El nuevo Museo de Historia Natural de la CdMx

Por Martín Bonfil Olivera

Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 12 de agosto de 2018

Hace unas semanas me di la oportunidad de regresar, luego de mucho tiempo, a la Segunda Sección del Bosque de Chapultepec, uno de los sitios más hermosos de la Ciudad de México (urbe que de por sí está llena de maravillas para visitar, ya sea como turista o –cosa que con frecuencia olvidamos los chilangos, presas del diario ajetreo– como residente).

Y por supuesto, no podía dejar de pasar por el encantador Museo de Historia Natural (MHN), que desde que era yo niño –hace muuucho, a principios de la década de los 70– ha sido un sitio que despierta mis fantasías. (Recuerdo, por ejemplo, cómo en primero de secundaria nos llevaron en la típica visita escolar y me dejaron de tarea hacer el también típico trabajo sobre el museo: yo me esmeré en tratar de captar, en mis dibujos, el asombro y sentido de maravilla que me inundó en sus exhibiciones sobre el origen de la vida, el cosmos y la evolución… Por ahí debe estar guardado, entre los papeles de mi madre, ese trabajo infantil).

Pero no esperaba era encontrar lo que hallé: un museo con varias salas totalmente renovadas, con una museografía asombrosa y una riqueza sorprendente, al nivel de los mejores museos del mundo. Y menos esperaba, al preguntarle a la primera persona con gafete que hallé sobre los detalles de la renovación, toparme en domingo nada menos que con su amable directora, la maestra Mercedes Jiménez del Arco, quien desde hace dos años está a cargo del Museo, y cuyos conocimientos, liderazgo y sobre todo enorme entusiasmo fueron vitales para darle nueva vida a este emblemático espacio.

La historia del Museo de Historia Natural da para una novela o serie de televisión. Su antecedente más remoto nos lleva al virreinato, cuando a petición del Rey Carlos IV de España llegó a la entonces Nueva España Don José Longinos Martínez a realizar trabajos de investigación en el área de la historia natural, antecesora de la moderna biología. Don José propuso fundar un “gabinete de historia natural”, siguiendo la tendencia entonces en boga de los “gabinetes de curiosidades”, instituciones que con el tiempo darían origen a los actuales museos de ciencia. Así, en agosto de 1790, y con la colaboración de personajes científicos de la época como Don José Antonio Alzate, se fundó en las calles de Plateros (hoy Francisco I. Madero) de la Ciudad de México el Gabinete de Historia Natural. (El actual MHN estaría entonces cumpliendo este mes, en última instancia, 228 años.)

Posteriormente, y con los distintos cambios y gobiernos que sufrió nuestro país, el acervo del Museo ha pasado por las más variadas aventuras. Durante la Independencia, nos ilustra la Wikipedia, sus colecciones estuvieron en riesgo de perderse, pero el Virrey Bucareli ordenó enviarlas a la Universidad (en ese entonces, Real y Pontificia). En 1831, Vicente Guerrero firmó el decreto para fundar formalmente un Museo de Historia Natural dentro de la Universidad, que luego quedó ubicado en el Colegio de Minería.

Más tarde, en 1865, el Emperador Maximiliano lo trasladó al Palacio Nacional, y en 1913 llegó a su muy popular sede en el que durante el porfiriato fuera conocido como “Palacio de Cristal” o “Pabellón Japonés”: el edificio de hierro forjado del actual Museo del Chopo. Ahí permanecería, para delicia de chicos y grandes, hasta 1964, con sus fósiles y animales disecados, las famosas “pulgas vestidas” y el borrego de dos cabezas, así como la réplica de una ballena, el esqueleto de un mamut (hoy en Museo de Geología de Santa María la Ribera) y el célebre dinosaurio: la réplica en yeso del esqueleto de un Diplodocus carnegii, de 27 metros de largo y 4 de alto, nombrado así por el millonario y mecenas de la arqueología Andrew Carnegie. Ya fallecido éste, la fundación que lleva su nombre, a petición del pionero de la biología mexicana Alfonso L. Herrera, la donó a México en 1931.

