Francis en ¡Eureka!: Paleogenética de la lepra medieval

Siguiendo este enlace ya puedes disfrutar del audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre una transcripción con enlaces a artículos técnicos.

Esta semana ha sido noticia que se ha secuenciado el genoma del patógeno responsable de la lepra en la Edad Media. Parece un logro digno de la policía científica (medicina forense) de las series de televisión. ¿Cómo se ha logrado? La paleogenética, también llamada paleontología molecular, es el estudio del ADN de humanos y seres vivos encontrado en restos fósiles y su relación con los seres vivos modernos. Uno de los grandes objetivos de la paleogenética es estudiar cómo han cambiado los patógenos asociados a las enfermedades que nos afectan en la actualidad. Muchas de estas enfermedades han tenido grandes repercusiones en la historia. En agosto del año pasado, el paleogenetista Johannes Krause, de la Universidad de Tubinga, Alemania, realizó una autopsia genética de un cráneo de una mujer danesa que falleció de lepra hace unos 700 años. En un diente encontró ADN humano mezclado con ADN de la bacteria que causa la lepra, llamada Mycobacterium leprae. Esperaba encontrar entre un 1% y un 2% de ADN no humano, pero para su sorpresa más del 90% del ADN no era humano. Gracias a ello, junto a su grupo, ha podido secuenciar el genoma completo de la bacteria responsable de la lepra medieval en Dinamarca y lo ha publicado en la prestigiosa revista Science.

El artículo técnico es Verena J. Schuenemann et al., “Genome-Wide Comparison of Medieval and Modern Mycobacterium leprae,” Science, AOP Jun 13, 2013. Recomiendo consultar a Ann Gibbons, “On the Trail of Ancient Killers,” Science 340: 1278-1282, 14 Jun 2013. En español hay muchas fuentes, por ejemplo, “El enigma genético de la lepra,” El Mundo, 13 jun 2013.

Francis en ¡Eureka!: El genoma de Copito de Nieve, el gorila albino

Ya puedes disfrutar, siguiendo este enlace, del audio de mi sección ¡Eureka! en el programa de radio La Rosa de los Vientos, de Onda Cero. Como siempre una transcripción del audio y algunos enlaces para profundizar.

Esta semana ha vuelto a ser noticia Copito de Nieve, el gorila albino del Zoológico de Barcelona que murió hace diez años. Todo un icono para la ciudad de Barcelona. Copito de Nieve ha sido hasta la fecha el único gorila albino del que se tenga noticia. Comprado por el etólogo Jordi Sabater Pi en 1966 para el Zoológico de Barcelona su fama a nivel mundial nació con una portada de la revista National Geographic en 1967. Murió de cáncer de piel el 24 de noviembre de 2003, pero se conservan muestras de su ADN (quizás pensando en su futura clonación). En humanos el albinismo afecta a una de cada 17.000 personas y es un trastorno hereditario causado por la herencia de genes recesivos de ambos padres. Los albinos se conocen desde la antigüedad. Como curiosidad me gustaría comentar que se cree que el profeta Noé, el constructor del arca de Noé, era albino; al menos así lo indica el libro del profeta Enoc, que forma parte del canon de la Biblia de la Iglesia ortodoxa etíope, pero no es aceptado como canónico por las demás iglesias cristianas.

Más información en José R. Alonso, “¿En qué se parecen Copito de Nieve y Noé?,” UniDiversidad, 08 May 2013.

Hay dos tipos fundamentales de albinismo: el más común es el albinismo oculocutáneo, donde falta el pigmento, la melanina, en ojos, pelo y piel, y el albinismo ocular, presente solo en machos, donde la melanina falta sólo en los ojos. Copito de Nieve presentaba albinismo oculocutáneo. Como el ADN de Copito de Nieve se conserva en el Zoo de Barcelona gracias a una muestra de sangre que fue congelada antes de su muerte, investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (centro mixto del CSIC y la Universidad Pompeu Fabra) han secuenciado con éxito su genoma completo y han averiguado la causa genética de su albinismo.

¿El gen responsable del albinismo de Copito de Nieve es el mismo gen que lo causa en humanos? En humanos y en primates se conocen cuatro genes cuyas mutaciones recesivas pueden causar el albinismo oculocutáneo. Cada uno de los cuatro genes codifican diferentes enzimas en la ruta metabólica de la melanina. La variante OCA1 es causada por el gen TYR que codifica la enzima tirosinasa que cataliza el primer paso de la síntesis de la melanina; la variante OCA2 por un gen que codifica una proteína que regula el pH del melanosoma; la variante OCA3 por el gen TYRI1 que codifica una catalasa relacionada con la tirosinasa; y la variante OCA4 por el gen MATP (también llamado gen SLC45A2) que codifica una proteína de membrana que facilita la síntesis de melanina y que actúa como antigen para la formación de los melanocitos. Comparando el genoma de Copito de Nieve con el de otros dos gorilas no albinos se ha comprobado que en su caso el albinismo oculocutáneo es de tipo OCA4, en concreto, debido a un cambio de un único aminoácido en la proteína de membrana del gen MATP (o SLC45A2). Esta variante del albinismo es muy poco habitual en humanos.

El artículo técnico (de acceso gratuito) es Javier Prado-Martinez et al., ”The genome sequencing of an albino Western lowland gorilla reveals inbreeding in the wild,” BMC Genomics 14: 363, May 2013. En esta figura, wt es el gen para un gorila no albino y G518R es el de Copito de Nieve; se ve que el aminoácido glicina (G) está sustituido por arginina (R).

Se ha publicado esta semana que los padres de Copito de Nieve eran familiares cercanos, quizás tío y sobrina, con lo que este gorila albino sería resultado de un incesto (producto de la endogamia). El análisis de la variabilidad del genoma permite estudiar el grado de consanguinidad. En general, las copias materna y paterna del genoma en los gorilas difieren en casi dos nucleótidos cada 1.000 bases. En Copito de Nieve hay regiones de millones de bases en las que no hay ninguna diferencia entre ambas copias, lo que indica que son heredadas de un pariente común como resultado de la endogamia. Alrededor del 12% del genoma de Copito de Nieve es homocigoto. Un porcentaje muy elevado que sólo es posible en caso de que sus dos padres estén muy emparentados.

Recomiendo leer a CSIC, “La endogamia causó el albinismo de Copito de Nieve,” SINC, 4 Jun 2013; y Antonio Madridejos, “Los padres de Copito de Nieve eran familiares cercanos,” elPeriódico.com, 4 Jun 2013.

Hay muchas relaciones de parentesco que permiten explicar una consanguinidad del 12%, como el apareamiento entre hermanos, o entre abuelos y nietos, o incluso entre primos hermanos. Sin embargo, teniendo en cuenta las pautas de comportamiento entre gorilas se cree que lo más probable es una relación entre tío y sobrina, un macho adulto expulsado del grupo, algo muy habitual, que más tarde entra en contacto con una hembra joven que busca una nueva comunidad. Me gustaría destacar que en humanos también es más probable el albinismo en familias consanguíneas.

Una vez conocida cuál es la mutación, el estudio abre la puerta a cruzar a los descendientes de Copito que sean portadores con el objetivo de obtener un nuevo gorila albino. Como el albinismo es una característica genética recesiva, para manifestarse en un individuo es necesario que sus dos padres sean portadores de la mutación. Copito de Nieve tuvo 21 hijos, de los cuales 3 le sobreviven; también están vivos 11 nietos, de un total de 21, y 4 bisnietos. Ninguno de ellos ha nacido albino. Cruzar dos descendientes de Copito de Nieve portadores del gen recesivo descubierto permitiría, según las reglas de la herencia, lograr un albino con una probabilidad del 25%. Sin embargo, esto no forma parte de los planes del zoo de Barcelona. Hoy en día los zoos europeos buscan todo lo contrario, aumentar la diversidad genética mediante apareamientos de individuos muy alejados.

