Los diferentes organismos modelo. Capítulo 7: insectos

Los insectos son el grupo más numeroso del reino animal, hay un millón de especies descritas y se estima que hay entre 6 y 10 millones de especies sin descubrir (Wilson, 2015). Los insectos representan el 80% de las especies animales conocidas en la actualidad (García et al, 2012). Fueron los primeros animales en volar y son los únicos invertebrados con dicha capacidad (Wilson, 2015). En cuanto a su taxonomía, pertenecen al filo Arthopoda, al subfilo Hexapoda y a la clase Insecta.  

Dentro del filo Artropodos, son el subfilo mas importante y a su vez, esta clase se ha dividido en al menos 30 ordenes(Wilson, 2015). No obstante, su clasificación es bastante compleja a causa de su gran diversidad. La clase insecta se divide en dos subclases, en función de la presencia y estructura de las alas García et al, 2012):

  • Subclase Apterigotos: insectos sin alas, se trata de un grupo menos evolucionado. No presentan metamorfosis.
  • Subclase Pterigotos: insectos con alas o secundariamente ápteros, son un grupo más evolucionado, más especializados y más abundante que el de los Apterigotos. Se divide en dos infraclases:
    • Neópteros: las alas están plegadas hacia atrás.
    • Paleópteros: no plegan las alas sobre el abdomen.
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Insectos. A: Escarabajos, B: tijereta, C: Mosca, D: chinche, E: abeja, F: mariposa, G: saltamontes, H: caballito del diablo. / Pixabay.com. Collage por Gómez, M (2020).

Dentro de los neópteros, los ordenes mas importantes son: coleópteros (escarabajos, gorgojos, mariquitas, cantáridos, etc), dermápteros (tijeretas), dípteros (moscas y mosquitos), hemípteros (chinches y cigarras), himenópteros (abejas, avispas y hormigas), lepidópteros (mariposas y polillas) y ortópteros (saltamontes y grillos). En paleópteros, destaca el orden odonatos (libélulas y caballitos del diablo) (García et al, 2012 & Contreras, 2014).

Los insectos presentan una anatomía externa común, presentan un exoesqueleto compuesto por placas duras, impermeables y ligeras llamadas escleritos, unidas por articulaciones flexibles. Su cuerpo esta diferenciado en tagmas (García et al, 2012):

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Sistemas bucales de insectos
  • Cabeza (1 par de antenas, ojos compuestos, hasta 3 ocelos y diversos aparatos bucales).
  • Torax (3 segmentos; 3 pares de patas y hasta 2 pares de alas).
  • Abdomen (9 -11 segmentos con apéndices muy reducidos o ausentes, a veces 2 a 3 cercos).

En cuanto a los sistemas bucales, se pueden diferenciar 4 básicos: (A) aparato masticador ej., ortópteros), (B) cortador-chupador (ej., himenópteros), (C) chupador en espiritrompa (lepidópteros) y (D) chupadorr (ej., dípteros).

Los insectos respiran por un sistema de tráqueas, por su sistema circulatorio circula hemolinfa. Normalmente son ovíparos, y la mayoría no suelen cuidar los huevos hasta su eclosión. Tras la eclosión, muchos  sufren metamorfosis (Contreras, 2014). Por ejemplo los saltamontes experimentan una metamorfosis incompleta, en estado juvenil (ninfa) es muy parecido al adulto pero en miniatura. En cambio, las mariposas sufren una metamorfosis completa, la cría (larva) pasa por cuatro fases distintas hasta alcanzar el aspecto adulto (Wilson, 2015).

Los insectos son muy diversos en su modo de vida. Han surgido en tierra firme, pero tienen una gran capacidad de adaptación y por eso se pueden encontrar en zonas de agua dulce y costeras, en desiertos, en las cumbres más elevadas, etc. (García et al, 2012). También existen insectos parásitos como los piojos o las ladillas. Sin embargo, dado que no pueden sobrevivir a la congelación, no hay insectos en los polos. En las zonas tropicales es donde se encuentra la mayor diversidad de insectos (Contreras, 2014).  Sin embargo, sí hay un insecto capaz de habitar en la Antártida, el insecto  Belgica antárctica (Alvarez, 2018).

