¿Cómo los inuits (esquimales) se adaptaron a comer ballenas?

Un equipo de investigadores identifica las mutaciones genéticas que permitieron a los habitantes del Ártico sobrevivir con una dieta a base de grasas y proteínas. La afirmación de que el omega-3 contrarresta las grasas saturadas solo es aplicable a su metabolismo.

Si cualquiera de nosotros comiera carne de ballena y foca durante varios meses es probable que empezáramos a sentir los efectos sobre la salud y a desarrollar algún problema cardiovascular. Sin embargo, los habitantes de Groenlandia, los llamados inuits, llevan siglos sobreviviendo a base de una dieta rica en grasas y proteínas y lo hacen gracias a su particular metabolismo.

 
Para conocer mejor este fenómeno, el equipo de Matteo Fumagalli ha analizado el ADN de 191 personas inuits con menos del 5% de ascendencia europea y lo ha comparado con los genomas de 60 europeos y 44 chinos. Los resultados, publicados este jueves en la revista Science, identifican una serie de mutaciones interesantes en los genes que regulan la conversión de ácidos grasos omega-6 y omega-3 en grasas menos saturadas y que debieron producirse hace más de 20.000 años, cuando las poblaciones originales cruzaron el estrecho de Bering y se establecieron en lo que hoy es Groenlandia.

Lo que demuestra el trabajo es que los inuits tienen una serie de adaptaciones en sus genes que les permiten contrarrestar los efectos de una dieta rica en grasas de mamíferos marinos como focas y ballenas que a su vez se alimentan de peces con altos niveles de omega-3. Durante mucho tiempo, este hecho ha servido como argumento para defender las virtudes del omega-3, pero ahora los especialistas indican que esto es solo aplicable a la población inuit adaptada a este entorno desde la última edad de Hielo. "Hemos descubierto ahora ellos [los inuits] tienen unas adaptaciones únicas para su dieta, de modo que no puedes extrapolar a otras poblaciones", asegura Rasmus Nielsen, coautor del estudio. "Puede ser muy bueno para los inuits comer todos estos ácidos grasos omega-3, pero no para el resto de nosotros".

"Son adaptaciones que no puedes extrapolar a otras poblaciones".

Estas adaptaciones genéticas, explican los autores, aparecen en casi el 100% de los sujetos inuits de la prueba, mientras que solo se hallaba en un 15% de los genomas europeos y chinos analizados. Entre las diferencias también se han visto cambios que protegen del estrés oxidativo asociado a la toma de grasas, aquellos asociados a la cardiomiopatía, a los niveles de insulina y 'colesterol bueno' y a la diferenciación de las células adiposas y la conocida como 'grasa parda'. Asimismo, estas variaciones tienen un coste asociado con la altura de los individuos, pues el metabolismo de las grasas y el del crecimiento tienen algunas conexiones. Estos cambios concretos del crecimiento se registran también en los europeos de menos talla.

"Creemos que se trata de una adaptación bastante antigua que pudo ayudar a los humanos a adaptarse al ambiente de la última edad de Hielo", asegura Fumagalli, "pero la selección es más fuerte en los inuit que cualquiera de los otros. Es fascinante que los groenlandeses tengan una característica genética única que les permita utilizar mejor sus tradicionales recursos de comida".

“Esta adaptación ayudó a adaptarse a la última edad de Hielo”

Otra implicación interesante del estudio es que constituye otra prueba de cómo las poblaciones humanas están adaptadas genéticamente a sus recursos y se diferencias fisiológicamente en la respuesta a los mismos alimentos. De la misma forma que el conocimiento del genoma individual puede conducir hacia una medicina personalizada, ya son muchos los investigadores que trabajan en el diseño de dietas personalizadas a partir de nuestra carga genética.

Referencia: Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation (Science) 

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Vox Populi

MIT: La inteligencia artificial mejora el diagnóstico de enfermedades mentales

Investigadores del MIT desarrollan un software capaz de detectar trastornos cognitivos a partir de dibujos.

En la imagen se muestran las diferencias en los dibujos según la enfermedad. La primera fila muestra dos relojes realizados por pacientes sanos. En la fila central, el paciente sufre de la enfermedad de Alzheimer y en la fila inferior, Parkinson.

