En busca del asombro: Preguntas a un estudiante de ciencias biológicas o de la salud

 

Las preguntas del Búho

La curiosidad es connatural al ser humano.  Un niño de 4 años es el mejor ejemplo.  Para aprender hay que volver a despertar ese apetito.  Y para investigar, también.

Aquí siguen algunas preguntas curiosas. Pista: las respuestas son sorprendentes, asombrosas, inesperadas en alguna época.  Tales respuestas serán materia de una entrada futura al blog.

1.       Los siguientes cuatro conceptos, ¿son sinónimos? ¿son equivalentes?: ADN – Genoma – Código genético - Genotipo.  En caso de que no lo sean, ¿cuál es la diferencia?

2.       ¿Qué es un Gen?

3.       ¿Cuál genoma tiene más genes, el de los humanos o el del arroz?

4.       ¿Cuántos genes tiene el genoma humano?

5.       ¿Cuántas moléculas de ADN nuclear hay en una célula somática típica de un Homo Sapiens?

6.       Si pudiéramos tomar las moléculas de ADN nuclear de una célula humana, estirarlas como se estira un resorte hasta volverlas rectas como un alambre, y colocarlas en fila, ¿cuánto mediría? (número de pares de bases x distancia en angstrom entre pares de bases)

7.       Los genes que expresan proteínas, ¿qué porcentaje del genoma humano representan? (en extensión, es decir, número de nucleótidos).  Y por cierto, ¿el resto para qué sirve?

8.       ¿Qué prefieres, tener telómeros largos o cortos?

9.       El “dogma central de la biología” (pésimo nombre), ¿tiene excepciones?  Y si las tuviese, ¿cuáles serían esas excepciones?

10.   Hace 6 millones de años (aprox) vivía el ancestro común de chimpancés y humanos.  En la actualidad los humanos tenemos 23 pares de cromosomas y los chimpancés 24.  ¿Qué pudo pasar ahí?

11.   En términos filogenéticos o de “distancia genética”, ¿cuál es el pariente más cercano de los chimpancés y bonobos? ¿gorilas, orangutanes o sapiens?

12.   ¿Quién tendrá mejor memoria visual de corto plazo, un chimpancé o un sapiens?

13.   De los cromosomas humanos, ¿cuál es el más grande y cuál el más pequeño?

14.   ¿Los virus son seres vivos?

15.   ¿Se puede ver un virus con un microscopio óptico superpotente? ¿y una molécula?

16.   ¿Cuántas células tiene un ser humano adulto?

17.   Si la médula ósea de un humano produce cada segundo 2 millones de glóbulos rojos y un millón de neutrófilos, ¿cómo es que no nos saturamos? ¿cómo desaparece la misma cantidad para mantener el equilibrio homeostático llamado “salud”?

18.   ¿Cómo “sabe” una célula madre embrionaria cómo convertirse en más de 220 tipos diferentes de células? ¿tendrá que ver la epigenética?

19.   Cuando uno engorda, ¿aumenta el número de células o permanece el mismo número pero éstas se hacen más grandes?  Misma pregunta si uno saca músculo en el gym.

20.   ¿Hay más neuronas en el cerebro qué estrellas en nuestra galaxia? ¿Cuántas neuronas tiene un cerebro humano adulto?  ¿cuántas estrellas tiene la Vía Láctea? ¿cuántos segundos hay en un millón de días?  (un millón de días es un poco más que lo que nos separa en tiempo de Tales de Mileto)

21.   ¿Hay células sin núcleo en el cuerpo humano?

22.   Pregunta para los presumidos que se creen muy eucariotas: ¿en tu cuerpo hay más células que bacterias? (¿qué es el microbioma? ¿eres un simbionte?)

23.   ¿Conoces algún mutante entre tus amigos?

24.   Los priones, ¿son agentes patógenos?  ¿y los radicales libres?

25.   Tú provienes de un espermatozoide motorizado y un óvulo no tan impaciente.  Si te digo que el óvulo del cual provienes fue construido en el cuerpo de tu abuela materna, ¿qué dirías?

26.   ¿Qué porcentaje de la energía total del organismo humano es consumido por el cerebro?

27.   Durante los últimos 4 millones de años los homininos bípedos descendientes de los Australopithecus tuvieron múltiples cambios anatómicos.  El cambio más importante fue la cefalización (crecimiento del cerebro[1]).  ¿Qué tuvieron que ver los cambios en la dentadura, en la extensión de los intestinos y en la estructura ósea de la cadera femenina con la cefalización?

