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Luis Pasteur, un golpe de gracia contra la “generación espontánea”.

Alejandro Alfredo Aguirre Flores.

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     Cuando se habla de Luis Pasteur, se habla en definitiva, de una de las mentes más brillantes que tuvo la humanidad en el siglo diecinueve; la literatura entorno a este magnífico científico es abundante dada la importancia de sus estudios entorno a ciencia. El presente articulo tiene por fin resaltar la obra de Pasteur como una contribución académica a favor de los estudiantes de las distintas áreas de la salud y alimentación, Bienvenidos.

En primera instancia el perfeccionamiento del microscopio compuesto hizo posible el nacimiento de la microbiología descriptiva, como parte de la Historia Natural, sin embargo el nacimiento de la microbiología como una ciencia experimental sólo fue posible cuando se logró relacionar a los microorganismos con los distintos fenómenos naturales, muchos de estos fenómenos o procesos son trascendentales en el desarrollo humano, animal e inclusive vegetal; como las fermentaciones y las enfermedades; tras evidenciarse que los microorganismos eran causa y no consecuencia de dichos fenómenos.

Luis Pasteur jugó un papel fundamental en el desarrollo de esta naciente ciencia, puesto que sus investigaciones y experimentos permitieron definir claramente los procesos naturales como las fermentaciones, putrefacción y diversas enfermedades de los seres humanos y animales como procesos típicos microbianos.

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Luis Pasteur en la realización de su experimento mediante balón de cuello de cisne para comprobación de contaminación de muestras por agentes microbianos externos.

Según menciona Norberto J. Palleroni (1970), la obra de Pasteur tuvo el mérito de dar un “golpe de gracia” con un poderoso argumento que destrozó la idea de la generación espontanea, misma que sustentada en viejas creencias no científicas o seudocientíficas defendía como cierto que la vida compleja se generaba a partir de la materia inerte (orgánica o inorgánica) casi como si se tratara de un acto de magia. Dicha creencia popular se fundamentaba en el hecho de que la vida surgía de cúmulos de materia por ejemplo: el hecho de que los rayos del sol incidan sobre los granos de trigo o maíz o la misma ropa sucia según el clérigo Johann Baptista Van Helmont, de origen belga (1667), generarían de manera espontanea vida en forma de ratas o insectos y aunque que suene descabellada esta idea en la actualidad, la teoría de la generación espontánea fue considerada como cierta hasta finales del siglo XVIII, esta teoría fue descrita por ARISTÓTELES y su escuela filosófica en la antigua Grecia.

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Y aunque la teoría de la generación espontánea tuvo varias formas a través de los tiempos, no fue sino hasta el siglo XIX que su debate dio lugar a una  gran polémica sobre su veracidad, hoy es sabido que los alimentos al entrar en un proceso de putrefacción y al someterlo a análisis microscópico, se encuentra que está repleto de bacterias y hongos que se encargan de su degradación, por lo tanto mantener a los alimentos envasados prácticamente por un tiempo indefinido sin que se pudran o fermenten es posible, gracias a las investigaciones de Pasteur que corroboran que dicho alimento al ser sometido a un shock térmico, calentamiento o enfriamiento y al envasarse herméticamente pueden ser conservados sin que éstos entren en procesos de descomposición por un tiempo prolongado.

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Cebolla en descomposición con proliferación de hongos cuyas esporas son procedentes del ambiente.

Pasteur seguramente se preguntó ¿De donde provienen estos seres minúsculos y que con frecuencia no se ven en el alimento fresco?.

Pues bien este brillante químico francés primero demostró que en el aire habían estructuras que se parecían mucho a los microorganismos que observó en la materia en descomposición. Según Madigan M., Martinko J., & Parker Jack (2004) Pasteur descubrió que el aire normal contiene de manera continua una amplia diversidad de células microbianas intangibles mismas que se encuentran en materias en descomposición. De forma análoga estas células microbianas se encuentran adheridas a superficies, utensilios y prácticamente a todo que les sea un medio de proliferación. Pasteur concluyó que los organismos encontrados en materias en descomposición se originaban a partir de las células presentes en el medio ambiente (aire) para finalmente postular que éstas células se depositan constantemente sobre todos los objetos. Si sus conclusiones eran correctas, un alimento “tratado” no debía estropearse de tal modo que debía existir alguna manera de destruir los microorganismos que contaminasen el alimento en su superficie.

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Spirillum de agua dulce

Pasteur y su experimento del matraz cuello de cisne

     Para dicho golpe de gracia Pasteur descubrió que el calor era capaz de eliminar los contaminantes pues destruía con efectividad los organismos vivos, sin embargo, esto no es un dato que se le atribuya únicamente a Pasteur, de hecho ya varios investigadores habían descubierto que, si una solución de nutrientes se introducía en un matraz de vidrio y este se sellaba llevándose posteriormente a ebullición, este nunca se descomponía mientras se mantuviera cerrado. A sus ideas no le faltaron detractores que defendían la generación espontanea y sostenían que la generación espontanea requería aire fresco para que se originara de modo que el aire encerrado dentro del matraz sufría cambios durante su calentamiento, lo que para sus detractores, explicaría el por que no se origina vida en esas condiciones; superadas las objeciones y sin prestar mucha atención a sus detractores, Pasteur se aventuro a la construcción de un matraz muy singular al que llamaría matraz “cuello de cisne”, mismo que se designa también como el matraz de Pasteur.

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Los matraces en forma de “cuello de cisne” de #Pasteur

Según lo mencionan Madigan M., Martinko J., & Parker Jack (2004), Pasteur coloco las soluciones nutritivas en su interior, allí las llevo a ebullición, luego cuando el matraz se equilibraba con la temperatura ambiente, el aire podía ingresar de nuevo, pero la curvatura del matraz evitaba que los microorganismos alcanzasen el interior del matraz donde se encontraba el caldo nutritivo, siendo así el material ahora esterilizado en el recipiente no se descomponía y no aparecían microorganismos mientras el cuello del matraz no hiciera contacto entres los microorganismos y el caldo nutritivo estéril. Sin embargo, bastaba con que el matraz se inclinara lo suficiente como para que el liquido estéril contactara con el cuello para que ocurriera la putrefacción llenándose así el contenido de microorganismos.

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Este sencillo experimento fue suficiente para aclarar definitivamente la controversia que se venia dando por la teoría equivoca de la generación espontanea; haciendo que sus publicaciones alcanzaran el interés de médicos en toda Francia que no entendían por que después de que un paciente salia con éxito de una intervención quirúrgica, en muchos casos moría  por gangrena, Pasteur con su experimento estaba conceptualizando la idea de que los microorganismos eran omnipresentes y que al dejar una herida expuesta al ambiente, era muy probable que se convirtiera en medio de cultivo como lo que demostró con su matraz, lo que era el origen de la gangrena  que ocasionaba la muerte en los pacientes.

LA OBRA DE PASTEUR

Eliminar todos los microorganismos de un determinado objeto, es un concepto que en la actualidad denominamos esterilización, en el presente y gracias a Pasteur la calidad de vida ha mejorado considerablemente en comunidades que consumen productos inocuos, procedimientos como el “pasteurizar” en lácteos y jugos han permitido el control de  enfermedades como brucelosis entre otras infecciones.

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Finalmente Louis Pasteur no solo se dedico a investigar a los microorganismos, si bien es cierto que la mayor parte de su tiempo lo invirtió en investigaciones sobre bacterias, hongos y virus; describió también el proceso adecuado de la pasteurización en 1862. Con este método, los líquidos como la leche son calentados a una temperatura entre los 60 y los 100 grados Celsius y con esto se eliminan los microorganismos que causan que se echen a perder. La pasteurización se utilizó por primera vez en las industrias de vino francesas para salvarlas del problema de la contaminación y luego de esto se trasladó a otras bebidas como la leche y la cerveza.

Demostró que la denominada fermentación era un proceso provocado por microorganismos, puesto que descubrió que ciertas levaduras presentes principalmente en cerveza y vino eran agentes fermentadores de las bebidas alcohólicas, al producir ácido láctico como producto de su metabolismo, dando de esta manera un factor importante en la producción de bebidas espirituosas en la Europa de aquel entonces.

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“Una botella de vino contiene más filosofía que todos los libros del mundo”

Louis Pasteur (1865)

Entre  uno de los datos poco conocidos de Pasteur es que básicamente salvo la industria de la seda en toda Europa, esto lo realizo mientras se encontraba en la realización de  su “Teoría de los Gérmenes”. Descubrió que la pebrina era una enfermedad ocasionada por un gusano microscópico denominado Nosema bombycis, afectando gravemente la salud del gusano de seda que era empleado en la producción textil de sedas, esto ocasiono la quiebra de muchas industrias de seda en Europa y que se comenzaba a expandir con gran velocidad de región en región, tras elaborarse un método, desarrollado por Pasteur, se pudo ir erradicando la enfermedad y recuperando la producción normal de sedas finas.

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Silkworm pebrine disease and Nosema bombycis

En 1879, Pasteur se convierte en ser el creador de la primera vacuna, dicha vacuna fue empleada en pollos, con la finalidad de curar el cólera del pollo. Los pollos inoculados contrajeron la enfermedad, pero se volvieron resistentes al virus. Termino desarrollando vacunas para otras enfermedades como el cólera, tuberculosos, ántrax (carbunco) y sarampión.

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“Al enseñarme a leer, te aseguraste de que aprendiera sobre la grandeza de Francia”

Louis Pasteur, recordando la relación con su padre.

Entorno a la microbiología, determino que la temperatura era un factor importante para el control microbiano. Sus investigaciones con gallinas infectadas de fiebre esplénica por ántrax, que se mantenían inmunes a la enfermedad, pudo exponer que la bacteria que producía ántrax no era capaz de sobrevivir en el torrente sanguíneo de las gallinas. El motivo era que su sangre está a 4 grados Celsius sobre la temperatura de la sangre de los mamíferos como vacas y cerdos. El ántrax la mayor causa de muerte de animales de pastoreo y también causa ocasional de la muerte de humanos, el desarrollo de una vacuna en contra de esta bacteria produjo un caída dramática en el rango de infecciones, sobre el ántrax, el doctor alemán Robert Koch ya había encontrado la bacteria causaba el mal; Pasteur anunció que había descubierto la vacuna e inmunizó con éxito 31 animales.

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Louis Pasteur (1822-1895) químico y bacteriólogo francés. La vacunación de ovinos contra el ántrax. Agerville (Francia).

A diferencia de lo que muchos pueden creer sobre Pasteur, también fue profesor de física,  es así que en 1849, cuando era profesor de Física en la escuela de Tournon, decidió estudiar a fondo la geometría de los cristales de diversas sales y la manera en que la luz incide sobre ellos, para ello estudio cristales de sales formadas por ácido tartárico mismos que polarizaban la luz de manera distinta, descubriendo así que los cristales eran asimétricos en el caso del tartárico lo que permitió comprender de mejor manera la geometría molecular en la química y física.

En 1857, mientras estudiaba los procesos fermentativos, principalmente el del ácido butírico, descubrió que el proceso de fermentación puede detenerse a través del paso de aire en el fluido fermentado. Esto lo llevó a concluir la presencia de una forma de vida que podía existir aún en ausencia del oxígeno. Esto llevó al establecimiento de los conceptos de vida aeróbica (con oxígeno) y anaeróbica (sin oxígeno). El proceso de inhibir la fermentación a través del oxígeno es conocido como el Efecto Pasteur, este descubrimiento definía la anaerobiosis.

Uno de los datos mas importantes de Pasteur fue el descubrimiento y creación de la vacuna contra la rabia. En 1880 concentró su atención en la rabia, una enfermedad mortal con síntomas horribles que causa una muerte lenta y dolorosa. Pasteur había ensayado una vacuna en perros, pero le preocupaba hacerlo en humanos.

Se enfrentó a ese dilema con Joseph Meister, un niño al que lo había mordido un animal rabioso. No estaba seguro de que Joseph desarrollaría la versión humana de la rabia, pero ensayó el tratamiento de todas maneras y finalmente Joseph sobrevivió.

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Joseph Meister, primer individuo en recibir la vacuna contra la rabia.

Sustentado en los resultados de su experimento con el matraz valido su “Teoría de los Gérmenes”, con lo que aclaro un gran dilema filosófico sobre el origen de la vida. Los resultados que obtuvo el joven Meister hacen que la demanda crezca desmesuradamente en toda Europa y encamina a Pasteur hacia la erradicación de otras enfermedades como la difteria inoculando a dos de sus ayudantes (Emile Roux y Alexandre Yersin)  y luego volviéndolos inmunes, en la actualidad la lucha contra la difteria es una de las mas exitosas desde el punto de vista medico puesto que alrededor del 85% de los niños de todo el mundo son inmunizados.

Esta demanda por vacunas hizo necesaria la creación de un centro de investigaciones que lo fundo Pasteur en 1887 y que lleva su mismo nombre hasta la actualidad. Hoy es uno de los principales centros de investigación, con más de 100 unidades de investigación, 500 científicos permanentes y aproximadamente 2700 personas que trabajan en este campo. Los logros del Instituto Pasteur son un mayor entendimiento de afecciones de origen infeccioso, y ha importantes contribuciones en el ámbito de tratamientos, prevención y curas de enfermedades infecciosas que existen hasta hoy como la difteria, fiebre tifoidea, tuberculosis entre otras.

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Finalmente Pasteur continuó dirigiendo el Instituto en París, pero su salud se fue deteriorando. Tras otro derrame, su parálisis empeoró. Murió a los 72 años de edad y  Francia lo trató como un héroe nacional. Fue enterrado en la catedral de Notre-Dame. siendo uno de los científicos de mayor relevancia en la historia humana.

REFERENCIAS:

  • Norberto J. Palleroni.(1970). Principios Generales de Microbiología. Departamento de Bacteriología e Inmunología de la Universidad de California (Estados Unidos). Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico. Departamento de Asuntos Científicos. Secretaría General de la Organización de Estados Americanos. Washington, D.C. pp. 2-3.
  • Madigan M., Martinko J., & Parker Jack (2004). Brock Biología de los Microorganismos. Pasteur y el fin de la generación espontánea. 10º Edición. Pearsons Prentice Hall. Madrid-España. pp. 10-12.

 

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Francia : 5 Francs 1966 ( Louis Pasteur ) SC-

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NUTRIGENÓMICA

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Mackilff Carolina [1]

[1] ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO /FACULTAD DE SALUD PÚBLICA / ESCUELA DE NUTRICIÓN Y DIETÉTICA

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     La definición inicial de nutrigenómica hacia referencia a los efectos que los nutrientes y/o alimentos bioactivos sobre la expresión de los genes de un individuo. Hoy en día esta definición es más amplia puesto que también involucra los estudios sobre los factores nutricionales que actúan protegiendo el genoma. Esta nueva ciencia busca entender la influencia que tienen los componentes de la dieta sobre el genoma, el transcriptoma, el proteoma y el metaboloma. La nutrigenómica sentó sus bases a finales del siglo XVIII, sin embargo, las antiguas civilizaciones de Egipto, Grecia, Roma, Persia, China y la India ya eran conscientes del vínculo existente entre la alimentación y la salud.

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Ofrendas de alimentos en la tumba de Menna (1400 A.E.C.). Se ven, entre otros alimentos patos, peces y ánforas de vino.

Nuestra relación con los alimentos es compleja y se encuentra en constante cambio. En la actualidad sabemos que desde la lactancia, la expresión de nuestros genes, se ve influenciada por los nutrientes que contiene. Asimismo, las diferencias regionales en la comida y la cultura han dejado su huella en nuestro genoma. Los nutrientes desde una perspectiva nutrigenómica actúan como señales, las cuales son detectadas por los sistemas sensores que tienen nuestras células, lo que influencia directamente sobre la expresión de los genes y posteriormente en la producción de metabolitos.

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La nutrigenómica tiene un vínculo estrecho con la epigenética, que estudia las modificaciones del ADN y proteínas que pueden causar cambios en la estructura de la cromatina, sin cambiar la secuencia de los nucleótidos. Un ejemplo de esta interacción es el suplemento de ácido fólico, antes y durante el embarazo, el cual disminuye el riesgo de que se presenten defectos del tubo neural, esto a través de favorecer la metilación del ADN.

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El ácido fólico es un tipo de vitamina B. Es la forma artificial (sintética) del folato que se encuentra en suplementos y se le agrega a los alimentos.

La nutrigenómica nos muestra una nueva forma de visualizar a la nutrición, la cual permitirá una mejor comprensión de cómo los alimentos interfieren con la expresión de los genes y cómo el organismo responde a estas interferencias. Esto seguramente derivará en estrategias y programas que permitan alcanzar una dieta saludable que nos conduzcan a una mejor calidad de vida.

