Calentamiento global e infición dañan corales

Calentamiento global e infición dañan corales
Por Patricia López  en la UNAM Núm. 4, 674

Los desechos que arroja el ser humano a los océanos y el cambio global del planeta amenazan la vida de los organismos que habitan el arrecife, tanto los corales como su fauna y flora, incluidas macroalgas y la pradera submarina tropical, afirmó

Susana Enríquez Domínguez, investigadora del Instituto de Ciencias del Mary Limnología. “Tenemos un planeta que incrementa progresivamente su temperatura. Este fenómeno ejerce un grave estrés, sobre todo en  las especies constructoras del arrecife: los corales, los más afectados por ese aumento.”

Es un sistema que ha mostrado enorme fragilidad ante el cambio climático, en especial ante el calentamiento global, comentó la doctora en biología, adscrita a la Unidad Académica de Sistemas Arrecifales Puerto Morelos, en Quintana Roo.

Nutrientes negativos

Enríquez explicó que ese sistema es eficiente y robusto si el ambiente es oligotrófico, es decir, si tiene poca disponibilidad de nutrimentos para mantener el crecimiento vegetal de algas, pastos marinos e incluso de las microalgas que viven en simbiosis con los corales.

Sin embargo, el avance urbano y el mal manejo de los residuos que se producen en los hoteles tipo resortenriquecen en nutrientes estos ambientes, con lo que se modifica su naturaleza y permite que especies oportunistas de rápido desarrollo, incluso de orígenes ajenos al arrecife, sean las que tomen el relevo y cambien la comunidad de organismos, lo que afecta a esos ecosistemas tropicales. Por ello, el ser humano es su principal amenaza.

Localmente esa situación constituye el mayor peligro, pues el valor paisajístico hace que la industria turística ejerza una fuerte presión en la mayoría de los países que tienen arrecifes de coral en sus costas.

Otros riesgos asociados a la presión turística y antropogénica local son la sedimentación, los encallamientos que influyen directamente en su estructura y la contaminación por uso y abuso de combustibles fósiles para abastecer el tráfico marítimo  (embarcaciones de recreo y cruceros).

De estas amenazas, lasmás graves son la fertilización y el incremento de residuos urbanos, sobre todo jabones que afectan al ambiente arrecifal, pues favorecen a especies oportunistas, incluidos microorganismos, y cambian su naturaleza, reiteró. “Esta condición también aumenta la presencia de organismos patógenos y, por tanto, la incidencia de enfermedades; además, afecta negativamente las tasas de calcificación y el estado fisiológico de la mayoría de los seres que ahí habitan.

Además, propician la subsistencia de otras oportunistas, como algas que crecen rápidamente por encima de los corales y compiten con ellos por luz y espacio”,  ahondó Enríquez Domínguez.

La contaminación causada por los residuos deriva en un cambio de fase en el ecosistema, donde pocas especies que no deberían vivir ahí se vuelven abundantes, mientras las nativas pierden protagonismo.

Enríquez consideró que para conseguir que la sociedad sea consciente de lo que ocurre, los científicos deben demostrar, con evidencias rotundas, cómo se produce estedeterioro ambiental. “Nuestro trabajo se basa en encontrarlas para presentarlas a los tomadores de decisiones. El problema es que esta labor es compleja y lleva tiempo; ojalá que al llegar a ese punto todavía haya algo que preservar”.

Conversión de luz solar en energía

En la Unidad Académica de Puerto Morelos, la investigadora profundiza en el estudio de muchos de estos procesos desde el conocimiento de la fotobiología de estos organismos. “Como biólogos tratamos de ver qué procesos permiten a la vida utilizar esa energía proveniente del Sol y mantener todos los desarrollos biológicos que, en el caso del arrecife y los organismos que contiene, conllevan no sólo el mantenimiento de su tejido vivo, sino también a producir grandes cantidades de carbonato para construir esa enorme estructura geológica.”

Para la creación, la energía lumínica proveniente de nuestra estrella es la base que mueve todo el proceso. Estos organismos son fotosintéticos, tienen cloroplastos, membranas fotosintéticas con las que utilizan la luz y la convierten en energía química y biológica, hacen fotosíntesis y dan energía a otros organismos, así como para calcificar.

En Puerto Morelos, donde hay una laguna arrecifal, estas estructuras están en aguas someras ricas en luz. Donde rompe la ola se ve la cresta del arrecife, que prácticamente sale del agua. Ahí crecen corales, algas y pastos marinos. “Estos sistemas tienen una doble función: colectan suficiente energía para mantener sus procesos y, a la vez, inducen mecanismos que evitan daños causados por el exceso de luz, tanto visible como ultravioleta”, puntualizó.

Procesos fotoquímicos

En el laboratorio, Enríquez Domínguez y sus colaboradores describen la fisiología de diversos organismos arrecifales calcificadores, desde corales, macroalgas y pastos marinos hasta esponjas simbióticas, y trabajan con métodos que ocurren a una escala de tiempo muy pequeña. “Utilizamos fluorómetros para medir  la señal de fluorescencia y su variabilidad como consecuencia de mecanismos fotoquímicos que suceden en fracciones de segundo y milisegundo”, detalló.

Al laboratorio los especialistas llevan muestras de tejidos de algas y de pastos marinos, así como trocitos de coral que mantienen vivos. “No podemos trabajar con la colonia entera, entonces los troceamos y mantenemos en condiciones semicontroladas, usamos herramientas no destructivas que nos permiten monitorearlos en condiciones naturales o en los tanques de la unidad académica. También laboramos en camaritas para ver los flujos de oxígeno y de carbono que mantienen los tejidos de los organismos con el ambiente.”

