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¿Por qué la enfermedad Rh no está presente en otros mamíferos?

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He leído sobre la enfermedad hemolítica Rhesus D del recién nacido, a veces llamada "enfermedad Rh". Es raro, pero puede suceder cuando un bebé Rh + es concebido por una madre Rh-. Esto plantea muchas preguntas. He escuchado que este problema solo ocurre con los humanos; Si es así, ¿por qué no afecta a otros mamíferos como los monos Rhesus? ¿Dónde a lo largo de la línea de tiempo evolutiva se produjo la enfermedad Rh en primer lugar?


El Rh es solo un factor proteínico (antigénico) en los glóbulos rojos; no es una ENFERMEDADSi está presente en la sangre, es Rh positivo. Si no es Rh negativo, una persona Rh negativa si se expone a sangre Rh positiva formará anticuerpos específicos contra los antígenos Rh. En caso de embarazo, los antígenos Rh del feto no se exponen a la sangre Rh negativa de la madre durante el primer embarazo, ya que las dos sangre están bien separadas por la placenta.

Sin embargo, durante el parto del primer hijo existe la posibilidad de que la sangre materna se exponga a pequeñas cantidades de sangre Rh positiva del feto. En tales casos, la madre comienza a preparar anticuerpos contra los antígenos Rh en su sangre.

En el caso de sus embarazos posteriores, los anticuerpos Rh de la madre Rh negativa pueden filtrarse a la sangre del feto Rh positivo y destruir los glóbulos rojos fetales. Esto podría ser fatal para el feto o causar anemia severa e ictericia al bebé. eritroblastosis fetal surge.

Esta condición se puede evitar administrando anticuerpos anti-Rh a la madre inmediatamente después de su primer parto.

Esto no es una enfermedad sino que es solo el resultado de la reacción antígeno-anticuerpo, en lo que respecta a los monos Rhesus, es un factor innato, común a todos, es bastante similar al caso de los monos Rhesus. bacilo turingiensico en biotecnología. Cuando se insertan en células vegetales, estas fitotoxinas bacterianas causan estragos como agente insecticida; mientras que parecen no tener exactamente ningún efecto dentro de las bacterias. También puede considerar el caso de Penicillium notatumEstos organismos son capaces de causar daño a otros organismos vivos pero no se ven afectados por sí mismos.

Similar es el caso de los monos Rhesus.


La investigación de microorganismos alienígenas muestra que los humanos y otros mamíferos podrían luchar para combatir los gérmenes espaciales

El sistema inmunológico de los mamíferos, incluidos los humanos, podría tener dificultades para detectar y responder a los gérmenes de otros planetas, sugiere una nueva investigación.

Los microorganismos (como bacterias y virus) podrían existir más allá de la Tierra, y hay planes para buscar signos de ellos en Marte y en algunas de las lunas de Saturno y Júpiter.

Tales organismos pueden estar basados ​​en diferentes aminoácidos (bloques de construcción clave de toda la vida) que las formas de vida en la Tierra.

Científicos de las universidades de Aberdeen y Exeter probaron cómo las células inmunes de los mamíferos respondían a los péptidos (combinaciones de aminoácidos) que contienen dos aminoácidos que son raros en la Tierra pero que se encuentran comúnmente en los meteoritos.

La respuesta inmune a estos péptidos & # 8220 extraños & # 8221 fue & # 8220 menos eficiente & # 8221 que la reacción a los comunes en la Tierra.

El estudio, realizado en ratones, cuyas células inmunes funcionan de manera similar a las de los humanos, sugiere que los microorganismos extraterrestres podrían representar una amenaza para las misiones espaciales y en la Tierra si fueran devueltos.

& # 8220 El mundo ahora es muy consciente del desafío inmunológico que plantea la aparición de nuevos patógenos & # 8221, dijo el profesor Neil Gow, vicerrector adjunto (Investigación e Impacto) de la Universidad de Exeter.

& # 8220Como experimento mental, nos preguntamos qué pasaría si estuviéramos expuestos a un microorganismo que había sido recuperado de otro planeta o luna donde la vida había evolucionado.

& # 8220Existen algunos bloques de construcción orgánicos muy inusuales fuera del planeta Tierra, y estos podrían usarse para formar las células de tales microbios alienígenas.

& # 8220 ¿Nuestro sistema inmunológico podría detectar proteínas hechas de estos bloques de construcción no terrestres si tales organismos fueran descubiertos y llevados de regreso a la Tierra y luego escaparan accidentalmente?

& # 8220Nuestro artículo aborda este hipotético evento. & # 8221

El estudio fue dirigido por científicos del Centro MRC de Micología Médica, que se mudó de Aberdeen a Exeter el año pasado.

Los investigadores examinaron la reacción de las células T, que son clave para las respuestas inmunitarias, a los péptidos que contienen aminoácidos que se encuentran comúnmente en los meteoritos: isovalina y ácido α-aminoisobutírico.

La respuesta fue menos eficiente, con niveles de activación del 15% y el 61%, en comparación con el 82% y el 91% cuando se expuso a péptidos hechos completamente de aminoácidos que son comunes en la Tierra.

& # 8220La vida en la Tierra se basa en 22 aminoácidos esenciales & # 8221, dijo la autora principal, la Dra. Katja Schaefer, de la Universidad de Exeter. & # 8220 Presumimos que las formas de vida que evolucionaron en un ambiente de diferentes aminoácidos podrían contenerlos en su estructura. Sintetizamos químicamente & # 8216exo-péptidos & # 8217 que contienen aminoácidos que son raros en la Tierra, y probamos si el sistema inmunológico de un mamífero podría detectarlos.

& # 8220Nuestra investigación mostró que estos exopéptidos todavía se procesaban y las células T todavía estaban activadas, pero estas respuestas eran menos eficientes que para los péptidos de la Tierra & # 8216ordinary & # 8217.

& # 8220 Por lo tanto, especulamos que el contacto con microorganismos extraterrestres podría suponer un riesgo inmunológico para las misiones espaciales con el objetivo de recuperar organismos de exoplanetas y lunas. & # 8221

El descubrimiento de agua líquida en varios lugares del sistema solar plantea la posibilidad de que la vida microbiana haya evolucionado fuera de la Tierra y, por lo tanto, podría introducirse accidentalmente en el ecosistema de la Tierra.

Referencia: “Una respuesta inmune debilitada a los exo-péptidos sintéticos predice un riesgo potencial de bioseguridad en la recuperación de exo-microorganismos” por Katja Schaefer, Ivy M. Dambuza, Sergio Dall'Angelo, Raif Yuecel, Marcel Jaspars, Laurent Trembleau, Matteo Zanda , Gordon D. Brown, Mihai G. Netea y Neil AR Gow, 17 de julio de 2020, Microorganismos.
DOI: 10.3390 / microorganismos8071066


Por qué la experimentación con animales no funciona. Razón 3: Los animales no son pequeños humanos

Su hijo, mi padre y todos nuestros seres queridos que pueden estar sufriendo enfermedades no son ratas, perros o monos. Entonces, ¿por qué los experimentadores con animales siguen tratándolos como si lo fueran?

Suponga que es un experimentador y está determinando si la metilprednisolona, ​​un esteroide, ayudará a los humanos con una lesión de la médula espinal. Después de aplastar la médula espinal de muchos animales diferentes, prueba el medicamento en ellos. Mis colegas y yo miramos los estudios publicados (62 en total) y aquí están los resultados desglosados ​​por especies [1]:

  • En gatos: la droga fue mayormente efectiva
  • Perros: mayormente efectivos
  • Ratas: en su mayoría ineficaces
  • Ratones: siempre ineficaces
  • Monos: efectivo (1 experimento)
  • Oveja: ineficaz (1 experimento)
  • Conejos: los resultados se dividieron por la mitad

Con base en estos resultados, ¿puede determinar si la metilprednisolona ayudará a los humanos con una lesión de la médula espinal?

Esto lleva a la tercera razón principal de mi serie por la que la experimentación con animales no es confiable para comprender la salud y la enfermedad humanas:

EN RELACIÓN A LA FISIOLOGÍA, LOS ANIMALES NO SON PEQUEÑOS HUMANOS

Al notar cómo los resultados de la metilprednisolona diferían entre las especies, luego examinamos las razones detrás de esto [2]. Descubrimos que las condiciones de vida, el estrés y la artificialidad de los modelos afectan los resultados de las pruebas.

Además, los resultados de las pruebas varían según la especie e incluso según las cepas dentro de una especie, debido a las diferencias entre especies y entre cepas en la neurofisiología y las funciones de los genes relevantes. Por ejemplo, la patología celular y tisular de la lesión de la médula espinal, los mecanismos de reparación de la lesión y la recuperación de una lesión varían mucho entre las diferentes cepas de ratas y ratones.

Así como no eres una versión más grande de un ratón o un mono, tampoco son versiones más pequeñas de ti. Esta foto puede darte algunas ideas de por qué.

Aunque compartimos la mayoría de nuestros genes con otros mamíferos, existen diferencias críticas en cómo funcionan realmente nuestros genes. Como analogía, como los pianos tienen las mismas teclas, los humanos y los animales comparten los mismos genes. ¿Qué nos diferencia? La forma en que se expresan los genes o claves. Toca las teclas en un orden determinado y escuchas a Chopin, un orden diferente y escuchas a Ray Charles, pero un orden diferente y es Jerry Lee Lewis. En otras palabras, las mismas claves o genes, pero resultados muy diferentes.

Para sortear estas diferencias, los experimentadores alteran los genes de los animales en un intento de hacerlos más "parecidos a los humanos". ¿Esto funciona?

¿Cuán humanos son los ratones "humanizados"?

Los ratones se utilizan ampliamente debido a su supuesta similitud genética con los humanos y porque se ha cartografiado todo su genoma. Sus genes han sido manipulados para hacerlos más "humanos". Sin embargo, como vimos en el artículo anterior, si colocamos un gen humano en un ratón, es probable que ese gen funcione de manera muy diferente a como funciona en nosotros. Para continuar con la analogía del piano, la tecla que tocaba a Chopin ahora toca a Ray Charles.

Incluso entre los ratones, los genes correspondientes pueden comportarse de manera muy diferente. La alteración de un gen en una cepa de ratones es letal, mientras que la alteración de ese gen en otra cepa no tiene ningún efecto [3]. Seis cepas de ratones, que comparten la misma mutación genética que causa el síndrome del X frágil, muestran comportamientos radicalmente diferentes. En otras palabras, una cepa de ratones no es predictiva de otra cepa de ratones.

Estos son solo algunos ejemplos. Cuanto más miramos, más descubrimos que los modelos animales "humanizados" no están cumpliendo su promesa. Eso es porque los genes humanos todavía se encuentran en animales no humanos.