El majestuoso reptil, junto con gran parte del acervo del Chopo, se mudó a Chapultepec en 1964, cuando se construyó el actual Museo de Historia Natural (hoy perteneciente al gobierno capitalino) en la famosa estructura de diez domos semicirculares pintados de distintos colores, que para tantas generaciones ha significado la entrada a una especie de país de las maravillas. Desgraciadamente, de los años 60 para acá, el Museo no recibió el cuidado, y sobre todo el presupuesto que hubiera merecido, y pese a distintos intentos de actualización y renovación, lentamente se fue deteriorando.

Pero a toda capillita le llega su fiestecita: al comenzar su gestión, en diciembre de 2013, el entonces Jefe de Gobierno del DF Miguel Ángel Mancera anunció un “Plan Maestro de Renovación para la Segunda Sección del Bosque de Chapultepec”, que incluyó el Museo y que, por fortuna, efectivamente se llevó a cabo. Para lograrlo participó un amplio equipo que abarcaba, además del personal del Museo y del Gobierno del DF, a especialistas en biología, paleontología y museografía, a la compañía museográfica Siete Colores, y a los Fideicomisos Pro Bosque de Chapultepec y Todos Juntos por el MHN, que ayudaron a conseguir los fondos necesarios.

Así, el 20 de marzo de 2018, tras un arduo trabajo y una inversión de 220 millones de pesos, se inauguraron cuatro bóvedas renovadas que albergan las nuevas exposiciones sobre los temas “Evolución de los seres vivos”, “Diversidad biológica” y “México megadiverso”.

Ahí me encontré, además de a Mercedes y a mi viejo conocido el Diplodocus, con un perezoso gigante, un pterodáctilo, una enorme tortuga laúd, un tigre dientes de sable, un ñú, una tortuga galápago e infinidad de otros ejemplares de reptiles, aves, insectos, anfibios y mamíferos. Y la nuevo museografía hace que uno pueda disfrutar de toda esta riqueza sin que parezcan, valga la paradoja, “piezas de museo”, sino joyas dignas de disfrutarse y admirarse.

Pero en las bóvedas renovadas, con su sistema de iluminación y aire acondicionado, puertas automáticas, sistema de videovigilancia y nuevos pisos de granito brasileño –en los que uno halla claraboyas bajo las cuales se pueden observar fósiles–, y acompañado de amables guías que hacen más agradable y productiva la visita, uno puede hallar maravillas modernas como videomappings, videowalls, un árbol que representa la evolución y –mi favorito– una enorme pantalla interactiva con un programa llamado Deep tree, donde se puede explorar el árbol evolutivo completo de los seres vivos sobre la Tierra, desde lo más general hasta el más mínimo detalle. Y mucho más.

Así que, si tiene usted un rato libre, dése la oportunidad de visitar o –si ya lo conocía– regresar al renovado Museo de Historia Natural de esta gran Ciudad de México. Le aseguro que no se arrepentirá. Los horarios son de martes a domingo de 10 a 17 horas, y el costo es de sólo 27 pesos.

Una última reflexión: la transformación del Museo no ha terminado; lo que hay es sólo el inicio de un proyecto mucho más amplio que aspira a renovar las áreas restantes y a construir un moderno edificio anexo para alojar adecuadamente el resto de las colecciones, las áreas administrativas y las de investigación. La actual administración ha trabajado para dejar asegurados los fondos necesarios. Será imperativo que los nuevos gobiernos, a nivel federal y local, reconozcan la importancia de mantener el apoyo a esta importante institución para continuar con su modernización.

Conociendo la trayectoria e interés por la cultura científica de la próxima Jefa de Gobierno de la Ciudad de México, Claudia Sheinbaum –quien además ya ha estado a cargo de la Secretaría del Medio Ambiente del DF, de la que dependen el Bosque de Chapultepec y el Museo–, no dudo que así será.