  • Nutrigenómica propiamente dicha, que estudia el efecto de los nutrientes en la actividad génica.
  • La nutrigenética, que analiza cómo la variabilidad del genoma afecta a la manera en que utilizamos los nutrientes, y cómo esta variabilidad está ligada a la aparición de enfermedades.

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APLICACIONES DE LA NUTRIGENÓMICA

Desarrollar nuevos sistemas de detección y autenticación de ingredientes, presencia de microorganismos, residuos alérgenos, efectos del procesado de los alimentos sobre la eficacia de los componentes, etc. Que permitirán incrementar la seguridad alimentaria, especialmente entre las poblaciones con mayor riesgo.

Ámbito clínico: utilizado como una herramienta para el tratamiento de las diferentes enfermedades.

Ámbito poblacional: utilizado como herramienta preventiva y de tratamiento de la obesidad y la enfermedades cardiovasculares entre otras.

Intervención en los periodos críticos del desarrollo y la capacidad de modificar la susceptibilidad genética a ciertas enfermedades a través de la alimentación.

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RETOS Y ALCANCES DE LA NUTRIGENÓMICA

Es importante identificar la nutridinámica de los alimentos, es decir como interaccionan con el organismo, para personalizar la dieta de un individuo con respecto a la expresión de su genoma, así contribuiremos de manera efectiva a controlar patologías que se pueden adquirir.

NUTRIGENÓMICA Y MEDICINA CLÍNICA.

Las posibles aplicaciones terapéuticas y preventivas de la genómica nutricional son amplias: en personas con deficiencias enzimáticas, predisposición Genética para enfermedades complejas como dislipidemias, diabetes y cáncer o en personas que ya las padezcan, en personas con alteraciones del estado de ánimo o memoria, en el proceso de envejecimiento, en mujeres embarazadas, e incluso en personas sanas como método preventivo.

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NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA NUTRIGENÓMICA.

La nutrigenómica utiliza las técnicas tradicionales en metabolismo y nutrición; pero también las nuevas tecnologías bioquímicas y en particular las denominadas tecnologías ómicas (transcriptòmico, proteómico, metabólico) que se nutren de los rápidos avances en el conocimiento de los genes que conforman el genoma y se benefician de los grandes progresos en el conocimiento de la bioquímica y la fisiología humana y en concrétamente del metabolismo.

HERRAMIENTAS DE LA NUTRIGENÓMICA.

Actualmente se propone un enfoque más global y ambicioso: el fenotipo nutricional con un enfoque genómico y metabólico. Basado en un los micro ensayos de ADN complementario, utilizados para la expresión génica en condiciones de normalidad o estados patológicos así como para la caracterización de la respuesta genómica que se desencadenarían ante un fármaco específico.

  • La cromatografía de gases con espectrometría de masas.
  • La cromatografía líquida o la electroforesis por capilaridad acoplada a la espectrometría de masas.
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Equipo cromatografía Gases/Masas/Masas

POSTULADOS DE LA NUTRIGENÓMICA

  • Bajo ciertas circunstancias y en algunos individuos la dieta puede ser un factor de riesgo importante para varias enfermedades.
  • Las sustancias químicas comunes en la dieta alteran de manera directa o indirecta la expresión genética o la estructura genética.
  • La influencia de la dieta en la salud depende de la constitución genética del individuo.
  • Algunos genes o sus variantes normales comunes son regulados por la dieta, lo cual puede jugar un papel en las enfermedades crónicas.
  • Las intervenciones dietéticas basadas en el conocimiento de los requerimientos nutricionales, el genotipo pueden ser utilizadas para desarrollar planes nutrición individual que optimicen la salud.

MECANISMOS DE LA NUTRIGENÓMICA

Intentos por confirmar ciertos inventos han llevado a la nutrigenómica a realizar investigaciones entre genes nutrientes, aunque interacciones no resultan ajenas algunas son inconsistentes al momento de evaluar los resultados.

 

¿POR QUÉ LA NUTRIGENÓMICA ES LLAMADA LA NUTRICIÓN PERSONALIZADA?

Es llamada la nutrición personalizada ya que busca que a través de la investigación del genoma se lleve a que una persona pueda adquirir una dieta individual que contraste con la expresión de su genoma y así pueda tener una vida amable con su genoma.

NUTRIGENOMICA EN LA MEDICINA CARDIOVASCULAR

La dieta y las enfermedades cardiovasculares: la dieta siempre ha sido considerada como uno de los principales factores de riesgo causante de las enfermedades cardiovasculares, otros factores que intervienen son el cambio de comportamiento, las modas, la presión de los medios de comunicación, el sedentarismo, intervenciones deficientes en materia de salud.

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NUTRIGENÓMICA, OBESIDAD Y SALUD PÚBLICA

Una intervención nutricional en periodos críticos del desarrollo y la capacidad de modificar la susceptibilidad genética a ciertas enfermedades a través de la alimentación es el gran reto de la nutrigenómica, más allá del diseño de dietas o alimentos funcionales personalizados.

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INTERACCIONES ENTRE GENES Y NUTRIENTES

GENÓMICA NUTRICIONAL

Variaciones genéticas y requerimientos dietéticos, Interacciones directas entre genes y nutrientes e interacciones epigenéticas “Entendiendo la regulación epigenómica como una adaptación al entorno, es por tanto imprescindible la preservación del epigenoma a lo largo de la vida. La influencia de la alimentación en este sentido no se limita a las acciones directas de los nutrientes presentes en los alimentos (colina, ácido fólico, vitamina B6, B12) sobre la conservación de los patrones de metilación epigenéticos. Otros componentes (aditivos, pesticidas, tóxicos) pueden ser capaces de producir alteraciones en la metilación del ADN.” Situación actual de la nutrigenómica, (esperanza o realidad).

Las investigaciones actuales nos muestran que aunque existen unas pautas generales pueden que no se adecuen a las necesidades de todo el mundo. Cada vez se hace más evidente que los nutrientes interaccionan con los genes y esto parece indicar que ciertos alimentos con compuestos bioactivos son capaces de interactuar con regiones del genoma para conseguir una acción protectora frente a algunos mecanismos de iniciación de enfermedades mientras que otros pueden provocar el efecto contrario.

La genómica nutricional podría considerarse de gran importancia en el área de la salud pública porque permitiría que desde el momento de nacer se tuviese en cuenta los polimorfismos “informativos” para tenerlos en cuenta en forma de predecir la predisposición genética futura a las enfermedades, facilitando la implantación de técnicas de prevención (consejos dietéticos, estilo de vida, alimentos funcionales para determinados perfiles genéticos, etc.).

POLIMORFISMO EN LA EXPRESIÓN Y REGULACIÓN GENÉTICA

El polimorfismo genético hace referencia a la existencia en una población de múltiples alelos de un gen. Es decir, un polimorfismo es una variación en la secuencia de un lugar determinado del ADN en los cromosomas (locus) entre los individuos de una población. Hablamos de polimorfismo (que viene de las palabras griegas “poli” -múltiples- y “morfismo” -forma-) cuando estas formas representan al menos al 1% de la población.

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Aquellos polimorfismos que afectan a la secuencia codificante o reguladora y que producen cambios importantes en la estructura de la proteína o en el mecanismo de regulación de la expresión, pueden traducirse en diferentes fenotipos (por ejemplo, el color de los ojos o el color de cabello).

Tipos de polimorfismo

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  • Polimorfismo de Secuencia

Son aquellos donde el orden de los nucleótidos se ve alterado. Normalmente, al tratarse del mismo locus su diferencia no es muy notable, pero no forman exactamente la misma secuencia. Una clase de estos polimorfismos son los SNPs (Single Nucleotide Polimorphism) que afectan a un sólo nucleótido, es decir, el cambio de una base (A, T, C, G) dentro de la secuencia del ADN.

  • Polimorfismo de Longitud

Son variantes del mismo locus pero que se diferencian por la longitud, es decir el número de nucleótidos dentro del fragmento de ADN. Cada polimorfismo tiene en sus extremos una secuencia que delimita su posición y permite identificarlo. La mayoría de estos polimorfismos de longitud son secuencias repetitivas en tándem; es decir, una serie ordenada de nucleótidos más corta que se repite una y otra vez. Las veces que cada secuencia se repite varían, por lo que cuantas  más repeticiones se den, más larga será la longitud del locus del ADN total.

  • Polimorfismo de Nucleótido Único

Es una variación en la secuencia de ADN que afecta a una sola base (adenina (A), timina (T), citosina (C) o guanina (G)) de una secuencia del genoma. Estas variaciones tienen la cualidad de hacernos más fuertes o más débiles frente al desarrollo de enfermedades o la absorción de medicamentos, haciendo de los SNPs la base fundamental de nuestros estudios y la piedra angular del Mapa de Salud.

EJEMPLOS:

  • Los Grupos Sanguíneos ABO

Los grupos sanguíneos son creados por moléculas presentes en la superficie de las células rojas de la sangre (y a menudo en otras células también). Los grupos sanguíneos ABO fueron los primeros en ser descubiertos (en 1900), y son los más importantes para asegurar las transfusiones de sangre seguras.

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  • El Factor RH

Los antígenos Rh son proteínas transmembrana con bucles expuestos en la superficie de las células rojas de la sangre. Parecen ser utilizado para el transporte de dióxido de carbono y / o amoníaco a través de la membrana plasmática.

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  • El Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC)

El complejo mayor de Histocompatibilidad es una familia de genes cuyos productos están implicados en la diferenciación de lo propio y lo ajeno en el sistema inmunitario.

REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA: MÚLTIPLE Y COMPLEJA

  • El estudio de la expresión genética a escala genómica ha sido un avance crucial para establecer que la variación de la expresión genética entre una persona y otra es un fenómeno común y que se vincula con un fenotipo.
  • El propósito de esta revisión es resumir los avances recientes de las medidas ideadas para la identificación de SNP en regiones reguladoras (rSNP), su validación funcional y el estudio de su profundo efecto fisiopatológico consecutivo a la sobreexpresión, subexpresión o expresión aberrante de un gen.
  • Se analiza el hecho de que la identificación de SNP reguladores (rSNP) abre un campo promisorio a la búsqueda de determinantes genéticos de afecciones de origen multifactorial. Como preámbulo, se presenta una breve introducción a los conceptos actuales sobre la regulación de la expresión genética. Los aspectos generales de la búsqueda de determinantes genéticos en enfermedades complejas se han descrito en otras investigaciones.

      Factores Externos

  1. Genoma: cromatina, histonas, metilación del ADN (epigenética)
  2. Transcripción: Factores de transcripción
  3. Procesado y transporte del ARNm
  4. Degradación o inhibición de la traducción de ARNm por ARN de interferencia o silenciación (microARNs)

INTERRELACIÓN CON ASPECTOS PROTEÓMICOS Y METABOLÓMICOS

PROTEÓMICA

La proteómica es el análisis del proteoma, el conjunto de proteínas presentes en las células o tejidos, el proteoma es dinámico en el sentido de que cambia en función de las condiciones ambientales y otros factores, y de gran interés para la nutrigenómica.

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Características

  • La descripción del proteoma permite tener una imagen dinámica de todas las proteínas expresadas, en un momento dado y bajo determinadas condiciones concretas de tiempo y ambiente.
  • La proteómica es una ciencia relativamente reciente. Para su despegue definitivo, ha sido necesaria la consolidación definitiva de la espectrometría de masas como técnica aplicada al análisis de moléculas biológicas y el crecimiento exponencial en el número de entradas correspondientes a genes y/o proteínas en las bases de datos.
  • Para entender las bases genéticas de algunas enfermedades, se debe estudiar tanto el proteoma como el genoma de los individuos que las presentan. El cáncer es una de las enfermedades más estudiadas y para detectarlo en sus inicios se utiliza la aproximación proteómica, a través de la identificación de proteínas cuya expresión se ve afectada durante el proceso de la enfermedad.

METABOLÓMICA

Es el estudio y comparación de los metabolomas, es decir, la colección de todos los metabolitos (moléculas de bajo peso molecular) presentes en una célula, tejido u organismo en un momento dado. Estos metabolitos incluyen a intermediarios del metabolismo, hormonas y otras moléculas de señalización, y a metabolitos secundarios.

APLICACIONES PRESENTES Y FUTURAS DE LA METABOLÓMICA

  • Un enorme potencial en la monitorización de intervenciones nutricionales, a partir de la medida del cambio provocado por un determinado alimento (o régimen) sobre determinados grupos de metabolitos, especialmente los triglicéridos y colesteroles.
  • Muy eficaz en la monitorización de los transplantes de órganos, ya que a partir de una muestra de orina o suero, permite analizar la evolución de un conjunto de metabolitos que  nos indican, en estadios incipientes,  si se producirá o no el rechazo del órgano implantado.
  • Un ámbito de aplicación emergente es el diagnóstico de enfermedades, especialmente en cáncer, enfermedades neurológicas y metabólicas.  En un estudio reciente (5) se ha comprobado que la sarcosina es un potencial biomarcador del cáncer de próstata; en el caso de confirmarse el estudio, el impacto clínico sería enorme, ya que podría diagnosticarse la enfermedad a partir de un simple análisis de orina.
  • Otro ámbito realmente interesante al que la  investigación metabolómica puede contribuir es la detección de factores de riesgo en poblaciones.  A partir de un análisis de orina (o suero), sería realmente extraordinario poder conocer para un individuo determinado, qué factores de riesgo presenta, a qué tipo de enfermedades está predispuesto (antes de desarrollarlas), y una estimación sobre la probabilidad de desarrollarlas.

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INTERACCIÓN GEN DIETA

El concepto de la nutrición personalizada basada en los genes, también conocida como nutrigenética o nutrigenómica, no es nuevo. Su aplicación en la práctica médica apareció en el siglo pasado como medida necesaria para la prevenir los graves efectos, a veces letales, de errores congénitos del metabolismo

Como por ejemplo la fenilcetonuria y la galactosemia. Estos, como su nombre indica, son hereditarios y debidos a mutaciones genéticas que alteran el metabolismo del individuo pero que, a menudo, pueden ser subsanados mediante regímenes dietéticos personalizados. Estos errores metabólicos son poco frecuentes (menos de 1 de cada diez mil nacimientos) en la población, de ahí que se denominen “enfermedades raras”. Sin embargo, a pesar de su rareza, el impacto a nivel individual y familiar en aquellos que lo padecen puede ser devastador. Afortunadamente, la manifestación de la enfermedad asociada a estos defectos metabólicos o metabolopatías puede ser eliminada totalmente –o al menos disminuida en gran medida gracias a los programas de detección precoz neonatal de errores congénitos del metabolismo y a la instauración del tratamiento paliativo (ej. dieta personalizada). Así pues, las enfermedades raras innatas y monogénicas – así como el desarrollo por la industria alimentaria y farmacéutica de productos diseñados para ciertos genes – fueron la primera aplicación de la nutrigenómica.

LOS ALIMENTOS ESCULPEN EL GENOMA

La baja frecuencia de las metabolopatías “raras” se debe a la carencia de una ventaja evolutiva asociada a las mutaciones que la causan. Sin embargo, otras mutaciones han contribuido de manera muy importante a los hábitos alimentarios de la población, así como a las diferencias interindividuales en el consumo de alimentos más allá de las resultantes de nuestros gustos peculiares.

Desde el punto de vista de la nutrición, el depender de un amplio espectro de productos nos daba la variedad predicada en una dieta saludable. Lo que este estilo de vida ancestral no nos daba era estabilidad ya que lo que primaba era el nomadismo. Por el contrario, la agricultura proporcionó una “estabilidad” que pudo desencadenar un gran crecimiento demográfico. El compromiso fue el perder la variedad alimentaria al depender de una pequeña fracción de cosechas que aprendimos a cultivar y de animales que conseguimos domesticar.

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El problema más acuciante desde el punto de vista de la salud pública son las enfermedades complejas, comunes y poligénicas que se han clasificado como epidémicas en los países industrializados. Para su prevención, se han ido diseñando diferentes guías prácticas de alimentación, que en sus versiones más recientes adoptaron las formas de pirámide o de plato. Sin embargo, estas recomendaciones no tienen en cuenta la realidad biológica de nuestra individualidad genética y no están además optimizadas para las diferentes fases de nuestras vidas. Al objeto de incorporar la genética las recomendaciones nutricionales se iniciaron, hace ya más de dos décadas, estudios de identificación de variaciones genéticas en rutas metabólicas de interés (por ejemplo el metabolismo de las lipoproteínas) al objeto de acumular conocimiento al respecto de cómo algunas de estas variantes podían predecir desajustes metabólicos y riesgo de enfermedad, así como la respuesta a diferentes componentes de la dieta.

