l'origen de la vida (IV): Teoria endosimbiòtica

Fa uns 1500 milions d'anys les cèl·lules eucariotes van aparèixer per les raons que esmentaren en el post anterior. Les cèl·lules eucariotes procedeixen de una cèl·lula procariota ancestral anaeròbia que va augmentar les seues dimensions i adquirint progressivament membranes internes, per les invaginacions de la membrana plasmàtica, i la formació del nucli i els orgànuls ( com el reticle endoplasmàtic, lisosomes, l'aparell de Golgi, etc.). Aquesta cèl·lula eucariota primitiva de gran grandària s'alimentava de altres cèl·lules per la això segurament tindria citoesquelet també. La teoria que sosté aquest procés és diu; teoria endosimbiòtica formulada per Lynn Margulis.

Lynn Margulis

Lynn Margulis, una biòloga nord-americana i catedràtica d'universitat, va difondre la teoria endosimbiòtica, que com hem explicat abans explica l'origen de les cèl·lules eucariotes per d'incorporació d'una cèl·lula dins d'altra. La inclusió d'una cèl·lula procariota dins una altra cèl·lula hauria originat orgànuls energètics com els mitocondris i els cloroplasts i la prova directa de açò seria  que tenen un DNA propi.

Els mitocondris i cloroplast serien orgànuls que evolucionaren a partir de bacteris que van ser fagocitats a la cèl·lula ancestral.



Segons aquesta teoria, els mitocondris apareixerien en la cèl·lula gracies a la relació simbiòtica on els dos obtenien benefici, la cèl·lula i el bacteri aeròbica de la qual prové el mitocondri, i els dos és convertiren en indispensables per a la vida d'un i del altre. És crea una relació simbiòtica, perquè gracies al mitocondri la cèl·lula va obtindre la capacitat de realitzar la respiració anaeròbia (obtindre molta més energia), i el mitocondri obtenia el "combustible" necessari per fer les seues funcions de la cèl·lula.

Els cloroplasts, segons la teoria, és van adquirir més tard (fa uns 1750 milions d'anys), ja que les cèl·lules ja posseïen els mitocondris quan és va produir la fagocitosis de bacteris fotosintètics, que també crearen una relació simbiòtica. Va ser aquest grup de cèl·lules eucariotes fotosintètiques del qual és formaren els diversos grups vegetals.

Els factors que potencien aquesta teoria no és sol l'ADN paregut al bacterià que posseeixen el mitocondris i cloroplast, si no també la presència de ribosomes de tipus bacteri, que fa que és divideixen paregut als bacteris. A més a més el genoma d'aquest orgànuls està organitzat com el dels bacteris, és circular i es troba lliure sense cap coberta. Altre factor no tant important és la similitud morfològica i   l'estructura de dobles bicapes lipídiques que també és semblant a la de alguns bacteris.

En conclusió, gracies al major rendiment energètic pel seu metabolisme aeròbic, les cèl·lules eucariotes s'associaren formant colònies, que cada vegada més coordinades donaren lloc, fa uns 650 milions d'anys, als primers organismes pluricel·lulars.

Representació de la teoria endosimbiòtica.

Ací teniu un video resum, i també una entrevista amb Lynn Margulis 

l'origen de la vida (II) Les macromolècules

Gràcies a la ciència actual i a tots els experiments que s'han anant fent des de els anys 50, podem afirmar que la vida al nostre planeta va sorgir espontàniament al que podem anomenar "Terra Primitiva" (com vam explicar al post anterior).

Dibuix representatiu de la terra primitiva

Després de estudiar les circumstancies propícies de la terra primitiva i les condicions ambientals per les quals les petites molècules inerts (sopa primitiva prebiòtica)  van sofrir reaccions químiques que conduirien a desenvolupar una progressiva complexitat en elles. Ens fem una pregunta; ¿Quines van ser les macromolècules que van originar la vida?