¿Son suficientemente humanos los primates no humanos?

En lugar de ratones, muchos experimentadores utilizan primates no humanos (NHP), con la esperanza de que imiten los resultados humanos. Aquí, sin embargo, la barrera de las especies es real. Hay una razón por la que un mono parece un mono y su esposa o esposo parece alguien con quien deseaba casarse. Nuestras diferentes apariencias externas son un reflejo de las diferencias en nuestra biología interna.

Los chimpancés comparten el 98 por ciento de nuestros genes, sin embargo, existen muchas diferencias entre los chimpancés y los humanos en la secuencia de ADN y en cómo funcionan nuestros genes [4]. En última instancia, estas diferencias genéticas causan diferencias en la fisiología.

La investigación de vacunas contra el VIH / SIDA utilizando NHP es uno de los fracasos más notables en la experimentación con animales. Se ha invertido mucho tiempo, energía y dinero en estudiar el VIH en chimpancés y otros PNH. Sin embargo, las aproximadamente 90 vacunas contra el VIH probadas en animales fallaron en humanos [5].

¿Recuerda cuando se aclamó la terapia de reemplazo hormonal (TRH) para prevenir enfermedades cardíacas y accidentes cerebrovasculares? La campaña para prescribir TRH en millones de mujeres se basó en gran parte en experimentos con primates no humanos. Ahora se sabe que la TRH incrementar el riesgo de estas enfermedades en las mujeres [6].

Los experimentos que utilizan monos no son más predictivos de las respuestas humanas que los que utilizan cualquier otro animal. Este es el problema esencial del uso de otras especies para informar la salud humana.


No hay dos humanos iguales en fisiología. Incluso los gemelos idénticos difieren en su susceptibilidad a las enfermedades y en sus respuestas a los medicamentos. Si no podemos extrapolar de manera confiable de un gemelo idéntico a otro, ¿cómo podemos esperar extrapolar los resultados de diferentes especies a los humanos?

Volvamos a la metilprednisolona. ¿Reunimos los resultados de todas las especies probadas? Si lo hacemos, nuestra respuesta sobre la utilidad de la droga puede depender de si la mayoría de los experimentos involucraron ratas y ratones, que mostraron que la droga era en gran medida ineficaz, o gatos y perros, que mostraron lo contrario.

Si, en cambio, ponemos nuestra fe en los resultados de las especies que creemos que son las más predictivas de las respuestas humanas, ¿cómo sabemos qué especie elegir? ¿Monos o ratas? Pero no se detiene ahí: ¿confiamos en los resultados de un cierto cepa de rata y no de otra cepa?

Entonces, ¿cuál es la respuesta final? No lo sabemos. Además de ser increíblemente crueles y derrochadores, los experimentos con animales son completamente inútiles para determinar si la metilprednisolona es efectiva en humanos. Bastante frustrante, ¿no? Ese es el punto.

Estén atentos para mi próximo artículo: Las 3 principales formas en que la experimentación con animales daña a los humanos. Comparte tus pensamientos. ¿Qué crees que son?

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No solo inteligencia: por qué los humanos merecen ser tratados mejor que los animales

Una de las ideas fundamentales del movimiento por los derechos de los animales es que no existen diferencias fundamentales entre humanos y animales: los humanos son solo animales, solo que más inteligentes (Ryder, 1991). Por lo tanto, algunos argumentan, dado que tener un cerebro más grande es solo otra peculiaridad, como tener colmillos más grandes, los animales deberían tener muchos de los mismos derechos que los humanos. En particular, deberían tener el derecho a la vida, el derecho a la libertad y el derecho a no ser utilizado por los seres humanos. Además, el bienestar de los seres humanos no debe anteponerse al bienestar de los animales (Singer, 1991), por lo que la investigación en animales no puede justificarse mediante mejoras en la salud humana, como afirman los científicos (Ringach, 2011 Bennett y Ringach). , 2016). Por supuesto, todo esto va en contra de los valores de todas las sociedades humanas desde la prehistoria hasta la fecha, que han utilizado a los animales como alimento, vestido, trabajo y entretenimiento. No importa, dice el activista por los derechos de los animales, eso no es ético y tiene que detenerse (Reagan, 1985).

En el pasado, la justificación de la primacía humana sobre los animales provenía de religiones que afirmaban que los humanos son superiores a los animales porque tienen un alma inmortal y que Dios ordenó a los humanos gobernar a los animales. Sin embargo, la Teoría de la Evolución y la fisiología moderna han rechazado esas creencias, mostrando que existe un continuo evolutivo entre animales y humanos y que no existen diferencias fundamentales entre la fisiología de los humanos y otros mamíferos (Rachels, 1990). Si la única diferencia entre humanos y animales es la de una inteligencia superior, ¿eso justifica que nos tratemos mejor que a los animales? ¿O se trata simplemente de un comportamiento egoísta, "especismo", como lo ha llamado el defensor de los derechos de los animales Richard Ryder (Ryder, 1991)? Para fortalecer su caso, los defensores de los derechos animales invocan el “caso marginal”: estos incluyen a los bebés y aquellos con un deterioro mental significativo que, al carecer de inteligencia superior, deberían ser tratados de la misma manera que los animales (Reagan, 1985 Singer, 1991). De lo contrario, argumentan, deberíamos estar preparados para otorgar a los animales los mismos derechos que les damos fácilmente a estos humanos de casos marginales.

Sin embargo, la neurociencia moderna ha descubierto muchas diferencias entre los humanos y el resto de animales que nos hacen únicos. Estas diferencias no se limitan a una diferencia cuantitativa en la inteligencia, sino que se extienden a muchas otras habilidades mentales y conductuales que nos hacen completamente únicos (Penn et al., 2008), un tipo de ser cualitativamente diferente. A continuación, proporciono una lista de las habilidades más importantes.

  1. Teoria de la mente es la capacidad de comprender lo que otras personas sienten y piensan [págs. 172-178 en (Blackmore, 2004) págs. 48-54 en (Gazzaniga, 2008)]. Hacemos eso ejecutando dentro de nuestras cabezas un modelo de lo que está sucediendo en la mente de otra persona. Por supuesto, el modelo no siempre es correcto, pero sin embargo es extremadamente valioso porque nos permite predecir el comportamiento de las personas que nos rodean. La teoría de la mente parece requerir la ínsula anterior derecha, una parte de la corteza cerebral que evolucionó muy rápidamente en los simios. La función de la ínsula anterior derecha es crear modelos hipotéticos del estado interno de nuestro cuerpo en diferentes circunstancias (Craig, 2010, 2011). Por ejemplo, cuando imaginamos cómo se sentiría apuñalar nuestro dedo del pie, ¿la ínsula anterior derecha está haciendo eso? Asimismo, la ínsula anterior derecha puede hacer un modelo del estado interno del cuerpo de otra persona. Por supuesto, la teoría de la mente es mucho más que eso e involucra las habilidades cognitivas de muchas otras partes del cerebro. La investigación sobre la teoría de la mente ha revelado que es exclusivamente humana (Penn y Povinelli, 2007), aunque algunos estudios afirman haberla encontrado en forma rudimentaria en chimpancés (Call y Tomasello, 2008 Yamamoto et al., 2013). Un aspecto negativo de la teoría de la mente es que a menudo crea la ilusión de atribuir la conciencia humana a objetos o animales inanimados. De la misma manera que proyectamos nuestros pensamientos y sentimientos a una persona que vemos comportarse de manera similar a nosotros, proyectamos pensamientos y sentimientos humanos a un animal o un objeto que vemos haciendo algo que se asemeja al comportamiento humano. Esta forma delirante de teoría de la mente es responsable de la antropomorfización de los animales que es tan común en la cultura moderna.
  1. Memoria episódica. Hay dos formas básicas de memoria: procedimental y declarativa [págs. 303-306 en (Gazzaniga, 2008)]. La memoria procedimental está presente tanto en humanos como en animales y consiste en la retención de habilidades perceptivas, motoras y cognitivas que luego se expresan de manera inconsciente. Por ejemplo, cuando caminamos, nadamos, esquiamos, escuchamos música, escribimos en un teclado o procesamos la información visual que obtenemos de una pantalla de televisión, usamos la memoria procedimental. La memoria declarativa almacena información sobre hechos y creencias sobre el mundo y se puede dividir en memoria semántica y episódica. La memoria semántica se trata de hechos en el mundo que se mantienen por sí mismos, independientemente de nuestro yo, mientras que la memoria episódica es recordar cosas que nos sucedieron. Es decir, la memoria episódica retiene los eventos tal como los experimentamos nosotros mismos en un lugar y un momento determinados. La memoria episódica parece ser exclusivamente humana, porque involucra experiencias subjetivas, un concepto del yo y del tiempo subjetivo. Esto es importante porque nos permite viajar mentalmente en el tiempo a través de experiencias subjetivas, mientras que los animales están encerrados en el presente de su estado motivacional actual.

  1. Emociones humanas. Los mamíferos, las aves y algunos otros animales tienen un conjunto de seis emociones básicas enumeradas por Ekman: ira, miedo, disgusto, alegría, tristeza y sorpresa.Sin embargo, los humanos somos capaces de sentir muchas otras emociones que regulan nuestro comportamiento social y la forma en que vemos el mundo: culpa, vergüenza, orgullo, honor, asombro, interés, envidia, nostalgia, esperanza, desesperación, desprecio y muchas otras. Si bien las emociones como el amor y la lealtad pueden estar presentes en los mamíferos que viven en sociedades jerárquicas, las emociones como la culpa, la vergüenza y sus contrapartes el orgullo y el honor parecen ser exclusivamente humanas. Hay mucha controversia en estos días sobre si los perros sienten culpa y vergüenza, hay evidencia de que no, pero también pueden haber adquirido esta emoción como una forma de interactuar con los humanos. Lo que está claro es que muchas de las emociones que valoramos como humanos no están presentes en los animales.