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El misterio de la mitocondria ancestral

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 6 de mayo de 2018

Las mitocondrias son uno de esos conceptos que se prestan a burla. Todos oímos hablar de ellas en clase de biología, pero la mayoría de nosotros no recordamos gran cosa sobre el asunto. Excepto por una frase, tan trillada que se ha convertido en un meme de internet: “las mitocondrias son las centrales energéticas de la célula” (por ejemplo, “lo único útil que aprendí en la escuela es que las mitocondrias son las centrales energéticas de la célula”, o “¿alguna vez miraste a tu novio y pensaste que las mitocondrias son las centrales energéticas de la célula?”).

Lo cierto es que son organelos celulares de gran importancia, porque realizan una función esencial que, en efecto, tiene que ver con la energía: oxidar los alimentos –como los azúcares– para, al romper los enlaces químicos que unen los átomos que los forman, y combinarlos con oxígeno, liberar energía química que luego se usará para impulsar el metabolismo. (Los más nerds entre mis lectores recordarán incluso que esta energía se almacena temporalmente en forma de moléculas de trifosfato de adenosina, o ATP, “la moneda pequeña de la célula”, para usar otra frase trillada de la clase de biología.)

Pero en realidad el atractivo de las mitocondrias es que, por un lado, son visual y estructuralmente intrigantes, con su aspecto de pequeñas salchichas que nadan dentro de la célula, las dos membranas que las envuelven, lisa la externa, rugosa la interna, y por su relativa independencia, al tener su propio pequeño genoma, separado del que aloja en el núcleo celular, y su propio ritmo de división. Y, por otro lado, y principalmente, por su origen, pues desde hace ya varias décadas se sabe que las mitocondrias fueron inicialmente bacterias de vida libre que penetraron en otras células y formaron una relación de simbiosis con ellas para dar origen a las primeras células complejas –eucariontes–, como las de animales y plantas (además de hongos y protozoarios).

La idea del origen de las células eucariontes mediante “simbiogénesis”, que iba en contra de lo que siempre se había creído, fue formulada inicialmente en 1905 por el botánico ruso Konstantin Mereschkowski (o Merezhkovski). Pero fue la bióloga estadounidense Lynn Margulis quien, a partir de la década de los 60, ayudó a popularizarla y, sobre todo, a sustentarla con evidencia y argumentos evolutivos. Hasta que, a finales de los 80, la idea pasó a formar parte del consenso de la comunidad científica.

Desde entonces se ha buscado identificar exactamente qué bacterias pudieron ser los ancestros de las modernas mitocondrias. Para ello se ha comparado la morfología, fisiología, bioquímica y genética de las mitocondrias con las de diversas bacterias. Hoy se acepta generalmente que surgieron hace unos dos mil millones de años a partir de la clase de las alfaproteobacterias. Y, más específicamente, a partir del orden de las rickettsiales, bacterias que, como los hipotéticos ancestros de las mitocondrias, viven como endosimbiontes dentro de otras células (endos, dentro).

Sitios de muestreo y árbol genealógico
 construido por los investigadores (Fuente: Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0059-5)

Pero hoy tenemos métodos más modernos y poderosos para estudiar la evolución y clasificación de los seres vivos. El pasado 3 de mayo la revista científica Nature publicó un artículo firmado por Thijs Ettema y su equipo, de la Universidad de Uppsala, Suecia, donde explican cómo tomaron muestras de ADN ambiental microbiano de cinco sitios de los océanos Pacífico y Atlántico, a profundidades que van de 100 a 5 mil metros, y realizaron análisis metagenómicos –es decir, de todo el ADN disponible, que incluye los genomas de todas las especies presentes. En particular, se concentraron en los genes del ADN ribosomal, que contiene la información para fabricar las moléculas que forman el ribosoma, un organelo especialmente útil para estudios evolutivos porque está presente en absolutamente todos los seres vivos). A partir de ello, mediante complejos métodos computarizados, lograron construir un nuevo árbol genealógico de las alfaproteobacterias.

El resultado: en este nuevo árbol, las mitocondrias no quedarían clasificadas dentro de las alfaproteobacterias, sino en una rama paralela, como “hermanas” de todas ellas, y su origen podría ser aún más antiguo de lo que se pensaba. En este nuevo esquema, mitocondrias y rickettsiales, a pesar de sus similitudes, no formarían parte de la misma familia, sino que habrían tenido orígenes evolutivos paralelos.