Una de las pruebas más comunes para detectar trastornos cognitivos con diverso origen, como por el párkinson o el alzhéimer, es un simple test conocido como el “test del reloj”, en el que el paciente debe dibujar un reloj que debe marcar una determinada hora y, además, debe copiar otro ya dibujado. La observación de alteraciones en la manera de realizar estos dibujos permite a los médicos identificar síntomas de deterioro en el cerebro del paciente.

Muchos desórdenes neurológicos pueden estar presentes mucho antes de comenzar a tener un efecto apreciable en nuestras vidas. Por ejemplo, en el alzhéimer, los cambios en el cerebro pueden empezar a producirse diez o más años antes de que las alteraciones cognitivas sean apreciables. Sin embargo, la evaluación de estas pruebas es subjetiva, puesto que no es fácil llegar a conclusiones definitivas cuando los síntomas son muy leves. Contar con un método de diagnóstico más preciso y fiable podría permitir tratar a los enfermos mucho antes, retrasando el desarrollo de la enfermedad.

Con este objetivo, un grupo de científicos, liderados por investigadores del Laboratorio para la Inteligencia Artificial y Ciencias Computacionales del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ha creado un programa informático capaz de detectar de manera mucho más precisa y automatizada estas alteraciones, ofreciendo un diagnóstico más fiable y precoz a partir de la misma prueba.

Para ello se han valido de los datos recogidos en el Lahey Hospital, un centro médico a las afueras de Boston (EE UU), que desde hace nueve años realiza el test del reloj utilizando un bolígrafo digital que captura en el ordenador los dibujos realizados por los pacientes, además de registrar el proceso de creación de los mismos con gran precisión. Este bolígrafo no fue creado expresamente para este fin, sino que se trata de un dispositivo comercial que incluso se puede comprar por internet. Sin embargo, ha venido como anillo al dedo para recoger la información necesaria de manera precisa y con un registro temporal, es decir, sabiendo en todo momento dónde está la punta del bolígrafo y, por tanto, si el paciente hace una pausa o duda a la hora de escribir.

En el alzhéimer, los cambios en el cerebro pueden empezar a producirse diez o más años antes de que las alteraciones cognitivas sean apreciables

Basandose en estos datos, el equipo, liderado por los investigadores Cynthia Rudin y William Souillard-Mandar del MIT, ha creado un programa informático capaz de interpretar y evaluar automáticamente el test del reloj, aumentando la precisión y eliminando la subjetividad de una evaluación realizada por humanos. “Hemos mejorado el análisis, de manera que es automático y objetivo” explica Rudin. “Con el equipamiento adecuado es posible obtener un resultado rápido y más preciso”. Los resultados se han sido aceptados para su publicación en la revista Machine Learning.

Para crear el programa, el equipo de Rudin y Souillard-Mandar ha utilizado una serie de casos ejemplares para enseñar a la máquina qué es lo que debe buscar. “Estos ejemplos ayudan a calibrar el poder predictivo de cada una de las partes del dibujo” ha explicado Souillard-Mandar.  “Gracias a ellos, hemos podido extraer miles de rasgos del proceso de dibujo que dan pistas acerca del estado cognitivo de cada sujeto, y nuestros algoritmos ayudan a determinar cuáles de ellos llevan a la predicción más fiable”.

Cuando la memoria está afectada, el periodo de reflexión se alarga

Los distintos desórdenes se revelan de diferente manera en el test del reloj. Por ejemplo, mientras que es normal que los adultos sanos pasen más tiempo pensando que dibujando, cuando la memoria está afectada, el periodo de reflexión se alarga. Por otra parte, en el caso del párkinson, los enfermos tienden a necesitar más tiempo para dibujar los relojes que, a su vez, tienden a ser más pequeños, sugiriendo que les está costando un mayor esfuerzo realizar la tarea. Estas consideraciones se podían pasar por alto en la prueba tradicional, ya que, en muchas ocasiones, el médico no ve en detalle cómo el paciente realiza el dibujo, sino tan solo el resultado final.

Este trabajo no sólo permite diagnosticar mejor una serie de patologías muy graves para quienes las sufren, sino que además ofrece un gran avance a la hora de automatizar procesos que pueden resultar tediosos y poco eficientes cuando se realizan por humanos. Una vez conseguido el propósito inicial de demostrar la eficacia de su método, el equipo científico ya se dispone a desarrollar un sistema sencillo que permita tanto a los neurólogos como a los no especialistas utilizar esta tecnología en los hospitales y centros de salud.