Algunos, como los pastos marinos, tienen tejidos diversos, por lo que además del fotosintético (las hojas), se analizan sus rizomas, raíces y fisiología respiratoria, pues así se puede entender el balance de carbono de toda la planta.

Otra parte de su labor consiste en hacer modelos de simulación a partir de la descripción de la fisiología. “Colaboro con un científico inglés que hace prototipos de distribución de la luz.

Le doy datos de fisiología, de reflectancia y de absorción para ver cómo puede modular el cambio lumínico y así hemos simulado el campo dentro del dosel de una pradera de pastos marinos,” dijo.

Esta información es fundamental para hacer modelos de producción y determinar el impacto en diferentes escenarios de cambio ambiental. “Trabajamos en modelar la variación del campo lumínico en diferentes morfologías de coral y de una esponja emblemática en el Caribe, la de barril”, señaló.

Modelos bio-ópticos

También, con un grupo de trabajo de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), Enríquez y su equipo, junto con el de otro investigador de la unidad, Roberto Iglesias, desarrollan modelos bio-ópticos para estimar, a partir de las descripciones fisiológicas y con el uso de datos del monitoreo satelital de la agencia estadunidense, que incluyen cambios de luz y de temperatura del agua, condiciones que propician el blanqueamiento de coral. “Con esa base fisiológica podemos intentar predecir cuál será una situación concreta que llevará al blanqueamiento, con alta probabilidad y en un lugar específico. También permitirán, afuturo, describir la producción del arrecife a partir del conocimiento de información ambiental clave”, finalizó la especialista

Recrean ionosfera de Marte con plasmas

Recrean ionosfera de Marte con plasmas
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 673

Gas o fluido formado por partículas eléctricas que poseen un equilibrio electromagnético, el plasma es el cuarto estado de a materia, con características distintas de sólidos, líquidos y gases.

Abundante en el universo, se encuentra en los vientos solares, en las nebulosas y en la franja ionizada de las atmósferas planetarias, llamada ionosfera. También, puede producirse en el laboratorio al aplicar un campo eléctrico a un gas o por medio de láseres o microondas.

En el Instituto de Ciencias Físicas, con sede en esta ciudad, Horacio Martínez Valencia encabeza un grupo científico que genera plasmas fríos en el laboratorio para conocer desde las características fundamentales de esos gases hasta múltiples aplicaciones para modificar materiales, formar sustratos biodegradables y esterilizar productos de uso biomédico.

El doctor en física, sus colegas y alumnos de posgrado, en dos modernos laboratorios, cuentan con varias cámaras de descargas equipadas con sistemas de alto vacío y con ventanas de cuarzo para realizar diferentes diagnósticos de los plasmas fríos producidos. “Éstos son fundamentales en la formación de galaxias, planetas y estrellas, y también tienen múltiples aplicaciones en artículos diversos como las pantallas de televisión, los tubos fluorescentes y plasmas a presión atmosférica”, comentó.

Espectroscopía de tres tipos

La espectroscopía es una herramienta muy utilizada por físicos y químicos para estudiar la interacción entre la radiación y la materia.

Al descifrar ese nexo en un espectro, se conoce su composición precisa.

En sus investigaciones utilizan tres tipos de espectroscopía: la óptica, con la que indagan cómo están excitados los átomos y moléculas dentro del plasma; la de masas, para conocer qué elementos están involucrados en el gas, y la de infrarrojo, que informa cómo vibran y rotan las moléculas.

Los universitarios tiene dos laboratorios de espectroscopía donde observan las características de los plasmas fríosy sus aplicaciones. En un experimento de física básica simulan la composición de la ionosfera de Marte.“En una cámara de descarga, diseñada y construida por nosotros, podemos analizar, por ejemplo, uno formado por mezclas de gases de dióxido de carbono, nitrógeno y argón, a una presión menor en dos órdenes de magnitud a la ambiental para esa simulación”, explicó el investigador.

“Con una sonda de Langmuir, también construida por nosotros, medimos la densidad de partículas negativas y su temperatura dentro del plasma, semejantes a las condiciones en ese planeta, según cotejamos con datos enviados por las sondas espaciales”, añadió.

Del choque entre las partículas de dióxido de carbono, nitrógeno y argón se desprenden muchos componentes químicos que dan lugar a la formación de ionosfera marciana. “Hay investigadores teóricos que modelan las ionosferas, nosotros las podemos comparar con este experimento y decirles si falta algún ingrediente para que comprueben sus estimaciones”, dijo Martínez Valencia, quien ya desarrolló un análisis experimental sobre la atmósfera de Titán, una luna de Júpiter.

Mejoran celdas solares

Otra cámara de descarga se utiliza para generar plasmas de argón con el propósito de aplicarlas en la modificación superficial de películas delgadas, del orden de micras. En el interior de aquélla se coloca una laminita, que es una película delgada que usan los expertos en celdas solares para mejorar la eficiencia terminal de la radiación solar y convertirla en electricidad, detalló.

Para que la conversión de energía solar a eléctrica sea eficiente se requiere que toda la que llega a la celda se aproveche, pero en este proceso hay muchas pérdidas por calentamiento o porque parte de ella se refleja.

Al modificarla superficialmente con plasma, se logra que la película delgada absorba la energía más eficientemente. “Las propiedades ópticas de la película delgada son modificadas con el objetivo de reducir la reflexión y que su resistencia eléctrica sea menor, haciendo más eficiente la conversión de energía solar”, abundó.