Como siempre, los científicos disfrutan investigando misterios dignos de un detective. Y como siempre, la tecnología les ofrece nuevas maneras de hacerlo. Por cierto, en una fecha significativa, pues las mitocondrias inspiraron a los infames “midichlorians” de la saga de Star Wars, cuyo día se celebró el pasado 4 de mayo (“may the fourth…”).

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Reciclar botellas

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 29 de abril de 2018

El mundo produce al año unos 311 millones de toneladas de plástico, según cifras de 2014. En México, se generan unas 722 mil toneladas anuales, de las cuales se reciclan o reutilizan alrededor del 50%.

Uno de los plásticos más comunes y más difíciles de reciclar es el tereftalato de polietileno, conocido como PET, y que usted encuentra diariamente en las botellas desechables de agua y refresco.

A nivel global, se venden un millón de botellas de plástico ¡cada minuto!, y sólo el 14% de ellas se recicla. Su uso es una catástrofe ambiental, porque el PET es ridículamente resistente a la biodegradación: en condiciones naturales, tarda unos 500 años en desaparecer. Por ello, se está acumulando en depósitos de basura, terrenos y en el océano donde, entre otros perjuicios ambientales, es consumido por organismos marinos a los que daña.

El uso de botellas de PET es una necesidad creada por las compañías refresqueras, que anteriormente usaban botellas de vidrio “retornables”, que la propia compañía recogía, lavaba y reutilizaba. Pero usar botellas de PET, producido a partir de petróleo, y por ello muy barato, permite a las compañías ahorrarse todo el costo de la reutilización, y transferir el costo de disponer de las botellas para reutilizarlas o reciclarlas al consumidor o a los gobiernos. Un ejemplo de cómo la economía triunfa sobre la ecología (curiosamente, ambas palabras derivan de la misma raíz griega, oikos, “casa”). Y aunque hoy hay indicios de que la opinión pública podría obligar a las refresqueras a invertir en alternativas menos dañinas para el ambiente, mientras no sea económicamente viable es muy difícil que cambien su sistema.

Por eso, desde hace años científicos de todo el mundo buscan maneras de biodegradar al PET, para reciclar sus componentes químicos y evitar que se siga acumulando (a diferencia de la simple reutilización que hoy se hace, en que el PET se muele y se transforma en fibras o bloques plásticos para diversos usos, pero sin dejar se ser PET). En julio de 2017, dos investigadoras del Departamento de Alimentos y Biotecnología de la Facultad de Química de la UNAM, Amelia Farrés y Carolina Peña, anunciaron que habían desarrollado, a partir de una enzima llamada cutinasa obtenida del hongo Aspergillus nidulans, una variante modificada por ingeniería genética que logra romper los enlaces químicos que mantienen unidas las moléculas del PET. A partir de ello, han desarrollado un método que está en trámite de patente y que logra biodegradar el PET en unos 15 días, en condiciones de laboratorio. Actualmente están trabajando para escalar el proceso a nivel industrial.

Pero los hongos son más difíciles de cultivar que las bacterias, organismos más simples que se pueden cultivar mucho más rápida y eficientemente para obtener y procesar sus enzimas.

Por eso llamó mucho la atención a nivel mundial la noticia difundida hace 15 días, el 16 de abril, del hallazgo de una bacteria capaz de degradar al PET. Como el hongo de las investigadoras de la UNAM, fue descubierta en un tiradero de basura, pero en Japón. En un artículo científico publicado en la revist

Estructura molecular
de la enzima PETasa
(Fuente: PNAS)

a PNAS, de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, el equipo encabezado por John McGeehan, de la Universidad de Portsmouth, en el Reino Unido, describe cómo aisló la enzima que le permite a la bacteria romper los enlaces del PET –a la que llamaron “PETasa”– y descifró su estructura molecular.