  1. Empatía y compasión. La empatía se define como la capacidad de sentir lo que otra persona siente desde su propio marco de referencia. Es un hecho bien establecido que muchos animales reaccionan a la angustia de otros animales mostrando signos de angustia ellos mismos. Sin embargo, esto no parece representar una verdadera empatía como se definió anteriormente, sino una respuesta de estrés codificada genéticamente en anticipación al daño. Dado que la empatía requiere sentir lo que la otra persona siente desde su propio marco de referencia, parece requerir la teoría de la mente. Solo si eliminamos el requisito de adoptar el marco de referencia del otro, podemos decir que los animales tienen empatía. La empatía involucra la ínsula anterior recientemente evolucionada en humanos (Preis et al., 2013), bonobos y chimpancés (Rilling et al., 2012). Actualmente se piensa que la compasión es diferente de la empatía porque involucra muchas otras partes del cerebro. Parece estar asociado con elementos culturales y cognitivos complejos. Por lo tanto, parece seguro asumir que los animales no pueden sentir compasión.
  1. Lenguaje y cultura. Aunque los animales se comunican entre sí mediante sonidos, signos y lenguaje corporal, el lenguaje humano es un salto cualitativo de cualquier forma de comunicación animal en su capacidad única de transmitir información objetiva y no solo estados emocionales. En eso, el lenguaje humano está vinculado a nuestra capacidad para almacenar grandes cantidades de memoria semántica y episódica, como se definió anteriormente. El cerebro humano tiene una capacidad única para aprender rápidamente idiomas hablados durante un portal que se cierra alrededor de los 5-6 años de edad. Los intentos de enseñar el lenguaje de señas a los simios solo han tenido un éxito limitado y pueden atribuirse a una humanización del cerebro de esos animales, que se crió dentro de la cultura humana. La eficacia del lenguaje hablado y escrito para almacenar información a lo largo de muchas generaciones dio origen a las culturas humanas. El funcionamiento del cerebro humano no puede entenderse sin tener en cuenta la cultura. La cultura da forma por completo a la forma en que pensamos, sentimos, percibimos y nos comportamos. Aunque hay casos documentados de transmisión de información aprendida a través de generaciones en animales, produciendo lo que podríamos llamar una cultura animal, ningún animal está tan moldeado por la cultura como nosotros.
  1. Sentido estético o la apreciación de la belleza también parece ser exclusivamente humana. Por supuesto, los animales pueden producir una gran belleza en forma de cuerpos coloridos, canciones y comportamiento ingenioso. Lo que parece faltar es su capacidad para apreciar y valorar esa belleza más allá de los estereotipos de apareamiento y comportamientos territoriales. Incluso los intentos de enseñar a los chimpancés a producir arte mediante el dibujo han fracasado en gran medida.
  1. Ética es la capacidad de apreciar la equidad, la justicia y los derechos. Es el núcleo mismo de nuestra capacidad para formar sociedades estables y cooperar para lograr objetivos comunes. Depende de la teoría de la mente (que nos permite "ponernos en el lugar de otra persona") de las emociones sociales como la culpa, la vergüenza, el orgullo y el desprecio por la empatía y la compasión y la herencia cultural. Al carecer de todas esas habilidades mentales, los animales no tienen sentido de la ética. Aunque algunos estudios han demostrado que los monos tienen un sentido primitivo de la justicia (especialmente cuando se aplica a sus propios intereses), no es más que una pálida anticipación de nuestro sentido de la justicia. Simplemente sirve para mostrar cómo esa ética está arraigada en nuestra historia evolutiva. El hecho de que los animales no puedan comprender ni remotamente el concepto de derechos es un fuerte argumento de por qué no deberían tener derechos. ¿Qué sentido tiene dar a los animales algo que no saben que les falta?

  1. Conciencia extendida. La cuestión de qué es la conciencia ha sido denominada por científicos y filósofos como “el problema difícil” debido a la dificultad de dar respuesta a ella (Blackmore, 2004). Por lo tanto, la pregunta relacionada de si los animales tienen conciencia, o qué animales la tienen, permanece igualmente sin respuesta en el sentido estricto. Sin embargo, en función de su comportamiento, comúnmente asumimos que los animales como gatos, perros y caballos son conscientes y pueden tomar algunas decisiones autónomas. Por otro lado, a menos que invocamos alguna definición mística de conciencia, es seguro asumir que los animales con pequeños sistemas nerviosos, como medusas, gusanos, estrellas de mar, caracoles y almejas, no tienen conciencia alguna. Son como plantas: seres vivos capaces de reaccionar al medio ambiente como autómatas. Eso deja muchos animales para los que es difícil adivinar si están conscientes o no: insectos, peces, pulpos, lagartijas y pequeños mamíferos como ratones y ratas. Lo que ha ido quedando claro es que los humanos poseemos un tipo de conciencia que ningún otro animal tiene: la capacidad de vernos a nosotros mismos como yoes que se extienden del paso al futuro [págs. 309-321 (Gazzaniga, 2008)]. Este tipo especial de conciencia ha sido llamado por el neurocientífico Antonio Damasio "conciencia extendida" [Capítulo 7 en (Damasio, 1999)] y nos permite una especie de "viaje mental en el tiempo" para revivir eventos del pasado y predecir lo que nos puede pasar. en el futuro (Suddendorf y Corballis, 2007). La conciencia extendida se basa en nuestra capacidad de tener memoria episódica y teoría de la mente. La memoria episódica configura eventos recordados en torno a la imagen del yo, mientras que la teoría de la mente nos permite crear un modelo de nuestra propia mente tal como fue durante un evento pasado o formular hipótesis sobre cómo sería en un evento futuro. También debo señalar que algunos animales (simios, delfines y elefantes) pueden llegar a tener memoria episódica, teoría de la mente y, por lo tanto, conciencia ampliada. Sin embargo, esto todavía está en duda.
  1. Sufrimiento y felicidad. Es un error común confundir el sufrimiento con el dolor y la felicidad con la alegría. El dolor es la representación de un estado corporal y la emoción asociada a él (Craig, 2003). Asimismo, la alegría es una emoción asociada a un estado corporal excitado pero placentero en un ambiente agradable. El sufrimiento y la felicidad son mucho más profundos que eso y se refieren a la totalidad de un estado mental, que abarca la cognición, la emoción y el estado de conciencia. Aunque el sufrimiento y la felicidad se asocian normalmente a determinadas emociones, no siempre existe una correspondencia con ellas. Por ejemplo, uno puede ser feliz sintiéndose asustado o triste, o sufrir incluso en presencia de una alegría pasajera. El error de filósofos como Peter Singer (Singer, 1991) y Tom Reagan (Reagan, 1985) es que consideran el sufrimiento como algo que ocurre independientemente de la cognición y otras habilidades mentales, cuando no es así. Podría decirse que la felicidad y el sufrimiento requieren cierta continuidad en el tiempo, lo que parecería requerir una mayor conciencia. Además, las concepciones de la felicidad que se extienden a la antigüedad se refieren a actitudes de por vida como el hedonismo (la búsqueda del placer personal) y la eudemonia (trabajar para adquirir la virtud o alcanzar metas que trascienden uno mismo), señalando el hecho de que la felicidad humana depende de los valores culturales. En vista de todo esto, debemos preguntarnos si la felicidad y el sufrimiento pueden existir en seres que no tienen memoria episódica, conciencia extendida, sentido del yo y cultura. ¿Se pueden atribuir realmente la felicidad y el sufrimiento a los animales que carecen de estas capacidades mentales? ¿O es esto una ilusión, una antropomorfización causada por la extralimitación de nuestra teoría de la mente? Sin llegar a ese extremo, está bastante claro que los humanos tenemos una capacidad de ser felices y de sufrir que va mucho más allá de lo que los animales pueden experimentar. De modo que el sufrimiento humano cuenta más que cualquier sufrimiento que pueda tener un animal.

Hay muchas más diferencias entre humanos y animales. Sin embargo, los que he enumerado aquí son importantes porque nos dan nuestro sentimiento especial de humanidad. Todos ellos se basan en hechos científicos sobre la mente humana que poco a poco están siendo desentrañados por la neurociencia, no por creencias religiosas o ideológicas. Sin embargo, lo que no puede basarse en la ciencia es el valor que atribuimos a esas diferencias. En definitiva, esta es una decisión basada en nuestra intuición ética. Aún así, para la mayoría de las personas, lo que determina cuánta consideración debemos darle a un ser es su capacidad de ser consciente de sentir empatía para sentir culpa y orgullo y vergüenza y todas las demás emociones humanas para ser felices como somos felices y sufrir como sufrimos. .

Un corolario importante de las ideas propuestas aquí es refutar por completo el argumento del “caso marginal”. Por lo tanto, incluso cuando un cerebro humano está dañado por una enfermedad, un accidente o la vejez, la mayoría de las propiedades que he enumerado aquí permanecen porque están profundamente arraigadas en la forma en que funciona el cerebro humano. La teoría de la mente y la conciencia extendida aparecen temprano en la vida humana y son las últimas cosas que pasan en un cerebro en deterioro. Se necesita coma para privarnos de ellos. Una persona puede tener una inteligencia reducida u otras discapacidades cognitivas, pero todavía tiene la teoría de la mente, la empatía, la compasión, la conciencia extendida y todas esas emociones humanas. Por eso, cuando nos encontramos con esas personas, las reconocemos como seres humanos y sabemos que debemos tratarlas como seres humanos. No son animales y nunca deben ser tratados como tales. La inteligencia es solo una pequeña parte de lo que significa ser humano.

Otra idea importante es que existen grandes diferencias en las capacidades mentales de los animales y, por tanto, en la forma en que deben ser tratados. Muchos animales, como las medusas, los gusanos y las almejas, no tienen ninguna capacidad mental, no sienten dolor y pueden ser tratados de la misma forma que las plantas. En el otro lado del espectro mental, es posible que encontremos que los grandes simios, delfines y elefantes tienen alguna forma de teoría de la mente y conciencia extendida, y por lo tanto merecen un tratamiento especial en comparación con otros animales. Los perros y los gatos han desarrollado formas especiales de comunicarse con los humanos que los hacen especiales a nuestros ojos. Entonces, cuando se trata de consideraciones éticas, los animales no deben colocarse en una categoría general, sino que a cada especie se le debe asignar su propio valor. De lo contrario, podemos encontrarnos en el dilema de no poder librar a nuestro perro de las pulgas porque estos insectos tienen los mismos "derechos" que el perro. Esto es, de hecho, lo que hemos estado haciendo todo este tiempo: establecer una jerarquía de animales que merecen más o menos consideración en función de sus capacidades mentales, colocando a los humanos en la cima. El especismo es inevitable porque no podemos tratar a diferentes especies de animales de la misma manera.

Permítanme terminar diciendo que este no es un argumento para tratar a los animales con crueldad o maltrato. Es solo un argumento para tratar mejor a los humanos que a los animales y seguir utilizando a los animales para nuestro beneficio. Debemos preocuparnos por el bienestar de los animales, incluso mientras tratamos de comprender cuán similares y cuán diferentes son de nosotros. Lo que nos mueve a tratar bien a los animales es nuestra empatía, nuestra compasión, nuestro sentido de la justicia y nuestros valores culturales. Cosas que los animales no tienen. En última instancia, debemos tratar bien a los animales no por lo que son, sino por quiénes somos nosotros.

por Juan Carlos Marvizon, Ph.D.