En 2009 se publicó un estudio sobre la endogamia en los Austrias, en concreto, el estudio genético indicó que la consanguinidad del rey Carlos II era similar a la de un hijo incestuoso. Carlos II El Hechizado fue resultado de los repetidos cruces entre parientes próximos que se dieron en sus antepasados. Su coeficiente de consanguinidad era mayor del 25%, similar al del fruto de una relación entre padre e hija, o entre hermano y hermana. Esta alta consanguinidad fue un factor clave en la desaparición de la dinastía de los Austrias en España porque cuando murió Carlos II en 1700 no dejó descendencia. Este resultado fue obtenido por Gonzalo Álvarez Jurado, catedrático de Genética en la Universidad de Santiago de Compostela, y varios colegas que analizaron la consanguinidad de 16 generaciones en el árbol genealógico de Carlos II desde que Felipe el Hermoso inauguró la dinastía al casarse con Juana La Loca. Como no se disponía del ADN de estos personajes se realizó un análisis de la mortalidad infantil en los descendientes de cada rey hasta los 10 años, que está en relación directa con el coeficiente de consanguinidad. También estudiaron las enfermedades achacables a mutaciones genéticas recesivas, que necesitan heredarse de los dos progenitores. Por ejemplo, Carlos II padecía raquitismo, por lo que no pudo tener hijos y a los 30 años parecía un viejo. En los Borbones el grado de consanguinidad es mucho menor.

Más información en M. Ruíz de Elvira, “La endogamia mató a los Austrias,” El País, 15 Abr 2009; María Valerio, “La endogamia acabó con los Austrias,” El Mundo, 15/04/2009. El artículo técnico es Gonzalo Alvarez, Francisco C. Ceballos, Celsa Quinteiro, “The Role of Inbreeding in the Extinction of a European Royal Dynasty,” PLoS ONE, 4: e5174, April 15, 2009 [acceso gratuito].

Para acabar, hay muchos animales blancos en los zoológicos, como los leones blancos, los tigres blancos o incluso los pavos reales blancos, ¿también se trata de albinos? En la mayoría de los casos no se trata de albinismo, sino de leucismo, que a diferencia del albinismo, no produce ningún cambio de coloración, ni defectos de visión en los ojos del animal. Estos animales leucísticos son capaces de producir melanina y por ello tienen los ojos con un color normal. Sólo se tratará de albinismo oculocutáneo cuando no existe melanina en el iris. Los oyentes deben fijarse si los ojos son de color violeta o incluso rojo, porque la luz penetra por el iris y se refleja de los vasos sanguíneos de la retina.

Más información en Biogeocarlos, “Leones blancos,” La Ciencia de la Vida, 24 Mar 2008.

Si aún no has escuchado el audio, sigue este enlace.

Nanopartículas de insulina autorreguladas por glucosa para diabéticos

Diabetes mellitus es un trastorno de la regulación de la glucosa que afecta a unas 366 millones de personas en todo el mundo. El tratamiento ideal para los pacientes sería un sistema artificial con un control en “bucle cerrado” capaz de imitar la actividad del páncreas y liberar insulina en respuesta a los cambios en el nivel de glucosa en sangre. Zhen Gu (MIT, EEUU) y sus colegas han desarrollado un sistema de liberación de insulina auto-regulado por el nivel de glucosa basado en una red polimérica inyectable y biodegradable. El sistema está basado en nanopartículas cargadas que encapsulan insulina y enzimas que detectan el nivel de glucosa (en concreto, glucosa oxidasa GOx). Las nanopartículas se unen electrostáticamente entre sí formando un material poroso nanocompuesto (nanocomposite) capaz de liberar insulina en respuesta a las concentraciones de glucosa. El sistema se puede administrar por vía subcutánea y ha sido probado in vivo en ratones con diabetes mellitus tipo 1. Una sola inyección estabilizó los niveles de glucosa en sangre de los ratones durante 10 días. Todavía es muy pronto para hablar de pruebas en humanos, pero esta tecnología me parece muy prometedora. El artículo técnico es Zhen Gu et al., “Injectable Nano-Network for Glucose-Mediated Insulin Delivery,” ACS Nano 7: 4194–4201, May 2, 2013.

Apoya la iniciativa “Raras pero no invisibles…”

Carlos (@CarlosMGuevara), emprendedor malagueño y cofundador de Sombradoble (@SDciencia), está recaudando fondos vía crowdfunding para realizar un documental sobre enfermedades raras. Una iniciativa muy interesante que merece todo nuestro apoyo. El documental pretende aumentar el conocimiento que tiene el público general sobre los afectados de estas enfermedades y sobre la investigación que se está realizando en España en esta línea. Será distribuido de forma libre con licencias tipo Creative Commons para que cualquiera pueda verlo de forma gratuita. Apoyan la iniciativa la Universidad de Málaga, el Centro de Investigaciones en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), la Fundación Andalucía Emprende (Junta de Andalucía) y varias asociaciones de pacientes. Se quiere grabar el documental en Málaga, Sevilla, Madrid y Valencia (aunque esto podría modificarse).

Los que deseen apoyar la propuesta con una módica contribución pueden seguir este enlace. Allí pueden encontrar toda la información sobre el proyecto, incluyen dos vídeos de presentación.

Francis en ¡Eureka!: La clonación de células troncales pluripotentes humanas

Ya está disponible el audio de mi sección ¡Eureka! en el programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Sigue este enlace para disfrutarlo. Como siempre una transcripción libre.

La noticia de la semana ha sido la clonación de células madre humanas. Desde que se clonó la oveja Dolly en 1996 muchos investigadores han tratado de clonar células humanas por sus aplicaciones en medicina regenerativa. ¿Por qué ha costado tanto tiempo clonar células humanas? La oveja Dolly fue clonada a partir de una célula adulta mediante una técnica llamada transferencia nuclear somática. Se tomó el núcleo de una célula de la glándula mamaria de una oveja y se introdujo en un óvulo no fecundado y sin núcleo. Fueron necesarios 277 embriones fallidos para producir un nacimiento y en 2003, la oveja Dolly murió de vejez prematura (vivió la mitad que una oveja normal).

Todas las células tienen el mismo ADN en su núcleo, pero son muy diferentes entre sí (basta comparar una neurona y una célula de la piel). Pero todas las células pueden nacer a partir de células troncales pluripontentes, las llamadas células madre, capaces de diferenciarse en cualquier otra célula del cuerpo. Shoukhrat Mitalipov (del Centro Nacional de Investigación en Primates de Oregón, en EEUU) y sus colegas, entre ellos la embrióloga española Nuria Martí, emigrada a EEUU por los recortes en ciencia en España, han logrado aplicar la técnica utilizada con la oveja Dolly a células humanas.

Algunos oyentes recordarán que un científico surcoreano, el Dr. Hwang, experto en células madre, afirmó haberlo logrado en marzo de 2004, pero en diciembre de 2005 se descubrió había falsificado los datos de sus experimentos sobre la clonación de embriones humanos. Se levantó un gran escándalo y fue condenado a dos años de cárcel por un tribunal de Seúl. Ha costado casi 10 años de intenso trabajo lograr la clonación humana y lo más curioso es que la clave ha sido utilizar la cafeína.

Recomiendo leer a Gretchen Vogel, “Human Stem Cells From Cloning, Finally,” News & Analysis, Science 340: 795, 17 May 2013, y a David Cyranoski, “Human stem cells created by cloning. Breakthrough sets up showdown with induced adult lines,” Nature 497: 295–296, 16 May 2013. El artículo técnico es Masahito Tachibana et al., “Human Embryonic Stem Cells Derived by Somatic Cell Nuclear Transfer,” Cell, AOP, 15 May 2013. La cafeína se introdujo en la clonación de monos en S.M. Mitalipov, “Reprogramming following somatic cell nuclear transfer in primates is dependent upon nuclear remodeling,” Human Reproduction 22: 2232-2242, 2007.

En español recomiendo leer a Nuño Domínguez, “La clonación humana, cuestión de cafeína,” esMateria, 17 mayo 2013, y a Alfredo Pascual, “Nuestra generación no verá un órgano clonado, y mucho menos un ser humano,” El Confidencial, 17 mayo 2013.