Y resulta que ésta es muy parecida a la de la cutinasa del hongo Aspergillus, lo cual tiene mucho sentido desde el punto de vista evolutivo. Dos enzimas que tienen propiedades químicas parecidas, romper los enlaces tipo éster del polietileno, poseen estructuras moleculares semejantes. Una evolucionó para degradar la cutina, polímero ceroso que forma parte de la cutícula de las plantas; la otra surgió mucho más recientemente en una bacteria, y le permite vivir en los basureros llenos de plástico que abundan en el mundo moderno.

Pero lo más curioso es que, modificando mediante ingeniería genética la molécula de la enzima para estudiarla mejor, descubrieron que accidentalmente la habían hecho más eficiente para degradar el PET. Como ocurre muchas veces en ciencia, la casualidad ayuda a la mente preparada.

La explicación es que, siendo un producto evolutivo muy reciente, la enzima todavía no había tenido tiempo de ser perfeccionada por la selección natural. Pero, con los actuales conocimientos de ingeniería de enzimas, los investigadores predicen que hay espacio para hacerla mucho más eficiente, y quizá desarrollar a partir de ella métodos baratos, eficientes y económicamente viables para degradar el PET y recuperar así sus componentes químicos para fabricar nuevos plásticos, en vez de desecharlos.

Ciertamente, la química puede crear problemas. Pero también puede ayudar a resolverlos.

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Memética de las fake news

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 25 de marzo de 2018

Hace 42 años, en 1976, el biólogo británico Richard Dawkins publicó su libro El gen egoísta. En él no proponía, como creen quienes sólo leen el título, que haya un “gen del egoísmo”, sino una visión novedosa de la evolución por selección natural que la presentaba no como una competencia entre especies o individuos, sino entre genes.

Para Dawkins los genes son replicadores, entidades cuya función es únicamente producir copias de sí mismos. Aquellos que, por azar debido a mutaciones y otros cambios, tengan características que aumenten sus posibilidades de ser copiados (de replicarse, en lenguaje técnico) serán los que sobrevivan y aumenten su número en una población dada. Los seres vivos, escribió Dawkins, somos simples “máquinas de supervivencia” que los genes han construido para dejar más descendencia.

La propuesta de Dawkins, más que una teoría, es una perspectiva que permite ver la evolución desde un punto de vista distinto, y ha sido útil para entenderla más a fondo. En esencia, sus predicciones son totalmente compatibles con la visión más tradicional, basada en individuos, de la evolución.

Pero quizá lo más importante del libro es que en uno de los últimos capítulos proponía la posibilidad de que existiera otro tipo de replicadores, consistentes no en información genética sino cultural y que, al igual que aquella, se copia y evoluciona, sobrevive o se extingue. Lo hace “infectando” cerebros a través del lenguaje, de libros y revistas, medios de comunicación y redes virtuales. Dawkins llamó “memes” a estos replicadores, nombre que en realidad se puede aplicar a cualquier idea que haya pasado por un cerebro humano.

Hoy la palabra es famosa gracias a un tipo concreto de memes: las imágenes graciosas, acompañadas de texto, que circulan por internet. Pero también las modas los chismes y chistes, las ideologías políticas, las religiones o las teorías científicas son ejemplos de memes (o conjuntos de memes).

Y, por supuesto, también lo son las noticias falsas, o fake news.

Hace unas semanas la revista Science publicó un estudio que llamó mucho la atención en la prensa, firmado por Soroush Vosoughi, Deb Roy y Sinan Aral, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y titulado “La difusión en línea de noticias verdaderas y falsas”.

En él se analizaron 126 mil noticias difundidas en Twitter a lo largo de 11 años, entre 2006 y 2017, y que fueron a su vez compartidas en total más de 4.5 millones de veces por unos 3 millones de usuarios distintos. Comenzaron por clasificarlas en verdaderas y falsas, basándose en dictámenes de seis organizaciones profesionales de verificación de información como Snopes.com y Politifact.com.