Aunque los genes, el genoma, y la genómica han ocupado desde hace años el estrellato de la prensa científica y popular, no olvidemos que al fin y al cabo las proteínas son las que hacen la mayoría del trabajo y forman la mayoría de las estructuras.

De momento, una de las áreas más activas de adquisición, almacenamiento, tratamiento e interpretación de datos a gran escala corresponde al estudio de las variaciones del genoma humano. Para ello lo primero que necesitamos es obtener una imagen detallada del mismo. Es decir, de cómo las regiones codificantes y otras secuencias del genoma (recordemos que el 98% del mismo está en esa sección de “otras”) funcionan y se coordinan entre ellas y en respuesta a factores ambientales (por ejemplo, la dieta). Este conocimiento debería suponer un impacto tremendo en la manera en que las enfermedades, o mejor dicho el riesgo a padecerlas, son prevenidas, diagnosticadas y como última medida tratadas. Para ello vamos a necesitar una serie de avances, algunos de ellos tecnológicos y otros conceptuales, referentes a cómo asumimos estas revoluciones en la sociedad. El primer paso incluye el desarrollo de pruebas genéticas fiables que posibiliten un diagnóstico preciso del riesgo de un individuo asintomático de padecer la enfermedad, en muchos casos con décadas de antelación.

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De hecho, cientos de test genéticos ya se comercializan en la actualidad para usos clínicos y un número probablemente mucho mayor se encuentra en fase de desarrollo. Bien es verdad que la mayoría de los que ya están en el mercado y además son fiables lidian con enfermedades monogénicas poco comunes. Este hecho contrasta con lo que ocurre con las enfermedades más comunes, en las que gran cantidad de genes pueden estar implicados. Este es el caso de la fibrosis quística, de la distrofia muscular de Duchenne, de varias anemias, o de la enfermedad de Huntington por citar alguna. El aspecto positivo es que los test genéticos pueden predecir estas enfermedades con gran precisión; el negativo es que todavía hay poco que podamos hacer para prevenir o paliar los efectos de muchas de ellas. Más recientemente las pruebas genéticas están comenzando a penetrar el mercado de enfermedades mucho más comunes, pero también mucho más complejas dado el número de factores implicados. Entre ellas se encuentran los test para la detección de diferentes tipos de cánceres, como el de mama, el de ovario y el de colon. Estas pruebas tienen todavía grandes limitaciones, pero pueden utilizarse para hacer estimación de riesgo en individuos asintomáticos con un historial familiar de la enfermedad. Tales pruebas genéticas podrían ayudar a los médicos a atender al paciente de una manera más eficaz.

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Durante muchos años, los estudios de nutrigenómica enfocados hacia las enfermedades comunes de la población (obesidad, diabetes, cáncer, cardiovasculares, etc.) se han llevado a cabo a imagen y semejanza de los estudios de las enfermedades monogénicas raras. Es decir, limitando los estudios a una variante en un solo gen, un factor de riesgo (ej. Colesterol en plasma) y un único nutriente (ej. grasa saturada). De esta manera se ha conseguido establecer el concepto de la interacción gen-dieta y se ha demostrado su potencial de aplicación clínica en casos específicos. Algunos ejemplos dignos de destacar incluyen interacciones entre una variante funcional del gen de la lipasa hepática (LIPC -514 C/T), el consumo habitual de grasa y los niveles de colesterol en HDL; o el de otra variante funcional, en este caso en el gen de la apolipoproteinaA2 (APOA2 -265 T/C), consumo de grasa saturada y el riesgo de obesidad.

La lipasa hepática es un enzima producido principalmente en el hígado cuya función principal es la hidrólisis de fosfolípidos y triglicéridos en lipoproteínas plasmáticas. Su actividad se ha asociado con niveles en plasma de estas lipoproteínas, especialmente las HDL. El gen que la codifica está localizado en el brazo largo del cromosoma 15 y sus variantes han sido estudiadas en relación a diferentes dislipidemias, así como el riesgo de enfermedad cardiovascular. Una de es-tos polimorfismos es conocido como LIPC -514 C/T, localizado en la zona promotora del gen, es decir la región que interacciona con factores que determinan cuando y en qué niveles el gen se expresa en respuesta a las necesidades del organismo. El alelo más común en las poblaciones de origen europeo se caracteriza por la presencia de C en esta posición, mientras que la forma mutada es la que contiene T en este locus. La frecuencia varía en diferentes grupos étnicos siendo más alta en asiáticos y africanos. Lo interesante de este polimorfismo, desde el punto de vista de la nutrigenómica, es su uso potencial para clasificar la respuesta de HDL al consumo de grasa en la dieta. En un estudio llevado a cabo por nuestro grupo en la población del Estudio de Framingham demostramos una respuesta diametralmente opuesta del colesterol en HDL al consumo de grasa en los homocigotos (TT) para el alelo menos común y en aquellos homocigotos para el alelo más común (CC). Es decir, en sujetos que tenían el genotipo CC, el consumo de grasa estaba asociado directamente con los niveles de colesterol en HDL (más consumo de grasa, más colesterol HDL). Por lo tanto, estos sujetos podrían consumir un amplio espectro de dietas, desde las bajas a las altas en grasa, sin modificar su riesgo cardiovascular ya que los ni-veles de HDL parecen ajustarse para mantener la relación entre HDL (protectora) y LDL (aterogénica) constante independientemente de la dieta consumida. Este no es el caso de los sujetos con el genotipo TT, ya que un mayor consumo de grasa está asociado con niveles más bajos de colesterol en HDL. Esto se traduce desde el punto de vista clínico y de asesoramiento nutricional en la necesidad/recomendación de que estos sujetos reduzcan su consumo de grasa en la dieta al objeto de mantener los niveles de colesterol HDL en niveles saludables. Estos resulta-dos también ofrecen una explicación parcial acerca de por qué los resultados de los estudios poblacionales e incluso de intervención son tan variables ya que los mismos dependerán en parte de la constitución genética de los participantes.

De esta manera vamos viendo aparecer en la literatura estudios de interacción gen-dieta que incluyen decenas de miles de sujetos. Interacciones genes-dieta y sus implicaciones en la práctica clínica.

Al estudio conjunto de múltiples genes e incluso barridos completos del genoma. Gracias a ello podemos empezar a vislumbrar ya esas aplicaciones clínicas que guiarán al médico, al profesional de la salud a distribuir el portafolio de recomendaciones dietéticas (macronutrientes y micro-nutrientes) y conductuales comportamientos (actividad física, etc.) acordes con las necesidades reales del individuo basado en su genoma/genotipo. Un ejemplo del progreso llevado a cabo utilizando estas nuevas aproximaciones al estudio de la nutrigenómica queda plasmado por un reciente estudio en el que se investigó la relación entre el consumo de bebidas azucaradas y el riesgo de obesidad modulado por la genética. Este es un tópico de gran relevancia debido al énfasis reciente en relacionar el consumo de estas bebidas con el aumento en la prevalencia de obesidad. Sin embargo, lo que desconocíamos era el papel de los genes en la relación entre el consumo de bebidas azucaradas y la obesidad. Al objeto de investigar dicha cuestión, el grupo de Lu Qi en Harvard analizó esta interacción en un consorcio que incluía tres estudios individuales con una población total de aproximadamente unos 33.000 sujetos, todos ellos con datos genéticos, antropométricos y nutricionales7.

Un score de predisposición genética a la obesidad fue calculado utilizando variantes en 32 genes asociados con el índice de masa corporal (IMC). En general, la asociación del score genético con IMC fue significativamente más marcada en aquellos sujetos con un score genético más alto – es decir, aquellos sujetos con una predisposición genética a la obesidad – que en aquellos con una baja predisposición genética a la obesidad, En consecuencia, el consumo de bebidas azucaradas dispara el riesgo de obesidad en aquellos que están genéticamente predispuestos. Por el contrario, en aquellos sujetos que no son susceptibles genéticamente a la obesidad, el consumo de bebidas azucaradas no se traducía en aumento de peso

Este es un ejemplo más de cómo el conocimiento de los genes podría ayudar a combatir la obesidad, primero mediante la determinación de la predisposición genética y segundo medianteunas recomendaciones más personalizadas y apropiadas para conseguir los objetivos. Por ejemplo, recomendando de manera específica el evitar o limitar las bebidas azucaradas en sujetos con alto score genético o limitando el consumo de grasas saturadas en aquellos que sean portadores del genotipo CC en el polimorfismo citado anteriormente para la APOA2.

Resultados más alentadores con relación a este mismo gen fueron aquellos derivados del estudio PREDIMED, que han demostrado que la dieta Mediterránea no sólo reduce la glucosa en ayunas de los individuos con el genotipo de riesgo (TT), de forma que se observa un mayor efecto protector en aquellos que más lo necesitan y no al contrario como en el ejemplo anterior,sino que además la adherencia a la dieta Mediterránea también disminuye su riesgo a sufrir. De esta forma, aquellos individuos con mayor riesgo a sufrir accidentes cerebrovasculares como consecuencia de su genotipo pueden anular esta predisposición adoptando una dieta Mediterránea. De forma similar, el consumo de vegetales y frutas ha sido también relacionado con una disminución del riesgo de infarto de miocardio y enfermedad cardiovascular en los estudios.

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INTERHEART y FINRISK, enfocados a estudiar las interacciones entre SNPs en la región y factores medioambientales como la dieta, la actividad física y el tabaquismo en 5 etnias diferentes (Europea, China, Sudasiática, Latinoamericana y Árabe) en el caso del INTERHEART y en una población Finlandesa en el caso del FINRISK obteniendo resultados consistentesapoyando su hipótesis.

La hora de considerar las interacciones entre nuestro genoma y la dieta tenemos que hacerlo de una manera global incluyendo el ambiente en su totalidad, poniendo énfasis en la relación tan estrecha que existe entre nuestro aparato digestivo y el cerebro. No debemos olvidar que “no estamos solos” y que estamos acompañados de genomas presentes en nuestro microbioma y cuya contribución al nuestro sólo estamos empezando a comprender. Otro as-pecto que será de gran interés será el epigenoma que apenas empezamos a entender y por último y como ya he destacado, el factor tiempo, la cronobiología, debe ocupar un papel importante en las investigaciones y las recomendaciones.La medicina del futuro se ha definido como de las cuatro “Ps” (predicción, prevención, personalización, participación). Para que así ocurra la genética debe jugar un papel esencial para conseguir esa elusiva salud y prolongarla el mayor tiempo posible.

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APLICACIONES EN LA PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS

En el año 2003 se hizo pública la secuencia que conforma nuestro genoma, el genoma humano. Somos poco más de veintitrés mil genes interaccionando con el ambiente. Pero lo que somos no depende de nuestro color de piel, ni de nuestro credo político o religioso; está escrito en ese alfabeto molecular y se traduce en función de nuestro ambiente físico o cultural. Es evidente el impacto de la genómica en nuestra vida cotidiana y ello ha dado lugar a la aparición de dos nuevas disciplinas científicas: la nutrigenética y la nutrigenómica. Por nutrigenética entendemos la disciplina científica que estudia el efecto de las variaciones genéticas entre individuos en la interacción entre dieta y enfermedad. Por nutrigenómica, aquella que estudia el efecto de los nutrientes de los alimentos sobre la expresión de nuestros genes. Con su empleo empezamos a entender cómo se va a definir en el futuro una alimentación a la carta en función de lo que podríamos llamar pasaporte genético.

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Puede que a muchos les aterre, pero quizás no lo vean tan grave si piensan en la ventaja que para un recién nacido puede suponer que sus padres sean informados sobre una posible mutación en su genoma que le predisponga a desarrollar una enfermedad cardiovascular si su alimentación no es adecuada. Está claro el enorme potencial que el conocimiento del genoma humano puede tener en las pautas de alimentación, pero no será menor el que tenga la secuenciación de los genomas de otros organismos vivos de interés agroalimentario. Hasta ahora se han secuenciado totalmente más de quinientos genomas distintos y hay más de setecientos proyectos de secuenciación en marcha. Algunos de ellos se refieren a animales, plantas o microorganismos de relevancia alimentaria, como, por ejemplo, el arroz, la levadura panadera, la bacteria Bifidobacterium bifidum —usada en muchos productos probióticos— o patógenos responsables de toxoinfecciones alimentarias,como Escherichia coli.

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El conocimiento de los genes que componen el genoma de estos organismos permite conocer sus genes clave para así definir estrategias de mejora por genética clásica —la llamada mejora asistida por marcadores—oporingeniería genética, desarrollar mecanismos de defensa frente a su patogenicidad o descubrir nuevas funciones fisioló- gicas con impacto nutricional. La secuenciación de genomas ha sido hasta ahora una técnica costosa en tiempo y dinero. Hace apenas un año, se describió una nueva técnica de secuenciación basada en el empleo de nanomateriales. Dicha técnica se denomina pirosecuenciación y permite secuenciar genomas de forma masiva en mucho menos tiempo y a un menor costo. Por ejemplo, la tecnología clásica de secuenciación aplicada en un laboratorio convencional tardaba en secuenciar el genoma de una bacteria láctica un tiempo variable de entre uno y tres años. Con la tecnología de pirosecunciación, es posible hacerlo en sólo ocho horas y por un precio en costo de materiales diez veces menor al de la tecnología convencional. Sin duda, la pirosecuenciación va a revolucionar la secuenciación de genomas y también de los llamados metagenomas.

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Con este último sustantivo se hace referencia a la secuenciación de ADN extraído de un ecosistema, de modo que, a partir de los datos de secuencia, es posible inferir los organismos presentes en dicho nicho ecológico. Su aplicación en alimentación y nutrición es más próxima de lo que muchos imaginan. Por ejemplo,recientemente se han llevado a cabo proyectos de secuenciación masiva en voluntarios humanos, determinándose que más de trece mil cepas bacterianas distintas pueblan nuestro tracto digestivo. También mediante el empleo de metagenómica se han detectado diferencias en la composición de la flora microbiana del tracto digestivo de individuos obesos. Son los primeros resultados de una tecnología potente que permitirá conocer aspectos nuevos de nuestra fisiología y su relación con la alimentación. Podemos concluir por todo lo expuesto que el futuro de la genética en la alimentación es importante. La época en que los tecnólogos de alimentos eran expertos en el manejo de las tuberías de las instalaciones industriales ha quedado lejos. La nueva tecnología de alimentos precisa de nuevos profesionales que entiendan la importancia de la biotecnología y la genética y también que puedan discutir sobre conocimientos de otros campos del saber, como la farmacología, la nutrición, el control automático de sistemas o las nanotecnologías.

EL EMPLEO DIRECTO DE LA GENÉTICA EN LA ALIMENTACIÓN: MEJORA GENÉTICA DE LOS ALIMENTOS

La comunidad científica entiende por biotecnología el uso de un organismo vivo con un propósito industrial. Biotecnología de alimentos no es más que el uso de seres vivos en la producción de alimentos, lo que incluye toda la alimentación, porque todo cuanto comemos son, o han sido, seres vivos, ya sean animales, vegetales o alimentos o bebidas fermentadas por un microorganismo. Pero el consumidor, sobre todo el europeo, tiene una percepción distinta de lo que es y entiende que éste término hace referencia a la aplicación de la genética en la alimentación. En otras palabras, los consumidores europeos entienden por biotecnología de alimentos «poner genes en su sopa». Hay que recordar a los consumidores que la genética se ha aplicado en la alimentación desde que comenzó la agricultura y la ganadería. Desde entonces, el hombre ha mejorado empíricamente el genoma de las variedades vegetales comestibles, las razas animales y los fermentos. Esta mejora se ha fundamentado en la aparición de mutantes espontáneos, la variabilidad natural y la aplicación del cruce sexual o hibridación.

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De esta forma se han obtenido variedades de trigo con espigas incapaces de dispersar sus semillas en la naturaleza, pero capaces de generar unas harinas panaderas con inmejorable aptitud tecnológica, o patatas comestibles al contener niveles mínimos de alcaloides tóxicos. Desde hace treinta años, los científicos aíslan en el laboratorio fragmentos concretos que portan genes determinados. Esos genes se pueden variar en el tubo de ensayo y se pueden reintroducir en el organismo natural o en uno distinto generando un transgénico. Al global de estas técnicas lo llamamos ingeniería genética, y cuando se aplica en el diseño de un alimento surgen los llamados alimentos transgénicos. Hoy se comercializan muchos alimentos transgénicos en todo el mundo, sobre todo en Estados Unidos, Australia, Canadá y China. Los más conocidos son la soja resistente al herbicida glifosato y el maíz Bt, aunque existen muchos más. Son de gran importancia los que hacen referencia a la mejora nutricional de los alimentos. Desde algunas organizaciones ecologistas se acusa a los alimentos transgénicos de ser un veneno para la salud y el medio ambiente. No es cierto. Desde hace más de quince años, FAO, OCDE y OMS han establecido grupos de trabajo para evaluar la seguridad para el consumidor de los alimentos transgénicos. Se ha llevado a cabo una evaluación de riesgos sanitarios de todos los alimentos transgénicos comercializados atendiendo al contenido nutricional, la posible presencia de alérgenos y el nivel de toxicidad.