Una aplicación más de los plasmas se ensaya en el laboratorio para recubrir herramientas de carburo de tungsteno, material que se usa en piezas de corte empleadas en tornos de control numérico. Al recubrirlas con nitruro de titanio mediante el plasma, las piezas se hacen más duras y resistentes al desgaste, lo que les da una vida útil más larga en los procesos de producción.

El grupo de Martínez Valencia también analiza los asfaltenos y su descomposición.

Estas sustancias del petróleo se depositan en las tuberías de las instalaciones petroleras y las tapan. A partir de su erosión con plasmas, el físico busca una opción para que no se adhieran a los conductos.

Otros aprovechamientos interesantes modifican huesos de res para formar sustratos biodegradables útiles en prótesis y esterilizan materiales de uso biomédico, para evitar infecciones hospitalarias.

Búsqueda de nuevos caminos contra la resistencia bacteriana

Búsqueda de nuevos caminos contra la resistencia bacteriana
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 672

Ganarle la carrera a las bacterias que se hacen resistentes a los antibióticos es una labor compleja, pues mientras crear un nuevo medicamento tarda al menos 10 años, los microorganismos pueden mutar en apenas unos días para evadir su efecto.

En busca de nuevas rutas para afrontar esa resistencia, Rafael Peña Miller, investigador del Centro de Ciencias Genómicas, recurre a modelos matemáticos y experimentos biológicos.

Problema complejo

“La resistencia bacteriana a los antibióticos tiene muchas aristas y puede tratarse desde los aspectos clínicos, mediante la medicina; el descubrimiento de nuevos fármacos, con química y farmacología y la biología experimental, en la que trabajamos”, señaló.

Esa área se centra en cultivar y hacer crecer en el laboratorio poblaciones que se someten a distintas condiciones ambientales, por ejemplo antibióticos, para estudiar cómo se adaptan al medioambiente.

“Los microorganismos patógenos pueden evolucionar resistencia a ciertos fármacos en los pacientes durante el curso de un tratamiento y, por consiguiente, es factible que la medicina prescrita deje de funcionar. Entender los mecanismos moleculares, así como los procesos evolutivos y ecológicos que hacen que el tratamiento falle, es lo que intentamos responder”, añadió el doctor en matemáticas.

Con un enfoque interdisciplinario que combina biología experimental (que cultiva los microorganismos en condiciones controladas) y modelación matemática (que integra variables en un modelo teórico y hace simulaciones computacionales) se logra una sinergia que ayuda a los científicos a predecir y cotejar ambos resultados.

“Contamos con un registro fósil, pues tras cada día que tenemos a las bacterias en un ambiente de antibióticos las metemos al congelador. Así podemos regresar a cualquier etapa del proceso y usar herramientas cuantitativas como la secuenciación genómica para saber qué pasó”, relató Peña Miller.

Mutaciones y adaptación

Durante décadas, el esfuerzo para afrontar la resistencia bacteriana se concentró en hacer un nuevo antibiótico si otro ya no era funcional. “Esto ayudó algún tiempo, pero en los últimos 20 o 30 años no se han desarrollado antibióticos; eso ha hecho que estemos en un problema grave, pues debemos encontrar la forma de utilizar los existentes de manera más eficiente. Una estrategia es minimizar su uso y hacer su consumo más racional, pues entre menos los empleemos, más conservarán su efecto inhibitorio”, destacó.

Para lograrlo, el planteamiento teórico es útil, pues se pueden aplicar herramientas de ingeniería o de matemáticas que diseñan estrategias de control (por ejemplo, al ocupar combinaciones de antibióticos) para hacer su uso más racional y su efecto más duradero y eficiente. “Si utilizamos un antibiótico es fácil que las bacterias se adapten a él, pero al acudir a otro, las mutaciones que le daban ventaja quizá las hagan más vulnerables”, dijo.

Las consecuencias de la aplicación de un antibiótico se analizan al estudiar las variaciones en el encendido y apagado de ciertas zonas del genoma de la bacteria, y también al investigar el efecto que tienen estos cambios genéticos a nivel de poblaciones. “Necesitamos entender cómo se adaptan a un cambio ambiental y descubrir, a nivel metabólico y genético, qué mutaciones adquieren para sobrevivir a esas condiciones. Si encontramos cómo se adecúan a un antibiótico, podemos explotar esa debilidad. Queremos identificar en qué circunstancias les es nocivo estar expuestas a una sustancia distinta a aquella a la que han evolucionado resistencia”, explicó el investigador.

Dirigidos a ese objetivo, los científicos detectan los genes y mecanismos moleculares que causan las mutaciones y la resistencia. “Pretendemos integrar toda esa información para saber qué sucede entre las poblaciones bacterianas y así tratar de minimizar la evolución de las bacterias resistentes. Para esto, la biología de sistemas es una herramienta muy útil, porque permite trabajar entre distintas escalas de complejidad. Con este enfoque es posible incluir información genética y molecular desde una sola célula e intentar predecir cómo, a través del medioambiente, interactúa con células distintas”, detalló.

El experimento

En la parte experimental, Peña Miller y sus colaboradores emplean un millón de bacterias que se reproducen hasta mil millones en 150 microlitros de medio de cultivo en tan sólo 24 horas. Sus modelos son Escherichia coli, Salmonellay Estafilococos aureus, cuyos genomas ya están descritos.

El experimento comienza con una célula o una población que viene de una sola célula (y por ello son genéticamente idénticas) que crece en un ambiente controlado. Al final del día se transfiere uno por ciento de éstas a otro recipiente idéntico o con otras condiciones ambientales y se vuelven a reproducir.