Sábado, reseña: “Mala Farma” de Ben Goldacre

Me gustó “Mala Ciencia,” un libro fresco y necesario. El nuevo libro de Ben Goldacre, “Mala Farma,” editado por Paidós Contextos, sigue el mismo camino, pero lo lleva hasta el extremo. Quizás demasiado. Un libro recomendable para estudiantes de medicina y profesionales de la salud, pero que puede dejar un mal sabor de boca a los que somos pacientes potenciales. Goldacre en “Mala Farma” se recrea en la hipérbole, una figura retórica poco habitual en el ensayo de divulgación científica. En mi opinión, la hipérbole resulta un poco desagradable en un texto de 380 páginas. La verdad, no puede ser verdad que todo sea tan malo como lo pinta Goldacre en su libro. Su recopilación de casos (muchos poco conocidos) muestran una situación de la medicina y la farmacología tan escandolosa que el inexperto como yo llega a la conclusión de que no puede ser todo tan malo como lo pinta Goldacre en “Mala Farma.” Por supuesto, espero no equivocarme.

En el primer capítulo se trata el problema de los “Datos que faltan.” La ciencia funciona a base de contrastar hipótesis; cuando uno propone una hipótesis para explicar un fenómeno físico y realiza una experimentación para ratificarla, puede que, por  contra, los datos muestren que la hipótesis era incorrecta; en dicho caso, lo normal es que omita publicarlo, por vergüenza y porque publicar resultados negativos es casi imposible. Sin embargo, como nos cuenta Goldacre, en medicina el asunto es más complicado, hay vidas humanas en juego.

“En 2009, se publicó por primera vez un estudio que examinaba en concreto cuántas de esas primeras pruebas clínicas experimentales en seres humanos llega a ver la luz y cuántas quedan ocultas. Reunidos todos los ensayos de este tipo aprobados por un comité deontológico a lo largo de un año, se constató que al cabo de cuatro años [aún no] se habían publicado nueve de cada diez, y transcurridos ocho años, cuatro de cada cinco seguían sin estarlo.” [Páginas 26-27]

En física (y otras ciencias) no hay daños colaterales en pacientes debido a que no se publiquen los resultados negativos (las hipótesis fallidas).

“Dado que los investigadores gozan de total libertad para ocultar los resultados que quieran, los daños a los que se ven expuestos los pacientes son de una magnitud inconmensurable en el campo de la medicina, desde la investigación a la práctica diaria. Los médicos ignoran totalmente los verdaderos efectos de los tratamientos que aplican. ¿Funciona realmente este fármaco o me han ocultado la mitad de los datos? Vaya usted a saber. ¿Vale la pena este costoso fármacoo se han maquillado los datos? Vaya usted a saber. ¿Matará este fármaco a los pacientes? ¿Hay alguna evidencia de que sea peligroso? Vaya usted a saber.” [página 28]

Goldacre destaca la importancia de los metaanálisis realizados por la Colaboración Cochrane, como ya hizo en “Mala Ciencia,” aunque en “Mala Farma” el discurso resulta un poco pesado pues se reiteran los argumentos una y otra vez, como tratando de que hasta el más torpe se entere de lo que se quiere decir.

En el segundo capítulo “¿De dónde salen los nuevos medicamentos?” y en el tercero “Malos organismos reguladores,” Goldacre nos recuerda que “la pela es la pela” (en inglés “money talks”).

“La investigación sobre eficacia comparativa [de fármacos] es crucial, [pero muy costosa]. Barack Obama [actual presidente de EEUU] demostró a muchos académicos y médicos que comprendía [con claridad] los grandes problemas de la sanidad al anunciar [en 2008] que gastaría 1.000 millones de dólares en ensayos clínicos comparativos entre los fármacos que se emplean en los tratamientos más corrientes. [...] Porque la investigación sobre eficacia comparada de fármacos es un campo de vital importancia para todos, y en muchos casos la utilidad de averiguar cuál es el fármaco existente que mejor resultado da supera con creces el coste de desarrollar nuevos fármacos.” [páginas 144-145]

En el capítulo cuarto, “Malos ensayos clínicos,” se nos recuerda que hay efectos espurios en los ensayos si se realiza un número muy elevado de análisis o si se dividen los resultados en un número muy grande de subgrupos. Yo destacaría los comentarios de Goldacre sobre el ensayo de un procedimiento quirúrgico llamado endarteriectomía.

Los investigadores “decidieron examinar hasta qué extremo podían poner en práctica esta idea (en broma) dividiendo a los pacientes en la mayor cantidad de subgrupos imaginables. [... En uno de dichos subgrupos] observaron que el beneficio de la cirugía dependía del día de la semana en que había nacido el paciente: sería de imbéciles basar las decisiones clínicas en ese dato. Observaron [también] una maravillosa relación casi lineal entre el mes de nacimiento y el resultado clínico: en los pacientes nacidos en mayo y junio se observó un extraordinario beneficio, pero a medida que corría el calendario el efecto se diluía más y más, hasta que en marzo la intervención tenía visos de ser casi perjudicial. Si estos resultados descubrimientos hubieran sido en relación con una variables biológica plausible, como la edad, el análisis de dicho subgrupo habría sido difícil de ignorar.” [página 193]

El breve capítulo cinco, “Ensayos clínicos más amplios y más sencillos,” da paso al sexto, “Marketing.” Me ha resultado muy pesada la lectura de este capítulo. Yo destacaría el siguiente párrafo sobre el conflicto de intereses: “business is business, science is science.”

“Los científicos están obligados a declarar sus intereses económicos cuando publican un trabajo. Pero los editores [de las revistas científicas] que imponen este requisito a los colaboradores, casi todos se han eximido ellos mismos. Es curioso. La industria farmacéutica tiene unos ingresos de [unos] 600 billones de dólares y compra muchísimo espacio publicitario en las revistas académicas, lo que representa muchas veces el capítulo más importante de sus ingresos.”  [página 274]

Este problema no sólo afecta a los demás médicos, también nos afecta a todos nosotros (si somos médicos o futuros médicos). Goldacre recomienda algo obvio, pero como muchas cosas obvias, que se olvida fácilmente.

“Todos los médicos deben declarar los pagos, obsequios, invitaciones, cursillos formativos, etcétera, a los pacientes, a los colegas y en un registro central.” [página 302]

El epílogo final, “Mejores datos,” resume todo el libro en unas veinte páginas. Su primer párrafo merece ser repetido.

“Estarán abrumados, y no se lo reprocho. Dedicaremos unos instantes a recapitular y a reflexionar sobre cómo se defendería un ejecutivo de la industria para, a continuación, ver cómo arreglar las cosas.” [Página 305].

En resumen, un libro muy bien documentado, con gran número de referencias bibliográficas, pero cuya lectura resulta pesada. Repetir los mismos argumentos una y otra vez no ayuda a entenderlos mejor. Me gustó “Mala Ciencia,” pero no me ha gustado tanto “Mala Farma,” aunque recomiendo su lectura a los médicos y a quienes aspiran a serlo. Seré muy crédulo, pero no me parece que el panorama farmacológico sea tan pésimo como sugiere Goldacre en su libro “Mala Farma.”

La neurogénesis en adultos moldea la personalidad

La neurogénesis es la aparición de nuevas neuronas y células gliales en el encéfalo. Durante mucho tiempo se pensó que la plasticidad del sistema nervioso central se limitaba a la modulación de las sinapsis entre neuronas. Se publica en Science un artículo que afirma que la neurogénesis en los adultos ayuda a la plasticidad y moldea la conectividad neuronal de acuerdo a las necesidades del individuo durante su vida, es decir, moldea la personalidad (al menos en ratones). Igual que dos gemelos se diferencian conforme crecen, adquiriendo rasgos individuales, un estudio en ratones modificados genéticamente para ser idénticos ha mostrado que se comportan de forma diferente gracias a la neurogénesis. La vida que vivimos nos hace ser quienes somos y la neurogénesis podría jugar un papel importante (al menos en el hipocampo de ratones). Como nos cuentan, no sin cierta poesía, Olaf Bergmann, Jonas Frisén, “Why Adults Need New Brain Cells,” Science 340: 695-696, 10 May 2013, que se hacen eco del artículo técnico de Julia Freund et al., “Emergence of Individuality in Genetically Identical Mice,” Science 340: 756-759, 10 May 2013.