Los insectos no se deben confundir con los arácnidos, escorpiones, crustáceos o ciempiés que también son artrópodos, pero no insectos. El insecto más pequeño mide alrededor de 150 micrómetros, mientras que el más grande, durante el carbonífero (hace 350 ma.) llegó a medir 75 cm (Contreras, 2014).

Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster es conocida como la mosca de la fruta o del vinagre. Esta especie es un pequeño insecto dentro del orden dípteros (Valls, 2011). Los dípteros presentan ojos compuestos grandes y en general, 3 ocelos. Un aparato bucal chupador-picador. Las alas anteriores son transparentes y presentan poca venación, mientras que las posteriores están modificadas en halterios o balancines (García et al, 2012). Las moscas de género Drosophila son unas 900 especies de pocos milímetros distribuidad por todo el planeta, salvo en climas extremos. Drosophila melanogaster  se alimenta de las colonias de levadura que crecen encima de manzanas, uvas, plátanos y otras frutas dulces (Valls, 2011).

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Fotografía de un díptero, en vista dorsal (García et al, 2012).

La mosca de la fruta es uno de los organismos modelo con mayor renombre en la investigación. Este organismo lleva mas de cien años dentro del laboratorio. Inicialmente se uso para experimentos sobre evolución, dado su corto ciclo de vida (10-15 días) permitía estudiar la aparición y transmisión de mutaciones en generaciones sucesivas, sometidas a diferentes condiciones ambientales. Posteriormente se vio la idoneidad de esta especie para estudios genéticos. A partir de las moscas mutantes, Thomas H. Morgan, Alfred Sturtevant, Calvin B. Bridges y Hermann Müller  realizaron diversos experimentos, los cuales constituyen el cuerpo de la Teoría cromosómica de la Herencia (Valls, 2011).

Hoy en día, este organismo esta siendo muy útil en los estudios del cáncer, en los procesos de formación de tumores y metástasis. También permite estudiar temas relacionados con la conducta, algunos de estos  estudios se centran en los ritmos circadianos entre actividad e inactividad, otros se fijan en aspectos como el aprendizaje y la memoria a partir de las reacciones olor y el gusto. También conductas relacionadas con la acción a las drogas y el alcohol, para determinar qué mecanismos celulares y moleculares básicos que hay detrás de las conductas adictivas (Valls, 2011).

Capítulo 6.

REFERENCIAS

Alvarez, J (2018).El único insecto de la Antártida, que puede sobrevivir dos años congelado, es también el único animal terrestre que vive allí. La brújula verde. Disponible en: https://www.labrujulaverde.com/2018/05/el-unico-insecto-de-la-antartida-que-puede-sobrevivir-dos-anos-congelado-es-tambien-el-unico-animal-terrestre-que-vive-alli [Último acceso: 26 Abr. 2020].

Contreras, R. (2014). Los insectos. La guía. Disponible en: https://biologia.laguia2000.com/zoologia/los-insectos [Último acceso: 26 Abr. 2020].

García, A., Outerelo, R., Ruiz, E., Aguirre, J., Almodóvar, A., Alonso, J., Benito, J., Arillo, A. (2012). Prácticas de Zoología Estudio y diversidad de los Artrópodos Insectos. Reduca (Biología). Serie Zoología. 5 (3): 42-57.

Wilson, E. (2015). Insectos (hacia 400000000 a C.). En: Gerald, M. & Gerald, G. (eds). El libro de la biología. Del origen de la vida a la epigenética, 250 hitos de la historia de la biología: 36. Librero, AB Kerkdriel, Países Bajos.

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [Último acceso: 26 Abr. 2020].