Son los alimentos más evaluados de la historia de la alimentación y no disponemos de un dato científico que indique que representen un riesgo para la salud del consumidor superior al que implica la ingestión del alimento convencional correspondiente. Este hecho ha sido puesto de manifiesto por la OMS en su página de Internet. Es interesante destacar que, tras la publicación de esta decisión, dichos grupos han variado su estrategia y apenas hablan de los riesgos sanitarios de los transgénicos pero sí de los riesgos ambientales. Ahí las cosas son menos claras, porque hay una falta de metodologías para analizar este tipo de riesgos que afectan tanto a las plantas transgénicas como a las convencionales. Aun así, debemos afirmar con contundencia que existen tres posibles riesgos: la transferencia de los genes exógenos desde la variedad transgénica a variedades silvestres, la pérdida de biodiversidad y los efectos dañinos que ciertas plantas transgénicas resistentes a insectos pueden tener sobre poblaciones de insectos distintos de aquellos contra los que protegen. Todos estos riesgos ya existen con las variedades convencionales. Por ello, la cuestión clave es conocer si el empleo de transgénicos acelerará la aparición de estos riesgos. Parece que no, siempre que se mantengan y mejoren las normas de evaluación que empleamos actualmente con las plantas transgénicas.

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Finalmente, debemos considerarlos riesgos económicos. El 90% de los agricultores que utilizaron semillas transgénicas en el 2006 eran agricultores pobres de países en desarrollo. Una realidad muy lejana del estereotipo que hace de lo transgénico un negocio en manos de pocas compañías multinacionales. Pero conviene debatir acerca de la opinión del consumidor sobre los transgénicos. En general, y destacando la falta de formación e información en biotecnología de nuestra sociedad, así como la constante presencia de los grupos en contra en los medios de comunicación, los perciben como algo peligroso. Por ello resulta importante la divulgación de los datos reales que desde la ciencia tenemos de estos productos.

Alimentos “nutriactivos”

Lo más importante en este aspecto, es que la genómica nutricional permitirá cruzar la información genómica individual con la alimentación y los componentes de los alimentos, de modo que el efecto sea positivo para la salud del individuo. La idea es que los alimentos riesgosos puedan reemplazarse con otros potencialmente menos nocivos.

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El perfil genómico individual puede ayudar a mejorar la nutrición y la salud, y en este nuevo escenario la genómica y la bioinformática cumplirán un papel crucial en la identificación de variantes genéticas que causen enfermedades, lo cual está siendo realizado mediante investigación de las bases de datos del genoma humano. En este sentido, es fundamental conocer los cambios que se producen dentro de la célula, sus modelos de interacción con el transcriptoma y el metaboloma, para poder personalizar los efectos de una dieta sana en la corrección de un metabolismo alterado. La comparación de un genotipo individual con una base de datos genómica permitirá la recomendación de nutriente individualizado genotipo-dependiente de acuerdo a los requerimientos y necesidades de cada individuo.

Los recientes desarrollos de la proteómica aplicados a la nutrición, están revolucionando los conceptos de alimentos “nutriactivos” como inductores de la expresión de ciertos genes y el consiguiente procesamiento de proteínas cuya acción es fundamental para el funcionamiento normal del metabolismo celular (metaboloma).

Referencias:

https://cefegen.es/blogs/polimorfismos-geneticos-definicion-ejemplos

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La nutrigenética y nutrigenómica como herramientas de prevención de enfermedades no transmisibles

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Valeria Flores Rea. [1]

[1] ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO /FACULTAD DE SALUD PÚBLICA / ESCUELA DE NUTRICIÓN Y DIETÉTICA

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2019

     La nutrigenética es la rama de la genética que estudia la relación entre los genes y la respuesta individual a la dieta.  Es una rama de la genómica nutricional, que tiene como objetivo estudiar como las distintas variantes genéticas de las personas influyen en el metabolismo de los nutrientes, la dieta y las enfermedades asociadas a ésta. De forma análoga estudia nuestro ADN para conocer las predisposiciones negativas que nos afectan. Todos compartimos el 99,9% de esa información genética y es el 0,01% lo que nos hace diferentes y determina nuestras características antropométricas, fisiológicas, metabólicas y de comportamiento. Finalmente tiene como objetivo generar recomendaciones nutricionales de acuerdo con el acervo genético de las personas.

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¿CÓMO SE APLICA LA NUTRIGENÉTICA EN LA DIETA?

En la actualidad, los avances en  nutrigenética nos ayudan a establecer qué alimentación debemos seguir para prevenir una serie de enfermedades identificadas a partir del análisis de nuestro ADN y que pueden evitarse o modularse mediante unas pautas dietéticas concretas. De esta forma, se alcanza la máxima personalización de la dieta.

¿CÓMO FUNCIONA UN TEST NUTRIGENÉTICO?

Los test nutrigenéticos estudian el ADN a través de un análisis de saliva con el objetivo de observar e identificar las variables genéticas de la persona que le hacen reaccionar de manera distinta a los alimentos y tener mayor o menor predisposición a determinados problemas de salud.

Por ejemplo, se conocen más de 40 genes asociados al desarrollo de la obesidad. Una persona que tenga la mayoría de estos marcadores genéticos tendrá más probabilidades de ser obesa, si no cuida la dieta.

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BASE CIENTÍFICA:

Debido a los procesos evolutivos, los seres humanos difieren en su ADN, precisamente en los llamados SNPs (abreviatura de “Single Nucleotide Polymorphism” (Polimorfismo de nucleótido simple) que influyen en la forma en que los individuos absorben y procesan los nutrientes.

  • La actividad fisiológica en el organismo humano que concierne el consumo o el transporte de los nutrientes también está conectado con diferentes variantes genéticas. Esta relación constituye la base de las ciencias nutrigenéticas.
  • Los diferentes procesos nutrigenéticos en el cuerpo humano puede implicar una ventaja en términos de selección natural. Así, por ejemplo, la evolución instó al ser humano a digerir la lactosa de la leche de vaca.

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MÉTODOS DE ANÁLISIS NUTRIGENÉTICOS

La identificación del genotipo necesario se lleva a cabo por medio de un análisis de sangre o de saliva. Posteriormente, se analiza el ADN de diferentes maneras. Una forma común de estudiar los datos genéticos es el llamado “gen candidato” cuando se identifica un posible gen de riesgo. Después de los experimentos en cultivos celulares, animales o seres humanos los científicos pueden establecer una correlación positiva o negativa entre la expresión de este gen candidato y los aspectos nutricionales.

OBESIDAD

Un objetivo importante para los investigadores nutrigenéticos es identificar los genes que hacen que algunas personas sean más susceptibles a la obesidad y las enfermedades relacionadas con la obesidad. La hipótesis “gen ahorrador” es un ejemplo de un factor nutrigenético en la obesidad. Actualmente se han detectado más de sesenta genes asociados con la obesidad. Avances actuales en la investigación nutrigenética demuestran potencialmente la existencia de genes ahorradores, así como también se empiezan a plantear contra-efectos con el fin de prevenir la obesidad y las enfermedades relacionadas con la obesidad.

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Gracias a la nutrigenética los nutricionistas y médicos pueden individualizar las recomendaciones de salud y la dieta. De la misma manera, la medicina preventiva, diagnóstica y realiza terapias que podrían ser optimizadas. De hecho, los ensayos comparativos, como un estudio demuestran que los consejos de salud basados en los resultados de un análisis nutrigenético es más exitoso que los consejos de una dieta convencional.

GENÓMICA NUTRICIONAL

Genómica: es la ciencia que estudia las variaciones a nivel estructural del ADN. Además de ser la conformación de los genes y la variación poblacional de los polimorfismos genéticos.

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La genómica nutricional es la interacción de genes–nutrientes, siendo así la nutrigenética a la interacción gen – nutriente denominado también como polimorfismos y nutrigenómica a la interacción nutriente-gen denominado también como la expresión de los genes.

Así decimos que la nutrigenómica es la constitución genética que determina la respuesta a la ingesta de determinados nutrientes. Así, la genómica nutricional pretende contestar preguntas como: ¿por qué algunas personas que consumen muchas grasas no padecen enfermedad cardiovascular?, o ¿por qué hay personas que no consumen muchas grasas, pero tienen niveles altos de colesterol?. La respuesta a estas interrogantes probablemente se encuentre en la calidad y cantidad de enzimas y proteínas que intervienen en el metabolismo lipídico, que se encuentra determinada genéticamente en cada individuo.

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La genómica nutricional se basa en 4 principios:

  • Las dietas pueden ser un factor de riesgo importante para variar enfermedades;
  • Las sustancias químicas alteran directa o indirectamente la estructura genética;
  • La influencia de la dieta en la salud depende de la constitución genética del individuo; y
  • Las intervenciones dietéticas basadas en conocimientos nutricionales, estado nutricional y el genotipo pueden ser utilizadas para optimiza la salud de prevenir enfermedades crónicas.

Estos principios se basaron en dos hipótesis:

  1. La herencia genética confiere una amplia gama de posibles fenotipos y que las restricciones metabólicas – ambientales y la disponibilidad de nutrientes determinan el fenotipo final de un indicio.
  2. La suposición de que la progresión de un fenotipo saludable a un fenotipo enfermo crónico esta ligada a cambiar en la expresión genética o a diferencias en la actividad de enzimas y proteínas que alteran la respuesta a diferentes factores ambientales (incluida la dieta).

Siendo así Ambiente + Genotipo = Fenotipo

¿QUÉ NO ES LA GENÓMICA NUTRICIONAL?

  • La genómica nutricional no es una dieta milagro.
  • La genómica nutricional no da soluciones a corto plazo, pero si prevención a largo plazo.
  • La genómica nutricional tiene efectos que no se pueden compararse con los efectos farmacogenómicos.

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ENFERMEDADES RELACIONADAS CON AL NUTRIGENÓMICA

  • Aspectos Negativos: Se encontraron heredabilidades significativas de los fenotipos relacionados a las enfermedades relacionadas con alto grado de adiposidad, resistencia a la insulina y las enfermedades del llamado síndrome metabólico en poblaciones de América Latina, incluso existen genes candidatos para la aparición de diabetes tipo 2. La alimentación compulsiva relacionada a la obesidad, así como otros trastornos metabólicos poseen componentes genéticamente relevantes.
  • Aspectos Positivos: mejoramiento de las propiedades nutricionales de los alimentos tanto vegetales como los de origen animal.

 

DIETAS MODERNAS UTILIZANDO LA NUTRIGENÓMICA

Relaciona a los nutrientes con el metabolismo. La genómica nutricional ha demostrado que los alimentos modulan el balance de numerosos procesos fisiológicos que están directamente asociados con la expresión de los genes.

ENFERMEDADES METABÓLICAS

Se entienden por enfermedades metabólicas o del metabolismo aquellas que interfieren con los procesos bioquímicos del organismo involucrados en el crecimiento y conservación de la buena salud de los tejidos orgánicos, en la eliminación de productos de desecho y en la producción de energía para llevar a cabo las funciones corporales. Así, por ejemplo, el cuerpo puede tener un exceso o un déficit de determinadas sustancias (proteínas, grasas, hidratos de carbono). Este desequilibrio a menudo interfiere con las funciones normales de los tejidos y órganos del ser humano.

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Las enzimas y las hormonas son los componentes responsables de las reacciones químicas del metabolismo. Los trastornos metabólicos se deben fundamentalmente a la escasez o demasiada audacia de enzimas u hormonas o al mal funcionamiento de las mismas. Entonces se produce una imposibilidad de la metabolización o una metabolización inadecuada de las sustancias químicas y esto puede conllevar a una falta de sustancias que son necesarias para el buen funcionamiento del organismo o a la aparición de toxinas como consecuencia de una mala metabolización.

Pueden ser hereditarias o adquiridas, pueden ser debidas a la interrupción de una cadena de síntesis por ausencia de una enzima a una anomalía endocrina o alimentaria puede afectar el equilibrio de los glúcidos, de los nucleótidos de los prótidos, de los lípidos los equilibrios ácido- básico, iónico, osmótico, hídrico, mineral, fosfocálcico, vitamínico, etc.

En pacientes con patologías médicas graves es frecuente el trastorno global de la función cerebral. Estas encefalopatías metabólicas con frecuencia comienzan por alteraciones en el estado de alerta (somnolencia) seguidas de agitación, confusión, delirium o psicosis, progresando a estupor o coma.

Las principales enfermedades metabólicas que afectan a la población actual son:

  • HIPERTIROIDISMO: Se caracteriza porque la tiroides produce demasiada hormona tiroidea.
  • HIPOTIROIDISMO: La tiroides produce poca hormona tiroidea.
  • DIABÉTES: Consiste en el exceso de glucosa en la sangre u otra.
  • OBESIDAD: Aunque esta enfermedad puede responder a muchas causas, algunas tienen su origen en problemas metabólicos. Ciertas enfermedades endocrinas como las alteraciones en la tiroides pueden desencadenar o favorecer la obesidad.
  • DISLIPEMIA: Alteración del metabolismo de las grasas.
  • HIPODIPILEMIA: Alteración del metabolismo de las grasas consistente en a presencia de bajos hipertiroidismo. Infecciones crónicas o estados inflamatorios, desnutrición, cáncer o abuso del alcohol, niveles de grasas en la sangre.
  • GALACTOSEMIA: Enfermedad metabólica congénita caracterizada por la imposibilidad de digerir adecuadamente la leche.
  • ALBINISMO: Falta de melanina.

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Las enfermedades metabólicas pueden ocasionar problemas neurológicos, digestivos y hepáticos.

Las enfermedades metabólicas tratan de aquellas patologías causadas por anormalidades en sistemas enzimáticos implicados en el metabolismo intermediario. Las anormalidades pueden ser congénitas o adquiridas. Las congénitas son producidas por alteraciones genéticas que van a dar lugar a enzimas defectuosas (errores congénitos del metabolismo), mientras que las adquiridas son debidas a enfermedades de órganos endocrinos o al fallo de órganos metabólicamente activos. En las enfermedades metabólicas hereditarias el diagnóstico precoz es importante para conseguir un tratamiento efectivo.

Las enfermedades metabólicas o errores innatos del metabolismo son hereditarias, provocadas por el bloqueo de alguna de las diversas reacciones bioquímicas que ocurren dentro de las células del organismo. Estos bloqueos afectan con mayor frecuencia a la utilización de los diferentes grupos de alimentos como fuente de energía, pero también a la formación o degradación de las diversas moléculas que forman nuestro organismo.

En su mayoría se presentan en recién nacidos y niños, pero también puede afectar a adolescentes y adultos.

La enfermedad puede ocasionar daños a nivel neurológico, digestivo y hepático provocado retraso del desarrollo psicomotor, epilepsia, hipotonía o falta de fuerza muscular, falta de tolerancia al ejercicio, compromiso de conciencia recurrente, movimientos anormales (síndrome extra piramidal) falta de apetito, vómitos recurrentes, mal incremento de peso, desnutrición, hepatitis de causa poco clara, crecimiento anormal del hígado o del bazo e hipoglicemia o baja de azúcar en la sangre.

CAUSAS DE LAS ENFERMEDADES METABÓLICAS

¿PORQUÉ SE PRODUCE? Las enzimas y las hormonas son los componentes responsables de las reacciones químicas del metabolismo. Los trastornos metabólicos se deben fundamentalmente a la escasez o demasiada abundancia de enzimas u hormonas o al mal funcionamiento de las mismas.

En estos casos se produce una imposibilidad de metabolización o una metabolización adecuada de las sustancias químicas. Ello puede conllevar a una falta de sustancias que son necesarias para el buen funcionamiento del organismo o a la aparición de toxinas como consecuencia de una mala metabolización. En ambos casos pueden producir trastornos orgánicos.

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CARACTERÍSTICAS DE LAS ENFERMEDADES METABÓLICAS

Las enzimas y las hormonas son los componentes responsables de las reacciones químicas del metabolismo. Los trastornos metabólicos se deben fundamentalmente a la escasez o demasiada abundancia de enzimas u hormonas o al mal funcionamiento de las mismas. Entonces se produce una imposibilidad de metabolización o una metabolización inadecuada de las sustancias químicas y esto puede conllevar a una falta de sustancias que son necesarias para el buen funcionamiento del organismo o a la aparición de toxinas como consecuencia de una mala metabolización.