Fuente:

El País

Crean por primera vez “moléculas” de luz

Físicos logran sobreponer fotones para que se comporten como moléculas.

Científicos del National Institute of Standards in Technology de Estados Unidos han logrado crear algo que desafía los límites de lo que la ciencia consideraba posible: “moléculas” de luz (o al menos, luz que se comporta como una molécula). Los fotones no tienen masa y no interactúan entre sí, por lo que para crear “materia fotónica” era necesario mantener la interacción de estas partículas durante un cierto período de tiempo.

Anteriormente, los investigadores habían logrado fabricar un compuesto fotónico disparando dos fotones en una nube de átomos de rubidio a bajas temperaturas en una cámara sellada, lo cual causó que los fotones donaran su energía a los átomos enfriados a su alrededor. Los fotones interactúan con la nube de rubidio, pero esta nube afecta a su vez a los fotones y así sucesivamente, lo cual hace que los dos fotones interactúen entre sí y desalojen la nube de rubidio como un solo foton perfectamente sobrepuesto.

Recientemente el equipo logró crear “moléculas” de dos fotones en los que el tándem de partículas se mueve de manera coordinada, como dos átomos en una molécula. Para este proceso se requieren temperaturas criogénicas y poderosos aparatos, por lo que no es muy viable por el momento. Sin embargo, la tecnología “multifotónica” podría ser más adelante utilizada para aumentar la transmisión y coherencia de datos a través de luz, como puede ser por fibra óptica.

Este juego de ciencia cuasi divina con la luz tiene algunos interesantes antecedentes, como la vez que varios científicos lograron crear materia con luz, en un nuevo fiat lux.

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Pijama Surf

¿Programados para ser vagos?: Descubre porque te cuesta ir al gimnasio

Nuestro cerebro es capaz de encontrar la estrategia para ahorrar energía en cuestión de minutos. En una serie de pruebas con exoesqueletos, los científicos han comprobado la capacidad de nuestro organismo para ahorrar esfuerzos.

Si eres de los que se sube a la cinta del gimnasio y pasa horas caminando para quemar calorías, no te gustará saber que tú cerebro trabaja de manera inconsciente contra ti. Un equipo de investigadores liderados por Jessica Selinger ha comprobado mediante una serie de pruebas que nuestro sistema nervioso es capaz de adaptarse en pocos minutos a nuevas circunstancias para consumir la menor cantidad de energía posible. En otras palabras, dice, los humanos estamos cableados para ser vagos.

El trabajo, publicado en la revista Current Biology, partió de un estudio sistematizado de la forma de desplazarse de los voluntarios. Su intención era conocer no solo cómo nos movemos de un punto A hasta un punto B, sino comprobar cómo reacciona y se adapta nuestro cuerpo ante distintos cambios de las condiciones en tiempo real. Para ello, los autores del estudio utilizaron un exoesqueleto robótico que dificultaba el movimiento oponiendo distintos niveles de resistencia. "Creo que nuestro experimento era como arrojar a alguien en un nuevo mundo con todas las reglas nuevas", asegura Selinger. "Todas las estrategias que ellos hubieran desarrollado a escala evolutiva o de desarrollo son ahora obsoletas en este nuevo mundo".

Los resultados muestran que las personas son capaces de adaptar sus movimientos al rendimiento óptimo para consumir menos energía en cuestión de minutos, incluso con ahorros de energía tan pequeños como el 5%. El hallazgo, aseguran, demuestra que los costes energéticos de nuestros movimientos no son solo el resultado de nuestros movimientos, sino que de hecho juegan un papel fundamental a la hora de darles forma continuamente. "Hemos descubierto que la gente cambia rápidamente la manera en la que camina para ahorrar pequeñas cantidades de energía", asegura Max Donelan, coautor del trabajo. "Esto es completamente congruente con la idea de que la mayoría de nosotros prefiere hacer las cosas con el mínimo esfuerzo", insiste. "Presentamos una base fisiológica de esta vaguería demostrando que incluso con un movimiento tan habitual como caminar, el sistema nervioso monitoriza inconscientemente el uso de la energía y optimiza continuamente los patrones de movimiento para que resulten lo menos costosos posible".

"Sentir y optimizar el uso de energía de forma tan rápida y precisa es una característica impresionante del sistema nervioso", apunta Selinger. "¡Tienes que ser muy listo para ser así de vago!". Los científicos quieren explorar ahora con más detalle el coste energético de determinadas maneras de moverse y conocer cómo resuelve el sistema un problema de optimización tan complejo.