Idean en la URJC un nuevo método de detección rápida y económica de Covid-19

Este método, que está en fase de desarrollo, podría ayudar a los sanitarios a reconocer en cuestión de minutos los casos de Covid-19

Origen: Idean en la URJC un nuevo método de detección rápida y económica de Covid-19 |eldiario.es

Los diferentes organismos modelo. Capítulo 6: nematodos

Caenorhabditis-elegans. Juergen Berger.
Imagen de microscopía electrónica del nemátodo Caenorhabditis elegans. Fuente: Juergen Berger / Max Planck Institute for Developmental Biology, Tübingen, Alemania

Los nematodos son gusanos de pequeño tamaño (0,1 – 2,5 mm) con un cuerpo alargado y cilíndrico, no segmentado, que presentan simetría bilateral (Gil Recio, 2016). El filo Nematoda consta de más de 25000 especies descritas, aunque se estima que podría haber hasta un millón de especies, siendo el cuarto filo más grande del reino Animalia (Khan, 2017). Se han adaptado prácticamente a cualquier ecosistema, encontrándose en agua salada y dulce, en tierra en regiones tropicales, polares e incluso en alta montaña. Casi la mitad de los nematodos son parásitos, incluyendo especies patógenas para el ser humano (Gil Recio, 2016).

Imagen 1
Imagen donde se ven las tres capas embrionarias dentro de la Gástrula

Los nematodos son animales triblásticos (Gil Recio, 2016), es decir, durante su desarrollo embrionario se diferencian tres capas embrionarias: endodermo, ectodermo y mesodermo. Estas capas darán lugar a los tejidos y órganos de los animales adultos. En cambio, los Diblásticos solo presentan las dos primeras capas embrionarias. Esta es una forma de clasificar a los animales en función de su desarrollo embrionario.  Una característica principal y que les diferencia de otros filos de gusanos es que son psudocelomados. Esto significa que su mesodermo invade parcialmente el blastocele (cavidad que se genera durante la blastulación) durante el desarrollo embrionario quedando reducido a espacios intersticiales (Khan, 2017).

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Procesos de segmentación, blastulación y grastulación durante el desarrollo embrionario.

La alimentación de estos animales va a depender de si son parásitos o  son formas de vida libre. Las especies de vida libres se alimentan de diversos materiales, incluyendo algas, hongos, pequeños animales, materia fecal y restos de otros animales. Estas especies tienen un papel importante en procesos de descomposición. Entre las especies parásitas, las enfermedades más destacadas causadas a los humanos son: la anisakiasis, la triquinosis, la anquilostomiasis y la elefantiasis (Gil Recio, 2016).

Caenorhabditis elegans

El nematodo Caenorhabditis elegans es considerado un organismo modelo en investigación desde 1960. Este organismo tiene gran importancia en diversos campos como: neurobiología,  biología del desarrollo , genética, toxicología biomédica, neurociencia y en el estudio del cáncer entre otros. Esto se debe a que posee genes, vías y proteínas homologas a las del ser humano. Además en esta especie se descubrió la muerte celular programada (Parada et al, 2017).

C. elegans es un gusano diminuto del suelo, de poco más de un milímetro. Se alimenta de microorganismos y micronutrientes. Es un gusano pluricelular en forma de tubo alargado. Su cuerpo, al igual que el de los nematodos, esta recubierto por una cutícula exterior. No presenta ojos, pero tiene cierta capacidad de percibir intensidades luminosas. Además, dado que su cuerpo es transparente, se puede visualizar con microscopía diferentes procesos biológicos (Valls, 2011).

Las características que lo hacen importante como organismo modelo son las siguientes: un genoma bien caracterizado, facilidad de mantenimiento, pequeño tamaño, posibilidad de mantener en condiciones de laboratorio mediante una dieta de E. coli (muy económico), un ciclo de vida corto (3 días), gran numero de crías (más de 300), y la simplicidad a la hora de estudiarlo, ya que los adultos hermafroditas tan solo tienen 959 células sómaticas (Parada et al, 2017).

Para leer el capítulo anterior: capítulo 5

Para leer el siguiente capítulo:capítulo 7

REFERENCIAS

Gil Recio, C. (2016). “Nematodos, características y ejemplos”. Revista digital sobre animales y mascotas. naturaleza y Turismo. [online]. Disponible en: https://invertebrados.paradais-sphynx.com/nematodos/nematodos-caracteristicas.htm [Último acceso: 19 Abr. 2020].

