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El descubrimiento de la penicilina

Estrenamos semana, y qué mejor forma de hacerlo que leyendo la entrada seminal que la Asociación Con/Ciencia os acerca. Hoy volvemos a escribir sobre una de esas historias curiosas, un descubrimiento científico que abrió las puertas a un mundo de investigación médica y que evitó millones de muertes a partir de entonces. Quizá muchos conozcáis la historia del descubrimiento de un antibiótico, la penicilina, pero hoy más que nunca cobra importancia el conocimiento sobre éste y muchos más, y cómo hacer un buen uso de ellos.

Como hemos dicho, el descubrimiento de la penicilina supuso un cambio en la historia del ser humano, ya que fue una herramienta fundamental para combatir infecciones y que hasta esos momentos conllevaba el peor de los destinos, la muerte.

 

El doctor Alexander Fleming analizando una placa de Petri con Staphilococcus aureus.

Todo empezó la mañana de un nuboso 28 de septiembre de 1928, en el hospital Santa María de Londres. El Dr. Alexander Fleming, un bacteriólogo que ejercía en el hospital antes mencionado, volvía de las vacaciones de verano en Escocia. Después de hacer algunas verificaciones, comprobó el estado de colonias de Staphylococcus aureus. Su semblante cambió cuando algunas de las placas de Petri estaban contaminadas con Penicillium notatum. Pero como buen científico, más allá de quedarse en el simple hecho de haber perdido su cultivo, echó un vistazo a dichas placas bajo el microscopio. Algo curioso estaba pasando. El hongo ocupaba gran parte de la placa, pero alrededor del Penicillium no crecían bacterias. Es decir, el hongo liberaba algún tipo de sustancia que mataba las bacterias que lo rodeaban. Tendría que replicar el experimento para probar esta nueva teoría. Le llevó unas semanas crecer suficiente Penicillium para comprobar de nuevo que algo impedía el crecimiento de los estafilococos. Pero la brillantez de su descubrimiento no se quedó ahí. Hay que ser capaz de ver más allá, y él fue capaz. Esta sustancia podría utilizarse para combatir las enfermedades infecciosas.

Tuvieron que pasar 14 años para que Anne Miller, en 1942, fuese la primera persona civil en ser tratada satisfactoriamente con la penicilina en un hospital de Connecticut, después de abortar y desarrollar una infección.

El Dr. Fleming solo dio el primer paso, pero no tenía ni los recursos ni los conocimientos químicos para dar el siguiente paso: aislar el compuesto activo del Penicillium, purificarlo y descubrir contra qué bacterias era efectivo y cómo usarlo.

Así que nuestro siguiente protagonista es el Dr. Florey, profesor de la Universidad de Oxford, que en 1938 y gracias a los trabajos de Fleming, consiguió desentrañar la ciencia que había detrás de lo que Fleming catalogó como “acción antibacteriana” del Penicillium.

Pero el verdadero potencial de la penicilina se vio durante la Guerra. Desde tiempos inmemoriales, la principal causa de muerte durante las guerras era presentar una infección debido a las heridas de batalla. En la I Guerra Mundial, la tasa de muerte debido a pneumonía bacteriana fue del 18%, en la II Guerra Mundial, menor del 1%.

Esto es solo el comienzo de la historia, si os ha gustado hay muchísima información en la red para que indaguéis. ¡Feliz comienzo de semana!

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MEDICAMENTO AYER, DROGA HOY

Buenos días Concienzudxs!!

Hoy en día existe una eclosión de nuevas drogas sintéticas, normalmente producidas por personas con conocimientos básicos de química que modifican sustancias ya existentes. Sin embargo, un gran número de las drogas de abuso más consumidas proceden de antiguos medicamentos que por razones diversas se dejaron de comercializar. Debido a lo amplio del tema, vamos a centrarnos en algunas de las más conocidas; Marihuana, Cocaína y Heroína.

Marihuana

Es sin duda una de las plantas más usadas por sus efectos psicotrópicos, además de por sus propiedades medicinales, desde la Antigüedad. Las primeras referencias sobre uso se remontan al III mileno a.C y ya los griegos eran conscientes de sus múltiples aplicaciones. Usado tradicionalmente como planta medicinal, no fue hasta finales del s.XIX cuando se empezó la producción industrial de medicamentos a base de marihuana (un 6% de los medicamentos al principio del siglo XX contenían marihuana). Sus extractos tenían una amplia variedad de indicaciones, entre las que destacan la  epilepsia, migraña, lombrices intestinales e incluso como afrodisíaco. La importancia de la marihuana era tal, que dos grandes compañías farmacéuticas (que aún existen) como son Eli Lilly y Pfizer desarrollaron en conjunto una nueva subespecie de cannabis. Esta época dorada en la utilización de la marihuana como medicamento vio su final en el año 1937, cuando se aprobó en Estados Unidos la Marijuana Tax Act (en Europa la primera prohibición se produjo en 1928 en Reino Unido), que no significaba una prohibición estricta, sino que establecía un impuesto específico para los productos a base de cáñamo, haciendo en la práctica inviable la producción de éstos. La definitiva prohibición de la marihuana vino de la mano de la aprobación de la Convención Única sobre Estupefacientes patrocinada por Naciones Unidas. Actualmente, nuevas investigaciones sobre posibles aplicaciones de la marihuana han permitido su uso terapéutico en ciertas patologías, principalmente a nivel oncológico.