Els organismes vius estem formats amb macromolècules que és construeixen a partint d'estructures més simples. Un exemple de açò serien les proteïnes que són simples cadenes de aminoàcids, però elles són les responsables de la major part de les estructures i de les accions vitals. Podríem dir que les proteïnes i els àcids nucleics són els compostos més importants per explicar l'aparició dels primers organismes.

Les característiques dels àcids nucleics els fa indispensables per la vida. L'estructura particular en la qual una cadena de pentoses-fosfat esta unida a una part variable com són les bases nitrogenades, però que també pot ser constant si és uneix complementariament per parelles ( Adenina-Timina, Adenina-Uracilo, Guanina-Citosina). Per aquesta raó són portadors de la informació genètica, que passarà per la transcripció a la traducció a les proteïnes .

Però, ací esta el gran dilema. Per la replicació d'àcids nucleics fa falta també un concurs de proteïnes, ja que aquestes aporten les seues propietats catalitzadores de reaccions químiques. És a dir, els dos és necessiten mutualment; les proteïnes necessiten la informació dels àcids nucleics per la la seua formació i repetició, i els àcids nucleics necessiten de les propietats de les proteïnes per poder formar-se en estructures més complexes (ADN i ARN).

Estructura del APN

Per poder resoldre-lo, és repassaren les propietats de cadascú. Encara que en l'ADN no hi ha inestabilitat química, perquè si no s'utilitzaria com magatzem de material genètic, hi ha petites molècules de ARN funcionals (com ARN transmissor). Aquestes, pateixen de inestabilitat química, però també tenen propietats catalitzadores, i contribueixen tant al plegat de molècules de ARN com de proteïnes. D'aquesta manera és va trobar un nou tipus de macromolècula; anomenada àcid peptidinucleic (APN)

Com és pot observar a l'estructura del dibuix, presenta: bases nitrogenades penjades lateralment de un polipèptid. Gracies a aquesta estructura tindrà les següents característiques; 

- Gran versatilitat ja que permet la fusió de dos cadenes entre les bases complementaries (A-T, A-U, C-G) per ponts d'hidrogen. 

- Major estabilitat front un ambient enzimàtic.

- Major estabilitat química que l'ADN i l'ARN. 

Estructures de el ADN, APN i una proteïna comparades entre si

Encara que presenta aquestes magnifiques característiques; a diferencia de l'ARN i la proteïna no presenta una funció catalitzadora o enzimàtica. Tampoc en comparació amb els àcids nucleics presenta totes les característiques necessaries, ja que moltes vegades les dues cadenes complementaries de l'APN resulten difícils de separar, per la seua pròpia duplicació.

Supose que els científics volen trobar eixa biomolècula que tinga la capacitat de transferir-se, recopilar-se a si mateixa, tindre una funció catalitzadora i, a més a més, posseir l'estructura de les proteïnes. Així, no pararan de estudiar, buscar i experimentar per trobar la solució a totes les preguntes que envolten l'origen de la vida.  

l'origen de la vida (I): La Terra Primitiva

Les circumstancies propícies i les condicions ambientals per la qual la sopa primitiva prebiòtica van sofrir reaccions químiques, que conduirien a desenvolupar una progressiva complexitat en elles (macromolècules), és el que anomenem la Terra Primitiva.

Terra Primitiva

Va ser gràcies a Stanley Miller i els seus experiments en l'origen de la química prebiòtica, que vam fer grans desenvolupaments en aquest tema, i gràcies concretament al experiment clàssic que realitza Miller al 1952 sobre la síntesis de compostos orgànics de la Terra Primitiva.

Stanley Miller

Miller és va dedicar a dissenyar experiments de laboratori per provar les hipòtesis propostes o elaborar altres. Ell no podia estudiar a la geologia per obtindre un registre directe dels origens de la vida; ja que les roques sedimentaries més antigues que coneixem son de fa uns 3800 Ma, i ja mostren indicis de activitat biològica.