Pueden ser hereditarias o adquiridas, ser debidas a la interrupción de una cadena de síntesis por ausencia de una enzima a un anomalía endocrina o alimentaria, puede afectar el equilibrio de los glúcidos (por ejemplo, diabetes, glucogénesis, galactosemia congénita) de los nucleótidos (por ejemplo, gota) de los prótidos (por ejemplo las aminoacidopatías) de los lípidos (por ejemplo, obesidad, dislipidosis), los equilibrios ácido básico, iónico, osmótico, hídrico, mineral, fosfocálcico, vitamínico,etc

En pacientes con patologías médica grave es frecuente el trastorno global de la función cerebral. Estas encefalopatías metabólicas con frecuencias comienzan por alteraciones en el estado de alerta (somnolencia), seguidas de agitación confusión, progresando a estupor y coma.

VARIABILIDAD EN LA RESPUESTA A LAS INTERVENCIONES DIETÉTICAS

Las intervenciones dietéticas se centran en la corrección de las prácticas y los hábitos personales. La adición de nutrientes a alimentos básicos se denomina “enriquecimiento”, mientras que la “suplementación” se refiere al aporte de determinados nutrientes o mezclas de nutrientes al margen de los alimentos.

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REVISIÓN DE LA EVALUACIÓN DIETÉTICA 

El estado nutricional es uno de los predictores más importante de riesgo en la salud.

DIETAS RICAS EN:

  • Frutas
  • Verduras
  • Granos enteros
  • Carne Magra de aves de corral
  • Pescado

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Inversamente asociadas con riesgo de enfermedades crónicas relacionadas con la edad:

  • Enfermedades cardiovasculares
  • Cáncer
  • Diabetes

DIETAS ALTAS EN:

  • Granos refinados
  • Azúcares agregados

Resultado de imagen para GRANOS REFINADOS

PERO BAJAS EN:

  • Alimentos de origen vegetal

Incrementan el riesgo de Obesidad y enfermedades relacionadas con la Obesidad:

  • Enfermedades cardiovasculares
  • Cáncer
  • Diabetes
  • La variabilidad del día a día en la ingesta de alimentos puede ser tan grande que puede ser difícil identificar cualquier patrón consistente subyacente.
  • La evaluación dietética es una tarea compleja tanto para investigadores como para clínicos.

La nutrición personalizada está cobrando cada día mayor relevancia para conseguir una mayor eficiencia en la consecución de los ON (cereales refinados). Tras décadas en las que se prestaba menos atención a las particularidades de cada persona en cuanto a preferencias alimentarias, dificultades en el seguimiento de las dietas, etc, los profesionales de la nutrición son cada vez más conscientes del mayor porcentaje de éxito en el resultado de una intervención dietética si se dedica una mayor atención a las características individuales de la persona participante para adaptar mejor las dietas.

Además de esta personalización basada en variables sociodemográficas (sexo, edad, nivel de estudios, etc.), conductuales, psico culturales y fenotípicas (mayor o menor peso, presencia o ausencia de hipercolesterolemia, hiperglucemia, etc.), existe también otro nivel más profundo de individualización de las dietas basado en el genoma. En este sentido, desde hace varias décadas, decenas de investigaciones han demostrado diferencias interindividuales en la respuesta fenotípica de los individuos a la dieta, fundamentalmente en el ámbito de las ECV, la obesidad, la DM, etc. Aunque en los estudios publicados se expresan los resultados de las intervenciones dietéticas como valores medios para los individuos analizados, lo cierto es que al examinar los datos de manera individual para cada participante en el estudio nos encontramos con una gran variabilidad en los resultados de la intervención.

Podemos encontrar individuos en los que la dieta apenas ha producido ningún cambio en el parámetro estudiado, otros en los que la dieta ha producido cambios más grandes que los esperados, y aquellos en los que la dieta produce el cambio medio esperado. Varios estudios han clasificado a los individuos en normorrespondedores, hiporrespondedores o hiperrespondedores en función de si su respuesta fenotípica a la dieta era la esperada, menor a la esperada o superior a la esperada, respectivamente. Sin embargo, a pesar del conocimiento de esta distinta respuesta interindividual a la dieta, los mecanismos que la explican no se conocen, ya que en décadas pasadas pocas veces los investigadores se han interesado por estudiar esta variabilidad de manera detallada.

Es más, en algunas ocasiones se ha atribuido la diferencia interindividual en las respuestas a las intervenciones dietéticas a un distinto cumplimiento de la dieta por parte de los participantes en los estudios, pero se ha comprobado que no siempre es así. Por ello, se piensa que el conocimiento del genoma humano puede ser muy importante para ayudar a descifrar los mecanismos moleculares que determinan dicha respuesta interindividual y generar así una serie de biomarcadores de respuesta que permitan conocer con antelación a la intervención dietética, el posible éxito de la misma.

Todavía no disponemos de estos biomarcadores genéticos para aplicarlos con validez en las intervenciones dietéticas destinadas a conseguir una nutrición personalizada, pero muchos grupos de investigación en todo el mundo están trabajando de manera rigurosa en la elucidación de los mismos y en un futuro próximo se espera disponer de paneles de tales biomarcadores para aplicarlos a las distintas intervenciones dietéticas específicas de cada problema de salud.

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Generalidades del genoma humano y su aplicación en el estudio de la variabilidad

Aunque antes de la década de 1980 ya se había realizado la secuenciación de genes aislados de algunos organismos, así como de genomas de entidades subcelulares (algunos plásmidos y virus), el conocimiento del genoma humano era tremendamente limitado. Ante esta precariedad de conocimientos y siendo cada vez más reconocida la importancia de la dotación genética en los procesos de salud-enfermedad, no es de extrañar que en 1985 surgiera la iniciativa de secuenciar el genoma humano. A finales de los 80 y principios de los 90, se oficializa el inicio del denominado Proyecto Genoma Humano.

El siglo XXI comenzó con la publicación de los resultados de uno de los proyectos de mayor envergadura, colaboración internacional y potenciales repercusiones sobre la salud que se hayan realizado en todos los tiempos: el Proyecto Genoma Humano, cuya fecha oficial de finalización se dató en abril de 2003 para hacerla coincidir con los 50 años transcurridos desde que en abril de 1953 Watson y Crick describieran la estructura de la doble hélice del ADN.

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Watson y Crick

De acuerdo con la visión de Collins en la publicación conmemorativa de la finalización del Proyecto Genoma Humano, la secuenciación del genoma humano tan sólo constituye los cimientos de un edificio sobre el cual se tienen que levantar distintas plantas que suponen. En la actualidad, no sólo se ha determinado la secuencia de varios miles de millones de pares de bases en el genoma humano, sino que se han desarrollado instrumentos y técnicas que permiten obtener resultados de análisis genéticos cada vez más rápidos y económicos, al tiempo que se han realizado enormes esfuerzos con impresionantes frutos en el ámbito de la bioinformática con potentes bases de datos de secuencias, de proteínas de vías metabólicas, etc, que ponen a disposición de la comunidad científica una ingente cantidad de información nunca antes generada.

Por tanto cada día son más accesibles los chips que permiten realizar análisis de alta densidad de polimorfismos en el ADN de cada paciente, generando al mismo tiempo información sobre 500.000 (500 K), 1.000.000 (1.000 K) o un número mayor de polimorfismos genéticos. Las variaciones en el genoma no sólo se limitan a los polimorfismos de un solo nucleótido, conocidos como SNP por sus siglas en inglés (sencillo Nucleotide Polymorphism), y entre los que se encontraría por ejemplo el polimorfismo rs9939609 en el gen FTO (fat mass and obesity gene), recientemente relacionado con mayor riesgo de obesidad. En la Figura 2A, se presenta un esquema que contiene el nombre de los diferentes tipos de variaciones en el ADN y el rango de los tamaños de los fragmentos implicados. De acuerdo con el tamaño de los fragmentos, además de los SNP, podemos encontrar inserciones y deleciones de pequeñas secuencias de ADN en cualquier lugar de las distintas aplicaciones de la información generada por el mismo en varios ámbitos con creciente nivel de complejidad. Así, el genoma que pueden dar lugar a cambios de las pautas de lectura.

LINCOGRAFÍA DE REFERENCIA:

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Leeuwenhoek y el descubrimiento de los microorganismos

 

Alejandro Alfredo Aguirre Flores. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

     La realidad entendida como aquello que acontece de manera verdadera y demostrada termina siendo una verdad irrefutable ante lo que usted mi estimado lector, es capaz de palpar mediante sus sentidos en este mismo instante, puesto que existe (lo que es capaz de observar a simple vista)  en el macrocosmos; sin embargo para ciertos seres vivos que por su extrema pequeñez quedan fuera del alcance del ojo humano, el macrocosmos podría entenderse como un basto espacio lleno potenciales ecosistemas, por ejemplo en este mismo instante si comparamos el ombligo de una persona con el Archipiélago de Galápagos probablemente se encuentren en él más especies de microorganismos que de especies en “Las Islas Encantadas”; estos “seres” fueron denominados como MICROBIOS y partiendo desde su análisis epistemológico esta palabra es una derivación de dos vocablos griegos “mikro”, pequeño y “bio”, vida; entendiéndose por tanto como una pequeña, muy pequeña forma de vida no necesariamente simple como algunos autores mencionan y mucho menos poco importante; verlos no es posible si no mediante un instrumento óptico denominado “microscopio” y es gracias a este importante invento que el estudio de los microbios ha sido posible formando en sí mismo toda una rama de la biología moderna denominada MICROBIOLOGÍA.

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En torno a dicho invento, el microscopio compuesto, es un instrumento conformado por dos sistemas de lentes, el uno es denominado sistema de lentes ocular y el segundo sistema como objetivo. Actualmente existen diversos tipos de microscopios más avanzados tales como el electrónico de barrido mismo que siendo capaz de captar imágenes con mayor resolución a nivel tridimensional y con facilidades que permiten obtener imágenes en formatos aptos para distinto software, aunque actualmente los microscopios poseen una  amplia diversidad como muestra la red conceptual siguiente:

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De manera general el microscopio compuesto, por ser más asequible y práctico, para el estudio de la microbiología básica o general, permite un aumento suficiente para la apreciación de estructuras microcelulares, de forma análoga existe el microscopio monocular simple formado por un solo lente con radio de curvatura muy pequeño, en consecuencia, una  buena capacidad de aumento, dada su capacidad focal de corto alcance.Resultado de imagen para microscopio compuestoUna de las limitantes que presentó el monocular es que al estar acompañado de una sola lente de gran poder de convergencia según afirmó en 1970 el investigador Norberto J. Palleroni del Departamento de Bacteriología e Inmunología de la Universidad de California, Estados Unidos; los monoculares presentan condiciones de observación pobres y con capacidad de enfoque limitada, por lo que de apoco han empezado a ser considerados como obsoletos, en comparación con el microscopio compuesto capaz de superar estas limitantes mediante a combinación de distintas lentes de diferente poder de convergencia a fin de amplificar y esclarecer la nitidez de las muestras observadas, y es en este punto donde nace la pregunta ¿QUIÉN Y CÓMO HIZO NACER TAN IMPORTANTE INVENTO? Para contestar dicha interrogante es importante introducirnos en un contexto histórico en el cual un hombre brillante tuvo genialidad de observar por primera vez microrganismos, dicho hombre es Antoni van Leeuwenhoek  a continuación su historia.

La genialidad de la obra de Antonie Philips van Leeuwenhoek

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     Considerando las diversas vicisitudes antes mencionadas propias del microscopio monocular, los microbios fueron descubiertos con un dispositivo de este tipo y todo fue gracias al holandés Antonie van Leeuwenhoek, quien en pleno siglo XVII construyó sus propios microscopios rudimentarios dado su oficio de fabricante de lentes, utilizó su conocimiento para el diseño de diversas estructuras cristalinas de aumento, que resultaron ser muy eficientes para la época, el trabajo de Leeuwenhoek fue tan magnífico que sus observaciones marcaron un antes y un después en la ciencia del micromundo.

Nacido en Delft, Países Bajos, un 24 de octubre de 1632 fue sin duda el PRIMER ser humano en observar microorganismos (bacterias y protozoarios) cuyas descripciones constituyen una de las obras más notables de las ciencias biológicas, lastimosamente  su trabajo se vio imposibilitado de replicarse dada la dificultad de reproducir las lentes que inventó, algunos investigadores afirman que Leeuwenhoek fue egoísta al no difundir el modo de fabricación de sus lentes, otros como Palleroni defienden su proceder dada la tremenda dificultad de la época para la realización de múltiples dispositivos con las mismas características adicionalmente y considerando la cantidad de tiempo suponemos invirtió en su obra y en la ilustración que realizó de sus observaciones, quizás fueron condiciones que dificultaron la divulgación de sus métodos y técnicas.

Leeuwenhoek queda huérfano de padre (Philips Antonisz van Leeuwenhoek)  a los cinco años, posibilitando a su madre, Margaretha van den Berch, contraer un segundo matrimonio con un hábil pintor llamado Jacob Jansz Molijn, de quien posiblemente aprendió técnicas para la ilustración científica que desarrollará posteriormente.Actualmente es considerado como padre de la biología celular y microbiología. 

Se conoce que Antonie a los 16 años se trasladó hasta la ciudad Holandesa de Amsterdam donde aprendió el oficio de textilero desempeñándose como aprendiz de tratante de telas y finalmente desarrollando diversas tareas hasta llegar a puestos  como cajero y contable, según mencionan Víctor Moreno, María E. Ramírez, Cristian de la Oliva, Estrella Moreno. (2018). Su vida se vio rodeada de tragedias, por ejemplo en 1666 muere su esposa tras haber contraído matrimonio en 1654 con Bárbara de Mey, una de las hijas del dueño de la empresa textilera donde trabajó por seis años, cuatro de sus cinco hijos murieron siendo infantes finalmente en 1671 contrae un segundo matrimonio con Cornelia Swalmius, con quien no tuviera hijos y 23 años más tarde también falleciera.

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DELFT-HOLANDA

En 1669 se convirtió en agrimensor (antigua rama de la topografía que consistía en la medición de territorios, terrenos o superficies destinadas para la agricultura), su vida fue definitivamente multifascética ya que en 1679 desempeñó el puesto de inspector y control de calidad en vinos en su poblado, Delft de que nunca saliera, habiendo sido siempre un personaje notable de dicha ciudad.

ANÁLISIS DE LA OBRA DE ANTONIE VAN LEEUWENHOEK

Fuera de la ciudad que lo viera nacer, nada se hubiera sabido de este magnífico hombre de ciencia, si no es porque Leeuwenhoek tuvo una gran habilidad para el manejo de cristales ya que mientras fue fabricante de lentes aprendió el oficio de moler las defectuosas, factor que marcó un antes y un después en la biología; Antonie poseía una gran habilidad en el pulido de lentes pequeñísimas biconvexas; muchos autores mencionan que en realidad Antonie creo dichas lentes como respuesta a su aburrimiento, obviamente cosa que no se a desmentido ya que se conoce el momento exacto en el que Leeuwenhoek creó su microscopio, estas diminutas lentes fueron montadas sobre platinas de latón como muestra la imagen siguiente: 

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Pues bien y antes de fantasear con tan fabuloso dispositivo es importante mencionar que la relación de tamaño del mismo era tal que cabía en la palma de una mano, sin embargo éstas al sostenerse muy cerca del ojo humano, al observar a través de ellas se podía apreciar objetos que eran montados sobre la cabeza o soporte similar al de un alfiler, dichas lentes ampliaban las muestras hasta unas 300 veces el tamaño original de las muestras, consiguió de esta forma lentes de entre 70 a 250 aumentos; apreciemos por tanto el tamaño original del dispositivo.

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El único instrumento fabricado por el naturalista holandés cuya autenticidad está certificada con técnicas modernas. Este objeto único pasó 300 años en el fondo de un canal en Delft y terminó en las manos de un coleccionista gallego.

Este diminuto dispositivo definió con mayor claridad las muestras que cualquier otro microscopio de la época, muchos importantes investigadores han aclarado que este dispositivo debería ser clasificado como una lupa puesto que sigue el mismo principio de observación.