Khan (2017). “Reino Animalia: Phyla Rotifera, Nematoda y Annelida”. Khan academy. Disponible en: https://es.khanacademy.org/science/biologia-pe-pre-u/x512768f0ece18a57:reino-animalia-y-sus-caracteristicas/x512768f0ece18a57:animalia-clasificacion/a/reino-animalia-phyla-rotifera-nematoda-y-annelida [Último acceso: 19 Abr. 2020].

Parada, L.; Gualteros, A.; Sanchez, R. (2017). Caracterización fenotípica de la cepa N2 de Caenorhabditis elegans como un modelo en enfermedades neurodegenerativas. NOVA 15 (28): 69-78.

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. [online] Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [Último acceso: 19 Abr. 2020].

El estado de alarma ha reducido casi un 80 % los contagios potenciales por coronavirus

Según un estudio liderado desde la Universidad de Oviedo y publicado en la revista Economic Discussion Papers, el número de contagios potenciales por coronavirus en España se reducido en un 79,5 % por la declaración del estado de alarma del 14 de marzo.

Además señalan que el número de casos confirmados hubiera aumentado, en ausencia de estado de alarma, de 126 a 617 mil casos a fecha de 4 de abril de 2020. Con dicha medida, por tanto, se han evitado alrededor de 491 mil infecciones confirmadas.

Origen: El estado de alarma ha reducido casi un 80 % los contagios potenciales por coronavirus / madrimsd

Hipoglucemias provocadas por la sobreproducción de insulina

El hiperinsulinismo se trata de una enfermedad relacionada con la sobreproducción de insulina. Aunque en la mayoría de los casos esta afección está estrechamente relacionada con la hormona del crecimiento, no son solo los adolescentes quienes pueden llegar a padecerla (Valladares, 2018). Esta enfermedad se define como la condición de un individuo que tiene grandes cantidades de insulina en la sangre y, como consecuencia, la glucosa por debajo de la media. Si no está relacionado con la hormona del crecimiento suele estar provocado por un insulinoma, tumor benigno en el páncreas. Dicho tumor provoca la maduración temprana de la proteína que conforma la insulina, haciendo que se libere en la sangre antes de lo debido (Wisse et al., 2018).

En casos extremadamente raros puede darse una mutación genética en la proteína GDH provocando un cambio conformacional. Normalmente la proteína GDH instruye al páncreas cuando es necesario liberar insulina, mediante la unión a una molécula, llamada acelerador. La unión entre la GDH y la molécula se produce cuando la glucosa ha superado cierto umbral, pasando la GDH a ser una proteína activa. En cambio, las personas que padecen hiperinsulinismo por mutación de la proteína GDH están constantemente receptivas al acelerador sin importar el nivel de glucosa en sangre.  Por tanto, hay una señal constante al páncreas para que libere insulina y esto puede terminar en diabetes tipo 2, ya que el páncreas se termina por saturar. Como se ha mencionado, es una enfermedad muy rara y se detecta poco después del nacimiento (Europa Press, 2017).

Otro grupo de personas que son susceptibles a la sobreproducción de insulina, y la consecuente diabetes (Castro, 2013), son aquellas que sufren obesidad y desórdenes alimenticios. Comúnmente se piensa que la obesidad se da por tener un metabolismo lento pero, realmente, es todo lo contrario. La insulina participa en la distribución de grasas y cuanto más tejido graso debe alcanzar para realizar sus funciones, más va a tener que trabajar el páncreas para producir tales cantidades de insulina. Por lo tanto, al igual que en el caso anterior, llegará un punto en que el páncreas no pueda más y se produzca una diabetes de tipo 2. En los casos de obesidad y desórdenes alimenticios el hiperinsulinismo suele estar acompañado de otros problemas, como la obesidad central, el hígado graso y, en el caso de las mujeres, ovarios poliquísticos (Carrasco et al., 2013). 