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Extracto en polvo de Cannabis, cuando era legal…

Cocaína

Aislada por primera vez en 1859, es uno de los principales componentes de las hojas de coca. Estas hojas ya eran usadas por los incas en sus rituales religiosos, y tras la llegada de los españoles su uso se generalizó debido a sus propiedades estimulantes, que permitían a los indios aguantar las extenuantes jornadas de trabajo forzado. El consumo de hojas de coca mascadas (diferente del de la cocaína) es una costumbre en algunas regiones de países andinos, principalmente Bolivia y Perú, donde sirve para combatir el denominado mal de altura. Sus aplicaciones médicas se generalizaron al final del s.XIX, principalmente como anestésico local en intervenciones quirúrgicas y en el tratamiento de la adicción a la morfina. Su popularidad como energizante era tal, que de 1886 a 1903 las hojas de coca fueron uno de los ingredientes de la Coca-Cola. Sin embargo, a principios del s.XX se extendió su uso como droga recreativa, aumentando el número de muertos por sobredosis, lo que llevó a su prohibición definitiva en los Estados Unidos en 1922. Actualmente se encuentra prohibida en la mayoría de los países, aunque se contempla un uso médico marginal en algunos.

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Gotas de solución de cocaína para el dolor de muelas en niños.

Heroína

Los comienzos de la heroína tienen como protagonista a una de las más conocidas empresas farmacéuticas, como es Bayer. Sintetizada a final del siglo XIX, la heroína es un potente derivado de la morfina. En el momento de su síntesis, el uso de la morfina estaba ampliamente extendido en toda la sociedad occidental, se usaba tanto en niños como en adultos, especialmente de clase obrera, para tratar una gran variedad de afecciones, desde resfriados a dolores post-quirúrgicos. En el momento de su comercialización, Bayer presentó la heroína como un derivado no adictivo de la morfina, lo que dio una enorme popularidad. Sin embargo, en 1913 se demostró que la heroína se metabolizaba a morfina en el hígado, produciendo adicción. El enorme repunte en el consumo que se produjo tras la I Guerra Mundial (donde muchos soldados fueron tratados con heroína y se convirtieron en adictos) llevó a la prohibición por parte de la Sociedad de Naciones en 1925.

Heroina

Bayer promocionando su heroína

Aunque el abuso de drogas ilegales (como las mencionadas) sigue siendo un problema de primer orden, en los últimos tiempos se observa una tendencia en el abuso de medicamentos bajo prescripción. Este tipo de drogadicción es tan peligrosa o más que la adicción a drogas ilegales, y es en parte debida a fallos en la prescripción por parte de los facultativos. El mejor ejemplo de esto es la actual epidemia de adicción a opiáceos en la que se encuentra inmersa Estados Unidos, provocada por una prescripción excesiva de compuestos como el fentanilo, y que se ha cobrado 64.000 víctimas por sobredosis en 2016.

¿Por qué es blanca la espuma de la cerveza?

¡Feliz comienzo de semana concienzudXs!

Hoy os vamos a revelar uno de los secretos mejor guardados de nuestra vida cotidiana, y es que… ¿alguna vez os habéis fijado en que la espuma de la cerveza es siempre blanca o, como mucho, de un color crema? Lo “lógico” sería esperar que fuera así en una cerveza rubia, y que el color fuera oscureciéndose a medida que varía el color de la cerveza, pero la realidad es que independientemente de si la cerveza es rubia, roja, tostada, o incluso negra (como la clásica Guinness) la espuma es blanca.

 

¿Cómo es esto posible?

La realidad es que si observamos la espuma de la cerveza a través de un microscopio, a diferencia de otras espumas como por ejemplo la del jabón, que están formadas por burbujas de múltiples tamaños que se pegan entre sí, la espuma de la cerveza está formada principalmente por burbujas esféricas de unos 0.1 a 0.2 mm de diámetro, que se encuentran en suspensión en la cerveza en sí.

Cada burbuja actúa como una pequeña esfera que refleja la luz que incide directamente sobre ella, y a su vez el reflejo de la luz dispersada en las burbujas de alrededor hace que se forme una “red” que potencia la reflexión. Al estar formadas por aire (que tiene un índice de reflexión menor que el de la cerveza en sí), el resultado es que la luz que incide sobre la superficie de la espuma se dispersa en todas las direcciones al entrar en contacto con las burbujas, de manera que la luz que nos devuelve a la vista es de un color blanco. En realidad, es el mismo principio por el que vemos las nubes con una forma definida y de color blanco (aunque en realidad estén formadas por gotas de agua en suspensión). Para aquellos de vosotros que queráis profundizar en el tema, en física este concepto se conoce como la teoría de Mie, también llamada teoría de Lorenz-Mie o teoría de Lorenz-Mie-Debye, que trata del análisis de las ecuaciones de Maxwell para la dispersión de la radiación electromagnética por partículas esféricas.