28.   ¿Pueden producirse más de 50 toneladas de tejido celular humano proveniente de una sola persona y permanecer vivas dichas células durante muchas décadas (quizás indefinidamente) tras la muerte de esa persona?

29.   El fenotipo crece, madura y envejece. ¿Y el genotipo?

30.   ¿Hay conexión entre genotipo y fenotipo?  Y en caso tal, ¿qué tipo de conexión sería esa? ¿cómo funcionaría?

31.   ¿Qué es el envejecimiento? ¿envejecen las moléculas? ¿los cromosomas? ¿las células? ¿los tejidos? ¿los órganos? ¿o sólo los organismos enteros?  ¿En qué nivel o niveles se produce el “envejecimiento” y en qué consiste?

32.   ¿Qué es la regeneración? ¿se regeneran las moléculas? ¿los cromosomas? ¿las células? ¿los tejidos? ¿los órganos? ¿o ciertas partes de los organismos?  ¿En qué nivel o niveles se produce la “regeneración” y en qué consiste?

33.   ¿Será posible la inmortalidad de individuos humanos? ¿Es posible reprogramar las células humanas?

34.   Imagina un cuerpo sin cabeza que regenera su cabeza o una cabeza sin cuerpo que regenera su cuerpo.  Pues bien, eso es lo que hace un gusano llamado planaria.  ¿Y cuál será el pedacito más pequeño capaz de regenerar el cuerpo entero?

35.   Las serpientes cambian de piel.  ¿Y los seres humanos?  Y en caso tal, ¿cada cuánto se renueva?

36.   ¿Pueden heredarse marcas epigenéticas?

37.   ¿Qué es ENCODE? ¿Y HapMap?

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[1] Sin duda no fue un cambio meramente cuantititativo.  De seguro cambió la estructura modular del cerebro y su “circuitería”.

Premio Nobel para el CRISPR: un pronóstico acertado

 Esta columna fue publicada el 3 de octubre en el portal El Unicornio, antes de los anuncios de ganadores del premio Nobel 2020.

Acerté en que se otorgaría el premio a la tecnología CRISPR.  Pero mi vaticinio apuntaba al premio de medicina y fisiología y resultó que se lo dieron en química.  Una prueba anecdótica más de la unidad de la ciencia y, específicamente, de la base química de lo biológico. 

Acerté también en que se lo daría a Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier por la biotecnología de edición genética CRISPR/Cas9.  Pero yo también incluía como probable premiado al español Francisco Martínez Mojica por su trabajo de ciencia básica que llevó al descubrimiento de las secuencias repetitivas palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas en el ADN de bacterias y la postulación de su función como sistema inmune adaptativo en esos microorganismos.  Sorprendentemente, la academia sueca decidió no entregárselo a la ciencia básica, sino sólo a la tecnología de edición artificial. 

¿Premio Nobel para el CRISPR?

Por Jorge Senior

La próxima semana se entregan los premios Nobel en ciencias y literatura.  El Nobel de Medicina y Fisiología sigue siendo el galardón más prestigioso de esta rama científico – tecnológica, a pesar de ganadores como Luc Montagnier y Kary Mullis que han batido récords de desprestigio, no por las investigaciones premiadas, sino por hablar más de la cuenta después de volverse famosos.

¿Quién ganará en 2020, el año de la pandemia?  Mis apuestas van con un español, Francisco Martínez Mojica, y dos mujeres, la francesa Emmanuelle Charpentier y la estadounidense Jennifer Doudna, todos ellos entre los 50 y los 60 años de edad.  Ninguno de los tres es médico, son microbiólogos y bioquímicos muy ligados a la investigación básica biomédica.  Y los tres han sido protagonistas claves de la investigación, el desarrollo y la innovación de una revolucionaria tecnología de edición genética, cuyo impacto en la sociedad puede ser tremendo por las inmensas posibilidades que abre.  Pero también es posible que el Nobel se lo otorguen a Feng Zhang o a George Church, quienes disputan la primacia sobre la hazaña tecnológica.  De hecho, la Oficina de Patentes de EEUU le dio la prioridad a Zhang en 2017.  Sin embargo, la Academia Sueca maneja criterios distintos a una batalla de abogados.

