la T, y la G con la C.

Así que una parte de la doble hélice del ADN puede usarse como modelo para producir una parte que lo complemente a la perfección. Es como hacer una cremallera nueva para un abrigo, pero usando como base la mitad de la cremallera vieja.

La parte original y la nueva se unen para formar una nueva hélice, que es idéntica al original.

De manera inteligente, el ADN humano puede "replicarse" en cientos de puntos de la estructura al mismo tiempo, lo que acelera el proceso para una molécula muy larga.

Contorsionista molecular

"Cada uno de nosotros cuenta con suficiente ADN, si se estira en una línea recta, como para ir al Sol y de vuelta más de 300 veces."

El ADN es una de las moléculas más largas del mundo natural. Cada uno de nosotros cuenta con suficiente ADN, si se estira en una línea recta, como para ir al Sol y de vuelta más de 300 veces.

Sin embargo, cada núcleo celular debe tener dos metros de ADN, así que debe ser muy flexible. Se enrolla, casi como el cable de un teléfono, hasta formar apretadas estructuras complejas que se llaman cromatinas.

Y a pesar de estar agrupado de manera tan apretada, todavía puede acceder al material genético para crear nuevas copias y proteínas cuando sea necesario.

Dos metros de ADN se enrollan como el cable de un teléfono para que quepan en cada célula.

Las células humanas contienen 23 pares de cromosomas y cada uno tiene una larga molécula de ADN así como las proteínas que lo empaquetan.

No sorprende, entonces, que el ADN tenga que ser extremadamente flexible.

Esta forma doblada y empaquetada de ADN es aproximadamente 10.000 veces más corta que la línea de ADN si se estirara.

Por eso nos podemos dar el lujo de tener los planes para todo nuestro cuerpo en casi cada célula.

Base de datos biológica

"Apenas un gramo de ADN puede tener unos dos petabytes de datos, el equivalente a tres millones de CDs."

Los genes están formados por tramos de la molécula de ADN que a su vez tienen información sobre cómo construir proteínas, los fundamentos de la vida que forman todo lo que somos.

Las diferentes secuencias de los cuatro tipos de bases de ADN hacen "códigos" que pueden traducirse en los componentes de las proteínas, llamados aminoácidos.

Estos aminoácidos, en sus diferentes combinaciones, pueden producir al menos 20.000 proteínas diferentes en el cuerpo humano.

Podemos imaginarlo como la clave Morse. Ésta también utiliza sólo cuatro símbolos (punto, raya, espacio corto, espacio largo), pero es posible deletrear enciclopedias enteras con este código simple.

El ADN codifica los datos de manera similar a la clave Morse.

Apenas un gramo de ADN puede tener unos dos petabytes de datos, el equivalente a tres millones de CDs.

Eso es particularmente inteligente, en especial cuando se compara con otras moléculas que guardan información. Si se usa la misma cantidad de espacio, el ADN puede guardar 140.000 veces más datos que las moléculas de óxido de hierro (III), que guarda la información en los discos duros de los computadores.

El ADN puede ser minúsculo, pero entre sus propiedades se cuentan la estabilidad, la flexibilidad, la replicación y la habilidad de guardar ingentes cantidades de datos.

Por eso, debe ser una de las moléculas más inteligentes que conozcamos.

Con las enormes cantidades de datos que producen sistemas de computadores cada vez más grandes, las soluciones tradicionales para almacenar datos -como los discos duros magnéticos- se están volviendo voluminosos y pesados.

Los investigadores ya han utilizado el ADN para guardar información producida artificialmente. ¿Podría ser este el futuro del almacenamiento de datos?

 

Fuente:

 

BBBC Ciencia

Decodifican ADN de pez fósil viviente

Un equipo de científicos internacionales decodificó el ADN de un esquivo pez considerado un fósil viviente, porque tiene un gran parecido a animales que vivieron hace millones de años.

Los investigadores han secuenciado el genoma del celacanto, un primitivo pez africano de hasta dos metros de largo que está cubierto de placas óseas azules y se esconde en cuevas profundas.

Los científicos descubrieron que los genes responsables de su aspecto externo han evolucionado de manera extremadamente lenta, posiblemente debido a que su medio ambiente ha permanecido prácticamente igual en mucho tiempo.

Los investigadores esperan que su estudio del genoma del celacanto proporcionará nuevos conocimientos sobre la evolución de los mamíferos actuales.

Fuente:

BBC Ciencia

Revelan método que utiliza moléculas de ADN para moldear el grafeno

En un artículo publicado en el número del 9 de abril de Nature Communications, un equipo de ingenieros químicos y moleculares del MIT y de la Universidad de Harvard describen un método para crear moldes a escala nanométrica para darle formas al grafeno utilizando moléculas de ADN.