“Observamos y medimos cómo se adaptan en experimentos evolutivos. Desde el punto de vista teórico tratamos de entender qué pasa molecular y genéticamente y predecir ese mismo efecto.

Ambos procedimientos son complementarios y se pueden entender los procesos evolutivos que permiten a una población de bacterias resistir a la acción de los antibióticos”, abundó Rafael Peña.

Una sola célula

Otra parte del trabajo analiza una sola célula. “La observamos durante largos periodos para saber cómo cambia la expresión de sus genes y sus rutas metabólicas para adaptarse a distintas condiciones ambientales. Usamos un microscopio de fluorescencia que hace posible estudiar células individuales”, puntualizó.

Al principio y al final del proceso, los expertos hacen secuenciación y así pueden comparar los genomas e identificar dónde sucedieron los cambios y los genes que tuvieron mutaciones. “Aún es pronto para dar información a los médicos clínicos. Colaboramos con el Instituto Nacional de Salud Pública, pero es un problema complejo, incluso en condiciones de laboratorio, por lo que diseñar estrategias óptimas en pacientes actualmente rebasa nuestro análisis”, concluyó Peña Miller

Logra UNAM vacuna recombinante contra rotavirus bovino

Logra UNAM vacuna recombinante contra rotavirus bovino
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 672

Una novedosa vacuna recombinante contra el rotavirus bovino, útil para evitar esa enfermedad y la pérdida de peso en el ganado, fue desarrollada por el grupo de Bioprocesos que encabezan Laura Alicia Palomares Aguilera y Octavio Tonatiuh Ramírez Reivich, investigadora y director del Instituto de Biotecnología, respectivamente.

Con este proyecto, la científica y sus colaboradores obtuvieron, por segundo año consecutivo, el Reconocimiento al Mérito Estatal de Investigación 2014 en la categoría de Investigación Científica e Innovación, galardón que otorga el gobierno de Morelos.

En el desarrollo colaboró Fernando Esquivel Guadarrama, de la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma del

Estado de Morelos. “Trabajamos en el área veterinaria y estamos por iniciar pruebas clínicas. Por medio de Inno-Ba, que es una oficina de transferencia tecnológica morelense, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología nos financia los estudios clínicos. Buscamos un socio industrial que quiera comprar esta tecnología”, detalló Palomares, ingeniera bioquímica y doctora en ciencias, adscrita al Departamento de Medicina Molecular y Bioprocesos de Biotecnología.

La vacuna tiene aplicaciones en bovinos y porcinos, aunque las pruebas actuales se concentran en vacas. No obstante, con esta misma estrategia a futuro podría crearse una contra el rotavirus humano, aunque las pruebas clínicas exigen un protocolo más largo y complejo, reconoció.

Virus artificiales, vacunas seguras

En su estrategia para hacer una inoculación recombinante, la universitaria utiliza una partícula pseudoviral, idéntica a un virus en su estructura, pero hueca porque carece de material genético. Dentro de esa configuración sintética se integra el antídoto contra la enfermedad a prevenir.

Como son artificiales, los pseudovirus no se replican, lo que hace de ellos vacunas seguras cien por ciento, a diferencia de las fabricadas con virus atenuados o inactivados, que eventualmente pueden ser reversibles. La científica desarrolla nuevas tecnologías a partir de la ingeniería de bioprocesos, área que le permite innovar desde la ciencia básica hasta la industria para ofrecer en el mercado fármacos y vacunas de gran eficiencia.

Con este método de las estructuras pseudovirales también crea inoculaciones contra la hepatitis B y la influenza aviar y humana.

Respecto al rotavirus, la inoculación actúa contra ese microorganismo que tiene forma de rueda (de ahí su nombre). En varias especies de vacas, cerdos y aves produce diarreas intensas, pérdida de peso, daños digestivos y gastroenteritis. Con el desarrollo de la pústula en 2009, Palomares también obtuvo el Premio Canifarma que otorga la Cámara Nacional de la Industria Farmacéutica.

En niños menores de dos años es la principal causa de las diarreas deshidratantes severas y se estima que una vacuna efectiva podría evitar cerca de 800 mil muertes de infantes cada año. Por ello, a futuro la especialista podría utilizar el mismo método para originar una contra el rotavirus humano.

Método para extraer iones de metales pesados de la sangre

Método para extraer iones de metales pesados de la sangre
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 670

Con cierta frecuencia, los bebés y niños pequeños chupan y tragan pilas desechables, que llegan a su organismo con cantidades dañinas de metales pesados como plomo, cadmio o mercurio.

Para extraer de la sangre esos metales tóxicos, José Rogelio Rodríguez Talavera, doctor en física y jefe del Departamento de Ingeniería Molecular de Materiales del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA), ha desarrollado un método que, a nivel experimental, funciona a partir de una propuesta sencilla.

“La idea vino de una alumna de licenciatura que trabaja en el Instituto Mexicano del Seguro Social, a donde eventualmente llegan niños que han comido una pila y se intoxican con plomo, cadmio o mercurio”, dijo.

En el hospital los médicos utilizan unas pinzas químicas llamadas quelantes, que forman complejos con iones de metales pesados, pero no los sacan del organismo, así que se quedan ahí por mucho tiempo y pueden tener consecuencias desastrosas, como envenenar al organismo.