El término “CRISPR” es un acrónimo correspondiente a la versión en inglés de la enigmática frase siguiente: Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas (o sea que en español el acrónimo sería RPCARIE).  Recordemos que un palíndromo es una palabra o frase cuyas letras tienen la misma secuencia al derecho o al revés.  Pero en este caso las “letras” son las bases del ADN. 

Se trata de secuencias repetitivas que se encuentran en el ADN de ciertas bacterias y contienen fragmentos de material genético de virus que han atacado anteriormente a ese linaje bacteriano, lo que permite que funcione como memoria del sistema defensivo antivirus.  Francisco Martínez Mojica fue el primero en identificar esas secuencias repetitivas en arqueas en su tesis de doctorado del año 1993 y en 2005 postuló su función inmunológica.  Además, fue quien acuñó el acrónimo CRISPR.

 Si la bacteria es infectada nuevamente por un virus que tenga ese material genético, puede identificarlo y defenderse cortando el ADN del virus con la ayuda de unas proteínas asociadas que hacen el papel de “tijeras”. Tales proteínas reciben el nombre de “Cas” (acrónimo de “CRISPR Associated”) y se distinguen entre sí por números: Cas1, Cas2, etcétera.   En consecuencia este particular sistema inmune de las bacterias recibe el nombre de CRISPR/Cas.

En 2005 el francés Alexander Bolotin descubre la Cas9 y al año siguiente Eugene Koonin del NCBI de Estados Unidos propone un esquema para la función inmune adaptativa del CRISPR.  Los científicos ya vislumbran el potencial tecnológico de estos descubrimientos y se dispara la investigación de punta en el tema.  En 2008 el holandés John van der Oost descubre que el pedazo de ADN vírico se transcribe a ARN que a su vez guía las Cas a su blanco.  Pero a finales de ese año, en Illinois, Luciano Marraffini y Erik Sontheimer encuentran que el objetivo del CRISPR es cortar el ADN, no el ARN, hecho confirmado posteriormente por Sylvain Moineau en Canadá.

Es en 2011 cuando Emmanuelle Charpentier detalla el mecanismo del ARN para guiar a las Cas9 y al año siguiente, junto a Jennifer Doudna anuncia el logro de una técnica de manipulación para guiar al Cas9 por medio de partículas de ARN y así, en principio, poder editar a voluntad el ADN de cualquier ser vivo.  Nace así el CRISPR/Cas9 como tecnología potente y barata, dando inicio a una revolución en ingeniería genética.  Pocos meses después Virginijus Siksnys, en Lituania, hace un anuncio similar. 

Feng Zhang era un joven doctor en química y bioingeniería de apenas 31 años en 2013 cuando, trabajando para el Broad Institute, logra adaptar el CRISPR/Cas9 para editar ADN de células eucariotas, como las que tenemos los seres humanos y otros animales, así como las plantas.  El Instituto Broad pertenece nada menos que a las universidades Harvard y MIT y le ha ganado la batalla legal por la patente del sistema CRISPR/Cas9 a la Universidad de Berkeley (California) que respalda a Doudna y Charpentier. Aunque casos se han visto en que el perdedor logra que se revoque la decisión. De todos modos, Feng no se detuvo y entre 2015 y 2017 logró otra hazaña con el sistema CRISPR/Cpf1 que ofrece ventajas sobre el Cas9.

En solución salomónica el premio Harvey de 2018 fue otorgado a Doudna, Charpentier y Zhang, más allá de las disputas por la patente.  Más del 25% de los ganadores del Harvey han obtenido después un Nobel. ¿Sucederá lo mismo en este caso? Si asi fuese quedaría por fuera Francisco Martínez Mojica, el español de la Universidad de Alicante que hizo el descubrimiento básico inicial, pues cada premio Nobel tiene un tope de tres ganadores.

A la postre, el premio es lo de menos.  Con el poder de edición genética la medicina de precisión podrá quizás curar más de 4.000 enfermedades genéticas.  Lo alucinante es que también se posibilita la creación de superhumanos.  La eugenesia está de regreso y más potente que nunca.  La especie humana se convierte cada vez más en Homo Deus, como planteara Yuval Noah Harari en el segundo libro de su trilogía.  Es inaplazable el debate bioético y político sobre una tecnología tan peligrosamente poderosa y de consecuencias imprevisibles. 