Nunca te acostarás sin saber una cosa más 😛

¡Feliz semana!

 

Wow! Señal desde el espacio exterior

¡¡¡Hola concienzudos!!! Hoy vamos a hablar de un hecho que ocurrió en agosto de 1977. Se recibió una señal muy fuerte desde la constelación de Sagitario, que fue captada mediante el radiotelescopio Big Ear de la Universidad Estatal de Ohio (EE.UU.)

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Después, la señal recibida se pasaba a una computadora de IBM (como la que podéis ver abajo) que se encargaba de convertir los datos recibidos a una serie de caracteres alfanuméricos.

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Las transmisiones de radio procedentes del espacio constaban de una serie de números y letras que eran el resultado de cuentas matemáticas que básicamente servían para diferenciar lo que eran señales auténticas del ruido del espacio. Así, la traducción sería:

  • Si el valor era un 0, se representaba mediante un espacio en blanco, lo que quería decir que sólo era ruido.
  • Los valores entre el 1 y el 9 eran puestos tal cual.
  • Los enteros del 10 al 35 eran representados con las letras mayúsculas que van de la A a la Z respectivamente.
  • Si alguna señal tenía una intensidad de 36 o superior, el programa simplemente empezaba de nuevo desde 0 (no inclusive). Por ejemplo el 38 sería el 3.

 

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Como podéis ver lo que aparece en la foto es la secuencia 6EQUJ5, que fue el mótivo de la exclamación del profesor Jerry R. Ehman, escribiendo el famoso Wow!

La letras Q y U, corresponderían a valores numéricos muy altos, en concreto la Q sería el 26 y la U el 30. ¿Qué quiere decir? Pues que la señal en esos casos estaba hasta 30 veces por encima de la señal del ruido de fondo (producido por el Big Bang). Así que es una señal muy muy alta.

¿Entonces estamos ante una señal que proviene de una civilización avanzada?

Bueno, pues esa fue una de tantas teorías que se barajó entonces. También se pensó que podría haber sido un satélite o un reflejo desde la propia tierra al incidir en basura espacial. El propio Jerry R. Ehman opinaba que lo de que proviniera de una cultura extraterrestre avanzada era poco probable ya que se volvió a buscar la señal más de 50 veces y no la volvieron a encontrar.

Pues bien, 40 años después, a principio de junio de 2017, se ha resuelto el misterio. Los encargados de hacerlo han sido Antonio Paris y Evan Davis. Su teoría es que la señal segurante proviniese de un asteroide que pasaba por allí. Ya que tanto el asteroide 266P/Christensen como el P/2008 Y2 pasaron por el sistema solar en esas fechas. Ambos asteroides tienen una nube de hidrógeno a su alrededor. La señal Wow! se detectó en la frecuencia de 1420MHz, que es la correspondiente a la del hidrógeno, así que podría ser posible.

Pero ahora toca demostrar su teoría. En este enlace, podéis encontrar el artículo original que explica todo el proceso. En él, analiza la trayectoria del cometa 266P/Christensen en la época del descubrimiento de la señal y la señal producida por su nube de hidrógeno, la cual es muy similar a la del Wow!

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Esto nos recuerda a lo que ocurrió en 1998 en Australia. Los astrónomos del radiotelescopio Parkes llevaban recibiendo  desde entonces una señal de 1,4 GHz y de 250 ms, de origen terrestre. En 2015 descubrieron de donde procedía publicándolo en un artículo llamado Identifying the source of perytons at the Parkes radio telescope.  Y el origen eran dos microondas muy antiguos, tenían más de 27 años de antigüedad y cuando se abrían antes de que acabara el tiempo de descuento cuando se usaba, emitía una pequeña señal.

Así que ya veis que a veces las explicación más sencilla suele ser la acertada. Aún así quedan escépticos por el mundo, ya que por ejemplo, la teoría de Paris y Davis no es concluyente al 100%.

¡¡Feliz semana!!

HOMEOPATÍA: UNA ESTAFA CONSENTIDA

Mucho se ha escrito últimamente sobre la homeopatía, pudiendo encontrar fácilmente artículos tanto en contra como a favor de su uso. Pero, ¿Qué es la homeopatía? ¿Es una alternativa terapéutica que realmente funciona o es un simple engaño? Y si tanto se ha escrito sobre su poca efectividad ¿Por qué se permite su venta en farmacias y su denominación cómo medicamento? Vamos a intentar arrojar un poco de luz sobre estas cuestiones.