Així, quan ell era un estudiant universitari diplomàtic, mentre treballava en el laboratori de Harold Urey (Premi Nobel de Química), en d'universitat de Chicago va fer el experiment pel que és conegut.  Ell pretenia reproduir un microcosmos de la Terra Primitiva. Per fer això, va utilitzar dos recipients de vidre, que simulaven l'atmosfera i l'oceà primitiu; connectant-ho mitjançam tubs.

Xemeneies Submarines

Va utilitzar al recipient "atmosfera" una barreja de gases que suposadament formaven l'atmosfera primitiva: metà, amoníac, hidrogen i vapor d'aigua. Ell és va central molt en la "recepta" de la atmosfera, ja que sols funcionaria si l'atmosfera es forment reductora. És a dir, si aquesta desproveïda de oxigen i te una gran quantitat de hidrogen, metà o amoníac. Encara que en els últims anys, noves dades sobre la composició de l'atmosfera primitiva, diuen que és menys reductora del que Miller va suposar, i si és repeteix el experiment amb gases menys reductors s'obtenen pitjors resultats. També en els últims anys; proposen una alternativa al experiment de Miller, ja que no pensen que va tindre lloc en l'atmosfera-oceà, si no a les xemeneies hidrotèrmiques marines. Aquesta hipòtesis és basa en els resultats de l'activitat volcànica submarina, l'aigua calenta arrossega quan ix una gran quantitat de substancies minerals que reaccionen en un ambient sense oxigen.

Com va funcionar la simulació experimental de Miller?

Dibuix de l'experiment de Miller

Com ja havien dit abans; va utilitzar al recipient "atmosfera" una barreja de gases que suposadament formaven l'atmosfera primitiva: metà, amoníac, hidrogen i vapor d'aigua. En l'altre recipient, és simulava l'oceà, va posar 200 mL d'aigua bullint, i així els gasos es mourien pel tub que estava fred. El vapor és condensava al refredar-s'hi i és tornava el oceà, on tornava a bullir. A més, a més l'atmosfera rebia descarregues elèctriques continues.

Va mantindre el procés durant un dies i l'oceà canvià de color. Miller analitzà el contingut i va trobar un resultat espectacular, set aminoàcids i diversos àcids grassos.

Aquest experiment va impactar i impacta a la comunitat científica; ja que va ser un gran descobriment per apropar-se al misteris de l'origen de la vida.

Per més informació consulteu la Revista Mètode.

Més pròxims al VIH

A principis de 1980, hospitals de diferents parts del món van començar a rebre pacients portadors d'una rara malaltia nova, encara que no va ser fins 1984 que la van considerar una pandèmia. Aquesta malaltia és la que hui en dia anomenem; Sida (Acquired Immune Deficiency Syndrome).

Va ser en aquell mateix any, 1984, que dos científics francesos van aconseguir aïllar el virus de la sida, i abans de que publicaren les dades, un nord-americà va demanar les mostres al laboratori francés. Aquest va ser qui va llançar la notícia que havia descobert el virus, que havia realitzat la primera prova de detenció i els primers anticossos per a combatre a la malaltia. Açò va portar diverses controversies legals, i encara que decidiren compatir patents, el descobriment es va atribuir als dos investigadors originals que van aïllar el virus (els concediren un Premi Nobel conjunt al 2008, reconeixent-los com autèntics descobridors del virus). En 1986 el virus va ser denominat VIH (virus d'immunodeficiència humana).

Virions de VIH-1 (en verd) sellants en la superficie de un linfocit. 

La segona mitat de la dècada va transcórrer amb l'aïllament social cap als infectats inclús per part dels seus familiars i amics, fonamentalment per la por de contraure el virus i fruit del desconeixement de les formes de contagi, entre altres motius.