Deflexión y extracción

Para resolver el problema, Rodríguez Talavera recurrió a un proceso llamado deflexión por campos magnéticos, que reúne y desvía los iones metálicos hacia un sitio, del que posteriormente pueden retirarse. “Hay un problema en física que consiste en que al haber cargas y un campo magnético producido por un imán, aquéllas se mueven hacia un lado, es decir, se deflectan, lo que da como resultado que los iones se concentren y ya reunidos puedan sacarse del organismo”, explicó.

En la primera fase de experimentación, el físico y sus colaboradores instalaron una celda con agua a la que añadieron plomo y un campo magnético intenso generado por unos imanes.

“Éste deflectó los iones de plomo hacia un lado de la celda y los sacamos con una jeringa. Después esperamos un tiempo, siguió fluyendo el proceso, repetimos el procedimiento y así removimos los metales pesados. Si no ponemos el campo no se concentran los iones y tendríamos que hacer muchas extracciones para poder removerlos”, precisó.

Con este método, los científicos prácticamente duplicaron la concentración de iones extraídos, lo que redujo significativamente el número de veces que se hizo la maniobra. “También se deflectan los iones ligeros, provenientes de calcio o sodio, pero esos pueden recuperarse fácilmente al beber electrolitos”.

No es doloroso ni invasivo. “El paciente no sentirá nada. Sólo se pone una manguerita, pasa por el campo magnético y sale con los metales. La extracción puede hacerse cada dos o tres minutos. Nuestro cálculo es que con tres o cuatro sesiones de un par de horas se reduce considerablemente la concentración de los iones de metales pesados”, abundó.

Pruebas en sangre

Funciona bien en el laboratorio, pero falta probarlo en otras etapas, primero con un modelo animal y luego con seres humanos. “El proyecto experimental se terminó hace dos meses y ya se envió a publicación, ahora se harán las pruebas en sangre y luego en un paciente, que será primero un ratón o rata”, aclaró.

Al ingerir por accidente cantidades considerables de iones metálicos, éstos van al torrente sanguíneo, de donde se distribuyen al organismo y causan problemas severos de salud. “Ahí es donde este método puede ser implementado y ayudar a la recuperación del paciente”, destacó Rodríguez Talavera, quien este mes comenzará a trabajar con modelos animales para avanzar en las pruebas.

UNAM desarrolla nuevo método para producir antibióticos

UNAM desarrolla nuevo método para producir antibióticos
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 666

El Instituto de Biotecnología apoya el desarrollo de medicamentos biotecnológicos biocomparables, que son semejantes a los de marca y se producen al vencerse las patentes originales, lo que aumenta la oferta en el mercado y reduce los precios, señaló Octavio Tonatiuh Ramírez Reivich, director de esa entidad.

Actualmente, la instancia universitaria crea biotecnologías innovadoras que ofrecen un valor agregado a los productos ya conocidos, en algunos casos con empresas y otros únicamente con financiamiento de la Universidad.

En la mesa de análisis Medicamentos Biocomparables, efectuada en el Auditorio Francisco Bolívar Zapata del mencionado Instituto, Ramírez Reivich consideró que la participación en el desarrollo de fármacos biocomparables permite a los grupos de investigación y a los alumnos de posgrado indagar la estructura molecular de un medicamento, buscar rutas para producirlo, tener la experiencia de escalarlo del laboratorio a planta piloto y vincularse de cerca con las empresas del ramo.

A su vez, la investigadora Laura Alicia Palomares Aguilera, también de Biotecnología, dijo que la elaboración de fármacos biocomparables representa “un primer escalón” para trabajar en conjunto con las empresas farmacéuticas. “Debe crearse un círculo virtuoso y trabajar en equipo academia, gobierno e industria. Tenemos que ser aliados para contar con una biotecnología mexicana de clase mundial.”

Uso de genes humanos

Un medicamento biotecnológico se caracteriza por utilizar un gen humano que se introduce en una célula (bacteriana, animal o una levadura) para que origine una proteína muy parecida y, a veces, idéntica a la humana. “Estas proteínas se emplean para dar una función que puede faltar en un paciente o para otra nueva. Esta tecnología nos ha permitido diseñar proteínas que no había en la naturaleza y que ahora es posible usar para tratar enfermedades de forma eficiente”, destacó Palomares.

Entre las patologías que se previenen con vacunas biotecnológicas están la hepatitis B, el Virus del Papiloma Humano y la influenza, mientras que los tratamientos con fármacos biotecnológicos son muy eficaces para atender diabetes (con una insulina sintética), enanismo (con la hormona de crecimiento) y diversos tipos de cáncer.

Francisco Kuribreña Romero de Terreros, director de nuevos desarrollos de Landsteiner Scientific, SA de CV, explicó que México vive una transición epidemiológica, de enfermedades de hace muchos años relacionadas con desnutrición y falta de higiene, a otras que tienen que ver con obesidad y daños crónicos como los cardiovasculares, que requieren medicación a largo plazo. “Los medicamentos biotecnológicos son de alta especialidad y se administran  en instituciones especializadas del sector salud”, aclaró.

Rompecabezas de tres piezas

Ramírez Reivich comentó que las nuevas sociedades deben estar fincadas en el conocimiento para generar educación y productos propios que nos hagan avanzar como país.

Comparó el vínculo indispensable entre academia, gobierno e industria con un rompecabezas de tres piezas que no es difícil de formar. “Hay la necesidad de que los mejores cuadros de políticas públicas incluyan a científicos”, abundó.

Los fármacos biocomparables son un área de oportunidad, pero para desarrollarlos a gran escala falta certidumbre, pues implican inversiones de riesgo.