En primer lugar hablemos de cómo surgió esta disciplina. A finales del siglo XVIII en Alemania, el químico y médico Samuel Hahnemann publicó los primeros textos haciendo referencia a una nueva terapia. Esta se basaba en el principio de “lo semejante cura lo semejante”, es decir, si administramos una sustancia que provoca síntomas semejantes a los de la enfermedad a tratar, se logra la curación del enfermo. Lógicamente, con dosis en las que la sustancia hacía efecto se producía un empeoramiento de la enfermedad, llegando a producirse reacciones adversas graves, por lo que se estableció el empleo de diluciones para disminuir la dosis. El uso de diluciones está basado en la idea de que las moléculas de agua tienen memoria de los compuestos con los que ha estado en contacto, estableciendo que aquellas preparaciones más diluidas eran las de mayor potencia. El término potencia en homeopatía hace referencia al número de diluciones que se realizan de una sustancia, considerando que a mayor dilución (menor concentración), son más potentes.

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Suicidio homeopático colectivo

 Para poder entender el surgimiento de esta disciplina, hay que hacerse una idea del estado de la ciencia y la medicina en la segunda mitad del s.XVIII y la primera mitad del s.XIX. Los principios de la química moderna acababan de ser definidos por Lavoisier y el concepto de molécula aún estaba siendo establecido. Por otra parte la medicina aún no estaba basada en conceptos científicos, siendo la etiología de la mayor parte de las enfermedades desconocida, y disciplinas como la microbiología o la farmacología estaban sin desarrollar. A esto hay que sumar que la mayor parte de los procedimientos y tratamientos médicos eran ineficaces a la hora de alcanzar objetivos terapéuticos.

Durante todo el siglo XIX la homeopatía disfrutó de una época dorada, pero el establecimiento de nuevas disciplinas y el enorme desarrollo científico de finales del s.XIX y principios del s.XX hizo que se comenzaran a cuestionar sus bases y se empezara a considerar una pseudociencia.

Uno de los principales argumentos en contra es la composición de los medicamentos homeopáticos. Actualmente existen dos escalas principales de dilución homeopática: la centesimal, C o CH  y la decimal, D o X. En la centesimal, se considera 1C cuando se ha diluido 1ml de compuesto en 100 ml de agua destilada o alcohol. Para hacernos una idea, Hahneman estableció que la dilución más típica sería la 30C, es decir 10-60. Cuando hablamos de una sustancia a esa concentración, no sólo es imposible de comprobar analíticamente (pues ninguna técnica analítica puede determinar concentraciones tan bajas), sino que si se ha partido de una concentración madre 1M (moles/L, medida de concentración), no hay ninguna molécula presente en esa dilución, es decir, estamos administrando agua si se trata de una disolución o una mezcla de lactosa más sacarosa si se trata de un preparado sólido. La ausencia de principio activo hace que la respuesta fisiológica sea, como poco, cuestionable.

Swimming pool

Niño nadando en preparado homeopático

Aun así, tanto la industria como algunos profesionales sanitarios defensores de esta pseudociencia, se escudan en multitud de estudios científicos y en casos de mejora clínica para justificar el uso de remedios homeopáticos. La parte referente a los artículos científicos publicados es quizás la más sorprendente, en PubMed (base de datos de publicaciones científicas) es fácil encontrar indexados artículos con resultados favorables para la homeopatía, como puede ser este estudio en el que se evalúa la eficacia del Nervoheel en comparación a las tradicionales benzodiacepinas (como el Orfidal) usadas en el tratamiento de la ansiedad. Sin embargo, cuando se analizan los métodos empleados en la realización del estudio se ve que están mal diseñados y no cumplen los estándares básicos para evitar sesgos o resultados debidos al azar. Esto es una tendencia general en las supuestas publicaciones que dan base a la homeopatía, intentando dar una pátina de objetividad y veracidad a algo que no lo tiene. Por otra parte, muchos pacientes tratados con homeopatía, así como los profesionales que la prescriben o recomiendan, afirman que logra la curación o la mejora en procesos patológicos. Esta mejora, que no se ha podido demostrar mediante ensayos clínicos, es considerada por los detractores de la homeopatía como un resultado debido a diferentes factores, destacando el efecto placebo, la remisión natural de los síntomas de la enfermedad, el uso concomitante de medicamentos y el azar, ente otros factores.

Una vez expuesto en qué se basa la homeopatía y la carencia de base científica de sus fundamentos, ¿Por qué en España se le da la consideración de medicamento y se vende en farmacias, publicitándose sus efectos beneficiosos en multitud de patologías? El estatuto de los medicamentos homeopáticos viene definido en la legislación española, no siendo necesaria la realización de ensayos que demuestren su utilidad clínica, requiriéndose únicamente la fabricación conforme a la normativa de calidad y el uso de sustancias autorizadas. Aunque teóricamente no se pueden publicitar ni se les pueden atribuir beneficios terapéuticos, en muchas farmacias se pueden encontrar panfletos en los que los laboratorios incumplen esta norma. Pero el problema no radica sólo en la cobertura legislativa que se le da a estos preparados, no solo a nivel nacional sino europeo; radica igualmente en la actitud de algunos profesionales sanitarios, incluyendo médicos y farmacéuticos que prescriben o indican activamente la homeopatía, aún a sabiendas de la falta de base que tiene y del riesgo que puede suponer para el paciente.