Se conoce que la técnica utilizada por Antoni era bastante compleja, principalmente porque el montaje de la muestra podía ser un verdadero dolor de cabeza, en el mejor de los casos, de ser sólida era sostenida por la punta de su dispositivo mientras que si fuera una muestra líquida la debía montar sobre una lámina de talco o vidrio. El mérito especial no radica en su habilidad con las lentes sino más bien su técnica de observación y todo lo registrado en ella. Todo ello se conoce gracias al biólogo investigador inglés Clifford Dobell (1886-1949), quien mencionó que la clave del método de observación de Leeuwenhoek reside en la iluminación del campo oscuro, fundamente utilizado hasta la actualidad en los microscopios binoculares y monoculares, dicha iluminación consistía en iluminar lateralmente los objetos dándoles contraste con un fondo oscuro. La iluminación normal consiste en poder observar los objetos oscuros contra un fondo más claro, sin embargo el método de Leeuwenhoek obedece al principio del campo oscuro efecto análogo al efecto Tyndall, de tal manera que objetos muy diminutos pueden verse mientras reflejen la luz.

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En 1668, realizó importantes descubrimientos en torno a la red de capilares propuesta por el Fisiólogo italiano Marcello Malpighi, ilustre personaje quien descubriese los glóbulos rojos de la sangre y demostrando que son estas células las responsables del color rojo característico de la sangre, esto no se podría haber logrado sin Leeuwenhoek quien realizó observaciones de los capilares de las orejas de los conejos y la membrana intersticial de una pata de una rana, hasta que en 1674 realizara la primera descripción de los glóbulos rojos de la sangre.

Con mérito de sobra, Antonie Van Leeuwenhoek es considerado el fundador de la MICROMETRÍA, ciencia que estudia y mide todo lo observable a través de una lente o microscopio; los investigadores César Urtubia Vicario & Joan Antó i Roca en su artículo titulado: En el 350 aniversario  del nacimiento de Antoni van Leeuwenhoek (y ll.) Su obra.; mencionan un interesante experimento realizado por Leeuwenhoek y con el explican por qué se le considera como padre de la micrometría también: 

Calculó primero la dimensión aproximada de una gota de agua, misma que intentó separar el equivalente a  su centésima parte y la introdujo en un tubo de vidrio transparente mismo que había sido calibrado en unas 25 a 30 gotas. Posteriormente colocó el tubo bajo su microscopio y contó los infusorios (protozoarios) presentes en cada de sus partes, la palabra infusorios actualmente es un término no científico y hoy en día se les da el nombre propio filogenético. Con este dato calculó el número total de microorganismos presentes en la muestra sentando de esta manera el principio moderno de “cámara de recuento” y allí demostrada su incursión en la micrometría.

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GOTA DE AGUA DE MAR AMPLIADA 25 VECES.

Posteriormente al experimento de la gota, observó el agua de lluvia y saliva humana, y en estas muestras encontró lo que llamaría animálculos o infusorios, mismos que actualmente se conocen como protozoos, algas  y bacterias.

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De esta manera descubrió que existen múltiples aplicaciones de la micrometría, otro experimento que realizó fue calcular el diámetro de un grano de arena gruesa como de 1/30 de pulgada, lo comparó con un grano de arena fino de aproximadamente 1/80 de pulgada y otro de 1/100 de pulgada ¿cuál fue la implicación biológica de este comparativo? pues enorme, dicha comparación permitió a futuro comprender la relación de tamaño entre estructuras inertes con bióticas, por ejemplo haciendo equivalencias descubrió que diámetro de un grano de arena fina con respecto a 2.5 veces el diámetro de un pelo de su barba determinó que el equivalente eran 600 de éstos en su peluca o barba.

Sus observaciones se remontan a la química, desde la cristalografía, Leeuwenhoek  fue el primero en afirmar que los cristales (de sal por ejemplo) vienen dados por un ordenamiento de átomos.

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Cristales de azúcar descritos por Leeuwenhoek.

Las observaciones continuaron y así en 1677 descubrió los ESPERMATOZOOS  de los insectos y espermatozoides de los humanos, se opuso rotundamente a la teoría de generación espontánea casi 150 años antes que Luis Pasteur, demostrando por ejemplo que animales como los gorgojos no surgían espontáneamente de los granos de trigo y arena sino que se desarrollaban a partir de huevos diminutos, examinó también plantas, tejidos musculares, polen, y describió tres tipos de bacterias; bacilos, cocos y espirilos.

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Observó también  la constitución de diversos mohos y la morfología de diversas especies de insectos como pulgas, moscas, garrapatas y escarabajos como muestra la ilustración siguiente:

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PULGA DE LEEUWENHOEK

Por otro lado realizó descripciones de observaciones correspondientes al aparato bucal  y ojos de abejas. Realizó comprobaciones de sus propias deducciones, después de los análisis capilares en las patas de las ranas, complementó sus observaciones con las colas de los renacuajos de las mismas. Se sabe por su obra que observó las diferentes formas que presentaban los espermatozoides de especie a especie y los comparó en morfología.

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ESPERMATOZOIDES

Realizó y analizó observaciones de células de fermento llegando así al límite de su ampliación de lentes observando así en 1680 levaduras, y cuatro años antes reportó observaciones de gérmenes (microbios) lo que hoy en día se conoce como bacterias, sin embargo y como se mencionó antes, jamás describió el cómo realizó la fabricación de sus lentes.

Por todas estas observaciones exactamente un año después de haber escrito una carta dirigida a la Royal Society se publican por primera vez sus observaciones en las afamadas Philosophical Transactions, revistas de gran renombre en Londres – Inglaterra. En ellas describe los “animálculos” que observó procedentes de una laguna cercana a Delft, seres que hoy en día se clasificarían como protistas. Un 9 de octubre de 1676 describe las observaciones realizadas en 1675 donde afirma haber tinturado el agua de azul lo que pone en manifiesto la necesidad de colorearlos para poder observarlos, principio utilizado hasta la actualidad en microbiología. Adicionalmente describió  comparaciones, movilidad y comportamiento de ciertos protozoarios, en unos de sus artículos menciona: 

“Descubrí más animálculos en el agua de lluvia, así como unos pocos que eran ligeramente más grandes; e imagino que diez centenares de miles de estos animálculos muy diminutos no tenían el tamaño de un grano de arena común. Si se compararan estos animalillos microscópicos con los gusanillos del queso (que podemos distinguir a simple vista cuando se mueven), yo establecería la proporción en los términos siguientes: el tamaño de una abeja respecto al de un cabello, pues la circunferencia de uno de estos pequeños animálculos no es tan grande como el espesor del pelo de un gusanillo”. Antonie Philips van Leeuwenhoek (1676).

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Un dato muy curioso es que pensó que el calor o la sensación picante del agua de pimienta era causada por alguno de estos animáculos o alguna estructura que así lo permitiera y evidentemente no encontró nada; dicha suposición no fue tan descabellada como se pensaría en la actualidad puesto que en uno de sus últimos artículos mencionó microorganismos presentes en agua de jengibre, vinagre, clavo de olor y nuez moscada a los que describió como anguilillas con movimientos tipo oscilaciones tal como las anguilas en el agua.

Finalmente la pregunta es: ¿Cuantos dispositivos creó leeuwenhoek?

En 1774, tras la muerte de María la única de los 5 hijos que tuvo, los microscopios fueron subastados, Van Setters (1933) concluye que Leeuwenhoek fabricó al menos QUINIENTOS SESENTA Y SEIS (566) dispositivos, y en otro recuento se afirma fueron 543 de las cuales 26 se fabricaron en plata. Existen autores que mencionan tan solo 419 dispositivos lo cierto es que en la actualidad tan solo se conoce de la existencia de 9 y se sabe que muchas de ellas constituían hasta 270 aumentos. De la fabricación de las mismas no se sabe mucho más que eran pulidas meticulosamente y que debieron haber sido fabricadas mediante una técnica de soplado. 

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Los microscopios simples conservados actualmente son seis constituidos en bronces entre los que destacan como propietarios el Museo de la Universidad de Utrecht y el Deutsches Museum de Munich, y otros tres más constituidos en plata uno de los mismos se puede observar en el Museo de Munich antes citado. Uno de los datos más asombrosos es que una de las lentes descubiertas no contiene ni un solo rayón propio de la pulidura del vidrio, puesto que solo en la actualidad mediante técnicas modernas se puede lograr semejante cometido, sin embargo si se han determinado la presencia burbujas en las lentes puesto que Antonie utilizó técnicas de soplado que demuestra su gran habilidad con las mismas su espesor variaba entre los 10-20mm de diámetro. Dadas las condiciones de su fabricación y considerando que el siglo XIX existía una escasa cantidad de microscopios de Leeuwenhoek, Jhon Mayal Jr. secretario de la Royal Microscopical Society, usando el microscopio en posesión de la Universidad de Utrecht realizó tres copias de él, una de ellas guardada en Oxford  y otras dos en Cambridge. 

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Imagen de diatomeas obtenida con una lente de Leeuwenhoek en el Museo de la Universidad de Utrecht. Las manchas oscuras las producen burbujas de aire en la lente. Fuente: Fig. 5 en “The microscope in the Dutch Republic: The shaping of discovery”, por Ruestow EG.

Trágicamente Antonie falleció un 26 de agosto de 1723 en su ciudad natal Delft a los 90 años, marcando así un ayer y un mañana en la ciencia microbiológica. El 31 de agosto fue enterrado en la Oude Kerk (Iglesia Vieja) de la ciudad; y quien continuará su legado posteriormente fuera Christiaan Huygens para su propia investigación sobre microscopía mejorando los dispositivos creados por Leeuwenhoek.

COMENTARIO DEL AUTOR:  la información existente sobre Leeuwenhoek difícilmente le hacen justicia a su labor, lastimosamente son muchos los artículos en los que he notado pesimismo, a mi juicio incomprensible, sobre lo que diversos autores consideran como EGOÍSMO o CELO, actitud que no es muy ajena de algunos científicos en la actualidad, sin embargo considero que Leeuwenhoek fue un microbiólogo e ilustrador naturalista nato, que ante las circunstancias propias de la época no podía darse el lujo de utilizar su tiempo para difundir sus métodos a detalle cuando ante sus ojos el mundo microscópico se mostraba amplio y lo suficientemente basto como para ser ignorado, tiempo que invirtió ilustrando y describiendo cada muestra que llegó a sus manos y plasmarlo en sus obras posteriormente publicadas, cosa que no puede ni DEBE ser INVISIBILIZADA por los autores que en su nombre tratamos de interpretar su trabajo, un trabajo asombroso pese a las dificultades de la época; los científicos NO ESTAMOS para emitir JUICIOS DE VALOR a razón del trabajo de grandes pioneros de las ciencias como lo fue Leeuwenhoek, los científicos estamos para construir positivamente los pilares del conocimiento, me atrevo a decir que nuestra actitud debe parecerse a un automóvil 4×4 todo terreno capaces de aportar y brillar con luz propia antes que criticar y opacar el trabajo de grandes mentes como la de Antoni van Leeuwenhoek.

Alejandro Aguirre F. 18/11/2018

https://youtu.be/g7dS0NBsORc 

REFERENCIAS:

  • César Urtubia Vicario & Joan Antó i Roca en su artículo titulado: En el 350 aniversario  del nacimiento de Antoni van Leeuwenhoek (y ll.) Su obra. Tomado de: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/754/En_el_350_aniversario_del_nacimiento_de_Anton_van_Leeuwenhoek_(II).pdf  
  • Norberto J. Palleroni.(1970) Principios Generales de Microbiología. Departamento de Bacteriología e Inmunología de la Universidad de California (Estados Unidos). Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico. Departamento de Asuntos Científicos. Secretaría General de la Organización de Estados Americanos. Washington, D.C. pp. 1-3.

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El enigma de los murciélagos en la ciencia

Alejandro Aguirre F. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

Hasta principios del siglo pasado no se conocía en lo absoluto que los murciélagos pudiesen transmitir la rabia y más allá de estigmatizar a estas bellas criaturas, considero muy importante socializar y difundir sobre el impacto que pueden tener en la salud humana, de manera particular en zonas rurales de las que se conoce, son hogar de diversas especies de murciélagos. Los primeros casos de rabia transmitida por murciélagos se observaron en zonas sureñas de Brasil a la par se fueron dando a conocer múltiples casos en América Central como México; en Ecuador e incluso Estados Unidos así lo menciona Antonio Molina en su artículo: “Los enigmáticos murciélagos” publicado en la revista AMERICA CLINICA Vol. XLII Núm. 6 (Junio de 1963).

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En muchos países del mundo la incidencia de  transmisión de rabia por murciélagos es un verdadero problema de salud pública en especial, en países del continente africano, el del mar Caribe, así como diversas localidades ubicadas en las cuencas del río Amazonas, en el caso específico de México existen casos registrados en las selvas de la península de Yucatán y Chiapas. En el caso concreto del Ecuador aunque la incidencia total de los casos es un tema pendiente para las autoridades de salud, se sabe bien que en la zona litoral, principalmente en localidades ubicadas cerca de manglares como lo son las provincias de Esmeraldas (hasta la frontera con Colombia) y Manabí tienen una amplia posibilidad de registrar casos puesto que en dichos manglares e incluso residencias abandonadas habitan especies de murciélagos transmisores de la rabia.

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Sin embargo, y a juicio de Molina es imposible predecir si actualmente la transmisión de rabia llegue a representar un riesgo elevado para la sanidad pública, puesto que hasta ahora no ha sido necesario realizar campañas de exterminio de estos singulares mamíferos, pero sí debe tomarse en cuenta que la mordedura puede ser peligrosa, por lo que se recomienda que los habitantes de las comunidades en donde se han dado, avistamientos o se conozca en concreto su existencia, eviten contacto con los mismos ya que podrían poner en riesgo su salud, reiterando nuevamente que el asunto no es  malignizar o estereotipar a la imagen del murciélago, sino generar conciencia y respeto por las especies que habitan y comparten ecosistemas con nosotros, hay que recordar que los invasores de sus hábitats normalmente somos los seres humanos y que el papel de los murciélagos es fundamental en los ecosistemas, puesto que son los responsables del control de insectos así como también de otras especies de animales y plantas.

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Éstos animalitos que para muchos podrían parecer desagradables o a su vez tiernos, no dejan de ser fascinantes y enigmáticos, por siglos su imagen ha sido fuente de superstición y como es sabido, resulta imposible no relacionarlos con Drácula relato del famoso escritor irlandés Bram Stoker, novela publicada en 1897 que resultó ser un clásico de la literatura en el siglo XIX,  y que en lo que a mí respecta como escritor considero que fue un primer abordaje del papel que jugaba la mujer en la época victoriana; entorno a ese personaje (el vampiro) refiere a la tradición literaria un sin número de hechos fantásticos; en el pasado (nos referimos en especial a la Edad Media) se les atribuía poderes sobrenaturales y por esa razón, en más de una ocasión, y de forma irracional, las comunidades se han dedicado a su caza de forma ilegal reduciendo enormemente las poblaciones de murciélagos en estado libre, curiosamente las enfermedades transmitidas por mosquitos y otros insectos aumentaban en zonas en las que se practicaba la caza de estos mamíferos alados.

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El orden de los quirópteros al que los murciélagos pertenecen comprende en sí unas 2000 especies, habitan en todo el mundo y como se mencionó anteriormente pueden resultar muy útiles por consumir cantidades enormes de insectos, el único murciélago digno de ser llamado vampiro, por alimentarse de sangre es el americano V. Désmodo (Desmodus rotundus) o vampiro propiamente dicho, especie que inspirara los relatos del Conde Drácula. En los últimos años el murciélago ha sido foco de atención en otro sentido, y ese sentido es la robótica, actualmente diversos desarrolladores tratan de imitar en lo posible la sincronía de vuelo del murciélago y no solo el vuelo sino también su localización por radar, los murciélagos en su mayoría son seres nocturnos, que al tener una visión limitada ,la naturaleza los ha provisto de un sentido de ubicación por efecto magnético y ultrasonido, al ser capaces de decodificar dichas señales magnéticas producidas por la tierra y el sonido extra agudo que son capaces de captar con sus desarrollados oídos, los convierten en grandes cazadores de la noche.

La biotecnología ve en la imitación de estas virtudes una gran puerta de oportunidades para el servicio del hombre, dando una luz de esperanza en el desarrollo de equipos capaces de ayudar a personas no videntes e incluso con deficiencia de audición. Es evidente por tanto que tienen propiedades especiales con respecto a conducta, anatomía y fisiología al ser capaces de volar en plena oscuridad, evitando obstáculos en su recorrido, sin tropezar entre ellos, es una habilidad que los murciélagos no pierden aun cuando estén cegados, factor que no solo inspira a la literatura sino que da pautas para el desarrollo tecnológico que tiende a imitar a la sabia naturaleza.

A continuación un interesante clip que muestra un  robot que imita las habilidades de vuelo del murciélago,  Festo – BionicFlyingFox (English/Deutsch).