Por cierto, en el encéfalo adulto de los mamíferos sólo se generan nuevas neuronas en el bulbo olfativo y en el hipocampo; en los humanos, la excepción, sólo se producen en el hipocampo. Entender la neurogénesis permitirá el desarrollo de fármacos que activen la producción de nuevas células nerviosas en el hipocampo como vía terapéutica para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

Las medidas normales del “pico de viuda” de la mujer caucásica española

El pico de viuda se refiere a la forma en V de la línea del cabello sobre la mitad superior de la frente. Para emularlo en una implantación pilosa frontal hay que medirlo y caracterizarlo. Se publica un estudio del pico de viuda en 103 mujeres españolas caucásicas (de la plantilla sanitaria de un hospital sevillano) con una media de edad de 29,7 años. Las dimensiones medias del pico de viuda fueron de 1,01 cm de alto y 2,13 cm de ancho. El conocimiento de este patrón de distribución de la línea de implantación pilosa frontal puede ayudar en el caso de pacientes con una alopecia androgenética femenina de patrón masculino que deba ser corregida quirúrgicamente mediante trasplante capilar. Un estudio realmente curioso de C. Ceballos et al. (Dep. Dermatología, Hospital Universitario Virgen Macarena, Sevilla), “Estudio de patrones de implantación pilosa frontal en la mujer española caucásica,” Actas Dermo-Sifiliográficas, AOP 14 Jan 2013. Me he enterado gracias a Marc Abrahams, “Widow’s Peak Measurements of Spanish Caucasian Women,” Improbable research, Apr 11, 2013.

Cómo funciona CLARITY, la técnica que vuelve transparente un encéfalo

CLARITY es el nombre de una técnica que permite que órganos de seres vivos (extraídos del cuerpo) se vuelvan ópticamente transparentes y permeables a macromoléculas. Mediante una tinción adecuada se pueden ver las células individuales, así como estructuras intracelulares e incluso complejos protéicos (en el encéfalo de un ratón se pueden ver todas las neuronas, sus conexiones (conectoma), e incluso los neurotransmisores). Los órganos donados para investigación “renacen” gracias a esta nueva técnica, que sustituye al uso de cortes y a las técnicas de reconstrucción 3D basadas en tomografía. El vídeo de youtube que abre esta entrada no deja lugar a dudas, esta técnica será de uso común en los próximos años y nos permitirá disfrutar de cosas que hasta hoy sólo podíamos imaginar. El artículo técnico es Kwanghun Chung et al., “Structural and molecular interrogation of intact biological systems,” Nature, AOP 10 April 2013; recomiendo ver los 17 vídeos de la información suplementaria (a partir de los cuales se ha editado el vídeo youtube), merecen la pena. También recomiendo leer a Helen Shen, “See-through brains clarify connections. Technique to make tissue transparent offers three-dimensional view of neural networks,” Nature 496: 151, 11 Apr 2013.

Alimentómica, un nuevo enfoque a las ciencias de la nutrición y de los alimentos

Genómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica, … Vivimos en la era de la “narcisómica” como decía Carina Dennis en Nature. Hay ómicas de todo lo habido y por haber, incluso de las ciencias de los alimentos y de la nutrición. Ya existían la nutrigenómica y la nutrigenética, pero para englobarlas el español Alejandro Cifuentes, del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación, CIAL (UAM-CSIC), introdujo en el año 2009 la alimentómica (foodomics en inglés, que a Cifuentes le gusta traducir por foodómica); en realidad el término ya había sido usado en páginas web desde 2007, pero su primera aparición en una revista impactada es de Cifuentes. Según la página web del Laboratory of Foodomics, la alimentómica denomina una “nueva disciplina que emplea técnicas ómicas para investigar los alimentos, incluyendo sus múltiples conexiones con la nutrición y la salud.” El secreto, como el de todas las ómicas, es el empleo de herramientas de alto rendimiento para el análisis masivo de datos, lo que llaman big data, en el contexto de las ciencias de los alimentos y con el objetivo de mejorar la nutrición humana y sus consecuencias para la salud. JAL nos los contó de forma breve en “Entre Probetas” (escucha el audio del programa de RNE). En Diciembre de 2012 la revista Analytical Chemistry dedicó la portada a la alimentómica. Aunque todavía no forma parte del Omics Gateway de Nature, auguro que no faltará mucho para ello.

Sábado, reseña: “Neurociencia para Julia” de Xurxo Mariño

“En tu cabeza hay unos 86 000 millones de pequeñas baterías cargadas con unos 70 mV (milivoltios). Hay más iones de sodio (Na+) en la cara exterior de la membrana plasmática de tus neuronas que en la interior, pero hay más iones de potasio (K+) en la interior que en la exterior. Los dos tipos de iones tienen carga positiva, pero el cómputo global de esas cargas da como resultado una mayoría de cargas positivas en el exterior respecto al interior, por lo que este último actúa como polo negativo. Las bombas de Na/K mantienen esta distribución desigual de iones consumiendo gran parte de la energía que tomas con los alimentos. El Na+ se acumula como el agua en un embalse, cuando abres la compuerta el agua fluye con fuerza; la membrana de las neuronas tiene muchas compuertas que al abrirse de forma brusca producen una ráfaga de iones Na+ que viajan por sus axones como una sucesión de descargas eléctricas. Cada chorro de Na+ activa la apertura de compuertas que permiten el flujo de los iones K+ en sentido contrario. Esta corriente eléctrica recarga la batería y restituye la distribución inicial de cargas a ambos lados de la membrana. El potencial de acción es la señal eléctrica en una neurona que se produce por la entrada a la célula de un chorro de Na+ seguida de la salida de un chorro de K+. En el “lenguaje” de las neuronas el potencial de acción representa un “1″ y su ausencia un “o.” Las neuronas se comunican entre sí en código binario, como los ordenadores digitales.”

Hacer fácil lo difícil es el reto que ha de superar todo divulgador científico. Xurxo Mariño lo supera con maestría en “Neurociencia para Julia,” Laetoli, Nov. 2012 (221 páginas), un libro que nos introduce con sus 24 capítulos, en pequeñas dosis, como la buena cocina de autor, en los secretos de la actividad eléctrica y química que da lugar a tu mente. ¿Quién es Julia? Julia eres tú. Xurxo te guiará para que descubras la esencia de tu ser, tu “yo.” La síntesis de la exposición es la gran virtud del autor, pues no hay tema de neurociencia que no se cubra en el libro (solo echo en falta el tema tabú, las neuronas espejo, y algo de psicología evolutiva). Por ello, el libro es ideal para cualquier persona que quiera introducirse por primera vez en el campo de la neurociencia, casi sin jerga, sin paja, yendo siempre al grano y en un formato que facilita la lectura discontinua (en el metro, en el bus o a ritmo de tentempiés). Te soy sincero, Xurxo es amigo, pero no es la amistad la que me obliga a recomendarte esta joya de la divulgación científica. Su lectura te hará soñar con ovejas eléctricas.