En definitiva, la consideración de la homeopatía como una terapia válida y su venta como medicamento deberían ser algo impensable hoy en día. Sin embargo, muchos colegios profesionales, incluyendo los de médicos y farmacéuticos aún no tienen una posición lo suficientemente fuerte respecto a la problemática, amparando seminarios y charlas destinadas a la formación de profesionales en homeopatía, actitud repetida también por algunas universidades. Esto podría explicarse por el respaldo económico que algunos laboratorios especializados en homeopatía dan a estas entidades, amenazando de esta manera la objetividad y rigurosidad con la que debe tratarse cualquier tema que pueda afectar a la salud de las personas.

Otra historia serendípica: Gram y su técnica para teñir bacterias

Hoy hablaremos de una historia serendípica, una más en Ciencia. Se trata de una técnica que revolucionó el campo de la Microbiología y que, después de más de 100 años, todavía se sigue utilizando en los laboratorios: la tinción de Gram.

Hans Christian Gram nació en 1853, y estudió Botánica en la Universidad de Copenhague. Sus estudios sobre plantas le acercaron a las bases de la farmacología y al uso del microscopio. Recién cumplidos los 30 años, se graduó en la facultad de Medicina y se estableció en Berlín. Al principio, su trabajo consistía en analizar muestras de sangre de pacientes, siendo el primero en describir un rasgo característico de la anemia, la macrocitosis, es decir, un aumento de tamaño de los glóbulos rojos.

Hans Christian Gram (Fuente: http://www.unesco.org)

Ya en 1884, mientras examinaba tejido de pulmón procedente de pacientes que habían fallecido por neumonía, Gram descubrió que ciertos tintes eran captados y retenidos con mayor facilidad por ciertas bacterias. En un primer paso, realizó un frotis con unas muestras que tenía, esto básicamente quiere decir que puso unas gotas de sangre sobre un portaobjetos de vidrio, y acto seguido lo pasó sobre la llama producida por un mechero. A continuación, vertió algunas gotas de cristal violeta sobre la muestra y, después de enjuagar con agua, añadió la solución de Lugol (es una solución de triyouduro de potasio), que actuó como mordiente para fijar el colorante. Finalmente, lavó el cristal con la muestra con etanol y acetona para eliminar los restos del tinte. Ciertas bacterias (en concreto los Pneumococos, Streptococcus pneumoniae y Klebsiella pneumoniae) retuvieron el color, mientras que otras bacterias aparecieron blanqueadas o descoloridas por el alcohol. A las primeras, las que retenían el color, se les denomina hoy en día Gram positivas, mientras que las segundas, se las conoce como Gram negativas. La explicación “científica” viene a continuación.

Tinción de Gram, en la que podemos observar bacterias Gram positivas (morado) y bacterias Gram negativas (rosa).

La tinción de Gram se basa en la capacidad de la pared celular de las bacterias para retener el colorante cristal violeta. Las paredes celulares de los microorganismos Gram positivos tienen una mayor cantidad peptidoglicanos y un menor contenido de lípidos que las bacterias Gram negativas. Cuando se añade la solución de Lugol, el cristal violeta forma un complejo con el yodo, de manera que el tinte no se puede eliminar fácilmente. El tratamiento posterior con el decolorante (en este caso una mezcla de etanol y acetona) disuelve la capa de lípidos de las células Gram negativas, a la vez que cierra los poros de la pared celular de las bacterias Gram positivas, ayudando a retener más aún el colorante (ese complejo formado por el yodo y el cristal violeta). El tiempo de decoloración de las bacterias es un paso crítico en esta tinción, por lo que un tiempo demasiado largo eliminará todo el tinte.

Detalle de la pared celular de bacterias Gram positivas y Gram negativas. Como podemos observarr, las Gram positivas tiene una mayor cantidad de peptidoglicanos, favoreciendo la incorporación del tinte. (Esquema: microbioenergetica.squarespace.com)

 

Gram nunca utilizó contratinción, que consiste en añadir a un frotis unas gotas de fucsina o safranina, para que las bacterias Gram negativas aparezcan de un color rosado. Este paso se lo debemos al patólogo alemán Carl Weigert.

El descubrimiento de Gram ocurrión en 1884, durante los años dorados de la microbiología clínica.  Fue entonces cuando Petri inventó sus placas para cultivar bacterias (1887), el agar para crecer las bacterias (1881), y Pasteur y Koch estaban en su momento álgido, descubriendo la etiología de numerosas enfermedades.

En 1892 ya era catedrático de la Universidad de Copenhague, y ya en el siglo XX, recibió numerosas condecoraciones, como la Cruz del Comandante Dannebrog (1912), o la Medalla de oro al Mérito en 1924. Gram se retiró en 1923 y falleció en 1938, a la edad de 85 años.

Como decía antes, la tinción de Gram es una técnica que hoy en día se sigue utilizando, más allá de lo que el propio Gram dijo sobre ella: “Soy consciente de que todavía es [una técnica] muy defectuosa e imperfecta”.