Análisis de medicamentos

Laura Alicia Palomares adelantó que próximamente el Instituto de Biotecnología apoyará a la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios para el análisis de medicamentos biotecnológicos biocomparables. “Ya se construye el nuevo laboratorio donde se realizará esta labor y se estima que estará listo en seis meses. El trabajo ya se hace, ya recibimos las primeras muestras para caracterización de moléculas biotecnológicas y nuestro interés es respaldar el desarrollo de la biotecnología en México”, finalizó.

Diferencias entre las teorías de Newton y Einstein

Diferencias entre las teorías de Newton y Einstein
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 654

Dos teorías sobre la gravedad,  una propuesta por Isaac Newton hace más de 300 años y otra desarrollada por Albert Einstein hace casi un siglo, son compatibles al aplicarlas a diversos fenómenos físicos a nuestro alcance en la naturaleza, pero presentan diferencias al someterlas a escalas muy grandes, como la cosmológica, donde ambas tienen variaciones respecto a una distribución homogénea de las galaxias.

Así  lo revela un estudio de Juan Carlos Hidalgo Cuéllar, del Instituto de Ciencias Físicas de la UNAM, realizado en colaboración con Marco Bruni y David Wands, de la Universidad de Portsmouth, Gran Bretaña, cuya primera versión obtuvo en mayo mención honorífica en el concurso internacional de ensayos de la Gravity Research Foundation y fue publicado recientemente en la revista The Astrophysical Journal Letters.

Aspectos sutiles

“En nuestro trabajo hemos demostrado que, a escalas comparadas con el tamaño del universo, la distribución de la materia (cúmulos y supercúmulos de galaxias) tendría una estadística particular en la Ley de la Gravitación de Newton y otra en la Teoría de la Relatividad de Einstein.

Aunque las diferencias son sutiles, los resultados indican cómo se podrán corregir las simulaciones cosmológicas para ser consistentes con la relatividad general”, explicó Hidalgo Cuéllar.

Esas correcciones podrían considerarse en los mapeos de galaxias que se hagan en las próximas décadas. “La confirmación observacional de la estadística predicha representaría un triunfo para la teoría de Einstein a escalas del tamaño del cosmos”, destacó.

El investigador indicó que la de Einstein está basada en la existencia de una velocidad máxima, la de la luz, y ni las cosas ni la información pueden transportarse más rápido que ella. En cambio, en la de Newton no hay esa restricción, es más simplificada y no toma en cuenta en la gravedad otros elementos que contribuyen a la energía gravitacional.

“Si Newton dijo que él se paraba sobre hombros de gigantes, Einstein se paró sobre los hombros de aquél y formuló su teoría de tal forma que se redujera en el límite de interacciones débiles a la teoría de Newton”, expuso.

Triángulos isósceles y equiláteros

Hidalgo explicó que, en una primera aproximación, la distribución de galaxias que veríamos al comparar ambas teorías sería la misma, pero en una segunda revisión más detallada se perciben diferencias.

Mientras la teoría de Einstein indica que la distribución corresponde a triángulos isósceles (que tienen dos lados iguales), Newton estima que las galaxias se acomodan en triángulos equiláteros (con los tres lados de la misma magnitud). “Probamos que los isósceles son los más factibles”, puntualizó el doctor en Astrofísica.

El trabajo de Hidalgo y sus colegas es analítico, basado en matemáticas; “ése es su valor, que proponemos una prueba para la teoría de Einstein a escala muy grande, donde no tenemos experimentos que pudieran validar la teoría de gravedad o alguna de sus alternativas”.

Esta indagación será de gran ayuda para los astrónomos, a quienes indica las diferencias entre Newton y Einstein al aplicar sus teorías al universo. “Aquéllas no se han observado y es difícil hacerlo; por eso, a futuro esperamos que los sondeos, que tendrán lugar en 2020, pudieran ver este tipo de efectos”, señaló.

Crean ortoprótesis para mano inmóvil

Crean ortoprótesis para mano inmóvil
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 652

Para ayudar a que personas con una mano inmóvil puedan flexionarla y extenderla, Jesús Manuel Dorador González e Itzel Flores Luna, profesores de la Facultad de Ingeniería, han desarrollado una novedosa tecnología que en un año podría concluir sus pruebas clínicas y buscar una transferencia tecnológica que la lleve al mercado.

Con su grupo de  alumnos, el ingeniero mecánico electricista y doctor en Diseño Mecánico ha creado una ortoprótesis, que es un dispositivo basado en un arnés y un chicote con el que el paciente usa el movimiento de sus hombros para abrir y cerrar la mano.

“Las prótesis sustituyen a los miembros perdidos y las órtesis (muletas, andaderas y sillas de ruedas) auxilian a los enfermos a realizar actividades que se les dificultan.

En este caso es una ortoprótesis, pues el sistema externo ayuda a recuperar el movimiento del brazo, extremidad que sí tiene la persona, pero que no puede mover”, explicó.

Lesión del plexo braquial

El dispositivo del grupo de diseño de prótesis mecatrónicas está proyectado para quienes padecen lesión del plexo braquial, una afección irreversible en un conjunto de nervios que van de la parte inferior del cuello a la parte superior del hombro y permiten que el brazo, el antebrazo y la mano se muevan y sientan. “Se pretende ayudar a personas que al nacer tuvieron una lesión del plexo braquial. Ésta ocurre cuando, al recibir a un bebé durante el nacimiento, le jalan el cuello y se lo enchuecan hacia un lado, lo que produce lesión en una parte de éste, por la que pasa la comunicación nerviosa del cerebro al brazo y a la mano. Incluso el brazo estorba a la persona, pues choca al caminar y no se puede usar. Sucede por negligencia médica en uno de cada mil niños, que de adultos tienen esos miembros inutilizados”, comentó.