En 1920 el fisiólogo inglés Hartridge propuso por primera vez que los murciélagos capturaban a sus presas por medio del sonido, su hipótesis menciona que os murciélagos emiten frecuencias de onda de sonido muy alta, las cuales le capacitan volar con entera seguridad puesto que los ecos que retumban en las superficies le permiten trazar un verdadero mapa mental de los obstáculos presentados al frente cual si se tratase de un proyectil teledirigido.

Esquema de la ecolocalización.
Emisión de ultrasonidos (en rojo) que alcanzan el objeto (en azul) y son reflejados en forma de eco (en verde), volviendo al murciélago, que calcula la distancia (r) en base al tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción. La dirección la deducen por la diferencia entre la llegada del eco al oído derecho y al izquierdo.

La frecuencia de los sonidos es de unas 50.000 vibraciones por cada segundo transcurrido, esto se contrasta según menciona Molina, con las 20.000 directamente perceptibles por el ser humano.

El murciélago gigante Vampyrum spectrum abunda en América Central y con alas extendidas  puede llegar a medir 75 cm de longitud; mediante experimentación se ha determinado que puede alcanzar asombrosas velocidades a través de una extensa hilera de alambres verticales y perseguir con exactitud a sus víctimas en completa oscuridad, a su vez al tener los oídos obstruidos el animal queda desorientado incluso  plena luz, así lo afirma Antonio Molina, 1963.

Resultado de imagen para Vampyrum Spectrum

Conforme los murciélagos se acercan a los obstáculos emiten sonidos ultrasónicos en rápida sucesión de unos 30 gritos por segundo. Los sonidos orientadores se producen en su laringe, que según ha determinado la anatomía animal posee más desarrollados sus músculos intrínsecos especialmente los cricotiroideos; con el mismo fin de percibir las señales de alta frecuencia, la naturaleza les ha provisto de un aparato de audición especial.

Para finalizar citaré un comentario acerca de la materia:

“Si los biólogos habrían comprendido una década antes los métodos por los cuales los murciélagos se orientan, ¿no se habría dado más pronto la invención del radar? y ¿no podríamos estar en condiciones de confeccionar los métodos acústicos de auto-orientación para ciegos?” Griffin.(Scientific American).

Comprender la naturaleza nos llevará sin duda a satisfacer y complacer todas las necesidades existentes entorno a la salud, la ciencia y la tecnología; comprenderla es sin duda una tarea muy complicada, más cuando por azar del destino una pequeña rendija entreabierta nos permite conocer tan solo un poco de la misma, estoy seguro de que ese pequeño haz  generará bienestar por generaciones; sin embargo y si continuamos atentando contra ella, es cuestión de tiempo para cuando la naturaleza nos considere innecesarios, por ello mis estimados lectores comprometámonos día a día a cuidar este nuestro único hogar y a todo cuanto habita en él.

REFERENCIAS

Antonio Molina. (Junio de 1963) “LOS ENIGMÁTICOS MURCIÉLAGOS”. América Clínica. Vol XLII. Núm. 6. pp. 302-304.

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Desarrollo histórico de la microbiología

Autores: Johanna Yupangui G. (1) & Alejandro Aguirre F. (2)

(1) Nivelación Académica-UCE : Facultad de Filosofía Ciencias y Letras

(2) Química de Alimentos: Facultad de Ciencias Químicas-UCE

 

     El aparecimiento de los microorganismos data de hace 4000 millones de años, estos han tenido un papel fundamental en la evolución del planeta Tierra; sin embargo, el ser humano apenas lleva alrededor de 300 años de descubrirlos desde la primera vez que fueron observados, por tanto, el estudio de los microorganismos se considera relativamente una ciencia joven que requiere mayor estudio y comprensión, el presente ensayo tiene por finalidad sintetizar el desarrollo histórico del estudio de la microbiología desde su aparecimiento, como parte de las ciencias biológicas partiendo de un enfoque generalista que buscar dar a conocer la importancia de esta ciencia para el desarrollo de la sociedad humana y el ambiente.

Etimológicamente la palabra microbiología proviene de tres raíces griegas que otorgan Resultado de imagen para celulas de corcho hookesu significado, la primera “Mikros” que quiere decir pequeño, la segunda “bios” que significa vida y la tercera “logos” que quiere decir ciencia, por lo tanto, la microbiología comprende el estudio de la vida microscópica, sus orígenes se remontan hasta el siglo XVII cuando por primera vez una célula es observada, este acontecimiento marca el inicio de toda una ciencia que comprende a aquello que no podemos ver a simple vista, este hito es atribuido al matemático ingles Robert Hooke (1635-1703) quien en 1665 publica su más importante obra denominada “Macrographia” donde describe 50 observaciones microscópicas apoyando mediante gráficas sus investigaciones, quizá la observación que lo catapultó al reconocimiento científico de la época, fueron las células que observó al realizar un corte en forma de lámina de un corcho, dándose cuenta que existían una especie de celdas entre sí a manera de un panal, a estas cavidades Hook denominó “Células”, sin embargo no logró determinar lo que estas celdas significaban en torno a los seres vivos así lo menciona (Terán, 2016).

 Años más tarde, el holandés Antoni van Leeuwenhoek siendo tan solo un fabricante de lentes demuestra en el año 1684 la existencia de pequeños microorganismos vivientes aResultado de imagen para leeuwenhoek quienes bautizó como animálculos o animáculos, Leeuwenhoek observó por primera vez espermatozoides, células sanguíneas y baterías; por este hecho es considerado el descubridor del mundo microbiano, sus observaciones se debieron a que él construyó sus propias lentes biconvexas en platinas de latón como muestra la ilustración 2, las muestras eran colocadas sobre la cabeza de un alfiler y sus lentes conseguían un aumento de hasta 300 veces el objetivo así lo afirma (Terán, 2016). Por otro lado, Leeuwenhoek se dedicó a observar el agua de lluvia, mar y ríos, así como también la saliva humana entre otras sustancias convirtiéndolo en un pionero en el descubrimiento de protozoos, glóbulos rojos, capilares, bacterias en agua y diversas formas de espermatozoides de animales, insectos y seres humanos. Parte del trabajo que desarrolló Leeuwenhoek fue demostrar la existencia de los huevos de gorgojo y pulgas en el maíz entre otras gramíneas, es importante mencionar que en el siglo XVII la idea de que los gorgojos aparecieran en harinas y granos era un fenómeno que se atribuía a un acto puramente espontáneo propio del grano. Adicionalmente describió también el ciclo vital de las hormigas demostrando gracias a su microscopio que larvas (pupas) de hormiga provenían de huevos. Dentro del contexto microbiológico Leeuwenhoek clasifica tres tipos de bacterias: Bacilos, Cocos y Espirilos. Su trabajo puede ser estudiado gracias a su mas importante obra el “ARCANA NATURAE DETECTA” (1695).

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Durante cientos de años la sociedad humana atribuía el aparecimiento de ciertas plagas a factores divinos, de hecho, hasta finales del siglo XVII, se consideraba como cierta la teoría de “Generación espontánea” que trata de dar explicación al origen de la vida, esta teoría defiende que la vida compleja sea animal o vegetal puede surgir de forma espontanea a partir de materia orgánica o inorgánica; esta teoría fue descrita por Aristóteles (384-322 a.C.) arraigándola hasta el siglo XVII. Sin embargo y a finales de ese siglo la controversia sobre lo espontáneo empieza a acrecentarse, primero en 1667 el sacerdote belga, Van Helmont, en su afán de demostrar como cierta, la teoría de la espontaneidad decide hacer un “experimento”, este consistía en reunir en una caja un cúmulo de granos y telas viejas en un determinado sitio, al cabo de 21 días exactos al regresar al sitio encontraba allí ratones. Lo cierto es que jamás cerró la caja y el lugar en donde realizó su experimento no fue hermético, por lo tanto, no era irrefutable su experiencia con respecto a la generación espontánea, un año más tarde en 1668 el italiano Francesco Redi (1626–1697) decide refutar y debatir la teoría de la espontaneidad diseñando un nuevo experimento que puso fin a la creencia ya mencionada, este consistió en colocar trozos de carne en tres contenedores iguales al primero lo dejó descubierto, el segundo lo tapó con corcho y el tercero lo cubrió con un pedazo de tela bien atada, al cabo de algunos días observó que en el primero aparecieron moscas y que habían crecido larvas, en los contenedores 2 y 3 no descubrió larvas ni mocas pero si un olor desagradable por tanto determinó que la carne descompuesta puede anidar larvas de mosca pero al no permitirse el contacto con la misma entre insectos y la muestra ésta no se contamina de larvas ya que no se le permite a la mosca colocar sus huevos en ella. De este modo queda rechazada la teoría de la generación espontánea.

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Según mención Terán, ya en el siglo XIX y de la mano del brillante francés Luis Pasteur es que la microbiología encuentra sus inicios, este químico y biólogo comenzó investigando procesos de fermentación en vino y cerveza donde determinó que para dicho proceso intervienen irremediablemente bacterias que contribuyen con su metabolismo a la degradación de azúcares permitiendo que estas bebidas se conviertan en alcohólicas como por ejemplo la presencia de la bacteria Saccharomyces cerevisiae,

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Saccharomyces cerevisiae

quien es la bacteria responsable de la fermentación de la cerveza. Por otro lado su aporte fundamental para la microbiología fue desarrollar una teoría que defiende que todo ser vivo proviene de otro existente bautizando su teoría como “Teoría de los gérmenes” por otro lado la lista de sus investigaciones es grande siendo de entre lo más destacado sus estudios del crecimiento microbiano de levaduras en 1881 introduciendo por primera vez términos como aerobio y anaerobio al mundo de la biología, desarrollo diversas vacunas, en sí es considerado como inventor de las vacunas, estas salvaron incontables vidas, sus vacunas enfrentaron problemas como el ántrax, cólera, gripe aviar y la más importante y famosa de todas la vacuna contra la rabia. Esta ultima tuvo lugar en su propio Instituto Luis Pasteur en Francia (1888) cuando logra identificar a la batería Rhabdoviridae, del niño Joseph Meister de 9 años salvándose con ella su vida. Introduce finalmente terminología como esterilización mediante diversos trabajos y experimentos que conllevan al desarrollo de procesos como la pasteurización de la leche y finalmente aniquila la idea de la teoría de la espontaneidad con su experimento del “matraz de cuello de cisne”. Por todos estos aportes es que a Luis Pasteur se conoce como el padre de la microbiología (2016).

 

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Es importante también mencionar que antes de Pasteur en el año 1798 existe un pequeño evento importante como antecedente a las vacunas y es el descubrimiento de la vacuna contra la viruela desarrollada por Edward Jenner. Posteriormente y gracias a Pasteur diversos médicos en el mundo empezaron a leer sus publicaciones y comenzaron a comprender la importancia de la asepsia en procedimientos médicos y es en 1867 que Joseph Lister quien describe por primera vez principios antisépticos en la cirugía médica. En 1872 gracias al polaco-judío Ferdinand Julius Cohn (1828-1898) es que se propone por primera vez la clasificación de las bacterias por género, especie y variedades, este importante hecho permite que los estudios que se iban dando en la época permitieran tener una primera base de datos sobre las infecciones que podían producirse por géneros y familias de bacterias, adicionalmente aporta describiendo microorganismos patógenos transmitidos por el agua contaminada y su mayor aporte fue el descubrimiento de bacterias resistentes al calor formadoras de endosporas del género bacillus.

En 1881 al simultáneo que Pasteur trabaja con levaduras el alemán Robert Koch se inmiscuye en descubrir métodos de cultivo puros para bacterias. Su legado mas importante son los postulados que llevan su mismo nombre que de manera general sostiene que solo se puede aislar bacterias de individuos contaminados hacia un cultivo puro y que nunca se puede aislar bacterias desde un individuo sano, sin embargo, si se puede contaminar a un individuo sano desde un individuo contagiado, esta práctica la realizó con ratones. Desarrollo el cultivo de bacterias en medios sólidos “agares”, y tinciones para el estudio de bacterias  adicionalmente descubrió el carbunco o ántrax enfermedad proveniente de una bacteria ésta última ha utilizada como arma biológica, en 1882 descubre el bacilar de la tuberculosis y es el primer microbiólogo en lograr aislar dicha bacteria siendo así en 1905 gana el premio Nobel de Medicina (Terán, 2016).

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Un factor preponderante de los medios de cultivo es que básicamente ya se habían desarrollado pero no existía un instrumento adecuado para los cultivos así es como en 1877 Richard Petri diseña por primera vez cajas de cristal en forma de circunferencia que permitan realizar los cultivos modificando el cultivo en láminas que desarrolló Koch, de forma conjunta y gracias a sus esposa  Walter Hesse en el mismo año es que se decide emplear el agar de origen vegetal para solidificar medios de cultivo reemplazando las gelatinas de origen animal.

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Walter y Fanny Hesse

En 1884 se desarrolla un nuevo hito importante y es la tinción coloreada, desarrollada por Christian Gram que consiste en dar colorantes de contraste para identificar bacterias del tipo Gram + o Gram – siendo estas últimas las nocivas, a esta técnica se la denomina en su honor como “Tinción Gram”.  en 1886 Ernest Haeckel (1834-1919) da origen al taxón Monera clasificándolas de acuerdo a su núcleo así nacen dos divisiones: procariotas y eucariotas, ubicando a las bacterias por carecer de núcleo en la división de las procariotas. En 1959 se realiza la división de los 5 reinos vigentes de los seres vivos de la mano del norteamericano Robert Whittaker (1920-1980).

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Finalmente, y de manera conjunta a todos los hechos mencionados anteriormente comienza la microbiología a conformarse como una nueva ciencia dedicada a la comprensión del reino monera, posterior a estos hechos se descubrieron muchas más evidencias microbiológicas así es como en 1889 Martinus Beijerinck introduce el concepto de virus, permitiendo a la microbiología ahondar en un el estudio de la genética microbiana este último científico en 1901 descubre cómo enriquecer medios de cultivo. De este modo la microbiología se convierte en una potente arma contra las enfermedades al servicio de la humanidad y es gracias a ella que en 1901 Karl Landsteiner describe por primera vez la clasificación de los grupos sanguíneos, o que después de 10 años, es decir, en 1911 se descubra por primera vez el cáncer viral determinado por Francis Rous.

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La microbiología aportó a la superación de múltiples enfermedades como infecciones que pueden ser combatidas gracias a la penicilina descubierta por Alexander Van Fleming (1929) posterior a ello la microbiología no se detuvo y aportó  significativamente a múltiples áreas del conocimiento permitiéndonos comprender a la vida en macro desde una perspectiva en micro en la actualidad la microbiología apunta al nacimiento de áreas más especializadas en miras a la clonación de proteínas y el desarrollo de enzimas especialidad que comprende la biotecnología  y se encamina también hacia el desarrollo de proyectos más visionarios comprendidos desde la nanotecnología, en resumen esta ciencia promete ser la respuesta las múltiples interrogantes y retos que plantea la sociedad humana del futuro sea desde la biorremediación, la medina, la alimentación o incluso la docencia una docencia que tenga por fin educar a las generaciones futuras sobre la importancia de comprender todo aquello que nos rodea y lograr así modificar patrones culturales que afectan la salud y pueden atentar contra la vida.

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Referencias

Terán, R. (2016). Raíces históricas de la Microbiología. En R. Terán, Naturaleza de la microbiología y del mundo microbiano. (págs. 13-32). Quito: Editorial Universitaria .

 

Transmisión del impulso nervioso mediado por el potencial eléctrico de membrana citoplasmática

Lasso-Morales, C. Crizón-Pérez, E. Rivera-Narvaez, F. Zuñiga-Paredes

Resumen

La presente investigación tiene como finalidad dar a conocer los diferentes potenciales de membrana existentes para la transmisión del impulso nervioso, generados tanto en el reposo y durante la acción de las células nerviosas y musculares, para ello se investigó acerca de las principales células que conforman el sistema nervioso, dentro de las cuales encontramos a las neuronas  y a las células gliales. Por otro lado se investigó acerca de la conducción del impulso nervioso, el cual se transmite por un potencial de reposo  o a su vez  por un potencial de acción, el cual dependerá de la sinapsis que presenten dichas células al recibir un estimulo. Esta investigación dio como resultado la adquisición de nuevos conocimientos  acerca del potencial generado por la membrana, los cuales dependen de la transmisión de un estimulo mediante los diferentes  potenciales acción.

Palabras clave: Potencial de Nernst, fuerza electromotriz, repolarización, excitación, potencial.