Referencia: Humans Can Continuously Optimize Energetic Cost during Walking (Current Biology)

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Vox Populi

La célula de la que venimos todos

Chimeneas hidrotermales en el fondo del Ártico cercanas al punto donde se encontraron las Loquiarkeas.

Los humanos sabemos más de la superficie de Marte que de las profundidades del océano, y hoy un ser microscópico nos lo vuelve a dejar meridiano. Un barco de exploración científica ha encontrado en el fondo del Ártico unos microbios que permiten aclarar cómo, hace más de 2.000 millones de años, una célula solitaria y primitiva dio lugar a la espectacular orgía de vida compleja que abarca a humanos, animales, plantas y hongos.

Los nuevos organismos han sido bautizados como lokiarqueas, un término que probablemente abarca a varias especies hasta ahora desconocidas. Su material genético se ha encontrado a 3.283 metros de profundidad, cerca de unas chimeneas hidrotermales entre Noruega y Groenlandia conocidas como el Castillo de Loki, el misterioso dios nórdico. Sus descubridores creen que son el puente entre la vida celular más sencilla, los procariotas, y el resto de seres vivos, los eucariotas.

Usted y todos los seres vivos que puede ver a su alrededor son miembros del gran imperio eucariota. Toda forma de vida cuyas células tienen un núcleo diferenciado para guardar el ADN, un citoesqueleto bien desarrollado y orgánulos que las mantienen vivas es un eucariota.

Este hallazgo nos acerca un poco más a poder responder la eterna pregunta, ¿de dónde venimos?"

Las arqueas componen otro dominio fundamental de la vida más desconocido. No tienen núcleo celular, pero sí rasgos genéticos que las acercan a nosotros y las alejan de las bacterias y otros procariotas. Los primeros fósiles de procariotas datan de hace unos 3.500 millones de años. Unos 1.500 millones de años después, en una Tierra irreconocible, evolucionaron las primeras células eucariotas que sustentaron una incomparable proliferación de nuevos seres vivos. Cómo sucedió es un misterio que varias hipótesis científicas compiten por explicar.

Las lokiarqueas pueden ser la respuesta. "Parecen descendientes directos de nuestro ancestro microbio”, explica a Materia Thijs Ettema, uno de sus descubridores. "Nuestro hallazgo nos acerca un poco más a poder responder la eterna pregunta, ¿de dónde venimos?", añade.

Solo el 1% de todos los microorganismos que habitan la Tierra se pueden criar en el laboratorio y estas nuevas arqueas no son una excepción. Ettema, de la Universidad de Uppsala (Suecia), y el resto de su equipo, han podido identificarlas y estudiarlas gracias a una técnica, la metagenómica, que identifica el código de barras genético de cada ser vivo de entre los sedimentos marinos y luego intenta recomponer el resto de su genoma.

Años para reproducirse

Según el trabajo, publicado en Nature, las arqueas de Loki son los microbios sin núcleo más parecidos a nuestras propias células eucariotas, de las que parecen “hermanas” en términos filogenéticos. Su genoma es mucho más evolucionado de lo esperado y contiene “unos 100 genes eucariotas” relacionados con aspectos fundamentales de este grupo, según Ettema. Algunos de estos genes producen actina, “una proteína que indica que el ancestro de los eucariotas tenía ya un citoesqueleto dinámico y tal vez un mecanismo primitivo de fagocitosis”, explica este microbiólogo. Esto es un dato clave, pues explicaría cómo apareció la mitocondria, el orgánulo que proporciona energía a todas nuestras células, cuando nuestro antepasado arquea se tragó una bacteria primitiva.
Una de las encendidas polémicas que rodea esta etapa fundamental de la vida en la Tierra es si los eucariotas evolucionaron de los procariotas antes o después de la aparición de las arqueas. El nuevo trabajo dibuja un árbol de la vida con dos ramas principales (arqueas y resto de procariotas) con los eucariotas surgiendo de la primera hace más de 2.000 millones de años. Las lokiarqueas son descendientes directos de ese ancestro común del que hablaba Ettema.