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Parte 2: Tomar la decisión correcta

00: 00: 15.06 Bienvenidos a todos.
00: 00: 16.22 Entonces, de nuevo, soy Jeanie Lee.
00: 00: 18.18 Soy profesor de genética en la Escuela de Medicina de Harvard,
00: 00: 21.21 y también soy miembro de la facultad en el Departamento de Biología Molecular
00: 00: 24.17 en el Hospital General de Massachusetts.
00: 00: 27.00 Ahora, en la lección 1,
00: 00: 28.22 Di una descripción general de la inactivación del cromosoma X.
00: 00: 31.23 ¿Y qué vamos a hacer ahora en la Conferencia 2?
00: 00: 33.27 es una inmersión más profunda en la fase de inicio de la inactivación,
00: 00: 38.27 es decir, cómo cuentan las células
00: 00: 41.15 y luego haga la elección correcta
00: 00: 43.29 de cromosomas activos e inactivos.
00: 00: 46.22 Entonces, aquí están nuevamente los diferentes pasos de la inactivación de X.
00: 00: 49.20 Y a modo de revisión, hay un mecanismo de conteo seguido de un mecanismo de elección,
00: 00: 53.27 y luego el inicio del silenciamiento.
00: 00: 57.28 Entonces, nos enfocaremos primero en el paso de conteo.
00: 01: 01.25 Entonces, nuevamente, esto ocurre en el blastocisto,
00: 01: 04.25 poco después de que se reactive el cromosoma X paterno.
00: 01: 08.07 Y cada célula toma su propia determinación
00: 01: 11.14 del número del cromosoma X.
00: 01: 13.14 Entonces, está ocurriendo alrededor del tiempo
00: 01: 15.15 que el epiblasto tiene 20 células más o menos.
00: 01: 19.18 Está bien.
00: 01: 20.29 Y discutimos cómo es realmente la relación X-autosoma
00: 01: 24.09 que las células están detectando,
00: 01: 25.23 en lugar del número absoluto de cromosomas X.
00: 01: 27.27 Y también mencionamos que las células
00: 01: 31.05 sigue la regla n-1 por contenido diploide,
00: 01: 34.00 para que los hombres que tienen una relación X-autosoma de 0.5
00: 01: 39.02 no inactivará ningún cromosoma,
00: 01: 42.04 independientemente de si es diploide o tetraploide,
00: 01: 45.22 con el doble de contenido genómico.
00: 01: 47.26 Mientras que la hembra,
00: 01: 49.28 con una relación X-autosoma de 1.0,
00: 01: 52.10 inactivará uno de sus dos cromosomas X,
00: 01: 55.24 y si es tetraploide, inactivará
00: 01: 58.11 dos de esos cuatro cromosomas X.
00: 02: 00.23 Y además, si el diploide tenía tres cromosomas X,
00: 02: 04.10 desactivará dos de los tres.
00: 02: 07.10 Y si tiene cuatro cromosomas X,
00: 02: 10.21 desactivará tres de cuatro.
00: 02: 12.27 Y entonces el punto es que las celdas siguen esta regla n-1
00: 02: 16.06 en un contenido diploide,
00: 02: 17.26 y cada célula toma la determinación por sí misma.
00: 02: 21.07 Y también mencionamos que
00: 02: 24.20 El recuento es muy probablemente una titulación de ligada al cromosoma X
00: 02: 27.08 y factores autosómicos.
00: 02: 28.25 Mencionamos que los numeradores
00: 02: 30.21 se producen a partir del cromosoma X,
00: 02: 33.22 en forma de esta mancha verde.
00: 02: 35.26 Y los autosomas también producen sus propios factores
00: 02: 39.17 - los llamamos denominadores.
00: 02: 41.12 Y luego los factores rojo y verde
00: 02: 43.15 se valorarán unos a otros,
00: 02: 45.04 y forman un factor de bloqueo
00: 02: 47.03 que luego se encuentra en un cromosoma X,
00: 02: 50.08 en el centro de inactivación,
00: 02: 51.20 y evita que el centro de inactivación
00: 02: 54.19 de iniciar la cascada de inactivación.
00: 02: 58.03 Entonces, vemos eso en la celda masculina.
00: 03: 00.15 Y también vemos que en la celda femenina,
00: 03: 02.20 donde los mismos factores se valoran entre sí
00: 03: 06.11 para formar un factor de bloqueo hipotético,
00: 03: 08.26 que luego se sienta en el.
00: 03: 11.25 un cromosoma X, evitando que el centro de inactivación se dispare,
00: 03: 15.11 dando lugar a este cromosoma X activo y privilegiado.
00: 03: 19.27 Y mencionamos que una hipótesis
00: 03: 22.21 es que los cromosomas X restantes
00: 03: 25.11 luego sufriría una inactivación por defecto.
00: 03: 28.22 Entonces, ese es ciertamente un punto de vista viable.
00: 03: 31.10 Sin embargo, favorecemos la idea de que hay una inactivación intencionada
00: 03: 35.17 - no es algo que sucede por defecto.
00: 03: 37.17 Porque, de hecho, la hembra produce
00: 03: 40.29 una copia adicional de estos factores ecológicos,
00: 03: 44.12 ya que tiene un cromosoma X extra.
00: 03: 46.21 Y ese factor verde no se valora por el factor de bloqueo,
00: 03: 50.18 así que proponemos que ese factor
00: 03: 53.25 va y forma este complejo adicional
00: 03: 58.01 llamado factor de competencia,
00: 04: 00.08 que tiene que asentarse en el cromosoma X restante
00: 04: 04.00 para inducir deliberadamente el inicio de la inactivación.
00: 04: 08.22 Entonces, esa es la hipótesis de los dos factores.
00: 04: 11.23 Está bien.
00: 04: 13.12 Entonces, vamos a,
00: 04: 15.14 ¿Cuáles son estos factores moleculares?
00: 04: 18.29 que componen la X, ¿verdad?
00: 04: 21.02 ¿Y cuáles son los factores que componen
00: 04: 22.29 ¿la A de la relación X-autosoma?
00: 04: 25.09 Y aquí comenzaremos con el numerador, la X.
00: 04: 27.29 Está bien.
00: 04: 29.04 Entonces, en principio, sin saber tanto
00: 04: 31.16 sobre cuáles son estos factores,
00: 04: 33.08 podemos decir que el factor
00: 04: 35.22 debe producirse desde el centro de inactivación de X
00: 04: 37.25 - de esos experimentos de transgénesis que les mostré antes.
00: 04: 40.21 Y creemos que ese factor
00: 04: 43.20 tiene que escapar de la inactivación de X.
00: 04: 46.02 Entonces, no lo he mencionado antes,
00: 04: 47.26 pero varios genes en este cromosoma
00: 04: 51.04 son inmunes a la influencia de Xist.
00: 04: 55.26 Se escapan del silencio.
00: 04: 57.17 Y creemos que los numeradores
00: 04: 59.22 tienen que escapar de la inactivación de X
00: 05: 02.01 para que sirva como una lectura sensible a la dosis
00: 05: 05.29 de ese cromosoma.
00: 05: 08.17 Y además, ese factor tiene que ser difusible.
00: 05: 11.16 Entonces, para valorar los factores autosómicos,
00: 05: 13.17 tiene que poder moverse en el núcleo.
00: 05: 16.24 Y finalmente,
00: 05: 18.18 tiene que actuar en el centro de inactivación X,
00: 05: 20.25 que es donde reside en última instancia el gen Xist.
00: 05: 24.23 Y luego, lo más importante,
00: 05: 26.20 las matemáticas tienen que funcionar.
00: 05: 28.10 Y lo que quiero decir con eso es,
00: 05: 30.14 si algo fuera realmente un numerador,
00: 05: 33.13 luego, cuando quitamos una copia de ese numerador ligado a X,
00: 05: 38.16 las células de una mujer deberían empezar a comportarse como células masculinas
00: 05: 42.22 e inactivación del bloque X.
00: 05: 44.22 ¿Verdad?
00: 05: 46.09 Entonces, debería pensar que es una célula masculina,
00: 05: 48.01 porque le falta el factor adicional ligado al cromosoma X.
00: 05: 50.27 Y a la inversa,
00: 05: 53.14 si tuviéramos que darle a una célula masculina copias adicionales de un numerador,
00: 05: 57.05 esa célula masculina tiene que empezar a comportarse como una célula femenina
00: 06: 00.14 y comience a experimentar la inactivación del cromosoma X.
00: 06: 04.06 Está bien.
00: 06: 05.19 Entonces, estas son las reglas.
00: 06: 07.08 Ahora, hace un tiempo,
00: 06: 09.10 comenzamos a sospechar de este gen no codificante, Jpx,
00: 06: 12.21 que se encuentra al otro lado de Xist.
00: 06: 15.23 Es un producto Xic ligado al cromosoma X.
00: 06: 18.16 Sabemos que los niveles de Jpx
00: 06: 21.27 aumenta aproximadamente diez veces durante el proceso de inactivación de X.
00: 06: 24.29 Y ocurre en el mismo período de tiempo que Xist
00: 06: 29.01 se está regulando positivamente en ese cromosoma,
00: 06: 31.15 y sabemos que escapa a la inactivación de X.
00: 06: 33.29 Es uno de los pocos genes que escapará a la inactivación.
00: 06: 36.27 Y de los experimentos de transgénesis.
00: 06: 39.26 Te lo dije antes, cuando mudamos esta región
00: 06: 41.27 y ponerlo en un autosoma,
00: 06: 43.14 que el autosoma se comporta como un cromosoma X
00: 06: 45.18 y se inactiva.
00: 06: 47.09 Sin embargo, si tuviéramos que hacer un transgén
00: 06: 50.04 al que le falta este Jpx,
00: 06: 53.14 ese transgén ya no podía inactivar el autosoma.
00: 06: 58.13 Está bien.
00: 06: 59.29 Entonces, ponemos esto a prueba.
00: 07: 03.16 Entonces, aquí. este es un experimento in situ de fluorescencia de ARN,
00: 07: 06.23 en el que estamos viendo la expresión de Xist,
00: 07: 09.06 que se muestra aquí como un punto rosa,
00: 07: 12.00 y está recubriendo el cromosoma X.
00: 07: 14.16 Entonces, en las células de tipo salvaje vemos una expresión muy robusta del ARN Xist.
00: 07: 19.15 Ahora, si nosotros, en la celda femenina,
00: 07: 21.29 eliminó solo una copia de Jpx.
00: 07: 25.07 entonces, normalmente hay dos copias.
00: 07: 27.06 solo quitamos una copia de Jpx.
00: 07: 29.00 ves que estas células ya no producen ese
00: 07: 32.14 nube grande y robusta de ARN
00: 07: 35.20 que recubre el cromosoma X inactivo.
00: 07: 38.05 Sin embargo, si luego tomamos una copia de Jpx
00: 07: 41.16 e insértelo en otro cromosoma, un autosoma,
00: 07: 46.03 rescatamos esta expresión de Xist
00: 07: 50.15 en las mismas celdas femeninas.
00: 07: 52.15 Está bien.
00: 07: 53.22 Entonces, estos experimentos nos dicen dos cosas muy importantes.
00: 07: 56.13 En primer lugar, Jpx es un elemento sensible a la dosis.
00: 08: 01.18 Entonces, al eliminar una copia de Jpx
00: 08: 04.25 en estas células femeninas,
00: 08: 06.17 las células femeninas comienzan a comportarse como una célula masculina.
00: 08: 09.26 Y además, Jpx es difusible,
00: 08: 13.19 porque colocamos el gen en un autosoma.
00: 08: 16.02 Ese Jpx producido autosómicamente rescatará la expresión Xist
00: 08: 20.18 en el cromosoma X.
00: 08: 22.17 Y luego hicimos el experimento inverso,
00: 08: 24.27 donde, en las células masculinas ahora,
00: 08: 27.06 insertamos copias adicionales de Jpx.
00: 08: 30.04 Las células masculinas normalmente no producen Xist en absoluto,
00: 08: 32.13 para que no veas un gran punto Xist en verde.
00: 08: 35.04 Pero cuando insertamos copias adicionales de Jpx
00: 08: 38.22 en estas células masculinas,
00: 08: 40.16 empiezas a ver que la expresión de Xist aumenta, ¿de acuerdo?
00: 08: 45.03 Eso sugiere que Jpx puede, de hecho,
00: 08: 48.00 ser candidato para un factor numerador.
00: 08: 51.15 Y en este experimento, aquí,
00: 08: 53.29 estamos demostrando que Jpx actúa como un ARN difusible,
00: 08: 58.07 uno de estos ARN largos no codificantes.
00: 09: 00.06 Y no es simplemente el elemento genético, el ADN,
00: 09: 04.04 que es responsable de este acto de conteo.
00: 09: 06.18 Y lo sabemos porque
00: 09: 09.26 cuando introducimos estas cosas llamadas ARNhc.
00: 09: 12.11 esta es una tecnología que nos permite degradar el ARN
00: 09: 15.17 cuando introducimos el ARNhc en las células,
00: 09: 18.07 sin tocar el gen subyacente.
00: 09: 22.00 Bien, cuando introducimos estos factores de degradación del ARN,
00: 09: 25.15 vemos que Xist ya no puede ser regulado al alza,
00: 09: 29.25 como en la celda femenina de tipo salvaje,