 

 

Jeremy Rifkin y la transición energética

Por Jorge Senior 

En el marco de la campaña de Colombia Humana 2018

De la lectura de La Sociedad de Costo Marginal Cero de Jeremy Rifkin y otros textos presento un resumen provisional sobre la transición energética y el cambio de paradigma económico.

Utilizar menos recursos del planeta con más eficacia, eficiencia y productividad en una economía circular y adelantar la transición energética (de combustibles fósiles a fuentes renovables o cuasi-infinitas), constituyen dos características claves del nuevo paradigma económico en el mundo. Y así será en la Colombia Humana. 

El Internet de las Cosas es una plataforma operativa en formación que integra 3 redes mundiales: internet de la energía, internet de las comunicaciones e internet del transporte. Este es el eje de la Tercera Revolución Industrial (Klaus Schwab y el Foro Económico Mundial la etiquetarán como "cuarta"), todo ello orientado por la IA (Inteligencia Artificial). Sin embargo, ya se cocina otro eje revolucionario con la edición de genomas y en general la biología sintética. Colombia Humana pone a nuestro país en la ruta del futuro. 

La transición energética y el internet de las cosas nos llevan a una economía de energía gratuita cuasi-infinita, muy lejos de la obsoleta economía del petróleo y demás combustibles fósiles que producen el calentamiento global antropogénico. Diversos sectores de la economía (energía, información, educación, impresión 3D, entre otras) se aproximarán al costo marginal cero o casi cero, trastocando el viejo concepto de mercado de competencia. Ni el petróleo, ni el carbón, ni los Electricaribe tienen futuro, por eso la Colombia Humana impulsa el cambio gradual hacia el nuevo paradigma mediante la innovación tecnológica.

Pero por otra parte la vieja economía laboral ira desapareciendo, por ello la reforma laboral debe prever una disminución de la jornada laboral y una transformación radical del mercado del trabajo, pues muchos tipos de empleos desaparecerán reemplazados por máquinas, incluso empleos calificados. En esto Petro debe dar un paso mental más cuando concibe la sociedad del conocimiento, pues sigue confiando en la ecuación de riqueza y trabajo, la cual va camino a desaparecer también. En la economía inteligente el principal factor de riqueza es el conocimiento. Lo que sí es válido en el planteamiento de la Colombia Humana es el énfasis en la educación superior gratuita para todos. Ahora bien, las propias instituciones educativas y sus currículos están rezagadas, no están preparadas para un mundo que cambia rápidamente. Eso se refleja en su oferta pero también en la orientación profesional de los jóvenes y sus padres, pues la propia demanda debe cambiar para que cambie la oferta (sin cultura científica difícilmente cambiará la demanda). No basta entonces que sea gratuita, se necesita un giro sustancial de la oferta y la demanda, una revolución educativa de cara al futuro.

ENERGÍA SOLAR Y EÓLICA 

Cada 88 minutos la Tierra recibe 470 exajulios de energía solar. Eso es lo que consume la humanidad en un año.

Una celda fotovoltaica de cristal de silicio costaba 60 dólares/vatio en 1976 y sólo 66 centavos de dólar en 2013. Casi cien veces menos. La eficiencia también ha aumentado. Para 2020 el precio de la energía solar será comparable al precio promedio de la energía generada con carbón y en 2030 costará la mitad.

En Alemania 2013 el 23% de la energía era verde y en 2020 será el 35%. La matriz energética cambia rápidamente. Puede llegar el caso de que en ciertos momentos tenga precios negativos y en tal caso el consumidor se vuelve productor que vende a la red interconectada. En 2011 la producción de energía eléctrica a partir de energía solar era de 63,4 gigavatios: diez veces más que en 2006. En los últimos veinte años la capacidad solar instalada se ha duplicado cada dos años, un crecimiento exponencial.

Un estudio de la Universidad de Stanford dice que si se captara un 20% del viento disponible se podría generar 7 veces lo que consume toda la economía mundial. En los últimos 25 años el rendimiento de las turbinas eólicas y aerogeneradores se ha multiplicado por 100 y la capacidad media por generador ha crecido más de 1.000%.

En conclusión: en 10 años el mundo estará metido de lleno en la era de las energías renovables, pero algunos países avanzarán más rápido que otros. Queremos que Colombia se una a esa vanguardia. He ahí otra razón más para impulsar la Colombia Humana, cuyo click es político: una X el 17, no sólo para derrotar la guerra y la corrupción, también para entrar al futuro de manera constructiva.

El Búho