“El lenguaje de las neuronas se escribe en forma de pulsos eléctricos, pero este “idioma” está enriquecido con sinapsis eléctricas y, sobre todo, químicas. En muchos libros podrás leer que las sinapsis son “el lugar donde se transmite el impulso nervioso,” pero esa descripción induce a error. La comunicación en la mayoría de las sinapsis es química: al alcanzar el final del axón (terminal presináptico), la señal eléctrica (el potencial de acción) no sigue adelante, desaparece e induce la liberación de una sustancia química (un neurotransmisor) al exterior de la célula (el espacio sináptico), desde donde llega a un receptor de una de las dendritas de otra neurona. El axón de cada neurona se ramifica para establecer en promedio unas 1000 sinapsis. El efecto de los neurotransmisores sobre la neurona receptora depende del tipo de receptor: en la sinapsis excitadora la neurona se excita y tiende a producir nuevos potenciales de acción, pero en las sinapsis inhibidoras se impide que la batería de la neurona se descargue y se produzcan más potenciales de acción. Los neurotransmisores inducen pequeñas variaciones eléctricas llamadas potenciales sinápticos (PP.SS.), cuya amplitud es mucho menor que los potenciales de acción y pueden generar cambios eléctricos tanto positivos (PP.SS. excitadores) como negativos (PP.SS. inhibidores). Más aún, la misma neurona liberando el mismo neurotransmisor puede ejercer efectos distintos en las distintas sinapsis que forme, porque su efecto está determinado por el receptor, no por el neurotransmisor. El cuerpo principal de una neurona con sus dendritas es como una cabeza con miles de orejas. Cada oreja representa a cada una de las sinapsis que recibe esa célula, y en cada una de ellas la neurona está “escuchando” un mensaje que significa “excitación” o “inhibición” (dependerá del tipo de oreja). ¿Qué hace la neurona? ¿Se excita o se inhibe? Julia, lo que haga la neurona en cada momento dependerá de la suma los mensajes que recibe por todas las orejas. Si esa suma inclina la balanza hacia el lado de la excitación, entonces generará al comienzo de su axón nuevos potenciales de acción. Por el contrario, si la balanza se inclina hacia el lado de la inhibición, se quedará “callada” hasta que la cosa cambie.”

Lo mejor del libro de Xurxo es que te deja con ganas de más. Cada uno de los 24 capítulos es una breve exposición de un tema que requeriría un libro entero. Por ejemplo, en las 10 páginas del capítulo 13, “El misterio del sueño,” se describe como renace tu “yo” cada mañana al despertar, todas las fases del sueño, cómo se observan en los experimentos y cuáles son las teorías más importantes sobre su función. Otro ejemplo, todo lo que siempre has querido saber sobre el efecto de las drogas (“sustancias que alteran el funcionamiento normal del sistema nervioso”) lo tienes en las 8 páginas del capítulo 17, “Moléculas que cambian el “yo”.”  Parece increíble, pero cada párrafo ha sido seleccionado con extremo cuidado para que su contenido sea el mínimo imprescindible para cubrir el objetivo del autor. En  este sentido, “Neurociencia para Julia” es toda una lección para los divulgadores. Imagina una gimnasta de rítmica en acción, todos sus movimientos parecen naturales, como si no costaran esfuerzo, como si lograr una precisión exquisita fuera algo trivial; viendo a la gimnasta cualquiera se imagina a sí mismo haciendo lo mismo, ¡parece tan fácil! Sin embargo, todos sabemos que no lo es. Leyendo el libro de Xurxo me ha venido varias veces a la mente esta imagen.

“El “yo” es el producto de la actividad metabólica y eléctrica del encéfalo y el resto de estructuras del sistema nervioso. Al perder la consciencia, el “yo” no se va a ninguna parte: simplemente deja de ser generado por la actividad neuronal. Se desvanece. Julia, esto que a tí y a mí nos parece evidente, no ha sido siempre así, incluso hoy, hay mucha gente que opta por una explicación mística para la mente. Pero no es posible separar la mente de la estructura que la crea. Todos experimentamos una desaparición del “yo” cada vez que nos quedamos profundamente dormidos. El hecho de que la actividad neuronal pase de un ritmo de 40 Hz a uno de 1-4 Hz hace que perdamos la consciencia. Para que aparezca el “yo” y una persona tenga consciencia de su existencia se necesitan dos cosas: por un lado, que la persona esté despierta (estado de vigilia) y, por otro, que la persona se entere de que está despierta (que la vigilia vaya acompañada de autoconsciencia). Estas dos condiciones no se dan siempre. Durante el sueño profundo y la anestesia general, los niveles de vigilia y consciencia son bajos. Durante las ensoñaciones del sueño REM, la vigilia sigue bajo mínimos, pero el nivel de consciencia es algo mayor. A partir de cualquiera de estos estados del sueño puede darse una transición rápida a la vigilia consciente. Una persona en estado vegetativo muestra vigilia pero no consciencia. Sus neuronas funcionan bien de manera individual, pero no se conectan entre sí de manera coordinada.”

¿Qué he echado en falta en el libro de Xurxo? Los que hemos leído otros libros de neurociencia (hace años yo leía mucho en el contexto de la computación basada en redes de neuronas artificiales) echamos en falta muchos detalles técnicos. El viaje de Xurxo por la máquina de la mente es como un viaje por Italia viendo un documental de TV de 60 minutos de duración; aunque sea de factura exquisita, Italia es muy grande y solo podrá presentar unas pocas imágenes icónicas; viajar a Roma viendo el documental es algo que no tiene nada que ver con pasear por el Campidoglio o ver la Fontana di Trevi al atardecer. Este defecto es también una virtud, pues el libro va dirigido a un público general que no ha recibido una formación previa en neurociencia y que quiere aprenderlo todo con el mínimo esfuerzo. “Neurociencia para Julia” cubrirá todas las expectativas de su público objetivo.

Por otro lado, como suele pasar con el primer libro de muchos divulgadores, también se echa en falta un poco de opinión personal. El libro se lee fácil, pero es algo frío (lo que no quita que a veces haya escuchado en mi mente la cálida voz de Xurxo recitando los pasajes del libro, a algunos andaluces el acento gallego nos resulta atractivo). Falta opinión, falta  que el autor se “arremangue” y se moje mostrándonos sus opiniones personales sobre los temas más polémicos y controvertidos que se presentan en el libro (muchos de ellos de soslayo, como para que no se note). El autor ha superado la prueba del algodón y le deseo “mucha mierda,” pero espero ansioso un libro de divulgación más técnico sobre electrofisiología en el que Jorge Mariño nos hable del estado del arte en la metrología intracelular de la actividad neuronal y el papel del circuito tálamo-córtico-talámico en la consciencia.

En resumen, te recomiendo comprar, leer y disfrutar con “Neurociencia para Julia,” de Xurxo Mariño, porque con toda seguridad, si sigues mi consejo, no te arrepentirás.

La posible relación de la epigenética con la heterogeneidad intratumoral en el cáncer

Ya hemos hablado en este blog de lo heterogéneas que son las células dentro de un tumor malignos (heterogeneidad intratumoral) en “el cáncer es único y diferente en cada paciente,” 21 ene 2013. La inestabilidad genética inherente al cáncer se cree que produce una heterogeneidad genética y una jerarquía de diferenciación celular en las diferentes poblaciones del tumor. Un nuevo artículo en Science sugiere que puede haber otros mecanismos adicionales, quizás relacionados con la epigenética. Kreso et al. han estudiado la “evolución” de una célula de 10 tumores colorrectales humanos diferentes, las han clonado y luego las han xenoinjertado en ratones. Las mutaciones en 42 genes que se han observado presentan un patrón muy diferente, casi aleatorio, en los diferentes xenoinjertos. Estas variaciones son mayores de lo esperado según los modelos matemáticos y estadísticos de la heterogeneidad genética. Conforme más profundizamos en la dinámica de los tumores más complicados resultan. Nos lo cuentan Andriy Marusyk, Kornelia Polyak, “Cancer Cell Phenotypes, in Fifty Shades of Grey,” Science 339: 528-529, 1 Feb 2013, que se hacen eco del artículo técnico de Antonija Kreso et al., “Variable Clonal Repopulation Dynamics Influence Chemotherapy Response in Colorectal Cancer,” Science 339: 543-548, 1 Feb 2013.