Tal vez lo más frustrante de este descubrimiento es que no sabemos qué aspecto tienen las arqueas de Loki. El estudio no se basa en el organismo en sí, sino en sus genes y proteínas. El nuevo objetivo de Ettema será sacar a estos microbios del fondo del mar y estudiarlos bajo el microscopio, lo que ofrece una doble dificultad. Primero, estas arqueas están tan esparcidas en el tenebroso y gélido fondo marino dada la escasez de nutrientes que las muestras recogidas por los barcos contienen muy pocas. Segundo, su ritmo de división celular es extremadamente lento, puede llevar años, y eso si hay suerte y los científicos adivinan de qué se alimentan. Por eso, al mismo tiempo, van a seguir secuenciando el metagenoma de las profundidades en busca de nuevas especies que aclaren cómo la unión entre los dos grandes imperios procariotas dieron lugar a un tercero, el nuestro.

El linaje perdido

La búsqueda de vida desconocida gracias a las nuevas técnicas de secuenciación genética ha empezado hace muy poco tiempo y ya están dando resultados sorprendentes, explican T. Martin Embley y Tom Williams, de la Universidad de Newcastle, en un artículo complementario publicado en Nature. “La identificación de las lokiarqueas tan pronto en la historia de este campo naciente sugiere que pronto descubriremos entre las arqueas a parientes incluso más cercanos a nosotros”, opinan ambos investigadores, que no han participado en el trabajo.

Purificación López-García, una experta española en evolución microbiana que trabaja en la Universidad París Sur, ofrece una opinión independiente sobre el estudio. La hipótesis propuesta, dice, “sigue en liza con otros modelos para explicar la aparición de los eucariotas, como que surgiesen por simbiosis entre bacterias y arqueas”, resalta. Uno de los mayores problemas de este y muchos oitros trabajos es que “no tienen al organismo en sí, sino que deducen su presencia a partir de los genes”, resalta.

“Se trata de un estudio muy interesante, sobre todo por descubrir un linaje perdido que ayuda a entender un momento clave de la historia evolutiva sobre el que existen bastantes teorías alternativas”, opina Iñaki Ruiz-Trillo, investigador del Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF).

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El Mundo Ciencia

El sonido de las células

Hay que escuchar muy, muy de cerca, pero sí, las células emiten una sinfonía de sonidos. Aunque no van a ganar nunca un Grammy por ello, los diversos pitidos producidos por las células están ofreciendo a los científicos una visión interna de su funcionamiento biomecánico, algo que podría utilizarse incluso para detectar el cáncer.

Investigadores de la Universidad de California, en Los Ángeles, estudiaron las células de la levadura de cerveza, y descubrieron que sus paredes celulares vibraban a un ritmo de 1.000 pulsaciones por segundo. Unos movimientos demasiado leves para ser captados en vídeo, pero que, transformados en sonido, crean lo que los científicos han descrito como un sonido de alta frecuencia (que equivale aproximadamente a dos octavas por encima de la nota media Do en un piano, aunque no pueden ser percibidos a oído desnudo.) 

"Creo que si lo oyes durante demasiado tiempo, puedes volverte loco", asegura el biólogo Andrew Pelling desde la Escuela Universitaria de Londres. También sugiere que los motores moleculares que transportan las proteínas por el interior de una célula son los causantes de la vibración de sus paredes.

¿Pueden aprender algo los científicos del ruido de las células humanas?

Parece que es algo más difícil obtener sonidos de una célula humana que de la levadura de cerveza. Por el momento, los científicos aún no han observado sonidos en las células mamarias, en parte debido a que las células animales poseen membranas cuya ondulación dificulta las vibraciones, al contrario que las rígidas paredes celulares de la levadura o las plantas. Pero las células humanas "se quejan" cuando reciben luz, y el fenómeno podría ser sorprendentemente útil para la ciencia, en especial para la investigación sobre el cáncer.

Cuando Richard Snook y Peter Gardner, biólogos de la Universidad de Manchester, bombardearon células de próstata humana con rayos infrarrojos, los micrófonos detectaron miles de notas simultáneas generadas por las células. El análisis estadístico de estos sonidos, creados por células que, calentadas y enfriadas con rapidez, provocan vibraciones en las moléculas del aire, permitió a Snook y Gardner diferenciar entre células normales y células cancerígenas. "Las diferencias entre una célula sana y otra cancerígena es la que hay entre dos grandes orquestas interpretando a la vez, solo que en la orquesta cancerígena la tuba desafina horriblemente", afirma Gardner.

Gardner está perfeccionando la técnica para conseguir reemplazar los actuales test de detección prebiótica de cáncer de próstata que son poco fiables.

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QUO