Tras construir nanoestructuras de ADN de variadas y precisas formas, estas moléculas se pueden utilizar como moldes para crear chips electrónicos hechos de grafeno, pues como recordaremos, el material que consiste en un arreglo hexagonal y bidimensional de átomos de carbono tiene increíbles propiedades eléctricas.

Aunque suene increíble, crear nanoestructuras complejas de ADN no es algo tan complejo, de hecho, uno de los autores del estudio, Peng Yin, ha creado más de 100 distintas formas a  escala nanométrica, como por ejemplo todo el alfabeto y varios emoticones. Todas las letras y figuras de la siguente imagen fueron creadas por Yin utilizando una técnica que apoda: ‘Origami de ADN‘. (Click para agrandar la imagen).

Link: Folded DNA templates allow researchers to precisely cut out graphene shapes which could be used in electronic circuits (Phys.org)

Fuente:

FayerWayer

Las neuronas pueden vivir más que el cuerpo que las alberga

Si tu encéfalo pudiese conseguir un cuerpo nuevo, ¿durante cuánto tiempo podría seguir viviendo? Y si ese cuerpo fuese biónico, esa ilusión que llamas yo, ¿viviría indefinidamente? En lo que sigue no encontrarás respuestas concluyentes a estas preguntas, sino los resultados de un experimento que nos dan pistas de cuáles podrían ser.

La senescencia replicativa es un proceso por el cual las células de los mamíferos sufren el acortamiento de las cadenas de los telómeros, las repeticiones de secuencias de ADN que están al final de los cromosomas y que protegen a éstos durante el proceso de replicación. La longitud de los telómeros es una forma molecular de reloj biológico, reflejando el historial de las divisiones de la célula y la edad biológica de tejidos y órganos.

Pero, si esto es así, ¿qué edad biológica atribuimos a las neuronas? Porque las neuronas no se dividen. Estarán sujetas a otros factores de envejecimiento pero no a la senescencia replicativa. Por tanto, ¿cuanto puede vivir una neurona? Esta es la pregunta que un grupo de investigadores encabezado por Lorenzo Magrassi, de la Universidad de Pavía (Italia) ha intentado empezar a responder en un experimento con ratones y ratas. Los investigadores han encontrado que efectivamente las neuronas pueden vivir más tiempo que el cuerpo en el que nacieron, tanto como su organismo huésped. Los resultados se han publicado en los Proceedings of the National Academy of Sciences.

El experimento, de forma muy simplificada, consistió en trasplantar precursores neuronales del cerebelo de ratones (tomados cuando estos ratones aún eran fetos) en los cerebros de unas ratas que viven más tiempo por término medio. Las neuronas trasplantadas sobrevivieron en sus huéspedes hasta tres años, el doble de la vida media del ratón. 

Este resultado sugeriría que la supervivencia neuronal y el envejecimiento en un mamífero son procesos coincidentes pero separables. La primera consecuencia es que si conseguimos alargar la vida (entendemos sana, obviamente) del organismo, el sistema nervioso central la va a acompañar, las neuronas de su encéfalo seguirían activas lo que dure el cuerpo. Alargar la vida se podría conseguir siguiendo pautas específicas en lo que a dieta y comportamiento (evitar zonas contaminadas, hacer ejercicio, etc.) se refiere además de la ingestión adecuada de fármacos. En otras palabras, si se extrapolan los datos a los humanos (con todas las reservas pertinentes), las neuronas podrían aguantar hasta unos 150-160 años si, como es lógico, no media ninguna enfermedad.

Habrá quien argumente que sobrevivir no lo es todo, que también es importante cómo se sobrevive. La muerte neuronal no ocurre sólo por el envejecimiento del encéfalo. Así, las neuronas del cerebelo sufren una pérdida sustancial de ramas dendríticas, espinas y sinapsis en el envejecimiento normal. ¿Qué ocurre entonces en una neurona trasplantada? Una parte de las neuronas trasplantadas por los investigadores fueron células de Purkinje para estudiar precisamente si la densidad de espinas disminuía como en los ratones donantes o como en las ratas huésped. Encontraron que la pérdida de espinas en las células trasplantadas sigue un ritmo menor del típico en ratones y más parecido al de las ratas. 

Por lo tanto, si se consiguen superar los problemas inmunológicos (rechazo) las neuronas trasplantadas pueden vivir toda la vida de su huésped.

Independientemente de las oportunidades que se abrirían para los transhumanistas, entendiendo el término en sentido amplio, a largo plazo, existirían posibilidades farmacológicas muy interesantes a medio plazo si se consiguiesen desentrañar los mecanismos moleculares responsables del distinto comportamiento de las neuronas en un entorno (ratón) y otro (rata). Por otra parte, el que el envejecimiento sea algo en lo que las células no son autónomas podría tener su relevancia desde un punto de vista evolutivo o, incluso, epidemiológico.  

