¿Coevolu…qué?

La coevolución es el proceso por el que dos o más organismos ejercen presión de selección mutua y sincrónica, en tiempo geológico, que resulta en adaptaciones específicas recíprocas (Janzen, 1980). Ehrlich y Raven acuñaron el término coevolución en 1964 aunque ya Darwin (1859) hablaba de este fenómeno en su libro El Origen de las Especies: “Así puedo comprender yo cómo una flor y una abeja pudieron lentamente -ya simultáneamente, ya una después de otra- modificarse y adaptarse entre sí del modo más perfecto mediante la conservación continuada de todos los individuos que presentaban ligeras variaciones de conformación mutuamente favorables”.

Una de las hipótesis más famosas referidas a la coevolución es la hipótesis de la Reina Roja, propuesta por Leigh Van Val en en 1973. Esta establece que “para un sistema evolutivo, la mejora continua es necesaria para sólo mantener su ajuste a los sistemas con los que está coevolucionando”. Un ejemplo de esto se encuentra en el modelo depredador-presa. Si el conejo corre más rápido, el zorro debe adaptarse para poder correr más rápido y cazar a su presa (Ene, 2014).

Un ejemplo de coevolución por mutualismo entre una planta y un polinizador es el observado entre colibríes y flores. Algunos investigadores creen que las plantas y colibríes han coevolucionado ya que se observa una gran complementariedad entre sus estructuras, lo que aumenta la eficiencia en la extracción del néctar por parte de las aves. Características de las plantas tales como el color de las flores, la secreción de néctar, orientación, disposición de estructuras sexuales y forma tubular de las corolas, entre otras, se consideran producto de esa co-adaptación respecto a ciertas características de los colibríes, como su capacidad visual, dependencia del néctar, forma de sus picos, patrón de vuelo, etc. Sin embargo, otros científicos afirman que se necesita una fuerte especialización que induzca el proceso co-evolutivo y en este caso, no la hay. Alegan que muchos colibríes visitan plantas con corolas que no se ajustan exactamente a su pico con bastante frecuencia como para no depender de aquellas que se acoplan con precisión.

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Imagen 1. Colibrí alimentándose del néctar de una flor

Otro ejemplo se da entre las mariposas del género Heliconius y las plantas del género Passiflora, popularmente conocidas como “flores de la pasión”. Este nombre fue escogido por el botánico inglés Leonard Plukenet y proviene del latín flos passionis (flor de la pasión). Los primeros misioneros en América, identificaron en las flores similitudes morfológicas con los instrumentos usados en la pasión de Cristo, como la corona floral con tintes sanguíneos simulando la corona de espinas ensangrentada y los tres carpelos cabezudos simulaban los tres clavos.

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Imagen 2. Huevo de mariposa sobre un zarcillo de una flor de la pasión.

Estas plantas son capaces de desarrollar estructuras que se asemejan a los huevos de las mariposas que la usan como hospedadora. Se trata de un ingenioso mecanismo que evita la oviposición por parte de otras mariposas. Las larvas que se desarrollan sobre las hojas se alimentan de ellas por lo que una superpoblación de larvas podría poner en peligro la integridad de la planta.

Otro ejemplo de coevolución con el que convivimos a diario es el microbioma humano. Este conjunto de microorganismos que habitan de forma natural en individuos sanos, ha coevolucionado con nosotros. Un ejemplo de ello son los microorganismos que habitan en nuestro tracto intestinal (Ruth, 2008).

En los últimos años ha surgido una teoría llamada Teoría Hologenómica de la evolución, según la cual, nuestro microbioma juega un papel fundamental en la evolución de la especie. Por ejemplo, estos micoorganismos son los encargados de producir compuestos aromáticos que actúan como reclamo sexual (feromonas) y por lo tanto condicionan la conducta reproductiva, y con ello, la supervivencia de la especie. Esto sugiere que el éxito en la reproducción de plantas y animales puede depender, en parte, del conjunto particular de microbios albergados por cada individuo.

Algunos investigadores han empezado a considerar a los individuos como el conjunto del individuo en sí y su microbioma y la coevolución de ambos podría ser determinante en la supervivencia del individuo. Un caso curioso se da en los corales. Debido a su escaso sistema inmune, no serían capaces de luchar contra infecciones simples que pronto se conviertirían en su sentencia de muerte. Su microbioma actúa como defensa en caso de infección, salvando así a los individuos (Donaire, 2013).

La coevolución es un proceso que aún presenta multitud de incógnitas a los investigadores, cuya respuesta puede ser clave para el paradigma evolutivo. Por ello, debemos centrar nuestros esfuerzos en esclarecer los sucesos coevolutivos y quién sabe si la concepción de la evolución podría cambiar por completo.

 

Bibliografía:

Donaire, P. (2013) Hologenoma: Una nueva visión de la evolución. Recuperado el 24 de abril de 2017 de: http://bitnavegante.blogspot.com.es/2013/01/hologenoma-una-nueva-vision-de-la-evolucion.html

Ene, I. V. y Bennett, R. J. (2014) The Red Queen hypothesis: Review from The cryptic sexual strategies of human fungal pathogens. Nature Reviews Microbiology, 12, 239–251. doi:10.1038/nrmicro3236

Janzen, D. H. (1980) When is it coevolution?. Evolution, 34(3) pp. 611-612.

Ruth, E. L., Hamady, M., Lozupone, C., Turnbaugh, P. J., Ramey, R. R., Bircher, J. S., Schlegel ML, Tucker TA, Schrenzel MD, Knight R, Gordon JI. (2008) Evolution of mammals and their gut microbes. Science, 20;320(5883):1647-51. doi: 10.1126/science.

