domingo, 20 de mayo de 2018

La persistencia de la memoria

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 20 de mayo de 2018

La babosa de mar Aplysia
Uno de los misterios más fascinantes de las neurociencias –un campo de por sí muy atractivo– es el funcionamiento de la memoria. ¿Cómo se almacenan los recuerdos, cómo se recuperan cuando los necesitamos, por qué los perdemos, por qué los falseamos?

Una de las hipótesis más obvias para explicar cómo el cerebro puede archivar los recuerdos –si descartamos la hipótesis sobrenatural, en la que es el alma, una entidad espiritual, la que recuerda (con lo que sale sobrando tratar de explicar cómo funciona el proceso)– es pensar que la memoria es algo parecido al disco duro de una computadora, donde los datos se almacenan mediante algún tipo de proceso físico o químico.

En los años 80, cuando estudiaba yo la carrera de químico farmacobiólogo en la universidad, mi profesora de bioquímica nos mencionó experimentos en que, utilizando planarias –un tipo de gusano plano– como organismo modelo, se había descubierto que ciertas moléculas de la familia de los ácidos nucleicos, en particular los ácidos ribonucleicos o ARNs –que son centrales en el proceso de fabricación de las proteínas que forman la mayor parte de las estructuras y realizan la mayoría de las funciones de las células– podían transmitir recuerdos. Se entrenaba a las planarias a nadar para resolver un laberinto, se les extraía el ARN, se le inyectaba a planarias no entrenadas, y éstas lograban resolver el laberinto más rápidamente que sus congéneres que no habían recibido la inyección.

Ya desde entonces, la idea sonaba demasiado simplista: pensar que los recuerdos son simples moléculas era de un reduccionismo difícil de aceptar. Pero, como los ARN participan en la fabricación de proteínas, también podría ser que ayudaran precisamente a construir, de alguna manera, proteínas que almacenarían los recuerdos en forma física.

En las décadas que han pasado, la hipótesis más aceptada es distinta: se piensa que los recuerdos –técnicamente, la memoria de largo plazo– no están almacenados directamente en alguna estructura (neuronas, moléculas), sino que más bien se hallan codificadas en la intrincada red de conexiones entre las neuronas, y en la diferente intensidad de pueden tener dichas conexiones. (También se ha descubierto que los recuerdos no están simplemente “almacenados”, sino que son fluidos, y de algún modo se reconstruyen cada vez que los recuperamos. Pero ese es otro tema.)

Aun así, sigue habiendo quien sostiene la idea de que debe haber un sustrato físico concreto, un “correlato material” para la memoria (algunos especialistas lo llaman engrama, pero como la palabra ha sido secuestrada por los charlatanes de la “cienciología” para referirse a algo completamente distinto, yo prefiero evitarla). Al mismo tiempo, se ha ido descubriendo que los ARNs participan en muchas más funciones de lo que se pensaba, como regular la expresión de los genes.

Hace unos días apareció la noticia de que un equipo de investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles, encabezado por David L. Glanzman, logró lo que parecería ser transmitir el aprendizaje entre babosas marinas del género Aplysia por medio, nuevamente, de inyecciones de ARN. Sus resultados se publicaron en la revista especializada eNeuro el 14 de mayo.

Contracción del sifón de Aplysia frente a un estímulo
Estas babosas, que son muy usadas en estudios de neurociencia, poseen un órgano llamado sifón, que pueden extender o retraer. Si se las toca, lo retraen en un reflejo de protección. Glanzman y su equipo entrenaron babosas, mediante pequeños toques eléctricos, a retraer su sifón por más tiempo de lo normal.

Luego extrajeron su ARN y lo inyectaron en otras babosas que no habían sido entrenadas, y hallaron que éstas reproducían el comportamiento aprendido.

¿Transmisión de recuerdos vía ARN? No es muy probable. Aunque los investigadores exploraron posibles maneras en las que el ARN podría comunicar el comportamiento aprendido –incluyendo la metilación del ADN, un conocido mecanismo de regulación genética–, otros expertos piensan que los resultados del laboratorio de Glanzman han sido muy exagerados.

En realidad, lo que se observa es simplemente que la inyección de ARN propicia que un reflejo natural se presente de forma más prolongada. Lo que podría estar ocurriendo es que se aumenta la sensibilidad del organismo a los estímulos en general… o muchas otras cosas.

Pero de ahí a concluir que los recuerdos están almacenados en estas moléculas, y que pueden transmitirse mediante inyecciones, hay mucho trecho. Y mucho más para poder afirmar, como se ha hecho de manera desmedida en algunos medios, que esta investigación podría algún día ayudar a recuperar recuerdos perdidos, como ocurre con la demencia o el mal de Alzheimer, o a borrar los que causan malestar, como en el trastorno por estrés postraumático.