A continuación analizaron quién las compartía y cuántas veces, y a qué velocidad y qué tan extensamente se difundían en la red. Lo que hallaron fue muy sugerente: del 1% de las más compartidas, las “cascadas” de noticias falsas (la noticia original y la discusión sobre ella) se difundían entre mil y cien mil personas, mientras que las de noticias verdaderas, si bien les iba, alcanzaban a un máximo de unas mil personas.

También hallaron que las fake news se difundían más rápido que las verdaderas, y eran difundidas no por bots (software que automáticamente difunde tweets) ni por personas famosas con miles o millones de fans, sino por gente común con un número limitado de seguidores. Y que, aunque estos efectos eran más notorios en historias sobre política (especialmente en 2016, año de las elecciones presidenciales en Estados Unidos), lo mismo ocurre con noticias sobre otros temas como terrorismo, desastres naturales, ciencia, leyendas urbanas o información financiera.

Aunque para confirmar los hallazgos se necesitará hacer análisis aun más extensos y profundos, incluyendo a otras redes sociales, los investigadores se arriesgan a plantear una hipótesis para explicar el fenómeno observado: las noticias falsas, dicen, tienden a ser más novedosas que las verdaderas, y por eso provocan emociones miedo, desagrado o sorpresa. En cambio, la información verídica suscita emociones menos intensas, como expectación, tristeza, alegría o confianza. Y esto causa que la gente tienda a compartirlas más las fake news que las noticias verdaderas.

Me parece que, si adoptamos la perspectiva “memética” de Dawkins y vemos a las noticias como memes, los resultados de esta investigación, y otras que continúen, se pueden interpretar en términos de las características que les confieren mayor valor de supervivencia. Así, los memes que sean más novedosos o emocionantes, pero también más sencillos, más satisfactorios, más lógicos o, en fin, que posean cualquier propiedad que nos predisponga a compartirlos (es decir, que promueva su mayor reproducción), serán los que más se difundan en las redes y en la sociedad.

Sin duda, el estudio de las fake news se está convirtiendo en una prioridad, por la tremenda influencia que pueden tener en la política, la economía, la cultura y muchos otros campos de actividad humana. Quizá estudios como éstos nos ayuden a comprender mejor y a controlar la forma en que se difunde la información en las redes para que, en vez de desinformar, manipular o causar caos y confusión, ayude a tener sociedades más justas y mejor informadas.

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Arqueología de la fotosíntesis

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 5 de noviembre  de 2017

La fotosíntesis

Es casi un lugar común comparar la labor de los investigadores científicos con la de un detective. Sin embargo, es una comparación muy útil, pues en ambos oficios lo que se busca es descubrir la solución a un enigma.

Y uno de los enigmas más antiguos en biología, aparte de la aparición misma de la vida, es cómo pudo surgir el proceso que permite a los organismos tomar la energía del sol para, transformándola en energía química, fabricar los compuestos orgánicos que dan sustento a prácticamente todos los ecosistemas terrestres.

Es bien sabido que el proceso bioquímico que hace esto posible es la fotosíntesis: las plantas toman dióxido de carbono y agua de la atmósfera y, con ayuda de los fotones que captura el pigmento llamado clorofila, que se halla en los cloroplastos de sus hojas, los transforman en azúcares o carbohidratos (que luego el metabolismo celular puede transformar en muchos otros compuestos necesarios para la vida). Como producto secundario, el proceso produce oxígeno que se libera a la atmósfera. Básicamente, la fotosíntesis transforma aire en tejido orgánico y oxígeno, con ayuda de la energía solar.

Sistemas de reacción fotosintéticos de una planta

Lo que es menos sabido es que no sólo las plantas realizan la fotosíntesis: también muchos tipos de microorganismos evolutivamente más antiguos, como algas y algunas bacterias. La fotosíntesis en todos ellos se basa en ciertas proteínas llamadas “centros de reacción” o “fotosistemas” que contienen los pigmentos fotosintéticos (clorofilas, porque las hay de varios tipos, y carotenoides) y muchas otras moléculas. Cuando un fotón solar es absorbido por éstos, excita un electrón del pigmento, que puede entonces moverse a otra molécula, y luego a otra en una cadena dentro del centro de reacción, liberando energía en cada paso. En algunos de estos pasos, la energía se utiliza para llevar a cabo reacciones químicas que, en última instancia, llevarán a producir los compuestos necesarios para captar el dióxido de carbono, romper la molécula de agua, combinarlos y fabricar así carbohidratos.