00: 09: 32.06 o la celda femenina intacta.
00: 09: 34.15 Entonces, este experimento nos dice que
00: 09: 38.02 Jpx es un elemento difusible que actúa como un ARN no codificante.
00: 09: 43.05 Está bien.
00: 09: 44.24 Entonces, la idea es que
00: 09: 47.09 Jpx es uno de estos factores ecológicos
00: 09: 49.26 que está siendo producido por el cromosoma X,
00: 09: 51.25 y que está eliminando el factor de bloqueo autosómico.
00: 09: 56.09 Y luego los factores Jpx sin titulación
00: 09: 59.22 sería el que se sienta en el X inactivo restante
00: 10: 04.19 para inducir el disparo de ese centro de inactivación.
00: 10: 07.21 Está bien.
00: 10: 09.00 Entonces, dirigimos nuestra atención a,
00: 10: 10.29 ¿Cuáles son los factores rosas?
00: 10: 12.15 ¿Cuáles son estos factores autosómicos?
00: 10: 14.15 ¿Cuáles se expresan para valorar Jpx?
00: 10: 18.19 Ahora, aquí, comenzamos a sospechar
00: 10: 21.03 una proteína llamada CTCF.
00: 10: 23.19 Ahora, CTCF es una proteína muy famosa
00: 10: 26.01 porque hace muchas cosas diferentes.
00: 10: 28.02 Se ha demostrado que es un factor crítico de la arquitectura cromosómica.
00: 10: 32.15 Fue identificado por primera vez por Victor Lobanenkov
00: 10: 34.23 como factor de transcripción de 11 dedos de zinc
00: 10: 38.01 que puede tomar dos elementos genéticos distantes
00: 10: 41.26 y júntelos para formar un bucle,
00: 10: 44.08 como se muestra aquí,
00: 10: 45.23 y puede regular las interacciones potenciador-promotor.
00: 10: 50.03 Y más recientemente, se ha demostrado que CTCF
00: 10: 53.20 residen en el borde de estas estructuras topológicas cromosómicas
00: 10: 56.17 llamados TAD,
00: 10: 58.00 y diré mucho más sobre eso en la conferencia número 3.
00: 11: 00.22 Está bien.
00: 11: 03.07 Pero lo más importante, sabemos desde hace bastante tiempo que
00: 11: 05.25 CTCF ocupa posiciones discretas
00: 11: 08.29 en el centro de inactivación X
00: 11: 11.11 y juega un papel importante en varios procesos diferentes.
00: 11: 15.16 Entonces, por ejemplo, aquí
00: 11: 18.29 CTCF se une al promotor Xist en varias posiciones
00: 11: 21.23 que se muestran aquí en rojo.
00: 11: 23.25 Y sabemos que en estos sitios
00: 11: 26.07 CTCF actúa como represor del gen Xist.
00: 11: 31.01 Y luego, a medida que las células pasan por la inactivación de X,
00: 11: 33.12 estos sitios de unión aquí
00: 11: 35.16 - mostrado, nuevamente, en rojo -
00: 11: 37.14 más o menos sigue igual.
00: 11: 39.20 Permanecen atados.
00: 11: 41.17 Excepto por uno. en un solo lugar,
00: 11: 43.23 la llamada ubicación P2.
00: 11: 45.29 Ahora, en esta posición,
00: 11: 48.17 La unión de CTCF en realidad disminuye durante la inactivación de X.
00:11: 53.25 Entonces, eso fue realmente interesante.
00: 11: 55.17 Y queríamos saber,
00: 11: 57.07 porque hay dos cromosomas X,
00: 11: 58.24 del cual se extrajo el cromosoma X CTCF.
00: 12: 01.22 Entonces, para eso, tuvimos que realizar
00: 12: 04.02 un análisis específico de alelos.
00: 12: 05.29 Ya sabes. entonces, ese es un análisis que nos permite
00: 12: 08.10 decir la diferencia entre el futuro activo
00: 12: 10.11 y los futuros cromosomas inactivos.
00: 12: 12.17 Y lo más largo y corto de esto es que es del futuro inactivo.
00: 12: 17.19 el cromosoma que se inactivará.
00: 12: 19.22 ahí es donde CTCF está perdiendo su vinculación.
00: 12: 24.08 Está bien. Entonces, durante la inactivación de X,
00: 12: 28.08 CTCF en P2 se retiene solo en el cromosoma X activo.
00: 12: 31.26 Y sabemos que su función es
00:12: 34.24 bloquean la expresión de este factor de silenciamiento crítico llamado Xist.
00:12: 39.14 Entonces, lo que te he dicho, entonces,
00: 12: 41.13 es que CTCF es un factor autosómico.
00:12: 45.14 Reprime la expresión de Xist.
00: 12: 48.00 Y al mismo tiempo,
00:12: 49.25 Les dije que este ARN no codificante que está ligado al cromosoma X
00: 12: 54.12 induce la expresión de Xist.
00: 12: 56.26 Y así, siendo uno autosómico,
00: 12: 58.25 el otro está ligado al cromosoma X,
00: 13: 00.16 y haciendo cosas opuestas,
00: 13: 02.19 nos preguntamos si estos dos factores
00: 13: 05.13 podrían interactuar funcionalmente entre sí,
00: 13: 07.16 y sé parte de ese mecanismo de titulación
00: 13: 10.04 que mencioné antes,
00: 13: 12.07 parte del X inactiv. la relación X-autosoma.
00: 13: 16.03 Entonces, de hecho, aprendimos que CTCF es una proteína de unión al ARN.
00:13: 22.01 Anteriormente no se sabía que se uniera al ARN.
00: 13: 24.25 Pero en este contexto,
00:13: 26.25 Es una muy buena proteína de unión a ARN.
00:13: 28.20 De hecho, prefiere unir ARN sobre ADN.
00:13: 31.22 Entonces, puede ver el mismo tipo de análisis de cambio de gel, aquí.
00: 13: 35.03 excepto que esta vez usamos ARN Jpx,
00: 13: 38.15 y ves ese cambio muy robusto,
00: 13: 40.10 indica una unión de alta afinidad
00: 13: 43.04 entre el ARN y la proteína CTCF.
00:13: 45.20 Y así, de hecho, podemos bioquímicamente
00: 13: 48.26 medir la afinidad de este complejo
00: 13: 51.05 midiendo la constante de disociación.
00: 13: 54.16 Y ese Kd es menos de un nanomolar.
00: 13: 57.14 Entonces, CTCF es una muy buena proteína de unión a ARN,
00: 14: 00.20 mucho mejor que atar.
00: 14: 03.15 su unión al ADN,
00: 14: 05.26 donde la constante de disociación es más de 20 nanomolar.
00: 14: 12.23 Está bien.
00: 14: 14.21 Entonces, tenemos la idea de que
00: 14: 17.13 CTCF puede estar compitiendo lejos del promotor
00: 14: 20.10 por este ARN no codificante, Jpx,
00: 14: 24.01 y eso puede ser la base de este mecanismo de titulación.
00: 14: 27.06 Y para probar eso,
00: 14: 29.10 mezclamos componentes purificados de ADN P2,
00: 14: 34.00 CTCF unido al ADN P2,
00: 14: 37.12 y concentraciones crecientes de este ARN Jpx.
00:14: 41.08 Y lo que vemos aquí en este análisis de cambio de gel
00: 14: 44.28 es que CTCF se separa del ADN
00: 14: 49.10 por ARN Jpx.
00: 14: 52.09 Está bien.
00: 14: 53.22 Entonces, podemos hacer el mismo tipo de experimento de competencia
00: 14: 56.17 dentro de las celdas.
00: 14: 58.12 Ahora, lo que les he mostrado hasta ahora
00: 15: 00.23 ocurrió dentro de un tubo de ensayo, ¿verdad?
00: 15: 02.17 pero también podemos hacer este tipo de cosas dentro de una celda.
00: 15: 05.23 Entonces, aquí, estamos sobreexpresando CTCF
00: 15: 09.10 - ese es el represor de Xist -
00: 15: 11.03 y puedes ver que cuando hacemos eso
00: 15: 13.20 las células ya no regulan positivamente esta nube verde de Xist.
00: 15: 17.08 Entonces, aquí está el tipo salvaje, como puede ver.
00: 15: 19.20 Pero en el sistema de sobreexpresión,
00: 15: 22.12 ya no vemos nubes Xist.
00: 15: 26.00 Sin embargo, podemos superar estas cantidades adicionales,
00: 15: 31.08 si lo desea,
00: 15: 33.14 de CTCF dando a las células ARN Jpx extra.
00: 15: 37.23 Y eso es lo que hemos hecho aquí.
00: 15: 39.05 Y ves que estas manchas verdes vuelven.
00: 15: 42.07 Está bien.
00: 15: 44.01 Entonces, eso apoya esta idea de que
00: 15: 47.22 CTCF y Jpx RNA interactúan funcionalmente entre sí
00: 15: 51.16 y titulándose unos a otros dentro de las células.
00: 15: 55.22 Entonces, lo que proponemos, entonces,
00: 15: 58.26 es un antagonismo funcional entre CTCF y Jpx RNA.
00: 16: 03.04 Entonces, antes de la inactivación de X,
00: 16: 05.04 CTCF se asienta de manera muy robusta en el extremo 5 'de Xist,
00: 16: 08.24 donde bloquea la expresión de Xist.
00: 16: 11.24 Y luego, al inicio de la inactivación de X,
00: 16: 15.09 lo que hemos medido empíricamente es que el ARN Jpx
00: 16: 19.28 aumenta diez veces la expresión.
00: 16: 22.10 Y cuando cruza cierto umbral,
00: 16: 25.05 como lo hará solo en células femeninas
00: 16: 27.03 - porque tenemos el doble de copias Jpx que células masculinas -
00: 16: 32.07 el ARN de Jpx se une a CTCF
00:16: 36.03 y lo valora lejos de un promotor Xist.
00: 16: 40.21 Y ese acto habilita el ARN Xist
00: 16: 44.14 para ser regulado al alza en ese mismo cromosoma.
00: 16: 47.24 Está bien.
00: 16: 49.06 Entonces, así es como estamos pensando actualmente en
00: 16: 52.00 este antagonismo funcional
00: 16: 54.08 y sobre la relación X-autosoma.
00: 16: 57.04 A lo que me gustaría dirigir su atención ahora
00: 16: 59.23 es el segundo paso de la inactivación de X,
00: 17: 02.00 que es una elección alélica.
00: 17: 04.05 Y mencioné en la primera conferencia
00: 17: 06.18 que este es un problema conceptualmente muy desafiante,
00: 17: 09.01 porque, aquí, la elección tiene que ser aleatoria.
00: 17: 14.10 Tiene que ser instantáneo,
00: 17: 17.17 mutuamente excluyentes,
00: 17: 19.04 y completamente irreversible.
00: 17: 21.03 Está bien.
00:17: 23.03 Entonces, ¿cómo tomamos la decisión correcta?
00: 17: 24.22 Y nuevamente, creemos que hay una comunicación
00: 17: 27.19 entre los dos cromosomas,
00: 17: 29.01 tal que cuando se elige un cromosoma como inactivo
00:17: 31.19 el otro es instantáneamente el cromosoma activo.
00:17: 36.28 Entonces, esta elección mutuamente excluyente
00: 17: 39.14 - que es como lo llamamos -
00: 17: 40.28 requiere dos loci genéticos en el centro de inactivación de X.
00:17: 44.25 Entonces, uno es el represor antisentido de Xist,
00: 17: 49.23 llamado Tsix, que se muestra aquí en amarillo,
00: 17: 52.11 y el otro su potenciador,
00:17: 54.21 que se muestra aquí en marrón, llamado Xite.
00: 17: 57.23 Está bien.
00:17: 59.12 Entonces, la región responsable de la elección
00: 18: 01.09 es este dominio de 15 kilobase
00: 18: 03.21 que abarca a Tsix y Xite.
00: 18: 06.13 Y lo que sabemos
00: 18: 08.23 - volviendo a los experimentos hechos hace muchos, muchos años -
00: 18: 11.08 es que antes de la inactivación de X,
00: 18: 13.22 cuando los dos cromosomas están activos,
00: 18: 15.25 el ARN antisentido Tsix se expresa a niveles muy altos,
00: 18: 20.22 y su expresión evita que Xist aparezca.
00: 18: 26.03 Está bien.
00: 18: 27.27 Pero luego, al inicio de la inactivación de X,
00: 18: 30.01 lo que pasa es que
00: 18: 32.27 el ARN antisentido desaparece de un cromosoma X.
00: 18: 36.07 Y cuando desaparece,
00: 18: 38.05 El ARN Xist está regulado positivamente desde ese cromosoma,
00: 18: 41.18 que conduce a la formación del X inactivo.
00: 18: 44.23 Mientras que en el otro cromosoma X,
00: 18: 47.07 la acción del potenciador Xite, ¿verdad?
00: 18: 52.29 permite que Tsix persista en ese cromosoma,
00:18: 58.04 para que el gen Xist siga reprimido
00: 19: 01.12 en ese cromosoma.
00:19: 03.13 Y ese cromosoma permanece activo.
00: 19: 05.18 Entonces, la acción de Tsix es esencial para esto mutuamente.
00: 19: 09.22 para esta elección alélica, con su persistencia en el activo.
00: 19: 15.09 su persistencia determinando el cromosoma X activo,
00: 19: 19.24 y su pérdida determinando el cromosoma inactivo.
00: 19: 24.26 Ahora, lo que también demostramos en estos primeros estudios
00: 19: 27.15 es que podemos manipular genéticamente
00: 19: 30.15 la decisión de elección
00:19: 32.02 simplemente eliminando Tsix de un cromosoma X.
00: 19: 35.00 Y cuando hacemos eso,
00: 19: 36.21 ese cromosoma es siempre el indicado