La serendipia, es decir, un descubrimiento o un hallazgo afortunado e inesperado que se produce cuando se está buscando otra cosa distinta, existe en Ciencia, pero también se tiene que poseer la habilidad para reconocer que se ha hecho un descubrimiento importante aunque no tenga relación el objeto de estudio.

 

Esperamos que os haya gustado, ¡os deseamos un feliz comienzo de semana!

Los poderes mágicos de los limones

¡Feliz comienzo de semana concienzudXs!

¿Cómo va ese verano? Esperamos que lo estéis aprovechando al máximo 😉

En estas fechas, con el calorcito, hay pocas cosas que sienten tan bien como un granizado de limón o una limonada, lo que me ha hecho pensar en los limones. Desde que tengo uso de razón, en mi casa hemos usado los limones para múltiples cosas, como dar sabor al pollo, un toque diferente a las ensaladas, acompañando con una rodaja a un refresco o un vermut, para hacer una limonada estupenda o, cómo no, para hacer experimentos de si flotan o no flotan las rodajas de limón. Sin embargo… a veces tengo la sensación de que los limones son un fruto tan común en nuestra cultura no les prestamos suficiente atención, porque… ¿quién no ha encontrado alguna vez al fondo de su nevera un limón (o parte de un limón) arrugado como una pasa, con la piel dura como una piedra?

No creo que os lo hayáis planteado hasta ahora, pero ¡realmente los limones son muy polivalentes!
Más allá de dar sabor o enmascarar sabores amargos, sirven, por ejemplo, para escribir mensajes secretos en una hoja de papel, algo que los niños (y no tan niños) encuentran fascinante.
Sin embargo, hoy vamos a hablar de otra de las propiedades “mágicas” de los limones que resulta de especial utilidad en verano. Y es que… ¿sabíais que si esparcís zumo de limón sobre la fruta cortada o las ensaladas se evita que se queden blandengues y marrones?

Los más observadores ya os habréis fijado en esto, pero ¿sabéis por qué sucede?
Cuando cortamos una fruta o una verdura, al separarla en trozos más o menos uniformes, cortamos todas las membranas de todas las células que hay en esa zona, de manera que las vacuolas y los plastidios (compartimentos de almacenaje de las células vegetales) “explotan” y liberan su contenido al medio. Entre los compuestos que se encuentran almacenados en estos compartimentos podemos encontrar unas enzimas llamadas “fenol oxidasas”, que lo que hacen es “oxidar fenoles”, como su mismo nombre indica 😛
Las enzimas son proteínas que hacen que una reacción química sea posible. Para esto las enzimas actúan sobre unas moléculas específicas (llamadas “sutratos”) que van a convertir en una molécula diferente (lo que vamos a llamar “producto”). Para que esta reacción química tenga lugar, además de tener el sustrato y el enzima disponibles, es necesario que haya unas condiciones óptimas de pH y disponibilidad de oxígeno (algunas enzimas necesitan oxígeno y otras necesitan justo lo contrario).
Traducido para mortales: cuando cortamos la fruta o la verdura, estas enzimas se liberan, tienen oxígeno disponible (como es el caso de la zona cortada, que de repente se encuentra expuesta al oxígeno atmosférico) y además entran en contacto con los fenoles liberados de las vacuolas, se produce una reacción que hace que esa zona se quede marrón.
Este proceso está “evolutivamente pensado” para que en el caso de que un fruto esté un poco dañado se ponga marrón y resulte menos “apetecible” para insectos, pájaros y otros predadores, de manera que la planta o el árbol no pierden el fruto y pueden continuar con su ciclo reproductivo normal. El problema es que a nosotros también nos resulta menos apetecible (además de saber un poco raro y el cambio de la textura).

¿Y qué pueden hacer los limones para evitar esto?
Pues bien, hay dos compuestos que pueden parar la actividad de las fenol oxidasas: la vitamina C y el ácido cítrico.
La vitamina C es un antioxidante biológico con el que reacciona la fenol oxidasa, pero que da un producto transparente en vez de marrón, lo que hace que la fruta siga del mismo color que cuando la cortamos. El ácido cítrico actúa con una “estrategia” diferente. Como su nombre indica: es ácido, es decir, tiene un pH muy bajo, lo que evita que la enzima pueda realizar su actividad de una manera normal y realentiza o para totalmente el proceso de oxidación.
Y ambos se encuentran en grandes cantidades en los limones (para que os hagáis una idea, el zumo de limón tiene 50 veces más vitamina C que las peras o las manzanas).

Interesante, ¿no?
¡Feliz semana!

Los increíbles Ositos de Agua

Siempre se ha dicho que las cucarachas serían los únicos animales en sobrevivir ante una explosión nuclear. Esto se debe a que una cucaracha es capaz de soportar 6.400 rads (medida estándar de radiación) mientras que los seres humanos soportamos sólo 500 rads. Aunque bien es cierto que las que se encontraran más cerca de la explosión no vivirían debido a las altas temperaturas.