¿Cómo surgió, evolutivamente, un proceso tan complejo y eficiente como la fotosíntesis? Durante décadas, los bioquímicos y biólogos moleculares han estado intentando descubrirlo a través de los estudios de evolución molecular, que se basa en comparar la estructuras de proteínas (o las secuencias de información contenida en los ácidos nucleicos, que determinan cómo se fabrican las proteínas) de distintos organismos, para tratar de hallar las relaciones evolutivas entre éstos y poder reconstruir así su historia.

El fotosistema de
Heliobacterium modesticaldum

Pues bien: en julio pasado, un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona, en Estados Unidos, publicó en la prestigiosa revista Science el análisis detallado de la estructura molecular de centro fotosintético de reacción de Heliobacterium modesticaldum, la bacteria fotosintética más simple que se conoce hasta ahora, descubierta en los géiseres de Islandia en los años noventa. Lo lograron utilizando la técnica de cristalografía de rayos X, que les permitió determinar la posición de cada átomo en la proteína con una precisión de 2.2 diezmillonésimas de milímetro.

Lo que hallaron fue un sistema fotosintético extremadamente simple, formado por dos subunidades idénticas. Esto es muy diferente a lo que existe en especies más modernas, que tienen subunidades distintas (son “asimétricos). Además, la heliobacteria no puede usar dióxido de carbono como materia prima para la fotosíntesis, y no sólo no produce oxígeno (muchos otros tipos de fotosíntesis tampoco lo hacen), sino que el oxígeno es mortal para ella (lo que dificultó mucho cultivarla para poder realizar los estudios).

En pocas palabras, el centro de reacción de esta bacteria es un fósil molecular que es lo más parecido que tenemos a lo que tuvo el primer organismo fotosintético que surgió en el planeta, hace unos tres mil millones de años.

Pero los detectives moleculares no están satisfechos: seguirán investigando hasta descubrir más pistas que permitan reconstruir el complicado árbol genealógico de la fotosíntesis, y resolver así el misterio que los inquieta.

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El virus que quiso ser célula

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 3 de septiembre  de 2017

El Klosneuvirus 
(fuente: Science Magazine 
http://ow.ly/cg4j30eY2qF)

Si algo nos ha demostrado la biología es que la vida es flexible. Los sistemas vivos son capaces de la más sorprendente adaptación, que es el principal producto de la evolución en la continua lucha por sobrevivir.

Es esta enorme diversidad y flexibilidad la que hace que sea tan difícil definir la vida. Cada vez que uno trata de delimitar una serie de rasgos distintivos que caracterizan a los seres vivos, surge alguna excepción que da al traste con el intento.

Los virus son un caso especialmente interesante. Tradicionalmente se considera que no son organismos. Se los define como partículas formadas por una cápsula (o “cápside”) de proteínas que protege a una pequeña porción de ácidos nucleicos (el clásico ADN o bien su pariente más antiguo, el ácido ribonucleico, ARN). Pueden estar o no cubiertos por una membrana flexible parecida a la que rodea a las células.

Pero los virus no son células: por el contrario, para multiplicarse necesitan infectar células y apoderarse de su maquinaria genética, para que copie su genoma y fabrique sus proteínas. En ese sentido, tampoco están vivos: sólo están activos cuando se hallan dentro de una célula.

La inmensa mayoría de los virus son más pequeños que cualquier célula y contienen pocos genes: algunos sólo dos, pero normalmente unos cuantos. Como comparación, el genoma de la bacteria intestinal Escherichia coli tiene unos 4,300 genes, y el genoma humano, 20 mil.

Pero en 2003 se identificó un virus tan enorme que era mayor que algunas células, y que tiene un genoma con casi mil genes: mayor que el de muchas bacterias. Como parecía mimetizarse con una verdadera célula (de hecho se le confundió con una cuando fue descubierto), se le llamó “mimivirus”; ya hemos hablado de él en este espacio.