00: 19: 39.07 que se desactiva.
00:19: 41.01 Entonces, podemos influir y manipular qué cromosoma X
00: 19: 43.11 se convertirá en el inactivo.
00: 19: 46.04 Está bien.
00: 19: 47.28 Entonces, lo que te dije es que
00: 19: 50.29 normalmente las celdas pueden elegir
00: 19: 53.20 uno u otro cromosoma X para inactivación.
00:19: 56.21 Pero muy extrañamente,
00: 19: 59.01 cuando eliminamos ambas copias de Tsix
00: 20: 01.27 - no solo una, sino ambas copias de Tsix -
00: 20: 04.14 vemos estos tipos de células adicionales,
00: 20: 07.08 donde ambos cromosomas X están inactivos
00: 20: 10.13 o ninguno de los cromosomas X está inactivo.
00: 20: 14.16 ¿Verdad?
00: 20: 16.18 Entonces, nos pareció aquí que las células
00: 20: 20.29 están atravesando una especie de elección caótica.
00: 20: 23.07 O tal vez no hay elección en absoluto.
00:20: 24.26 Ves todas las combinaciones como resultado de perder este represor antisentido.
00: 20: 29.20 Entonces, esta es una pérdida de elección mutuamente excluyente.
00: 20: 32.24 Y a partir de eso, postulamos que
00: 20: 35.26 tal vez ha habido una pérdida de comunicación
00: 20: 38.26 entre los dos cromosomas X,
00: 20: 40.20 tal que ahora células.
00: 20: 42.21 ya sabes, en realidad, el cerebro izquierdo no sabe lo que está haciendo el cerebro derecho,
00:20: 45.14 volviendo a la analogía que hice en la primera conferencia.
00: 20: 49.19 Entonces, estos experimentos también nos dicen que
00: 20: 52.23 el represor Tsix es muy importante para esa comunicación
00: 20: 56.08 entre los dos cromosomas.
00: 20: 58.19 Ahora, aproximadamente a la misma hora,
00: 21: 00.05 nosotros y el laboratorio de Heard hicimos una observación interesante,
00: 21: 03.27 que es antes de la inactivación de X
00:21: 08.24 el X. dos cromosomas X se comportan como si no fueran conscientes el uno del otro.
00: 21: 12.00 Pero al inicio de la inactivación de X,
00:21: 13.28 una de las primeras cosas que vemos es que los cromosomas se unen,
00: 21: 16.12 y se tocan brevemente,
00: 21: 18.07 justo en el centro de inactivación de X.
00:21: 20.05 Y es muy breve.
00: 21: 22.03 Ocurre probablemente en menos de 15 minutos,
00: 21: 24.03 pero digamos menos de 30 minutos.
00:21: 25.23 Y luego, cuando se separan de nuevo,
00: 21: 27.20 un cromosoma X es el activo
00:21: 29.16 el otro está expresando Xist,
00:21: 31.06 así que se ha convertido en el inactivo.
00:21: 32.27 Es casi como si las celdas se hubieran encendido en un interruptor biestable
00: 21: 35.26 como resultado del emparejamiento.
00: 21: 37.13 Y puedes ver este evento de emparejamiento, aquí,
00: 21: 39.21 por hibridación in situ de fluorescencia de ADN,
00: 21: 42.10 donde ves dos puntos del Xic
00: 21: 45.11 acercándose en un cierto período de tiempo
00: 21: 48.01 durante la inactivación de X.
00:21: 49.17 Y entonces, debido a esta observación,
00: 21: 51.14 proponemos que el proceso de emparejamiento XX
00: 21: 55.06 puede servir como un puente por el cual los dos cromosomas
00: 21: 57.28 pueden comunicarse entre sí
00: 22: 00.19 antes de la decisión de elección.
00: 22: 03.09 Está bien.
00:22: 05.05 Entonces, en apoyo de esa idea, aquí.
00: 22: 08.14 que hemos mostrado.
00: 22: 10.27 que el centro responsable del emparejamiento
00:22: 14.04 es la misma región responsable de la elección alélica.
00:22: 18.21 Es la misma barra blanca que muestra.
00:22: 20.22 que vio algunas diapositivas antes.
00:22: 23.15 Entonces, esta es una región de 15 kilobase.
00: 22: 25.11 Y curiosamente,
00:22:27 25 si tuviéramos que tomar esta línea blanca
00: 22: 30.03 - toma esta región genética -
00:22: 32.13 e insértelo en un autosoma, muy lejos,
00:22: 35.23 que ahora se induce el autosoma
00:22: 39.04 para emparejarse con el cromosoma X.
00:22: 40.19 Entonces, esta región, esta región muy, muy pequeña,
00: 22: 43.10 es necesario y suficiente
00: 22: 45.28 al emparejamiento directo.
00: 22: 48.08 Está bien.
00:22: 49.24 Entonces, aquí hay algunos experimentos de la vida real.
00: 22: 51.21 Cuando borramos ambas copias de Tsix,
00:22: 54.11 los cromosomas ya no se emparejan.
00: 22: 57.02 Y como mencioné,
00:22: 59.09 Hay una pérdida de elección mutuamente excluyente.
00: 23: 01.27 Por otro lado,
00: 23: 04.11 si insertamos copias adicionales de la región de emparejamiento en un autosoma,
00: 23: 07.26 que se muestra aquí en azul,
00:23: 09.28 ese autosoma hace algo muy extraño,
00:23: 12.19 que es que atrae a uno de los cromosomas X.
00:23: 16.11 uno de los cromosomas X que vendrá y se emparejará con él,
00:23: 19.01 y al hacerlo evita los dos cromosomas X
00: 23: 23.15 de interactuar entre sí,
00:23: 25.16 y se detiene la inactivación de X.
00:23: 28.29 Y lo que nos dicen estos experimentos
00: 23: 31.17 es que el emparejamiento XX es muy importante
00: 23: 33.21 para iniciar correctamente la elección del cromosoma X de alguna manera.
00:23: 38.24 Entonces, proponemos que el emparejamiento es un mecanismo
00: 23: 41.20 por el cual los dos cromosomas X
00:23: 44.09 pueden romper su simetría epigenética.
00: 23: 47.26 Entonces, antes del inicio de la inactivación de X,
00: 23: 50.26 Tsix se expresa a partir de ambos cromosomas X.
00:23: 54.05 Y luego el proceso de emparejamiento da como resultado la pérdida de expresión antisentido
00: 23: 59.28 de un cromosoma X,
00:24: 01.19 y es a partir de ese cromosoma que Xist se regula al alza.
00: 24: 05.08 Y en el cromosoma X opuesto,
00: 24: 07.11 Tsix persiste,
00: 24: 09.19 y eso bloquea la regulación positiva de Xist,
00: 24: 12.13 permitiendo que este cromosoma permanezca
00: 24: 15.24 activo en la célula femenina.
00: 24: 17.26 Entonces, proponemos, entonces, ese emparejamiento XX
00: 24: 21.09 es un mecanismo de interferencia
00: 24: 23.17 que permite los dos cromosomas
00: 24: 25.25 para adoptar destinos mutuamente excluyentes,
00: 24: 28.13 del cromosoma X activo e inactivo.
00: 24: 31.28 Entonces, también hemos observado que CTCF,
00: 24: 35.29 este factor de transcripción de dedos de zinc muy versátil,
00: 24: 38.28 es esencial para el emparejamiento del cromosoma X,
00: 24: 42.08 sirviendo como pegamento intercromosómico.
00:24: 44.23 Entonces, en estos experimentos complicados,
00: 24: 47.06 lo que puedes ver es que
00: 24: 49.18 CTCF se une al ARN de Tsix y Xite,
00: 24: 51.29 y CTCF también se une al ADN
00:24: 54.25 - esa línea blanca, esa región de 15 kb que demostré antes -
00: 24: 58.15 a regiones específicas del centro de emparejamiento y elección.
00: 25: 04.23 Entonces, esta unión al ARN
00: 25: 07.02 es esencial para CTCF
00: 25: 10.04 para ser reclutado como pegamento intercromosómico.
00:25: 12.24 Entonces, antes de concluir esta conferencia,
00:25: 16.12 Me gustaría demostrar lo que pensamos
00: 25: 20.07 tiene lugar durante ese proceso de elección alélica.
00: 25: 25.20 Entonces, antes del inicio de la inactivación de X,
00: 25: 28.21 este factor de pluripotencia, OCT4,
00: 25: 31.24 se une tanto a Tsix como a Xite,
00:25: 34.13 y transactiva la expresión de Tsix y Tsix.
00:25: 38.18 Entonces, no mencioné eso en mi conferencia,
00:25: 40.26 pero este es el caso.
00:25: 42.29 Y luego la expresión de Tsix y Xite
00:25: 45.05 recluta a CTCF para esta región de emparejamiento.
00: 25: 50.15 Al inicio de la inactivación de X,
00: 25: 53.13 lo que vemos es que los dos cromosomas se unen
00:25: 56.24 y se emparejan exclusivamente a través de esta región de 15 kilobase.
00: 26: 01.08 Y creemos que este evento de emparejamiento
00: 26: 03.22 sirve como plataforma
00: 26: 06.19 en el que los dos cromosomas X pueden comunicarse entre sí,
00: 26: 09.12 y tomar la determinación de
00:26: 12.23 quién será el cromosoma x activo versus el inactivo.
00: 26: 15.18 Ahora, exactamente lo que se están diciendo el uno al otro
00: 26: 17.27 y cómo se hace esto
00:26: 19.21 es algo que está bajo una investigación muy activa.
00:26: 22.19 Actualmente no lo sabemos.
00:26: 24.12 Sin embargo, sospechamos que lo que pasa es que
00:26:27 cuando los dos cromosomas se separan de nuevo,
00: 26: 30.16 estos factores de transcripción
00: 26: 33.08 - como CTCF, y muy probablemente muchos otros factores -
00:26: 35.11 se repartirá en un cromosoma X.
00:26: 38.26 Y entonces CTCF está sirviendo como represor transcripcional.
00:26: 42.29 Su unión a este cromosoma
00:26: 46.06 regulará negativamente la expresión de Tsix y de Xite.
00:26: 51.04 Y su regulación a la baja es lo que permite
00:26: 53.23 Xist para ser regulado positivamente desde ese cromosoma.
00:26: 57.08 Y ese cromosoma se convierte en el X inactivo.
00: 27: 00.06 Pero por otro lado,
00: 27: 01.29 en el futuro cromosoma activo,
00: 27: 03.15 Tsix y Xite persisten,
00: 27: 05.13 y su persistencia
00:27: 08.28 evita que Xist se regule positivamente,
00:27: 10.15 y ese cromosoma sigue siendo un cromosoma activo.
00: 27: 15.28 Está bien.
00:27: 17.20 Entonces, antes de concluir la Lección 2, entonces,
00:27: 20.05 Solo quiero mencionar una última cosa,
00:27:22 que es que los extremos de los cromosomas sexuales
00: 27: 27.00 - los telómeros -
00:27: 29.11 juegan un papel muy importante durante el emparejamiento XX.
00: 27: 33.07 Ahora, el emparejamiento de XX no se está llevando a cabo
00:27: 35.27 en un lugar aleatorio del núcleo.
00:27: 38.00 En cambio, está teniendo lugar dentro de lo que llamamos una tétrada, ¿de acuerdo?
00:27: 42.16 Entonces, lo que hemos mostrado ahora es que
00:27: 45.04 los extremos de ambos cromosomas sexuales
00: 27: 46.29 - la X y la Y -
00:27: 49.26 producen un ARN no codificante llamado PAR-TERRA.
00: 27: 53.12 Y PAR-TERRA se aglomera.
00:27: 58.03 este ARN une los dos telómeros.
00: 28: 00.01 ambos cromosomas X,
00:28: 01.15 e incluso los cromosomas X e Y.
00:28: 02.26 Reúne los dos cromosomas sexuales.
00: 28: 05.02 en la envoltura nuclear.
00: 28: 06.14 Y luego ese ARN sirve como una atadura,
00: 28: 08.12 y carretes en el centro de inactivación X
00: 28: 11.28 para que el emparejamiento tenga lugar dentro de esta tétrada
00: 28: 15.19 de dos telómeros y dos centros de inactivación.
00:28: 20.13 Y puedes ver ejemplos de la vida real aquí,
00: 28: 22.24 por DNA FISH,
00: 28: 24.20 donde un par de telómeros, mostrados en rojo,
00: 28: 29.07 y un par de centros de inactivación, que se muestran en verde,
00:28: 32.07 se han aglomerado en la envoltura nuclear
00: 28: 35.03 para habilitar el emparejamiento XX.
00:28: 37.17 Entonces, ¿por qué se molestarían en hacer esto?
00:28: 39.17 Bueno, porque el núcleo es un espacio vasto.
00:28: 43.04 Y tomaría tiempo para los dos centros de inactivación.
00:28: 45.24 mucho tiempo para que los dos centros de inactivación se unan.
00:28: 49.05 Y entonces este mecanismo de anclaje
00: 28: 52.23 facilita este proceso de búsqueda de homología
00:28: 56.11 a través de este proceso que llamamos difusión restringida
00:28: 58.19 en un espacio tridimensional.
00:29: 01.04 Entonces, entonces concluye la segunda conferencia.
00: 29: 05.21 Y hablaremos de
00: 29: 08.20 el inicio y propagación de la inactivación de X en la Clase 3.