Referencias:

Carrasco, F.; Galgani J. E.; Reyes M. ( 2013). Síndrome de la resistencia a la insulina. Estudio y manejo. Clínica las Condes 24(5): 827-837.

Castro, M. R. (2019). “Hiperinsulinemia: ¿es diabetes?”. Mayo Clinic [online]. Disponible en: https://www.mayoclinic.org/es-es/diseases-conditions/type-2-diabetes/expert-answers/hyper insulinemia/faq-20058488 [Último acceso: 08 Mar. 2020].

Europa Press (2017). “Una mutación genética promueve el hiperinsulinismo congénito”. Infosalus [online]. Disponible en: https://www.infosalus.com/salud-investigacion/noticia-mutacion-genetica-promueve-hiperinsulinismo-congenito-20170919073838.html [Último acceso: 08 Mar. 2020].

Valladares, B. (2018). “Hiperinsulinismo: a un paso de la diabetes”. Farmaten [online]. Disponible en: https://www.farmaten.com/blog/es/hiperinsulinismo-diabetes/ [Último acceso: 08 Mar. 2020].

Wisse, B.; Zieve, D.; Conaway, B. (2018). “Insulinoma”. Medlineplus [online]. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000387.htm [Último acceso: 08 Mar. 2020].

Comentario científico – informeCOVID

Ante el ritmo de crecimiento actual de casos de COVID-19, miembros de la comunidad científica han elaborado un comunicado con la intención de manifestar la necesidad de establecer medidas aún más restrictivas.

No es un bulo. Ni una crítica. Es una propuesta. Hablamos de que, entre ellos, se incluyen expertos que trabajan en áreas de salud pública, epidemiologia, infectología, microbiología, biología molecular, dinámica y propagación de epidemias y otras áreas relevantes para la comprensión de la diseminación del CoVID19 y los efectos de las medidas de control.

Expertos la dinámica y propagación de epidemias en el ámbito de las enfermedades infecciosas han realizado estimaciones para España utilizando múltiples modelos matemáticos y en todos los casos, bajo diferentes supuestos, existe convergencia en que habrá un gran volumen de casos en las próximas semanas. Esto se podría evitar si la restricción de la movilidad fuera total y se decretara sin demora.

Se pide que, expertos o relacionados con las áreas científicas nombradas firmen la petición para aportar una información sólida y basada en la evidencia científica para que las personas encargadas de tomar decisiones actúen rápido para minimizar el daño en la medida de lo posible.

Lee la petición y el comentario científico en el siguiente enlace:

Comparativa entre la sanidad de países desarrollados y subdesarrollados. El caso del SARS-CoV-2