Con una joven que tiene este padecimiento, Dorador y sus alumnos han trabajado con el aparato. Le han hecho más de 15 operaciones y tiene su brazo como en cabestrillo, para que no le estorbe, pero carece de movimiento. “Con el sistema mecánico se le pone el arnés en los hombros, los mueve y con éstos abre y cierra la mano. Así puede, por ejemplo, sujetar objetos, detener un frasco y abrir la tapa con la otra mano”, detalló el universitario.

Durante su investigación, realizó análisis por medio de sistemas de adquisición de señales mioeléctricas, que son las órdenes enviadas por el cerebro a cualquier músculo para tener movimiento. “Son muy pequeñas, de unos cinco milivolts (una pila tiene 1.5 volts, es decir, mil 500 milivolts) que se envían a los músculos”.

El científico y su equipo aprendieron a controlar la señal y comprobaron que, con entrenamiento, puede tenerse al músculo en reposo, en fuerza mediana o con mucha fuerza. “Esas tres señales son las que necesitan las personas amputadas para controlar sus prótesis mioeléctricas, las más avanzadas y caras del mundo”, dijo.

Ese sistema fue desarrollado para un proyecto del Laboratorio Ixtli de Visualización de la UNAM, en donde crearon una prótesis virtual en tercera dimensión que usa señales mioeléctricas para abrir y cerrar.

Sin embargo, a la joven con lesión no le sirvió el sistema mioeléctrico, porque tiene canceladas las conexiones, por lo que optaron por uno mecánico con arnés y chicote.

Pruebas en más pacientes

Actualmente mejoran el diseño del dispositivo para lograr una prensión más precisa de la mano. “Se solicitó la patente, pues no hay un artefacto como éste en el mundo. Tiene futuro y se puede hacer un licenciamiento para comercializarla”, señaló.

Al investigador ya le fue autorizado un proyecto Conacyt-FINNOVA (Fondo Sectorial de Innovación) para la nueva etapa de diseño y la construcción de 10 nuevos prototipos que se probarán en una decena de pacientes para validarlos. “Hacemos pruebas con el IMSS para demostrar que esta tecnología ayuda a las personas y no hace daño”.

Una vez comprobada en más individuos, buscarán el licenciamiento de la tecnología. “Puede crearse una empresa spin off con apoyo de la incubadora de empresas de la UNAM y la participación de los alumnos que colaboraron en la iniciativa. “Otra opción es licenciarla a la Sociedad Mexicana de Ortesistas y Protesistas o al Centro para la Rehabilitación Integral de Minusválidos del Aparato Locomotor, una institución de asistencia privada con sede en Querétaro, que construye entre cien y 120 prótesis por año, más o menos la misma cantidad que produce el Instituto Nacional de Rehabilitación.”

Dorador subrayó que el diseño considera una manufactura que pueda hacerse en México, sin un taller especializado. “No pretendemos que este proyecto se quede en un cajón o solamente publicado; queremos que en realidad lo puedan usar las personas que lo necesitan”

Las mentiras, parte de la comunicación humana

Las mentiras son parte de la comunicación humana
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 651

En las redes sociales y telefónicas, como en la vida diaria, las mentiras están presentes y forman parte de la comunicación cotidiana entre las personas, revela un estudio coordinado por Rafael A. Barrio, del Instituto de Física.

El doctor en Física encabezó una investigación internacional para analizar el papel de las mentiras en las redes sociales y encontró que algunas de ellas tienen una labor importante para mantener el tejido virtual de las relaciones humanas.

Con su alumno de doctorado en Física, Gerardo Íñiguez, del Instituto de Física; Kimmo Kaski, especialista en cómputo de la Aalto University School of Science de Finlandia; Robin Dunbar, antropólogo y psicólogo evolutivo de la británica Universidad de Oxford, y Tzipe Govezensky, experto en estadística del Instituto de Investigaciones Biomédicas la UNAM, Barrio modeló la dinámica de las interacciones por pares con el uso de la estructura de una red de llamadas en siete millones de teléfonos celulares, para cotejar los resultados del modelo matemático.

Resultados

Entre las conclusiones, publicadas en la revista  Proceedings of the Royal Society B., los científicos encontraron que las mentiras blancas o pro-sociales –en las que el beneficio de faltar a la verdad es para el otro– equilibran las redes sociales, unen a la sociedad, ofrecen diversidad de opiniones al colectivo virtual y ayudan a mantener relaciones sociales amplias.

En contraste, las mentiras negras o anti-sociales –egoístas y útiles únicamente para el que miente– fracturan los vínculos, pues fomentan la des-confianza, señaló.

Las dañinas son estas últimas, pues desbaratan la red porque las ligas se rompen al sentirse todos engañados. En tanto, las blancas son como una goma que impide la fragmentación y refuerzan los lazos, especialmente entre familias; éstas se reflejan en la estructura de la red social, explicó.

Más mentiras, más relaciones

“Aunque de niños se nos enseñe que faltar a la verdad es malo y se debe actuar con honestidad, aprendemos a mentir, a veces de formas sofisticadas, pero no dejamos de hacerlo en ningún tipo de sociedad humana y es algo que también hacen otros primates, como los chimpancés”, aseguró el físico.

Hace seis años, con Gerardo Íñiguez, Barrio desarrolló un modelo matemático de formación de opinión mientras estaba en la Universidad de Oxford.