Un vídeo del BSC sobre el corazón latiendo gana un concurso de la revista Science y la NSF

Este vídeo de Guillermo Marín, Fernando Cucchietti, Mariano Vázquez y Carlos Tripiana, afiliados al Barcelona Supercomputing Center, ha ganado el  2012 International Science Visualisation Challenge, concurso de la revista Science y la NSF (National Science Foundation) de EEUU. El vídeo titulado “Alya Red: A Computational Heart” presenta una simulación por ordenador tridimensional de un corazón latiendo. Aunque está en inglés, como debe ser, puedes elegir subtítulos en español, ¡qué lo disfrutes!

Más info en Special Feature on 2012 International Science & Engineering Visualization Challenge, Science, Feb 1, 2013, y Video winners, Science 1 February 2013.

Espectacular vídeo de cómo un bacteriófago T7 infecta a una bacteria E. coli

Ian Molineux (Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Texas en Austin) y sus colegas han logrado visualizar mediante criotomografía electrónica cómo un virus T7 camina por la superficie de una bacteria E. coli, la reconoce, se fija en su superficie y penetra a través de su membrana doble fosfolipídica. El virus T7 tiene una especie de antenas plegadas en su superficie que es capaz de desplegar en la membrana celular para caminar sobre ella y encontrar un lugar óptimo para la infección. Tras infectar a la bacteria con su ADN, el tubo de inyección colapsa y la membrana de la célula infectada se sella. El artículo técnico es Bo Hu, William Margolin, Ian J. Molineux, Jun Liu, “The Bacteriophage T7 Virion Undergoes Extensive Structural Remodeling During Infection,” Science 339: 576-579, 1 February 2013 (el artículo ya apareció online el 10 de enero). La información suplementaria (de acceso gratuito) no tiene desperdicio.

Francis en ¡Eureka!: El cáncer es único y diferente en cada paciente

Podéis escuchar el audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos de Onda Cero siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción.

Lo primero, ¿qué es el cáncer? El cáncer no es una enfermedad sino todo un conjunto de enfermedades cuya característica común es el desarrollo de un  tumor: un conjunto de células que se comportan de forma anormal en un tejido y que de alguna forma evitan los mecanismos de protección que detectan las células anormales e inducen su apoptosis (su “suicidio” celular). Estas células se reproducen y pueden crecer sin control hasta formar un tumor, que se califica de benigno o maligno en función de si produce metástasis, es decir, si las células del cáncer pueden migrar a otros tejidos circulando por los vasos sanguíneos y linfáticos, produciendo tumores en otras partes del cuerpo.

¿Cuál es la causa del cáncer? Hay muchas posibles causas de las mutaciones en una célula cancerígena, los llamados agentes carcinógenos, como la radiactividad, la radiación ultravioleta, el consumo de ciertos productos (como el tabaco), e incluso la infección por virus. En una célula de un tumor los mecanismo de protección ante mutaciones están dañados con lo que en cada replicación se producen nuevas mutaciones. Ante la exposición a carcinógenos, como el tabaco, algunos individuos desarrollan un cáncer y otros no. Se cree que hay variaciones genéticas en los individuos que los hacen más susceptibles a desarrollar ciertos tipos de cáncer, lo que podría utilizarse en la prevención de la aparición temprana de la enfermedad mediante cambios en los hábitos de vida.

¿Es el cáncer una enfermedad del primer mundo? El cáncer es una enfermedad asociada a la edad porque es más fácil que la maquinaria celular de protección contra las mutaciones falle con la edad. Por ello, en las sociedades humanas en las que la esperanza de vida es corta (como en el tercer mundo), la tasa de cáncer es menor que en el primer mundo. Aún así, se han encontrado pruebas de tumores cancerígenos en momias de hace 2.700 años, pero hay que recordar que los tumores no se preservan en los restos humanos y las pruebas son difíciles de recabar.

¿El proyecto Atlas del Genoma del Cáncer ha descubierto que cada tumor es único y diferente en cada persona? Se pensaba hace 10 años que muchas personas que desarrollan cáncer tienen genes que les hace susceptibles de ello, sobre todo si abusan de hábitos de vida que favorezcan en ellos la aparición de la enfermedad. Sin embargo, el proyecto Atlas del Genoma del Cáncer ha mostrado que en cada tumor hay células con mutaciones genéticas diferentes distribuidas al azar por todo su genoma. Se pensaba que los oncogenes y los genes supresores de tumores que se encuentran mutados en muchos tumores eran dianas terapéuticas muy prometedoras, pero hoy en día sabemos que la enfermedad es muy compleja y que los fármacos dirigidos a dianas muy concretas solo afectan a ciertas células del tumor. Por ello, los tratamientos más eficaces deben ser lo que matan a todas las células del tumor (como la quimioterapia), pero que tienen muchos efectos secundarios porque también matan a otras células del tejido que rodea al tumor. 

¿Será la medicina personalizada el futuro de los tratamientos del cáncer? Todavía es pronto para dar una respuesta. Lo que estamos descubriendo es que la genética asociada al cáncer es mucho más complicada de lo que pensábamos. Tratamientos específicos a un enfermo concreto y a un tumor específico todavía requieren muchos años de investigación. Los tumores son heterogéneos y presentan poblaciones de células diferentes que requieren tratamientos diferentes. Aún así, los marcadores genéticos ayudarán a la prevención de ciertos tipos de cáncer y en ciertas personas, así como a la detección temprana de la enfermedad. Pero como no hay dos pacientes de cáncer iguales, ni dos tumores en el mismo paciente, la medicina personalizada encontrará muchas dificultades.

Recomiendo leer a María A. Blasco, “El cáncer juega a los dados,” El Huffington Post, 9 Ene 2013.

¿Qué nos puedes decir de las recientes declaraciones de James Watson, premio Nobel por descubrir la estructura de doble hélice del ADN, que atacaba la medicina personalizada en la lucha contra el cáncer? La ciencia no progresa siguiendo una línea recta y un único camino en el que se invierta mucho dinero. Watson ha propuesto centrar la investigación del cáncer en el campo de los antioxidantes, como tratamiento genérico a todos los cánceres, criticando por ello a la medicina personalizada; según él, invertir miles de millones de euros en esta línea genérica podría llevar a un tratamiento eficaz de muchos enfermos. Sin embargo, hay que recordar lo que pasó con el Presidente Nixon, que decidió invertir en la lucha contra el cáncer la misma cantidad de dinero que se invirtió para llevar al hombre a la Luna, que al final se quedó en buenas intenciones. La investigación contra el cáncer debe seguir muchos caminos diferentes en paralelo; poner todas las ascuas en el mismo asador no parece el mejor camino. El uso de antioxidantes en el tratamiento del cáncer se lleva estudiando desde hace mucho tiempo; hay resultados a favor y en contra, por lo que priorizar la investigación en esta línea no parece el camino más prometedor, aunque es un camino que debe seguir siendo explorado.

Lo dicho, si apetece escuchar el audio de mi sección ¡Eureka! sigue este enlace.

Francis en ¡Eureka!: El resumen de la ciencia de 2012

Como todos los domingos, ya puedes escucharme en mi sección ¡Eureka! del programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero. El audio “Los principales logros científicos del año,” lo puedes disfrutar siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción libre.

Acaba el año 2012 y conviene hacer un resumen de las grandes noticias científicas. No es tarea fácil, ha habido tantas noticias interesantes que es difícil seleccionar unas pocas. Para concretar he elegido cuatro tópicos. Noticias de Física, Ciencias del Espacio, Ciencias de la Vida y Tecnología. Pido perdón a los oyentes por omitir muchos otros temas que han dado noticias muy interesantes este año.