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Pero quizás tengamos que cambiar ese dicho, y en vez de cucarachas deberíamos hablar de los tardígrados.

¿Qué son los tardígrados? Pues son unmedical illustrationos animalitos del filo de Ecdysona dentro del reino animal, caracterizado por ser invertebrados, protóstomos, segmentados y microcópicos (500 µm de media). Se conocen como osos de agua, por su forma, y son los animales más resistentes del planeta. Viven en todas las partes del Tierra, incluso en condiciones sin agua, y también son capaces de sobrevivir en el espacio exterior.

Recientemente ha salido publicado un artículo en Scientific Reports que asegura que los tardígrados serían capaces de sobrevivir a cualquier catástrofe astrofísica. En el trabajo analizan el posible impacto de un asteroide, la explosión con rayos gamma y el estallido de una supernova. Para ello usan fórmulas matemáticas muy complejas, así que en realidad juegan con probabilidades. En los 3 eventos lo que ocurriría es que los océanos se evaporarían debido a las grandes temperaturas y se extinguirían no sólo  los humanos si no a prácticamente todas las especies. Los científicos dicen que el tardígrado sería capaz de sobrevivir a los 3 eventos.

¿Pero por qué son tan resistentes?

Lo más curioso que tienen estos animalitos es algo llamado criptobiosis . Que es la razón por la que son tan resistentes. Pueden entrar en este estado en cualquier momento de su ciclo vital, y no sólo cuando son esporas o huevos como ocurre con otras especies. Hay 5 maneras de criptobiosis, que son:

-Anoxibiosis: ocurre cuando no hay oxígeno. El tardígrado absorbe agua para compensar y se queda en un estado latente. Así sólo puede vivir 4 o 5 días.

-Enquistamiento: No se sabe las condiciones por las que esto ocurre, pero el tardígrado acumula alimento en las células, expulsa su aparato bucofarígeo y su intestino se llena de material de desecho. Así pueden aguantar 1 año casi sin consumir alimento.

-Osmobiosis: se produce cuando el tardígrado se somete a grandes presiones osmóticas como ocurre cuando está en agua salada.

-Criobiosis: este estado lo provocan las bajas temperaturas. No se congelan gracias a las ice nucleating agents, al glicerol y las trehalosas que actúan como agentes anticongelantes.

-Anhidrobiosis: este estado se alcanza cuando se evapora casi todo el agua del cuerpo del animal. Para que el tardígrado pueda sobrevivir la evaporación tiene que ser lenta.

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Si queréis saber más del tema podéis pinchar aquí.

Además de todo lo anterior, en 2007 fueron enviados al espacio exterior en el transbordador Endeavour, de la NASA y sobrevivieron. Se tuvieron que enfrentar a la radiación, a vientos solares y a las falta de oxígeno.

Así que ya veis que hay animales extraordinarios en nuestro planeta, quizás demasiado espe(a)ciales para estar aquí. Tanto es así, que en 2013 la NASA lo nombró como el mejor candidato para ser una especie extraterrestre.

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Referencias:

http://www.tardigrada.es/Criptobiosis.html

“The Resilience of Life to Astrophysical Events” David Sloan, Rafael Alves Batista & Abraham Loeb. Scientific Reports 7, Article number: 5419(2017)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Entendiendo cómo se codifica una película en el ADN

¡Buenos días!

Hoy nos hacemos eco de la noticia que apareció la semana pasada y que posiblemente muchos de vosotros conozcáis: Un grupo de científicos ha conseguido codificar una película en el ADN de una bacteria. Suena a ciencia ficción, ¿verdad? Como tal, los medios escribieron numerosos artículos al respecto, pero en ninguno de ellos me ha quedado claro lo que realmente hicieron los científicos. Así que he decidido ir al artículo original y tratar de explicar aquí la técnica que emplearon, para intentar clarificar las cosas.

Lo primero que debemos saber es qué ese una imagen digital en blanco y negro, como la que se codificó en este experimento. Una imagen digital no es más que representación numérica de una imagen bidimensional. Contiene un número fijo de filas y columnas de píxeles, y el valor numérico de cada elemento de la tabla marca la intensidad de gris del píxel correspondiente. En la siguiente imagen se ve cómo una pequeña parte de un mapa se codifica en una matriz donde se asigna el valor 0 al color negro y el 255 al color blanco.

Así pues, para codificar una imagen en el ADN, necesitamos convertir estos números en el lenguaje del ADN, que recordemos que se compone de cuatro letras: la A, la T, la C y la G. Lo que hicieron los científicos es asociar un valor de la intensidad del gris a una palabra específica. Sus imágenes eran más simples y los valores de grises oscilaban entre el 1 y el 21 (no entre el 0 y el 255, como en el ejemplo). Los científicos asignaron, por ejemplo, que la sucesión de bases TCT tuviera el valor 2 y que GAT tuviera el valor 8. De esta forma, diseñaron secuencias de ADN para grupos de píxeles de una imagen y les añadieron otra secuencia previa que decía en qué posición de la imagen se encontraban, para que la reconstrucción fuera posible.