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Experientia Docet

La computación evolutiva

En 1859, Charles Darwin publicó un polémico libro, “El origen de las especies”, que sentó las bases de la teoría de la evolución. Según Darwin, los individuos de una especie cambian lentamente de una generación a otra. Estos cambios se producen como resultado del cruce de los mismos y la aparición de mutaciones aleatorias. Los nuevos individuos pueden desenvolverse peor que el resto de los de su especie, pereciendo con una alta probabilidad. Pero también pueden resultar ser mejores, más aptos para sobrevivir en su hábitat, en cuyo caso prosperarán, tendrán descendencia que posiblemente tenga las mismas características diferenciadoras que ellos, y acabarán por reemplazar a los antiguos individuos, menos aptos. Estas son, en esencia, las ideas de Darwin sobre la evolución de las especies, hoy mayoritariamente aceptadas en el ámbito científico. Más de 150 años después de la publicación de Darwin estas mismas ideas se usan como inspiración para crear algoritmos dentro de un computador: los algoritmos evolutivos.

Portada original de la primera edición de “El origen de las especies”. Fuente: Wikimedia commons.

Hoy sabemos que el código genético de un individuo, el genotipo, formado por largas moléculas de ADN, contiene toda la información acerca de las características del individuo: función de las células, morfología, metabolismo, etc. Cuando dos individuos se cruzan, la descendencia de ambos tendrá como ADN una mezcla del ADN de ambos padres. Las mutaciones son el resultado de una copia imperfecta en una de las cadenas de ADN del hijo. De forma análoga, los algoritmos genéticos, que son un tipo de algoritmo evolutivo, usan cadenas de 0s y 1s, habitualmente llamadas cromosomas por analogía con el caso natural, que representan algún tipo de objeto dentro de un ordenador: la solución a un problema, un conjunto de valores numéricos, una imagen, un sonido o incluso una partitura, por poner algunos ejemplos.

Un algoritmo genético está formado por un conjunto de cadenas binarias (individuos) al cual se le llama población. Inicialmente la población está formada por cadenas binarias aleatorias. Seguidamente, algunas de estas cadenas son seleccionadas para realizar la operación de cruce, en la que dos cadenas intercambian parte de sus valores (también llamados genes). Después, un cambio aleatorio en algunos genes simula una mutación y, tras esto, el individuo es evaluado para comprobar si es apto en su hábitat. ¿Qué significa ser apto en este caso? Normalmente se asigna un valor numérico al individuo usando alguna función matemática y este valor representa la aptitud del individuo. Cuanto mayor es el valor mayores son las probabilidades de sobrevivir e incorporarse en la siguiente generación de la población. Este proceso se repite continuamente hasta el momento en que el usuario del algoritmo decida parar.

Ejemplos de operadores de cruce y mutación para el caso de individuos binarios. Fuente: el autor.

¿Por qué podríamos estar interesados en simular dentro de un ordenador la evolución de especies? Una interesante característica de los algoritmos evolutivos es que, debido a su naturaleza aleatoria, el resultado que se obtiene tras cada ejecución del mismo puede ser diferente. El algoritmo puede sorprender al usuario con distintas poblaciones de individuos al final. Imaginemos que los individuos representan una imagen. En ese caso, obtendremos distintas imágenes cada vez que ejecutemos el algoritmo y si la función que calcula la aptitud del individuo está especialmente diseñada para puntuar más alto imágenes con gran valor estético para un humano podríamos conseguir que el algoritmo ofrezca bellas imágenes tras su ejecución.

 

Imagen generada con un algoritmo evolutivo. Fuente: Wikipedia.

El uso de los algoritmos evolutivos para crear obras de arte se conoce con el nombre de arte evolutivo y existen congresos internacionales especializados en esta forma de arte [1]. Un caso particular, es el de la música compuesta por ordenador usando algoritmos evolutivos. Aunque este tópico no es nuevo, recientemente ha llamado especialmente la atención de los músicos el sistema Iamus [2], desarrollado en el departamento de Lenguajes y Ciencias de la Computación de la Universidad de Málaga con Francisco J. Vico a la cabeza. La función de aptitud de Iamus tiene en cuenta aspectos formales de la partitura y es capaz de generar una composición completa en cuestión de minutos. Para conseguir una partitura en tan poco tiempo es necesario diseñar muy bien los operadores de cruce y mutación, uno de los secretos mejor guardados de Iamus. El sistema ha merecido un artículo en la prestigiosa revista Nature [3] y la revista norteamericana Discover lo ha incluido en el TOP 100 de novedades científicas del año 2012. Se ha comercializado un CD con 10 composiciones de Iamus, donde participa la Orquesta Sinfónica de Londres, y, recientemente, una de sus obras fue estrenada por la Orquesta Filarmónica de Málaga en el XIX Ciclo de Música Contemporánea de la ciudad.