Afortunadament; la situació de la Sida ha canviat. S'ha avançat moltíssim respecte VIH, encara que no podem oblidar que el tractament del que disposem hui en dia, desafortunadament ni cura ni prevé l'infecció, i sols està disponible a Occident, és a dir, una part molt petita dels affectats. Aquest tractament amb antirretrovírics ha fet que als països del primer món siga una malaltia crònica, encara existixen grans pandèmies a països de África. Aquest és el preu que tenen que pagar pel elevat cost dels medicaments, les infraestructures sanitàries dèbils o insuficients i la falta de diners.

Representació dels percentatge d'afectats pel Sida.


  

Fa pocs dies és va publicar a la revista Nature un nous descobriments sobre l'enganxall proteic del VIH. Podem llegir l'article en castellà ací:

Nuevos descubrimientos del Enganche Proteico

En l'article explica, aquest nou descobriment que un equip de científics dels EUA ha revelat. Estudiant el canvi en l'estructura molecular de les proteïnes que utilitza el virus de la Sida per unir-se a les membranes de les cèl·lules i infectar pot ajudar a dissenyar vacunes per tractar la malaltia.

Encara no sabem si açò, serà la clau per la cura del VIH, però el que sabem segur és que estem més pròxims a ella.

Recordeu que l'1 de desembre de cada any, és el Dia Mundial de la Sida, portant un llaç roig mostres el teu suport a la lluita contra la Sida i et solidaritzes amb les víctimes de l'enfermetat i els portadors del VIH.

Les grans preguntes que envolten la Paràlisis de Bell.

La Paràlisis de Bell és la paràlisis o debilitat dels músculs d'un costat de la cara i patir-la no és tan estrany com generalment es creu. És aquesta la raó per la qual li dediquem aquest post. Així totes aquestes persones, que l'hagin patida o no, poden respondre i descobrir les grans preguntes que envolten la Paràlisis de Bell.

Les estadístiques mundials diuen que aproximadament 0,02% de la població (amb variacions geogràfiques) la pateix. En termes humans, això és 1 de cada 5000 persones. La paràlisi de Bell és la malaltia aguda més comuna que involucra un sol nervi i és la causa més comuna de paràlisi aguda del nervi facial (> 80%). Afecta homes i dones per igual i pot aparèixer a qualsevol edat, però és menys comú abans dels 15 anys o després dels 60 anys. És 4 vegades més freqüent en les persones que tenen diabetis o malalties del tracte respiratori superior, com ara la grip o un refredat.

Porta el nom de anatomista escocès anomenat; Charles Bell (1874-1842), qui la va descriure per primera vegada.

Què és la paràlisi de Bell?

Diferències del Paràlisis de Bell amb un AIT

La paràlisi de Bell és una paràlisi o debilitat dels músculs d'un costat de la cara. El dany al nervi facial que controla els músculs d'un costat de la cara fa que aquest costat de la cara caure. El dany als nervis també pot afectar el seu sentit del gust i la forma de fer les llàgrimes i la saliva. Aquesta condició apareix de cop i volta, sovint durant la nit, i en general millora per si sola al cap d'unes setmanes.

La paràlisi de Bell no és el resultat d'un accident cerebrovascular o un atac isquèmic transitori (AIT). Si bé l'accident cerebrovascular i AIT poden causar paràlisi facial, no existeix cap relació entre la paràlisi de Bell. Però la debilitat que s'ha produït de sobte en un costat de la cara ha de ser revisat per un metge immediatament per descartar aquestes causes més serioses.

Què causa la paràlisi de Bell?

No està clar que causa la paràlisi de Bell. La majoria dels casos es creu que és causada per un herpes viral.

En la majoria dels casos de paràlisi, el nervi de Bell que controla els músculs d'un costat de la cara està inflamat. Molts problemes de salut poden causar debilitat o paràlisi de la cara, com per exemple l'estrès etc.

Quins són els símptomes?

Els símptomes de la paràlisi de Bell inclouen:

- Debilitat sobtada o paràlisi en un costat de la cara que fa que es vegi lànguida. Aquest és el símptoma principal; que pot fer que sigui difícil tancar l'ull en aquest costat de la cara.