El cáncer de mama y los organomateriales

Los organometales son compuestos que poseen enlaces entre átomos de metal y átomos de carbono. Estos enlaces son de tipo covalentes y bastante polares, comparten la polaridad de los metales del grupo II (los más polares), siendo estos los alcalinotérreos, como los irganoberillio y organocalcio. Muchos de estos organometales tienen tanto como propiedades termodinámicas como cinéticas. Debido a esto, los organometales tienen aplicaciones en muchos campos; como la medicina, química, biología, bioquímica… etc.
En este articulo nos centraremos en el ferroceno o ferrocene. La síntesis original del ferrocene fue descrita por Keasly y Pauson en 1951 en la Duquesne University of the Holy Ghost. Sugirieron que el Ferrocene se formaba después de la reducción del cloruro de hierro II con el bromuro de cilopentadienilmagnesio según la ecuación química:

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El ferrocene se trata de un cristal solido naranja cuya fórmula química es Fe(C5H5)2. Sus principales aplicaciones son en la medicina. Por ejemplo, en el cáncer de mama, donde el ferrocene ocupa un papel importante. Esto es debido a que el ferrocene tiene propiedades únicas como su aromaticidad, estabilidad en medio acuoso y potencial redox (medida de la actividad de los electrones de las reacciones redox). El medicamento por excelencia es el Tamoxifeno, que se emplea en la reducción del riesgo de cáncer de mama en mujeres.

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Imagen 1: Estructura química de la molécula de ferrocene.
El Tamoxifeno puede reducir el riesgo de recurrencia del cáncer de mama, reduce el riesgo de que se forme un tumor en la otra mama, es capaz de disminuir grandes tumores antes de la cirugía y desacelera o detiene (dependiendo del caso) el crecimiento del cáncer de mama en estado avanzado y en mujeres premenopáusicas y postmenopáusicas. Pero también ofrece otros beneficios que no están relacionados con el cáncer como la reducción de concentración de colesterol y ayuda a detener la pérdida de tejido óseo después de la menopausia. Estos beneficios son posibles gracias a que bloquea la acción de estrógenos en las células de las mamas, pero activa su función en las células del hígado y de los huesos.
El Tamoxifeno es un anti estrógeno no esteroidal, es decir, sin hormonas y ha sido un anticancerígeno muy usado en el cáncer de mama en los últimos 30 años. Su mecanismo de acción es el siguiente. Al ser un anti estrógeno se adhiere a unos estrógenos específicos (busca ciertos receptores en su membrana y se adhiere ellos) y los induce un cambio conformacional. De esta manera, altera o bloquea la expresión de los genes que dependan de estos estrógenos. Sus efectos, entre otros, son: la reducción de niveles de cierto factor de crecimiento que estimula la proliferación de células tumorales (factor de crecimiento insulina simil tipo 1) y el aumento de la secreción de un factor que inhibe el crecimiento de las células tumorales.
Pero no acaba ahí, el tamoxifeno es un medicamento que se transforma en el hígado en varios metabolitos activos, es decir, sustancias que se producen en el organismo debido a un medicamento que posee unas propiedades terapéuticas. Este es el caso del hidroxitamoxifeno, que posee una mayor afinidad por los estrógenos específicos que se nombraron anteriormente. Otro sería el endoxifeno, que tiene mayor concentración, pero tiene las mismas características que el hidroxitamoxifeno. Este último es el metabolito más activo y se ha demostrado en muchos estudios que la respuesta clínica viene ligada muy fuertemente.
En conclusión, no sabemos mucho acerca de los organometales, pero se han descubierto una gran cantidad de aplicaciones; tanto en la industria, en la química, como en la medicina. Este último caso es el del tamoxifeno, un ferroceno que reduce el riesgo de formación de un tumor en el otro pecho, en el caso de mujeres con cáncer de mama.
Referencias:
Gilles Gasser y Nils Metzler-Nolte, 2012, The potential of organometallic complexes in medicinal chemistry. ScienceDirect. Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367593112000051

Malay Patra y Gilles Gasser. 2012. Organometallic Compounds: An Opportunity for Chemical Biology?. NCBI. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22619182

Marvin Rausch, Martin Vogel y Harold Rosenberg. 1957. Ferrocene: A novel organometallic compound. ACS. Disponible en: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed034p268

Pieter CA Bruijnincx y Peter J Sadler. 2008. New trends for metal complexes with anticancer activity. ScienceDirect.Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136759310700169X
Wee Han Ang, Angela Casini, Gianni Sava, Paul J. Dyson. 2011. Organometallic ruthenium-based antitumor compounds with novel modes of action. ScienceDirect. Disponible en:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022328X1000700X

Imagen destacada: Hospital de la milagrosa (Unidad de mama), del artículo Cancer de mama:10 factores de riesgo.

Syn 3.0, una célula sintética con menos de 500 genes

Sin título

Grupo de células JCVI-syn3.0 que muestran una forma esférica de tamaño variable. Fuente: http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253

La biología sintética es una disciplina en auge en los últimos años. Syn 3.0 es una célula sintética capaz de reproducirse y sobrevivir en condiciones de laboratorio. Posee el que actualmente se cree el genoma mínimo para la vida: 473 genes, de los cuales, 149 son un misterio. Esto son unos 50 genes menos que el organismo con el genoma más pequeño que se conoce, Mycoplasma genitalium.

Puedes leer la noticia completa en: http://francis.naukas.com/2016/03/25/el-organismo-sintetico-con-menos-genes/ y la publicación original en: http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253