La creación artística no es la única aplicación de los algoritmos evolutivos. Éstos pueden utilizarse para resolver problemas de optimización, es decir, encontrar soluciones de muy buena calidad para problemas difíciles de resolver. Un ejemplo de problema de optimización es el de colocar paquetes en un camión de forma que quepa el mayor número posible. No se conoce ningún algoritmo que sea capaz de dar la mejor solución en un tiempo razonable. Los algoritmos conocidos que dan la mejor solución requieren, en el peor de los casos, un tiempo que crece exponencialmente con el tamaño del problema (número de paquetes a colocar). Para resolver un problema como este usando algoritmo evolutivos, tan solo es necesario codificar las soluciones de manera que el ordenador las entienda y programar la función de aptitud, que en este caso podría ser el número de paquetes que caben en la forma indicada por la solución. La principal ventaja del uso de estos algoritmos en optimización es la facilidad con la que pueden aplicarse a la resolución del problema. No es necesario tener un conocimiento profundo del problema para resolverlo, basta con saber evaluar la calidad de las soluciones. Por otro lado, los resultados experimentales con algoritmos evolutivos ponen de manifiesto que las soluciones obtenidas por éstos son, en muchos casos de relevancia práctica, óptimas o se encuentran cercanas al óptimo, mientras que el tiempo requerido para obtener dichas soluciones es reducido (del orden de minutos o segundos).

El uso de algoritmos evolutivos para resolver problemas de optimización ha recibido una importante atención en las últimas décadas y actualmente se pueden contar por decenas los congresos especializados en este tema y las revistas que publican artículos relacionados. En el mencionado departamento de la UMA, profesores como Enrique Alba y Carlos Cotta llevan investigando desde hace casi 20 años el potencial de los algoritmos evolutivos para resolver problemas de optimización. Entre los problemas resueltos por estos investigadores encontramos la optimización de los semáforos para reducir el tiempo de espera de los conductores en una ciudad, la asignación de frecuencias de radio a antenas en una red de telefonía celular, la generación automática de casos de prueba para programas de ordenador, etc [4]. Todos ellos problemas complejos en los que, generalmente, es difícil predecir la influencia de un cambio de la solución en su calidad.

 

Haciendo uso de algoritmos evolutivos es posible reducir el tráfico de una ciudad. Fuente: wikimedia commons.

La computación evolutiva no es el único dominio de la Informática que se ha nutrido de ideas de la naturaleza. En 1983, Kirkpatrick, Gelatt y Vecchi propusieron un algoritmo para resolver problemas de optimización que se basa en el enfriamiento de un metal [5]. Más tarde, en 1992, Dorigo describía en su tesis doctoral una familia de algoritmos que se inspiraba en la forma en que las hormigas buscan comida [6]. Kennedy y Eberhart desarrollaron en 1995 un algoritmo que basaba su funcionamiento en el comportamiento de los pájaros y los peces [7]. Estos dos últimos algoritmos se integran en la actualidad dentro de la línea de investigación conocida como Inteligencia de Enjambre (Swarm Intelligence) que ha servido de inspiración para crear novelas como “Presa”, de Michael Crichton.

El proyecto swarmanoid, coordinado por Marco Dorigo, explora el uso de la inteligencia de enjambre para coordinar un conjunto de robots heterogéneos. Fuente: www.swarmanoid.com

Difícilmente podía Darwin imaginar que sus ideas, con las que pretendía explicar la evolución de las especies, servirían, siglo y medio más tarde, para deleitar al público que acude a un concierto o agilizar el tráfico de una ciudad.

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Referencias:
[1] Página Web de la edición de 2013 de EvoMUSART, congreso centrado en la música y el arte evolutivo. http://www.kevinsim.co.uk/evostar2013/cfpEvoMUSART.html
[2] Página Web de Iamus. http://melomics.com/iamus
[3] Artículo de Philipp Ball en Nature sobre Iamus. http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7412/full/488458a.html?WT.ec_id=NATURE-20120823
[4] Páginas Web del grupo NEO. http://neo.lcc.uma.es
[5] S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt y M. P. Vecchi. 1983. Optimization by simulated annealing. Science, 13 May 1983 220, 4598, 671–680.
[6] M. Dorigo. 1992. Optimization, learning and natural algorithms. Ph.D. thesis, DEI, Politecnico di Milano, Italy.
[7] J. Kennedy y R. Eberhart. 1995. Particle swarm optimization, Proceedings of the IEEE International Conference on Neural Networks, vol.4, pp. 1942-1948.

Tomado de:

Año Turing