Actualmente existe una crisis sanitaria por el sonado caso del nuevo coronavirus procedente, al parecer, de la provincia de Wuhan, China (virus que provoca la enfermedad COVID-19). Desde que se ha detectado al primer infectado, los estudios nos revelan que la mortalidad de este virus es de entorno al 2,3%. Se prevé una inversión de 675 millones de dólares americanos entre febrero y abril de este año para combatir la epidemia (1).
Según las previsiones, los avances sanitarios y los organismos de investigación permitirán que esta enfermedad pueda ser superada en poco tiempo. Sin embargo ante esta crisis, la Organización Mundial de la Salud (OMS, o WHO, del inglés World Health Organization) declaró la alerta sanitaria.
Por supuesto, es gracias a la posición de China en el panorama político internacional por lo que la OMS ha declarado esta alerta y se prevé tal inversión económica. Hay una gran diferencia entre los protocolos sanitarios de los países desarrollados y los países subdesarrollados. Desde el primer infectado por el SARSCoV-2 los medios de comunicación han alarmado a la población. Sin embargo, las enfermedades latentes en los países subdesarrollados no suele calar en los medios. Esto se explica por el paso de lo eventual a lo crónico.
La acción humanitaria es una respuesta puntual y concreta a determinadas crisis (ya sean catástrofes naturales o conflictos armados). Esta acción humanitaria llega a cronificarse en determinados países puede. En el ámbito de la salud podemos centrar nuestra atención en una serie de casos, por ejemplo la malaria. Es una enfermedad prevenible y tratable en los países desarrollados: existía en todo el mundo, pero su incidencia ha quedado reducida a poblaciones de recursos reducidos. A pesar de que la mitad de la población mundial estaba en riesgo de padecer el paludismo, en 2017 (con 219 millones de infectados y 435.000 fallecidos), en África subsahariana se encontraba el 93% de los casos y el 94% de las muertes por esta enfermedad (2).
Otro ejemplo: en 2018 hubo 10 millones de afectados por tuberculosis (3). En los países subdesarrollados azotados por estas enfermedades la estrategia está basada en ayuda humanitaria, en vez de cooperación al desarrollo, es decir, se priman las acciones para paliar los efectos más graves en lugar de trabajar con un sentido estratégico y estructural para solucionar el problema en el futuro.
Un último ejemplo: el cólera. Investigadores estiman desde 1,3 a 4 millones de afectados al año. Supone entre 21.000 y 143.000 muertes anuales. Para poder curar la enfermedad es imprescindible disponer de acceso al agua, ya que la muerte se produce por deshdratación, que puede ocurrir en cuestión de horas si no es tratada. Además, antes de que se manifieste, desde el primer día a los diez posteriores a la infección, el patógeno se encuentra en las heces del portador, por lo que son imprescindibles buenas condiciones de higiene si se pretende evitar el contagio. Esta enfermedad surge en zonas con difícil acceso al agua y con problemas de saneamiento. Tras el terremoto de Haití, un brote de cólera azotó a la población. “El cólera sigue siendo una amenaza global para la salud pública y un indicador de inequidad y falta de desarrollo social”, indica la OMS (4).
Esto demuestra que las medidas políticas de salud pública son manifestaciones de la economía, y la economía es el vehículo principal de las acciones políticas.

¿Por qué es un caso tan mediático?

El SARS-CoV-2 es un coronavirus de la familia de los virus causantes del resfriado común y enfermedades respiratorias agudas (5). Como nuevo virus que es, es necesaria la cooperación internacional y la actuación por parte de los organismos de prevención e investigación, a fin de que no se propague y que el impacto mundial se reduzca al mínimo. Sin embargo, algunas medidas recientemente tomadas deben ser vigiladas.
La cancelación de eventos como el Mobile World Crongress supone una gran caída en la economía de telefonía móvil china. El coste de la cancelación producida en Febrero del 2020 es de en torno a quinientos millones de euros (6). Sin embargo, habitualmente empresas como Apple (americana) no aparecen por el evento, y las que generan mayor expectación y un mayor impacto son Samsung (coreana), Xiaomi y Huawei (chinas).
En este contexto, la consecuencia del brote la COVID-19 más alarmante no es la mortalidad o el riesgo de propagación, sino la xenofobia; y las alarmas globales, ¿son fruto de una pandemia, o de una guerra comercial?

Autores: Óscar Costilla Legaz, Alba Casillas Nogales.

Bibliografía

1. WHO. El plan de preparación y respuesta mundial frente al nuevo coronavirus necesita US$ 675 millones. Retrieved from https://www.who.int/es/news-room/detail/05-02-2020-us-675-million-neededfor- new-coronavirus-preparedness-and-response-global-plan
2. WHO. (2018). Paludismo. Retrieved from https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/malaria
3. WHO. (2019b). Tuberculosis. Retrieved from https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/tuberculosis
4. WHO. (2019a). Cólera. Retrieved from https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/cholera
5. WHO.Preguntas y respuestas sobre la enfermedad por coronavirus (COVID-19). Retrieved from https://www.who.int/es/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/advice-for-public/q-a-coronaviruses
6. Asenjo, L. (2020, Feb 24,). El impacto económico del mobile world congress: Qué se juega barcelonacon la feria que ingresará 470 millones de euros en la ciudad. Retrieved from https://www.businessinsider.es/impacto-economico-mobile-world-congress-barcelona-377975

Autores: Óscar Costilla Legaz, Alba Casillas Nogales.