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Contacto: mbonfil@unam.mx

domingo, 13 de mayo de 2018

Amenaza inminente

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 13 de mayo de 2018

El título de esta colaboración no se refiere a las próximas y ominosas elecciones en México. Ni siquiera a lo que la Era Trump, con todas sus implicaciones, significa para el mundo. Tiene que ver, más que con política, con el tema de la cultura. Y en particular, de la cultura científica.

Vivimos tiempos oscuros. En todos los países se está presentando un cambio cultural que se manifiesta en fenómenos tan preocupantes como un número creciente de ciudadanos que creen, muchas veces apasionadamente, en ideas tan absurdas y carentes de sustento como que el cambio climático es inexistente, que las vacunas dañan la salud, que la Tierra es plana, que el sida no es causado por un virus, que el cáncer es provocado por los malos pensamientos (y se cura con limón y bicarbonato, secreto que “la industria farmacéutica no quiere que sepas”), que el ser humano jamás llegó a la Luna, que seudoterapias como la homeopatía, la acupuntura o las terapias con cristales o imanes son más eficaces que los tratamientos científica y clínicamente comprobados, o que el mal de Alzheimer es causado ¡por comer pan! (Gaby Vargas dixit, recientemente…).

Éstas y otras creencias no son sólo tonterías de alguna gente poco educada. Son ideas que están siendo aceptadas por grupos cada vez más amplios, y que incluyen no sólo personas individuales que ponen en riesgo su salud (o la de otros, en el caso de quienes se niegan a vacunar a sus hijos), sino también gobernantes, funcionarios, tomadores de decisiones, empresarios y líderes de opinión, que influyen en las vidas de muchas personas.

¿A qué se debe este fenómeno? Indudablemente es multifactorial. Me arriesgo a aventurar algunas de sus posibles causas:

1. El creciente deterioro del sistema educativo de muchos países, que causa que las habilidades de lectoescritura y de pensamiento lógico y crítico, además de la cultura general y científica de los jóvenes, se empobrezca.

2. El auge de la “cultura digital” que ha causado una crisis editorial en que los periódicos y revistas de papel, y en menor medida los libros, que tradicionalmente pasaban por un proceso más o menos riguroso de edición y de control de la calidad de sus contenidos, hayan sido reemplazados, en muchos casos, con lecturas disponibles en internet, cuyos contenidos pueden o no ser confiables.

3. La predominancia de las redes sociales, que monopolizan el tiempo que muchas personas antes dedicábamos a la lectura y nos acostumbran a recibir un continuo flujo de información fragmentaria, de calidad dudosa y que puede consumirse en bocados pequeños y compartirse instantáneamente. Ello ha acarreado, en todo el mundo, un deterioro en las capacidades lectoras: leemos menos libros –de hecho y nos cuesta más concentrarnos el tiempo requerido para leerlos–, y todo texto más extenso que un tuit nos parece “muy largo”.

4. Un “encono social”, nuevamente a nivel global, que ocasiona que los ciudadanos tiendan a desconfiar y rechazar toda forma de autoridad, incluida la intelectual y la académica. Y también, claro, la científica. Es impresionante, por ejemplo, cómo mucha gente puede confiar plenamente en supuestas terapias basadas en principios que parecerían contradecir todo sentido común, y desconfía en cambio de tratamientos avalados por extensos estudios clínicos e investigación detallada que nos permite entender cómo y por qué son eficaces.

Todo eso, sumado, parecería ser la receta para un desastre. Parecería que el siglo XXI nos ha traído, en vez de aquellos sueños de paz, salud, prosperidad, autos voladores y colonias en la Luna, la amenaza de una nueva Edad Media que se cierne sobre la civilización humana. O a veces así pareciera.

Contra esto, quienes nos hemos dedicado a labores culturales como la divulgación científica hemos siempre confiado en que propagar el conocimiento, poner la cultura científica –los argumentos, los datos, las explicaciones– al alcance del público general era una manera de contribuir a mejorar nuestra civilización y ayudar al progreso general de nuestras sociedades. Hoy, diversas investigaciones muestran que no basta con la información confiable y los argumentos lógicos para combatir la creencia en seudociencias y charlatanerías diversas. Quienes las albergan lo hacen, también, debido a un fuerte componente ideológico y emocional, que no puede ser modificado con argumentos racionales.

Seguramente exagero. Y seguramente tampoco hay mucho que hacer más allá de seguir buscando más y mejores formas de difundir la cultura científica.

Pero también convendría investigar qué podemos hacer para combatir mejor las ideas nocivas, y para recuperar ese aprecio por el conocimiento y la cultura que habían sido, hasta ahora, una de las mejores herramientas de supervivencia de nuestra especie.

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domingo, 6 de mayo de 2018

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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