Posteriormente se han descubierto otros virus enormes, tanto en tamaño como en complejidad y número de genes; entre ellos el pandoravirus, que tiene 2,500 genes.

Virus gigantes
(fuente: Science Magazine
http://ow.ly/cg4j30eY2qF)

Y resulta que estos virus gigantes poseen además genes relacionados con funciones metabólicas que hasta hace poco se consideraban exclusivas de las células, como la fabricación de las enzimas sintetasas de ARN de transferencia.

Estos y otros descubrimientos llevaron a proponer que estos grandes virus podrían ser descendientes de una cuarta rama del gran árbol de la vida. Las tres ya conocidas son las células con núcleo (eucariontes, como protozoarios, hongos, plantas y animales), las bacterias, y las arqueas (primas de las bacterias, aunque distintas a nivel molecular y metabólico). Los hipotéticos organismos de la cuarta rama habrían ido perdiendo funciones –y genes– hasta convertirse en los parásitos que son actualmente.

Recientemente, un equipo de virólogos encabezados por Frederik Schulz, del Instituto de Genómica del Departamento de Energía de los Estados Unidos, en California, halló algo nuevo al analizar lodos provenientes de una planta de tratamiento de aguas de la ciudad de Klosterneuburg, en Austria. Sus resultados se publicaron en la revista Science en abril pasado.

Utilizando métodos de metagenómica, que permiten identificar a los organismos presentes en una muestra a partir sólo de su ADN, hallaron lo que parece ser el genoma de un nuevo virus gigante, al que llamaron klosneuvirus. Lo interesante es que este virus tiene 20 distintas enzimas sintetasas de ARN de transferencia, correspondientes a cada uno de los 20 aminoácidos que forman las proteínas. Es decir, un juego completo de dichas enzimas… igual que una célula viva.

Esto no quiere decir que el virus pueda producir sus propias proteínas, pues no tiene ribosomas, las fábricas moleculares que hacen dicho trabajo en las células (hasta ahora no se ha hallado señal de los genes necesarios para fabricar ribosomas en ningún virus conocido). Pero sí parecería, a primera vista, fortalecer la hipótesis de que los virus gigantes descienden de antiguas células, quizá pertenecientes a esa hipotética cuarta rama del árbol de la vida.

Para investigarlo más a fondo, Schulz y sus colegas estudiando, con métodos de análisis genético comparado, la procedencia de dichos genes. Lo que hallaron fue inesperado: cada gen parecía provenir de un linaje evolutivo distinto, principalmente de algas. En otras palabras, no parecían descender de un antepasado común, una célula antigua que fue perdiendo genes hasta convertirse en el klosneuvirus actual. Por el contrario, éste parece haber surgido a partir de un virus pequeño que fue adquiriendo enzimas una por una, por aquí y por allá, a partir de distintos organismos. Un fuerte golpe para la hipótesis del cuarto dominio de la vida. (Aunque otros virólogos desconfían, y opinan que la posibilidad de una cuarta rama del árbol de la vida no puede descartarse hasta que no se aísle al klosneuvirus mismo, en vez de sólo confiar en deducciones sobre su existencia a partir del ADN hallado en muestras.)

¿Y para qué querría un virus, por gigante que sea, tener sus propios genes para fabricar enzimas relacionadas con la producción de proteínas? Quizá porque algunas células, al detectar que han sido infectadas por virus, dejan de fabricar dichas enzimas, como mecanismo de protección. Los genes transportados por el virus podrían ser una forma de pasar por encima de esta defensa.

Queda claro que los virus son un territorio todavía poco explorado, que probablemente seguirá dándonos sorpresas que quizá sigan haciendo más borrosa la línea entre virus y células.

Y también que los organismos y las especies vivas son en realidad sistemas modulares formados por combinaciones enormemente flexibles de distintos genes, casi como bloques de lego moleculares.

Sin duda, la flexibilidad es una de las características fundamentales lo vivo.

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