En Física, la gran noticia del año ha sido el descubrimiento de la partícula de Higgs. El año 2012 será recordado en todos los libros de historia de la física por el anuncio del descubrimiento del bosón de Higgs el 4 de julio en el LHC (el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, Centro Europeo de Investigación Nuclear). En los próximos años habrá que estudiar la física de esta partícula para desentrañar todos sus secretos. En primavera se aclaró por fin que un cable de fibra óptica mal conectado era el responsable de que el experimento OPERA observara que los neutrinos son superlumínicos; al corregir el problema, los neutrinos ya se observan a casi la velocidad de la luz, como tiene que ser, y se ha obtenido la mejor medida hasta el momento de la velocidad de los neutrinos muónicos. Ha habido grandes avances en computación cuántica, yo destacaría que en septiembre se batió el récord de distancia en el teletransporte cuántico por el aire, 143 km en las Islas Canarias. Se han observado las galaxias más antiguas, que se formaron cuando el universo tenía solo unos 300 mil años tras el big bang y se han realizado grandes avances en física del estado sólido, como la observación por primera vez de partículas de Majorana (predichas en 1937). Sin lugar a dudas ha sido un año apasionante para la física.

En Ciencias del Espacio la gran noticia del año ha sido la llegada del rover Curiosity a Marte, que mucha cree que acabará encontrando señales de vida. La gran noticia de agosto fue la llegada del rover Curiosity de la NASA a Marte. Un laboratorio químico de 900 kg que estudiará la atmósfera, y las rocas y sedimentos en la región del Cráter Gale. No buscará “vida”, solo las condiciones ambientales que podrían ser favorables para la vida. Pero ha habido otras noticias sobre planetas. En Mercurio la sonda Messenger ha encontrado agua en forma de hielo en los polos. Se han publicado nuevas pruebas sobre cómo se formó la Luna tras un choque de un planeta contra la Tierra primitiva. Se ha descubierto que Plutón tiene 5 lunas. Se han encontrado gran número de exoplanetas curiosos. Se ha encontrado el exoplaneta más cercano a la Tierra, que orbita la estrella Alfa Centauri, la más cercana, aunque el planeta es muy caliente para albergar vida. Un exoplaneta tipo Tatooine que orbita a dos estrellas simultáneamente. Un planeta tipo Neptuno en un sistema estelar con 4 estrellas. Una supertierra en la zona habitable que podría albergar vida. Y muchos otros exoplanetas. Las estimaciones indican que hay unos 160 mil millones de estrellas con al menos un planeta en la Vía Láctea.

En Biología y Ciencias de la Vida, podemos destacar como noticia el proyecto ENCODE que ha descubierto el secreto del ADN basura. El Proyecto Genoma Humano documentó todos nuestros genes, los trozos de ADN que codifican proteínas, pero descubrió que el ADN es mucho más complicado de lo que se pensaba. La paradoja de la ciencia, cada vez que uno sabe más cosas se da cuenta que sabe menos cosas. Los genes son el 1,2% del ADN y solo un 3% del ADN está implicado en la regulación de la expresión de los genes. El 97% se pensaba que no tenía ninguna función. El proyecto ENCODE ha encontrado actividad química en el 50% del ADN y abre la puerta para una revolución en nuestra manera de entender el ADN con importantes aplicaciones biomédicas, pues muchas enfermedades podrían estar relacionadas con esta parte del ADN. Pero ha habido muchos avances relacionados con enfermedades como el cáncer; por ejemplo, en el cáncer de mama ya se sabe que hay 10 tipos diferentes (cada uno requiere un tratamiento distinto). Ha habido avances importantes en biología sintética, como el desarrollo de bacterias capaces de fabricar hidrocarburos y gasolina directamente a partir de CO2. Y el gran fiasco del año fue la vida basada en el arsénico que anunció la NASA, las supuestas bacterias que incorporaban arsénico en su ADN en lugar de fósforo que más tarde fueron desmentidas.

En Ingeniería y Tecnología, lo más interesante siguen siendo los avances en nanotecnología. Ya hay dispositivos nanotecnológicos comerciales. Este año Intel ha lanzado los primeros chips microprocesadores con tecnología de 22 nanómetros. IBM ha fabricado unas baterías de litio-aire ultraligeras de alta capacidad y duración muy prometedoras para los futuros coches eléctricos. Se han desarrollado transistores utilizando fibras de algodón, dopadas con nanopartículas de oro y un polímero conductor, que prometen el desarrollo futuro de tejidos inteligentes para la ropa. Unos japoneses han desarrollado la fibra óptica para internet más rápida del mundo, un petabit por segundo en una distancia de 50 km (5000 canales de TV de alta definición por segundo por una sola fibra). Tantos avances que yo quisiera acabar recordando que este año ha sido el Año Turing, el centenario del nacimiento de Alan Turing, matemático británico considerado el padre de la informática y de los ordenadores.

Muchos temas y muy poco tiempo. Si no has escuchado el audio aún y te apetece escucharlo ahora puedes hacerlo en este enlace.

Psicodermatología: La psoriasis como respuesta emocional al estrés

El estrés emocional es la causa más frecuente para los síntomas de la psoriasis (citado como posible causa por hasta tres cuartas partes de los pacientes). Estudios recientes están estudiando las células y moléculas que participan en la respuesta de la piel al estrés psicológico. Richards et al. [1] y Evers et al. [2] apuntan a problemas en la regulación del cortisol (una hormona inhibidora de la inflamación producida por la glándula suprarrenal que se libera en respuesta al estrés físico y emocional). El problema de la respuesta al cortisol es que no es específica a la psoriasis (los niveles de cortisol fluctúan por muchas razones). Nos lo ha contado Sarah DeWeerdt, “Psychodermatology: An emotional response,” Nature 492: S62–S63, 20 December 2012.

Atención, pregunta: ¿Todo lo que comemos causa cáncer?

Los aficionados a la buena mesa tenemos miedo al leer nuevos estudios que relacionan dieta y cáncer, porque nos parece que todos acaban afirmando que tomar esto o lo otro incrementa el riesgo de padecer esta grave enfermedad. ¿Todo lo que comemos causa cáncer? No, en realidad, un consumo moderado y una dieta equilibrada no provocan cáncer. Así lo afirma un nuevo meta-análisis que ha estudiado cientos de estudios epidemiológicos que relacionan los ingredientes habituales de nuestra dieta y el desarrollo de tumores malignos. Este estudio afirma que los artículos pioneros en la relación entre cierto ingrediente alimentario y algún tipo de cáncer suelen presentar resultados más sesgados que los estudios posteriores, utilizando además muestras estadísticas más pequeñas; por ello, su interpretación y su metodología son pobres, y sus conclusiones deben ser tomadas con mucha precaución. Según el nuevo artículo, en los meta-análisis estudiados los resultados positivos y negativos se distribuyen en forma de campana gaussiana centrada en el resultado nulo; además, la dispersión es mucho más pequeña en los meta-análisis que la reportada en los estudios individuales (como muestra la figura que abre esta entrada). Más aún, muchos de los resultados pioneros se obtienen gracias al uso de modelos animales y dosis  muy por encima de lo habitual en la ingesta regular humana. Por tanto, no debemos “demonizar” ingredientes habituales en una dieta equilibrada en función de los resultados de estudios pioneros, aunque copen titulares sensacionalistas en los medios. Más aún, las autoridades sanitarias a la hora de publicar recomendaciones nutricionales deberían preferir los resultados de meta-análisis, evitando exagerar los resultados individuales pioneros o más recientes. Todo esto ya nos lo recordaba Ben Goldacre en “Mala Ciencia.” El nuevo artículo técnico es Jonathan D. Schoenfeld, John P.A. Ioannidis, “Is everything we eat associated with cancer? A systematic cookbook review,” The American Journal of Clinical Nutrition, AOP November 28, 2012; me he enterado gracias a Marc Abrahams, “Is everything we eat associated with cancer?,” Improbable Research, Nov. 30th, 2012.

Francis en ¡Eureka!: Lo que nos desvela el cerebro de Einstein

Ya puedes escuchar el audio (podcast) “El cerebro de Einstein” en mi sección ¡Eureka! del programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Pido perdón por haber dicho en dos ocasiones “circunvalaciones” en lugar del término correcto “circunvoluciones,” lo siento, el directo y los nervios me han jugado una mala pasada… Como siempre, una versión escrita de la charla.