Investigábamos cómo varían. Las relaciones sociales son esenciales para eso, los individuos cambian de parecer por influencia de los otros. “Como la estructura de la red que obteníamos con el modelo no era muy parecida a la real, se me ocurrió incluir la posibilidad de que, al pedir un juicio, la mayoría de la gente no responde con la verdad”, relató.

El físico encontró que en la red la gente miente y retiene u omite datos, y eso en un flujo de información es fundamental. “De no decir totalmente lo que uno piensa está la mentira, quisimos valorar qué tan importante es en las redes sociales”, apuntó.

Sociabilidad y engaño

Barrio detalló que la gran invención de los primates es la sociabilidad y, junto con ella, el engaño. “Su cerebro puede manejar más relaciones entre sus pares con mentiras. Si uno fuera honesto todo el tiempo, sus vínculos serían menores. Escomo una técnica que se usa para manejar más gente al mismo tiempo”, dijo.

Recordó que el primero en analizar las mentiras en las relaciones uno a uno fue Charles Darwin, quien hizo un estudio con su hijo, a quien observó, le puso ciertos obstáculos para descubrir que mentía y escribió un libro que sirvió de base para la creación del polígrafo.

“Se dio cuenta que monos y humanos tenían las mismas reacciones inconscientes al mentir: sudaban, desviaban la vista, aceleraban su ritmo cardiaco. Todos esos signos los compartimos los primates, así que Darwin consideró a las mentiras algo biológico, lejos de nuestra educación.”

En su modelo, Barrio utilizó un parámetro para medir el castigo de la colectividad. “Hicimos un cálculo de la sociedad con y sin castigo y encontramos que de aplicarlo hay más mentiras, pues la gente aprende a mentir bien, pero no deja de hacerlo, mientras que en los entornos permisivos se miente menos”, finalizó.

Descubren en Puebla fósiles de langostas del Cretácico

Descubren en Puebla fósiles de langostas del Cretácico
Por Patricia López en la UNAM Núm. 4, 648

Semiárido y abundante en rocas carbonatadas,  el  pueblo de Santa Ana Texto,  en el  municipio de Tehuacán, Puebla, guarda vestigios de un pasado remoto;  en el  Cretácico temprano, hace unos 120 millones de años, esa región fue mar y sus habitantes moluscos, corales, equinodermos, peces y crustáceos.

En ésta y otras localidades del estado (Zapotitlán Salinas y Juan N. Méndez), científicos de México y España localizaron 102 fósiles de langostas de la especie extinta Meyeria magna, cuya forma asemeja a sus descendientes actuales, pero su tamaño es parecido a un camarón, reveló Oscar González León, alumno de la maestría en Ciencias de la Tierra en el Instituto de Geología y codescubridor del hallazgo.

Especializado en estratigrafía y paleontología, el biólogo dijo que la novedad es que, por primera vez, entre los indicios se incluyen individuos juveniles y no sólo adultos, como los descubiertos en otros países. “Esto nos permite profundizar en estudios sobre el crecimiento de esos organismos”.

Primer registro

En 1995 se reportó en esa área el primer registro de crustáceos, que entonces fue inédito. Dado el tamaño pequeño de las langostas, nombraron a esta especie, igualmente extinta, Meyeria pueblaensis, en honor a la entidad mexicana en que se ubican. Años más tarde, González León y el investigador Francisco Vega Vera, del mismo Instituto, encontraron ejemplares más grandes.

Ahora, en su trabajo de maestría con Josep Anton Moreno Bedmar, también de Geología, “realizamos una indagación más detallada y descubrimos que no se trataba de una especie inédita, sino que analizábamos individuos de una ya descrita. Al comparar los fósiles con otros de morfología semejante hallados en Inglaterra, España y Colombia, resultó que son de la misma especie, Meyeria magna, sólo que nosotros encontramos individuos juveniles, además de adultos”, relató.

Esa presencia permite a los expertos efectuar un análisis morfológico más completo y han caracterizado por primera vez las diferentes fases del crecimiento de las langostas fósiles.

Mientras algunos vestigios se observan como impresiones sobre la roca, con el cuerpo y las patas detalladas, en ciertos casos se percibe incluso el volumen del espécimen, algo que ayuda a tener una idea más clara de su forma y tamaño.

“Con las particularidades del material hicimos una reconstrucción hipotética. Así definimos tres fases de crecimiento, desde los más jóvenes hasta los adultos”.

De mar a tierra árida

Oscar González León explicó que las langostas descubiertas en Inglaterra y España generalmente están en sitios cercanos al mar, mientras que en Puebla los antiguos materiales depositados en el fondo de aquél durante el Cretácico temprano hoy en día están tierra adentro, a mil 840 metros sobre el nivel del mar (msnm), en una región semiárida.

Fue la tectónica terrestre la que generó ese cambio. “El surgimiento de montañas elevó los materiales marinos que contienen los fósiles que encontramos en la actualidad”.

El  sitio  de  la  localización pertenece  a  la  Formación San Juan Raya, tierra poblana abundante en rocas que alternan entre lutitas, areniscas calcáreas y calizas, que se distinguen por la presencia de múltiples fósiles de organismos marinos,  entre ellos, moluscos, corales, equinodermos, peces y crustáceos.

“En ese lugar aún hay mucho por estudiar, pues existen diversos fósiles. En nuestro caso, lo relevante es tener langostas extintas de varias etapas de desarrollo, lo que permite analizar más a fondo sobre su crecimiento y hábitos ecológicos”, finalizó.