- Bavejar.

- Problemes als ulls, com llagrimeig excessiu o un ull sec.

- Pèrdua del sentit del gust.

- Dolor a o darrere de l'orella.

- Endormiscament en el costat afectat de la cara.

- Augment de la sensibilitat al so.

Com es tracta?

La paràlisi de Bell afecta cada persona de manera diferent. Alguns casos són lleus i no requereixen tractament, els símptomes generalment desapareixen per si sols dins de 2 setmanes. Per a altres, el tractament pot incloure medicaments i altres opcions terapèutiques. Si es troba una font òbvia (per exemple, infecció) que causa la paràlisi de Bell, dirigir tractament a aquesta causa pot ser beneficiós.

Estudis recents han demostrat que els esteroides com ara la prednisona esteroide - s'utilitza per reduir la inflamació i la inflor - Pot ser eficaç en el tractament paràlisi de Bell. Altres medicaments com aciclovir - utilitzats per combatre les infeccions virals per herpes - també poden tenir algun benefici en la reducció de l'evolució de la malaltia. Els analgèsics, com l'aspirina, el paracetamol o ibuprofens poden ajudar amb el dolor. 

Ejercicis que ajuden amb la paràlisis de Bell.

Un altre factor important en el tractament és la protecció del ull. La paràlisi de Bell pot interrompre la capacitat parpadejar naturalment, deixant l'ull exposat a la irritació i sec. Per tant, mantenir l'ull humit i la protecció dels ulls en la nit, és molt important. Col·liris lubricants, com ara llàgrimes artificials o ungüents per als ulls o gels també són eficaços.

Altres teràpies com la teràpia física, massatge facial o l'acupuntura poden proporcionar un potencial petita millora en la funció del nervi facial i dolor.

Esperem que la informació d'aquest post haja ajudat a saber un poc més de la Paràlisis de Bell.

Un homenaje a Rosalind Franklin.

El subtítol d'aquest bloc;

“Science and everyday life cannot and should not be separated.”

(Ciència i vida quotidiana no poden i no han de ser separats)

és un homenaje a Rosalind Franklin ja que ella mai va ser reconeguda pel treball que va realitzar.

Ara, Britain's Royal Society a creat Rosalind Franklind Award pel suport de les dones a la ciència.

Rosalind Franklin, a la edad de los 26.

Ella va fer una de les contribucions més grans a la biologia, desgraciadament no tot el món creu o sap això, perquè Franklin està a l'ombra de la història de la ciència. Ja que si bé la seva feina sobre l'ADN va ser crucial per al descobriment de la seua estructura, la seua contribució a aquest descobriment històric és poc coneguda.

Franklin va náixer el 25 de juliol de 1920, a Londres, en una família jueva adinerada que valorava l'educació i el servei públic. Quan tenia 18 anys, es va matricular a la universitat de les dones Newnham  a la Universitat de Cambridge, on va estudiar física i la química. Però no va ser fins 1946, una vegada acabada la guerra, que va perfeccionar les seues habilitats en cristal·lografia de raig X a París, el que anys després es convertiria en el treball de la seua vida. Després de quatre anys, va tornar a treballar a Londres, concretament a King's College. 

Photo 51

Va ser al King's College on va començar a treballar amb l'estructura de l'ADN, amb el seu company Maurice Wilkins. Mentre Franklin treballava per recollir dades experimentals, a l'Universitat de Cambridge, James Watson i Francis Crick -científics en biologia molecular- treballaven per construir Model de la Molècula de l'ADN. No va ser fins que van vore les dades (no publicades) de Franklin, les quals els va inspirar, que van construir el famós model de la doble hèlix.

La contribució de Franklin a aquest model va ser desconeguda,fins la mort de Crick el 2004.

Per més informació, recomane ver aquest

documental.

Rosalind Franklin NOVA
Rosalind Franklin Short