El cerebro de Einstein tiene una historia muy curiosa y apasionante. La noche que murió Albert Einstein, el 18 de abril de 1955, a los 76 años de edad, su hijo Hans Albert dio permiso para un examen forense y para que su cerebro fuera preservado para su futuro estudio científico. El encargado de la tarea fue el patólogo Thomas Harvey, Hospital de Princeton, quien realizó 14 fotografías y luego lo cortó en 240 rodajas que incrustó en un bloque de resina para su conservación. Harvey no era un especialista en neuropatología y como no pudo justificar haber obtenido el permiso de Hans Albert antes de su autopsia, fue despedido del hospital.

Luego robó el cerebro y se le quedó en su casa…Por lo que parece, Harvey se obsesionó tanto con el encéfalo de Einstein, que lo robó y se dio a la fuga. Nadie supo de él hasta que un periodista en 1978 se encargó de buscar a Harvey y descubrió que aún tenía el cerebro de Einstein guardado en la cocina de su casa. La neuróloga Marian C. Diamond contactó con Harvey a principios de los 1980 para solicitarle acceso al encéfalo de Einstein y realizó un primer análisis científico que publicó con Harvey de coautor en Marian C. Diamond, Arnold B. Scheibel, Greer M. Murphy Jr., Thomas Harvey, “On the brain of a scientist: Albert Einstein,” Experimental Neurology 88: 198-204, April 1985. Más aún, en 1997 un periodista llamado Michael Paternini contactó de nuevo con Harvey y juntos decidieron devolverle el encéfalo de Einstein a su nieta, quien no lo aceptó. Cruzaron el país con el cerebro de Einstein en el maletero del coche y Paterniti escribió una novela con la historia titulada “Driving Mr. Albert,” 1998.

Hay gente para todo, parece imposible que pudiera ocurrir esto… Pues resulta que Harvey en su autopsia también extrajo los ojos de Einstein y se los entregó a un oftalmólogo llamado Henry Abrams, que los guardó durante más de 40 años en la caja de seguridad de un banco de Filadelfia. Cuentan que, aún hoy, el doctor Abrams acude una o dos veces del año a la cámara de seguridad del banco y contempla los ojos del genio, con los que asegura experimentar “una profunda conexión.” Según dice “Son claros como el cristal y dan sensación de profundidad”. Realmente increíble. Pero lo que nos interesa es la publicación de un nuevo análisis de las 14 fotografías del encéfalo de Einstein.

¿Cuál es el término correcto cerebro o encéfalo? El nombre correcto es encéfalo. El cerebro es la parte más grande del encéfalo, con sus dos hemisferios (izquierdo y derecho) y presenta en su superficie pliegues irregulares llamados circunvoluciones o giros cerebrales. El encéfalo humano, además del cerebro, contiene el cerebelo y el tronco encefálico (donde está el bulbo raquídeo).

Vayamos a la noticia, que aporta de novedoso el nuevo artículo sobre el encéfalo de Einstein. El autor del nuevo estudio, Dean Falk (Univ. Estatal de Florida en Tallahassee, EEUU) ya publicó en 2009 un estudio sobre el cerebro de Einstein basado en unas pocas fotografías conservadas. Descubrió que el encéfalo de Einstein presenta mayor densidad de neuronas en algunas partes y una proporción más alta de lo normal de células gliales (células que ayudan a las neuronas transmitir los impulsos nerviosos). Pero resulta que en el año 2010, los herederos de Harvey cedieron todos sus materiales al Museo Nacional del Ejército de Salud y Medicina (NMHM) en Silver Spring, Maryland, EEUU. Entre estos materiales había 14 fotografías inéditas. Gracias a esta cesión se ha realizado un nuevo estudio, publicado en la revista Brain. El objetivo del doctor Falk y sus colegas es frenológico, pues pretenden entender el origen de la gran inteligencia y creatividad de Einstein comparando su encéfalo con el 85 humanos “normales.” El estudio es Dean Falk, Frederick E. Lepore, Adrianne Noe, “The cerebral cortex of Albert Einstein: a description and preliminary analysis of unpublished photographs,” Brain, First published online: November 16, 2012.

Qué características particulares tiene el cerebro del genio. El encéfalo de Einstein pesa 1,23 kg, un peso por debajo de la media que es 1,4 kg (aunque el peso presenta mucha variabilidad, entre 1 kg y 2 kg). Presenta ciertas circunvoluciones y pliegues que son raros. La parte relacionada con el control motor de la cara y la lengua (asociados al lenguaje y la expresividad) son mucho más grandes de lo normal; además su corteza prefrontal  (que está ligada a la capacidad de planificar, centrar la atención y perseverar) también es más grande de lo normal. En los lóbulos frontal, parietal y occipital, tiene circunvoluciones con una geometría más complicadas de lo normal. También tiene muy desarrollada la región asociada a la música.

¿Se puede descubrir el secreto de la genialidad y de la creatividad de Einstein estudiando la anatomía de su cerebro? Este problema es como la cuestión de qué fue primero el huevo o la gallina. El encéfalo tiene gran plasticidad y va cambiando durante nuestra vida conforme vamos aprendiendo. Por ejemplo, el hipocampo de los taxistas de Londres es más grande que el de un individuo medio; se cree que esto es debido a la gran plasticidad del encéfalo, aunque no se han hecho estudios detallados de su evolución en el tiempo durante la vida laboral de los taxistas. Por tanto, no podemos saber qué características del encéfalo de Einstein tienen un origen genético y fueron responsables de su genio, y cuáles son resultado de la adaptación al entorno y sus hábitos de trabajo. Se sabe que el coeficiente intelectual varía con la edad (tanto en tests como en escáneres) y que gemelos criados en entornos diferentes tienen coeficiente de inteligencia diferente. El entorno donde se crió Einstein era muy enriquecedor, se le animó a ser independiente y creativo, no solo en ciencia, también en música (recibió clases de piano y violín). La mente es un músculo que se entrena. Otro ejemplo son los maestros de ajedrez activan regiones del cerebro que en una persona normal están dedicadas a otras cosas. Por ejemplo zonas activadas en reconocer caras son activadas para jugar al ajedrez.

Si no lo has hecho aún, este es el momento de escuchar el audio “El cerebro de Einstein.”

Lo que nos dice el encéfalo de Einstein sobre su gran inteligencia y creatividad

Dos fotografías laterales (izda. y dcha.) del encéfalo de Albert Einstein. Click  para ampliar. (C) National Museum of Health and Medicine in Silver Spring, Maryland.

La frenología es una pseudociencia cuyo objetivo es entender la mente, la personalidad y el comportamiento humanos gracias a la anatomía del cráneo y del encéfalo. Se ha publicado en la revista científica Brain un estudio sobre la anatomía del encéfalo de Albert Einstein basado en una serie de 14 fotografías recién descubiertas que Thomas Harvey tomó en 1955 antes de cortarlo en 240 rodajas. El objetivo de Dean Falk (Universidad Estatal de Florida en Tallahassee, EEUU) y sus colegas es frenológico, pues pretenden entender el origen de la gran inteligencia y creatividad de Einstein comparando su encéfalo con otros 85 publicados en la literatura científica. ¿Qué nos dice este encéfalo sobre la gran inteligencia y creatividad del gran genio del s. XX? Nada. Lo siento si pensabas que diría algo, pero nadie sabe qué relación pueden tener ciertos plieges y circunvoluciones con las asombrosas habilidades cognitivas de Einstein. Por ello, podemos concluir que este estudio pseudocientífico publicado en Brain solo ha servido para darle publicidad a dicha revista. El Editor Principal debe estar contento. El artículo técnico es de acceso gratuito, así que si quieres consultarlo, adelante: Dean Falk, Frederick E. Lepore, Adrianne Noe, “The cerebral cortex of Albert Einstein: a description and preliminary analysis of unpublished photographs,” Brain, First published online: November 16, 2012. Se han hecho eco de este estudio mucha gente, como Michael Balter, “Why Einstein Was a Genius,” Science NOW, 15 November 2012 (Findings, Science 338: 1015, 23 November 2012).