Una vez tenían estas secuencias, utilizaron una técnica conocida como CRISPR, que es capaz de introducir estas secuencias en el ADN mediante un sistema de corta y pega genético. Dicho de otra forma, insertaron en el ADN de la bacteria conjuntos de tres bases que representaban la intensidades de los píxeles de la imagen. La bacteria que utilizaron es la Escherichia Coli, que se encuentra en el intestino de numerosos animales.

Pues bien, una película no es más que una sucesión de imágenes, así que simplemente tuvieron que insertar estas imágenes de forma consecutiva (una al día, por cuestiones técnicas) para conseguir codificar la película completa. Una vez codificada la película, sólo tuvieron que reconstruirla. Para ello, cogieron las bacterias, cortaron su ADN en trozos, y los pasaron por una máquina (llamada secuenciador) que es capaz de leer las letras que hay en cada uno de esos trozos. Una vez leídas sólo tuvieron que asignarles una posición y un instante temporal (gracias a las secuencias previas que llevaban asociadas las palabras de tres bases) para obtener la película completa. En la siguiente imagen podéis ver la película original y la reconstruida.

 

 

Este avance científico plantea una serie de interrogantes futuros, ya que abre una nueva forma de almacenar información. Podría tener aplicaciones a nivel de investigación (ya que se podrían almacenar secuencias de eventos que ha vivido la célula) e incluso a otros niveles (¿quién sabe si podría servir para codificar mensajes secretos a nivel de espionaje?). Pero muchas de ellas son mera especulación.

¡Buena semana!

 

  1. Imagen obtenida de http://hosting.soonet.ca/eliris/remotesensing/bl130lec10.html
  2. Artículo original en

El lado oscuro de las jirafas

¡Buenos días concienzud@s!

Hoy toca hablar sobre unos animales muy entrañables: las jirafas. Estos mamíferos artiodáctilos son fácilmente reconocibles por sus largos cuellos, andares desgarbados y sus patrones de manchas oscuras sobre su piel de color amarillento, y en especial, por ser los animales más altos del mundo. La jirafa (Giraffa camelopardalis) se localiza en un área bastante dispersa, que se extiende desde Niger hasta Somalia (oeste a este) y de Chad a Sudáfrica (norte a sur). Respecto a su hábitat, las jirafas viven en sabanas, pastizales y bosques abiertos.

 

Se conocen su morfología y su distribución, la rapidez con la que pueden desplazarse, o lo alto que pueden llegar o la fuerza de sus cuellos, pero sólo en los últimos años se han publicado trabajos detallando su comportamiento. Los primeros estudios sugirieron que los grupos de jirafas no estaban estructurados, pero ahora se cree que siguen una dinámica semejante a los chimpancés o las hienas. Se sabe que las jirafas hembra mantienen relaciones estrechas entre sí, según un estudio publicado recientemente en la revista Animal Behavior. Concretamente, forman vínculos estrechos con un selecto grupo de compañeras, y además evitan a otras hembras con las que se llevan “menos bien”.

Los científicos explican que los individuos se asocian temporalmente, dando como resultado tamaños de grupo fluctuantes.

El grupo de investigación, perteneciente a la Universidad de Queensland (Australia), identificó y siguió la pista a diferentes individuos, claramente diferenciables por su patrón de manchas, que los hace únicos.

Las hembras elegían a miembros de un grupo, al que se asociaban, y evitaban intencionadamente a otros miembros y grupos. Esta conducta podría deberse al uso de las mismas localizaciones para alimentarse, aunque los integrantes del grupo de investigación no descartan que las jirafas se reconozcan mutuamente de cuando eran jóvenes y vivían en grupos (al estilo de las “guarderías”), algo ampliamente descrito en el mundo animal.

Sin embargo, los machos presentan un comportamiento menos gregario y muchos deciden vagar en solitario tan pronto como alcanzan la madurez. Si hay pocas oportunidades de apareamiento, algunos estudios sugieren que las jirafas macho pueden formar “amistades” entre sí, pero por norma general, los machos se caracterizan por ser solitarios y luchadores.

Normalmente un macho más viejo es retado por un joven para demandar el apareamiento por una hembra. En primer lugar se sitúan uno junto al otro, empujándose para juzgar cuál es el más fuerte. En peleas igualadas, es normal que se intercambien golpes brutales con los cuellos, y raramente utilizan los osiconos, estructuras similares a cuernos, aunque a veces pueden ocasionar lesiones. El desenlace más común es el de un macho victorioso y uno magullado, pero puede darse que uno de los contendientes acabe muerto.

Os dejamos un escalofriante vídeo:

Esperamos que os haya gustado. ¡Buena semana concienzud@s!

 

Fuentes:

  • Carter, Jennifer M. Seddon, Celine H. Frère, John K. Carter, Anne W. Goldizen. Fission–fusion dynamics in wild giraffes may be driven by kinship, spatial overlap and individual social preferences, Animal Behaviour, Volume 85, Issue 2, 2013, Pages 385-394, ISSN 0003-3472.
  • BBC Nature.

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