Biogeografia

Los argumentos teológicos también son prominentes en El origen de las especies. Por ejemplo, Darwin argumentó que la distribución geográfica de los seres vivos no tenía sentido si las especies se hubieran creado por separado, pero sí tenía sentido en el contexto de su teoría. Casos como "la presencia de especies peculiares de murciélagos en islas oceánicas y la ausencia de todos los demás mamíferos terrestres", escribió Darwin, "son hechos completamente inexplicables en la teoría de los actos de creación independientes". En particular: "¿Por qué, cabe preguntarse, la supuesta fuerza creativa ha producido murciélagos y ningún otro mamífero en islas remotas?" Según Darwin, "en mi opinión, esta pregunta puede responderse fácilmente porque ningún mamífero terrestre puede ser transportado a través de un amplio espacio de mar, pero los murciélagos pueden volar". 34

Pero Darwin sabía que la migración no puede explicar todos los patrones de distribución geográfica. Escribió en El origen de las especies que “la identidad de muchas plantas y animales, en las cumbres de las montañas, separados entre sí por cientos de millas de tierras bajas, donde las especies alpinas no podrían existir, es uno de los casos más llamativos que se conocen de la misma especie que vive en puntos distantes sin la aparente posibilidad de que hayan migrado de un punto a otro ”. Darwin argumentó que la reciente edad de hielo "ofrece una explicación simple de estos hechos". Las plantas y los animales del Ártico que eran "casi iguales" podrían haber florecido en todas partes de Europa y América del Norte, pero "cuando el calor hubiera regresado por completo, la misma especie, que había vivido últimamente junta en las tierras bajas de Europa y América del Norte, volvería a ser que se encuentran en las regiones árticas del Viejo y Nuevo Mundo, y en muchas cumbres de montañas aisladas muy distantes unas de otras ". 35

Por lo tanto, algunos casos de distribución geográfica pueden no deberse a la migración, sino a la división de una población que antes era grande y generalizada en poblaciones pequeñas y aisladas, lo que los biólogos modernos llaman "vicarianza". Darwin argumentó que todos Las distribuciones modernas de especies podrían explicarse por estas dos posibilidades. Sin embargo, hay muchos casos de distribución geográfica que ni la migración ni la vicarianza parecen ser capaces de explicar.