Introducción

El estudio de los distintos potenciales de membranas es de gran importancia, debido a que nos permite analizar los componentes que intervienen en la transmisión de impulsos nervioso, los cuales a su vez están ligados a un tema fisicoquímico que corresponde al potencial eléctrico, es por ello que centramos nuestro interés en este. Las distintas condiciones relacionadas con  dicho potencial, son el resultado de la separación de cargas positivas y negativas a través de una membrana celular, en esta separación, las cargas positivas se encuentran en el  exterior de la membrana de una célula del sistema nervioso en reposo, esto es debido a que la bi-capa lipídica actúa como una barrera para la difusión de los iones y da lugar a la generación de una diferencia de potencial. Esta diferencia toma valores de 60 a 70 mV [1].

Cuando una célula está en reposo, el potencial de membrana se conoce como potencial de reposo. Por convención se toma el potencial externo como cero, por lo que teniendo en cuenta que el interior tiene un exceso de carga negativa, el potencial de membrana en este caso toma valor negativo de -60 a -70 mV [2]. La separación de carga a través de la membrana y por lo tanto el potencial de reposo, se modifica cada vez que ocurre un flujo neto de iones hacia el interior de la célula. Cuando se produce una disminución de la separación de carga el proceso se denomina despolarización, caso contrario se conoce como repolarización [3]. Al modificarse el potencial de membrana se genera un flujo de corriente, debido a la acción de los canales iónicos, tanto de los canales Gated, los cuales se abren o cierran en respuesta a señales eléctricas, mecánicas o químicas específicas, como de los Canales nongated que se encuentran siempre abiertos y no son influenciados significativamente por factores extrínsecos, estos canales son importantes para mantener el potencial de membrana en reposo (4).

El potencial de reposo corresponde a un estado donde la neurona está sin estimular, cuando es estimulada se produce una “explosión de actividad eléctrica” conocido como potencial de acción. Ante el estímulo, el potencial de reposo toma valores más positivos, pero solo cuando alcanza un valor umbral, de unos – 55 mV, se produce el disparo de un potencial de acción. Es importante mencionar que todos los potenciales de acción tienen la misma magnitud para cualquier neurona. En términos generales el proceso puede describirse teniendo en cuenta el funcionamiento de los canales iónicos. Ante el estímulo se abren los canales de sodio permitiendo el ingreso al interior de la célula lo que conduce a la despolarización. Cuando los canales de sodio comienzan a cerrarse se abren los de potasio, permitiendo la salida del mismo con lo que se revierte la despolarización anterior. Con esto se regresa al valor de potencial inicial (-70mV) es decir ocurre la repolarización [2].

El objetivo de esta investigación es proporcionar información actualizada y verídica acerca del potencial de membrana existente en toda célula, mediante la indagación de las distintas transmisiones del impulso nervioso, para poder diferenciar los distintos tipos de potencial generados frente a un estímulo, determinando así una relación entre dos temas de ramas diferentes de la ciencia, las mismas  que  se encuentra relacionadas dentro de un mismo aparato, el más interesante expuesto a varios estudios, el cuerpo humano que es una máquina, con infinitas funciones, las cuales están mediadas por distintos principios fisicoquímicos.

2. Potencial de membrana y potencial de Nernst

2.1.  Potenciales de membrana provocados por difusión

En la Figura 1 se observan los  potenciales causados por las concentraciones de iones tanto sodio como potasio. En A se tiene una concentración interna de iones potasio elevada, comparada con la externa, dada la permeabilidad de las células nerviosas a los iones potasio, se espera una salida de estos, causando así una electronegatividad interna y electro positividad externa que al cabo de un tiempo (1ms) la diferencia entre el interior y el exterior, denominada potencial de difusión, es lo suficientemente grande (en mamíferos es -94mV)  para detener la difusión del ion desde el exterior hacia el interior a pesar del gradiente de concentración existente.

En B se observa el efecto contrario con el ion sodio provocando una electro positividad interna y una electronegatividad externa provocando su correspondiente potencial de difusión (en mamíferos +61mV)

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Fig. 1. Establecimiento de un potencial de difusión a través de la membrana de una fibra nerviosa: A representa la fibra en función del potasio y B la misma fibra en función del sodio [4].

2.2.  Potencial de Nernst

A través de la ecuación de Nernst nos es posible relacionar el valor mínimo de los gradientes de concentración con el gradiente eléctrico de la membrana para poder compararlos, y así luego poder equilibrarlos. La ecuación de Nernst es de importancia transcendental  pues nos permite conocer como se originan los potenciales en la membrana y nos explica como se generan los potenciales de acción y potenciales  sináptico [5].

Entonces el potencial de Nernst se define como el potencial de difusión que se da a través de una membrana que se opone de manera proporcinal a la difusión neta de un ion a través de la membrana. Se puede utilizar la siguiente ecuación:

Ecuación1:

FEM (milivoltios): ±61,54xlog (c interior/c exterior) [4]

Donde FEM es la fuerza electromotriz y 61,54 representa el valor de:

Ecuación2:                           2,303 RT/F[6]

R= 8314 mV [C]/K mol

T= 37°C o 310,15K  que es la temperatura corporal

F=96490 [C]/mol

Esta  magnitud viene determinada por  el cociente de las concentraciones de ese ion específico, el cual se encuentra tanto intramembrana  y extramembrana.

Cuanto mayor es este cociente, mayor es la tendencia del ion a difundir en una dirección, dicha dirección dependerá de la carga interna y externa de la célula nerviosa y, por tanto, mayor será el potencial de Nernst necesario para impedir la difusión neta adicional.  A menudo se utiliza esta ecuación asumiendo que el potencial del líquido que se encuentra extracelularmente se conserva a un potencial de cero para entender en que dirección se moverán los iones, y que el potencial de Nernst es el potencial que se encuentra en el interior de la membrana [4].

Un ejemplo claro lo tenemos con el ion sodio, Na+, el cual se encuentra de manera abundante extracelularmente. Si se incrementa la concentración de sodio ion, el potencial Nernst tendera a ser mas electronegativo, lo que atrae al sodio hacia dentro de la membrana provocando así una aumento de potencial hasta llegar a un limite requerido.

2.3.  Potencial de membrana en reposo de los nervios

El potencial de membrana para las neuronas grandes es -90mV, mas electronegativo internamente que el exterior, dado que estos potenciales son causados por la entrada y salida de iones es importante considerar que al igual que todas las células del cuerpo, las neuronas poseen potentes bombas de sodio y potasio que crean gradientes de concentración a nivel externo e interno. Con un coeficiente de partición o de distribución interior-exterior de 0,1 para el sodio y 35 para el potasio, esto quiere decir que internamente existe un sodio por cada 10 en el exterior y a su vez 35 potasios internos por cada 1 externo. Esto es de vital importancia dado que así se mantiene un equilibrio de cargas.

2.4.  Potencial de acción nervioso

Si el potencial en reposo indica lo que sucede con la neurona en reposo, el potencial de acción señala lo que pasa cuando la neurona transmite información por el axón, lejos del soma (cuerpo celular). Las señales nerviosas son  transmitidas mediante potenciales de acción los cuales se describen como cambios rápidos del potencial de membrana que se extienden rápidamente a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa. Cada uno de estos comienza con un cambio súbito desde el potencial de membrana negativo en reposo normal hasta un potencial positivo y después termina con un cambio casi igual de rápido de nuevo hacia el potencial negativo. De esta manera se logra que la respuesta, en este caso el impulso nervioso, se obtenga de una manera rápida y violenta.

 

3. Conclusiones

Se determino que el potencial de acción se encuentra proporcionado en su gran mayoría por la presencia de iones Na y K tanto  nivel interno como externo de la neurona, siendo estos gradientes de concentración los que determinan la electronegatividad y electropositividad a nivel celular, con valores tales como -94 mV para el K y +61 mV para el Na. De esta manera se interpreto la acción de los iones cuando existe la excitación causada por un impulso nervioso.

Al mismo tiempo se determino que depende de la entrada de iones sodio la repolarización de la membrana y que la salida, por su parte de iones potasio despolariza la membrana dejándola nuevamente en estado de reposo con una carga de –90 mV. Concluyendo que depende de estas fases el movimiento y el traspaso de un estimulo a través de todas las fibras nerviosas en todo el cuerpo humano. Finalmente se logro conocer la importancia del potencial de Nernst, cuya ecuación aplicada a sistemas vivos como el caso de las neuronas, permite comprender el sentido de la difusión de iones dependiendo de las cargas y la atracción entre ellas.

4. Referencias

[1]

A. Felipe, «The spanish ion channel initiative,» Enero 2011. [En línea]. Available: http://sici.umh.es/Canals%20i%C3%B2nics%20_art%C3%ADculo%20divulgaci%C3%B3n%20maquetado_.pdf. [Último acceso: 31 Julio 2016].

[2]

Z. Ramos, «Fisiologia del ser humano,» Octubre 2013. [En línea]. Available: http://zeyramos.blogspot.com/2013/06/potencial-de-membrana-en-reposo.html. [Último acceso: 31 Julio 2016].

[3]

Universidad Nacional de Cordoba, «Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales,» Noviembre 2012. [En línea]. Available: http://www.efn.uncor.edu/departamentos/divbioeco/anatocom/Biologia/Los%20Sistemas/Nervioso/fisiologianueronal.htm. [Último acceso: 31 Julio 2016].

[4]

A. C. Guyton, Tratado de Fisiologia medica, Mississippi: ELSEVIER, 2011.

[5]h

M. Parisi, «Nestoriano,» Octubre 2008. [En línea]. Available: https://nestoriano.files.wordpress.com/2008/10/potencial-de-membrana.pdf. [Último acceso: 31 Julio 2016].

[6]

G. Ulate Montero, «Slideplayer,» Julio 2014. [En línea]. Available: http://slideplayer.es/slide/159860. [Último acceso: 31 Julio 2016].

 

Generalidades de la manipulación genética de los alimentos

Alejandro Alfredo Aguirre Flores. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

La manipulación de alimentos consiste en la manipulación de las células de animales y vegetales. Las características de cualquier ser vivo está determinado por los genes contenidos en el cromosoma de las células. Los alimentos modificados genéticamente son alimentos a los que se les han modificado sus rasgos genéticos hereditarios, añadiendo otros materiales genéticos.

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La super comida: 2016

Este material genético les imparte características deseables, tales como menos reblandecimiento, mejor color o sabor, o cambios de los mismos, mayor resistencia a las enfermedades de la planta, u otras características. Algunos ejemplos de alimentos modificados genéticamente son los pimientos morados, amarillos o blancos, los tomates Flavr Savr, etc. Los pimientos dulces fueron modificados al insertarles códigos genéticos para el cambio de color, tomados de tulipanes. El tomate Flavr savr se modificó al insertar a la inversa su propio código genético, para lograr la manufactura de una enzima que lo hace más blando y de esa manera disminuyendo el proceso de ablandamiento a fin de permitirle a los tomates que se maduren en la misma planta sin que se vuelvan demasiado blandos para su distribución mercantil.(Nerkis,2008)

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LA MANIPULACIÓN GENÉTICA CONSISTE EN:

La manipulación genética consiste en aislar segmentos del ADN de un ser vivo (virus, bacteria, vegetal, animal o humano) para introducirlos en el de otro, este fragmento de ADN, se une por medio de una enzima ADN ligasa a un vector, generando una molécula nueva conocida como recombinante.

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El vector que se utiliza contiene secuencias que permiten la replicación y secuencias que facilitan su selección. Luego el ADN recombinante obtenido, mediante enzimas, se pega ese nuevo gen al genoma del organismo. En la industria alimentaria se ha aplicado esta técnica en cultivos de duraznos, plátanos, melones y papayas para mejorar y realzar su sabor. También es utilizada en tomates para hacer más lenta su maduración y en algunos granos para hacer las plantas más resistentes a los herbicidas.

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ALIMENTOS OBTENIDOS POR MANIPULACIÓN GENÉTICA

  • Los organismos que se pueden utilizar como alimento y que han sido sometidos a ingeniería genética (por ejemplo, plantas manipuladas genéticamente que se cosechan).
  • Alimentos que contienen un ingrediente o aditivo derivado un organismo sometido a ingeniería genética.
  • Alimentos que se han producido utilizando un producto auxiliar para el procesamiento (por ejemplo, enzimas) creado mediante la ingeniería genética. ( Débora Frid, 2009)

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INGENIERÍA GENÉTICA

La ingeniería genética es la tecnología del control y transferencia de ADN de un organismo a otro, lo que posibilita la corrección de los defectos genéticos y la creación de nuevas cepas (microorganismos), variedades (plantas) y razas (animales) para una obtención más eficiente de sus productos.

La ingeniería genética incluye un conjunto de técnicas biotecnológicas, entre las que destacan:

  • La tecnología del ADN recombinante;
  • La secuenciación del ADN;
  • La reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
  • Plasmocitosis
  • Clonación molecular
  • Mutación excepcional
  • Transgénesis
  • Bloqueo génico

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Bibliografía

  • Nerkis.A.(2008). Manipulación genética de los alimentos. Controversias bioéticas para la salud humana. En: Maracay. Vol. 8. N° 2
  • Débora Frid, 2009. La modificación genética de los alimentos por el hombre.

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¿Sabe usted, qué es la rodopsina?

La Rodopsina, un pigmento de la visión que se encuentra en los ojos y que nos permite ver por la noche, posee un doble enlace que cambia de configuración y se convierte en isómero cis al isómero trans cuando la luz incide en el ojo. Como resultado un  impulso nervioso viaja hacia el cerebro y permite detectar la fuente de luz. El 11-cis-retinal se sitúa unido a una de las hélices alfa en el centro de la molécula y colocado perpendicularmente. Esta colocación hace que cuando llegue luz incida en el 11-cis-retinal y este se transforme produciendo reacciones que llevan a un impulso nervioso.

Conos y bastones de la retina

La rodopsina es una proteína transmembranal que, en humanos, se encuentra en los discos de los bastones de la retina. Consta de una parte proteica, opsina, y una no proteica que es un derivado de la vitamina A que es el 11-cis-retinal. Es inestable y se altera fácilmente con la energía lumínica, se decolora y descompone por exposición a la luz y se regenera con la oscuridad.

 

Una mayoría microorganismos marinos no fotosintéticos captan energía de la luz solar mediante rodopsina. La proteína permite a estos organismos utilizar la energía del sol para moverse, crecer y sobrevivir ante la falta de nutrientes. La rodopsina está altamente conservada y presente en los tres grandes dominios (arqueas, bacterias y eucariotas), lo que sugiere una aparición temprana y un papel fundamental en la evolución.

Bacterias Metanótrofas, una solución para el calentamiento global.

Methylococcaceae

Las Bacterias metanótrofas crecen utilizando metano como su única fuente de metano. Podrían ser utilizadas por su capacidad de producir varias sustancias químicas como el metanol. a partir del metano o reducir los niveles de metano en la atmósfera. Se cree que los altos niveles de metano contribuyen con el calentamiento global de la atmósfera.

 

Por lo tanto su papel ecológico es crucial porque de forma general pueden degradar moléculas de compuestos orgánicos que contengan un átomo de carbono como lo es evidentemente el metano (CH4), el carbono que obtiene de estas moléculas le permiten generar energía y sustancias necesarias para subsistir. Se conoce que el gas metano es la principal sustancia que se produce como producto de la descomposición de la materia orgánica, en la mayoría de los ambientes anaeróbicos. Dichas sustancias producto de la sintesis del metano en este tipo de bacterias son: biomasa (células) y dióxido de carbono (CO2). Es así que la existencia de estas bacterias es muy importante para controlar la cantidad de gas metano en la atmósfera, que aumentan en un 1% anualmente y que a su vez es un potente precursor del efecto invernadero. El aspecto positivo es que estas bacterias existen tanto en ecosistemas acuáticos como terrestres, algunas de sus características mas relevantes son:

-Utilizan como donadores de electrones compuestos de un átomo de carbono.

-Su fuente de carbono son compuestos C1, como el metano.

-Habitan en zonas anoxigénicas principalmente

-Algunas bacterias metanótrofas viven en simbiosis con bacterias sulfatorreductoras en los tapetes microbianos que crecen como chimeneas y se forman alrededor de salidas de metano en  el fondo del mar.

Comprender más sobre estos seres, nos permite comprender mas a la sabia naturaleza, son una herramienta muy útil para campos como la biorremediación dentro de la biotecnología. La biotecnología utiliza organismos vivos para hacer o modificar productos, mejorar plantas o animales o desarrollar microorganismos para usos específicos. La biodegradación ocurre en la naturaleza, y la actuación humana transformo esos procesos naturales en biotecnologías para acelerar la tendencia natural.

Puedes leer un poco más sobre biorremediación mediante uso de bacterias en el siguiente blog: .http://equilibriodelciclodelcarbono.blogspot.com/2016/11/bacterias-metanotrofas-pseudomonas-y.html