Un ejemplo es la distribución mundial de aves no voladoras o "ratites". Estos incluyen avestruces en África, ñandúes en América del Sur, emús y casuarios en Australia y kiwis en Nueva Zelanda. Dado que las aves no pueden volar, las explicaciones basadas en la migración a través de vastas distancias oceánicas son inverosímiles. Después de que se descubrió la deriva continental en el siglo XX, se pensó que las diversas poblaciones podrían haberse separado con las masas de tierra. Pero los avestruces y los kiwis son demasiado recientes y los continentes ya se habían separado cuando se originaron estas especies. De modo que ni la migración ni la vicarianza explican la biogeografía de las ratitas. 36

Otro ejemplo son los cangrejos de agua dulce. Estudiados intensamente por el biólogo italiano Giuseppe Colosi en la década de 1920, estos animales completan sus ciclos de vida exclusivamente en hábitats de agua dulce y son incapaces de sobrevivir a una exposición prolongada al agua salada. Hoy en día, especies muy similares se encuentran en lagos y ríos muy separados en América Central y del Sur, África, Madagascar, el sur de Europa, India, Asia y Australia. La evidencia fósil y molecular indica que estos animales se originaron mucho después de que los continentes se separaron, por lo que su distribución es inconsistente con la hipótesis de la vicarianza. Algunos biólogos especulan que los cangrejos pueden haber migrado mediante “rafting transoceánico” en troncos huecos, pero esto parece poco probable dada su incapacidad para tolerar el agua salada. Por tanto, ni la vicarianza ni la migración proporcionan una explicación convincente de la biogeografía de estos animales. 37

Una explicación alternativa fue sugerida a mediados del siglo XX por Léon Croizat, un biólogo francés criado en Italia. Croizat descubrió que la teoría de Darwin "no parecía estar de acuerdo en absoluto con ciertos hechos importantes de la naturaleza", especialmente los hechos de la biogeografía. De hecho, concluyó, "el darwinismo es ahora solo una camisa de fuerza & # 8230 una piel completamente decrépita para contener el vino nuevo". Croizat no abogó por actos de creación independientes, sino que propuso que en muchos casos una especie primitiva generalizada se dividía en fragmentos, luego sus remanentes evolucionaron en paralelo, en lugares separados, en nuevas especies que eran notablemente similares. Croizat llamó a este proceso de evolución paralela "ortogénesis". Los neodarwinistas como Ernst Mayr, sin embargo, señalaron que no existe un mecanismo de ortogénesis, lo que implica, contrariamente al darwinismo, que la evolución se guía en ciertas direcciones, por lo que rechazaron la hipótesis de Croizat. 38

En Por qué la evolución es verdadera, Coyne (como Darwin) atribuye la biogeografía de las islas oceánicas a la migración y algunas otras distribuciones a la vicarianza. Pero Coyne (a diferencia de Darwin) reconoce que estos dos procesos no pueden explicarlo todo. Por ejemplo, la anatomía interna de los mamíferos marsupiales es tan diferente de la anatomía interna de los mamíferos placentarios que se cree que los dos grupos se dividieron hace mucho tiempo. Sin embargo, hay ardillas voladoras marsupiales, osos hormigueros y topos en Australia que se parecen sorprendentemente a las ardillas voladoras placentarias, osos hormigueros y topos de otros continentes, y estas formas se originaron mucho después de que los continentes se hubieran separado.

Coyne atribuye las similitudes a “un proceso bien conocido llamado evolución convergente. " Según Coyne. “Es realmente bastante simple. Las especies que viven en hábitats similares experimentarán presiones de selección similares de su entorno, por lo que pueden desarrollar adaptaciones similares, o converger, llegando a verse y comportarse de manera muy parecida a pesar de que no están relacionados ". Junte la ascendencia común, la selección natural y el origen de las especies ("especiación"), "agregue el hecho de que áreas distantes del mundo pueden tener hábitats similares y obtendrá una evolución convergente, y una explicación simple de un patrón geográfico importante . " 39

Esto no es lo mismo que la "ortogénesis" de Croizat, según la cual las poblaciones de una sola especie, después de separarse, evolucionan en paralelo debido a alguna fuerza directiva interna. Según la "evolución convergente" de Coyne, los organismos que son fundamentalmente diferentes entre sí evolucionan a través de la selección natural para volverse superficialmente similares porque habitan en entornos similares. El mecanismo de ortogénesis es interno, mientras que el mecanismo de convergencia es externo. En ambos casos, sin embargo, el mecanismo es crucial: sin él, la ortogénesis y la convergencia son simplemente palabras que describen patrones biogeográficos, no explicaciones de cómo se originaron esos patrones.

Entonces, se puede hacer la misma pregunta sobre la convergencia que se hizo a la ortogénesis: ¿Cuál es la evidencia del mecanismo propuesto? Según Coyne, el mecanismo de convergencia implica la selección natural y la especiación.


106 Infecciones por virus y hospedadores

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Enumere los pasos de la replicación y explique lo que ocurre en cada paso.
  • Describir los ciclos lítico y lisogénico de replicación del virus.
  • Explicar la transmisión de virus de plantas y animales.
  • Discutir algunas de las enfermedades causadas por virus de plantas y animales.
  • Discutir el impacto económico de los virus de plantas y animales.

Los virus son parásitos intracelulares obligados. Un virus primero debe reconocer y adherirse a una célula viva específica antes de ingresar a ella. Después de la penetración, el virus invasor debe copiar su genoma y fabricar sus propias proteínas. Finalmente, los viriones de la progenie deben escapar de la célula huésped para que puedan infectar otras células. Los virus pueden infectar solo ciertas especies de huéspedes y solo ciertas células dentro de ese hospedador. Las células huésped específicas que un virus debe ocupar y utilizar para replicarse se denominan permisivas. En la mayoría de los casos, la base molecular de esta especificidad se debe a una molécula de superficie particular conocida como receptor viral en la superficie de la célula huésped. Se requiere un receptor viral específico para que el virus se adhiera. Además, las diferencias en el metabolismo y las respuestas inmunes de la célula huésped (basadas en la expresión diferencial de genes) son un factor probable para determinar qué células puede apuntar un virus para la replicación.

Pasos de las infecciones por virus

Un virus debe utilizar sus procesos de la célula huésped para replicarse. El ciclo de replicación viral puede producir cambios bioquímicos y estructurales dramáticos en la célula huésped, que pueden causar daño celular. Estos cambios, llamados efectos citopáticos, pueden cambiar las funciones celulares o incluso destruir la célula. Algunas células infectadas, como las infectadas por el virus del resfriado común conocido como rinovirus, mueren por lisis (estallido) o apoptosis (muerte celular programada o “suicidio celular”), liberando todos los viriones de la progenie a la vez. Los síntomas de las enfermedades virales son el resultado tanto del daño celular causado por el virus como de la respuesta inmune al virus, que intenta controlar y eliminar el virus del cuerpo.

Muchos virus animales, como el VIH (virus de inmunodeficiencia humana), abandonan las células infectadas del sistema inmunológico mediante un proceso conocido como en ciernes , donde los viriones abandonan la célula individualmente. Durante el proceso de gemación, la célula no sufre lisis y no muere inmediatamente. Sin embargo, el daño a las células que infecta el virus puede hacer imposible que las células funcionen normalmente, aunque las células permanezcan vivas durante un período de tiempo. La mayoría de las infecciones virales productivas siguen pasos similares en el ciclo de replicación del virus: fijación, penetración, desencubrimiento, replicación, ensamblaje y liberación ((Figura)).

Adjunto

Un virus se adhiere a un sitio receptor específico en la membrana de la célula huésped a través de proteínas de unión en la cápside o mediante glicoproteínas incrustadas en la envoltura viral. La especificidad de esta interacción determina el huésped (y las células dentro del huésped) que pueden ser infectadas por un virus en particular. Esto se puede ilustrar pensando en varias llaves y varias cerraduras, donde cada llave encajará solo en una cerradura específica.

Este video explica cómo la influenza ataca el cuerpo.

Entrada

Los virus pueden ingresar a una célula huésped con o sin la cápside viral. El ácido nucleico de los bacteriófagos entra en la célula huésped "desnudo", dejando la cápside fuera de la célula. Los virus de plantas y animales pueden entrar a través de endocitosis (como recordará, la membrana celular rodea y envuelve todo el virus). Algunos virus envueltos ingresan a la célula cuando la envoltura viral se fusiona directamente con la membrana celular. Una vez dentro de la célula, la cápside viral se degrada y luego el ácido nucleico viral se libera y está disponible para la replicación y transcripción.

Replicación y ensamblaje

El mecanismo de replicación depende del genoma viral. Los virus de ADN generalmente usan proteínas y enzimas de la célula huésped para replicar el ADN viral y transcribir el ARNm viral, que luego se usa para dirigir la síntesis de proteínas víricas. Los virus de ARN suelen utilizar el núcleo de ARN como plantilla para la síntesis de ARN y ARNm genómico viral. El ARNm viral dirige a la célula huésped a sintetizar enzimas virales y proteínas de la cápside y ensamblar nuevos viriones.

Por supuesto, hay excepciones a este patrón. Si una célula huésped no proporciona las enzimas necesarias para la replicación viral, los genes virales suministran la información para dirigir la síntesis de las proteínas faltantes. Los retrovirus, como el VIH (grupo VI del esquema de clasificación de Baltimore), tienen un genoma de ARN que debe transcribirse en forma inversa a ADN, que luego se incorpora al genoma de la célula huésped. Para convertir el ARN en ADN, los retrovirus deben contener genes que codifiquen la enzima transcriptasa inversa específica del virus que transcribe una plantilla de ARN en ADN. La transcripción inversa nunca ocurre en células huésped no infectadas; la enzima transcriptasa inversa solo se deriva de la expresión de genes virales dentro de las células huésped infectadas. El hecho de que el VIH produzca algunas de sus propias enzimas que no se encuentran en el huésped ha permitido a los investigadores desarrollar fármacos que inhiben estas enzimas sin afectar el metabolismo del huésped.

Este enfoque ha llevado al desarrollo de una variedad de medicamentos utilizados para tratar el VIH y ha sido eficaz para reducir el número de viriones infecciosos (copias de ARN viral) en la sangre a niveles no detectables en muchas personas infectadas por el VIH.

Salida

La última etapa de la replicación viral es la liberación de los nuevos viriones producidos en el organismo huésped, donde pueden infectar células adyacentes y repetir el ciclo de replicación. Como ha aprendido, algunos virus se liberan cuando la célula huésped muere y otros virus pueden salir de las células infectadas al brotar a través de la membrana sin matar directamente a la célula.


El virus de la influenza está empaquetado en una envoltura viral que se fusiona con la membrana plasmática. De esta forma, el virus puede salir de la célula huésped sin matarla. ¿Qué ventaja obtiene el virus al mantener viva la célula huésped?

Vea un video sobre virus, identificación de estructuras, modos de transmisión, replicación y más.

Diferentes hosts y sus virus

Como ha aprendido, los virus a menudo infectan hosts muy específicos, así como células específicas dentro del host. Esta característica de un virus lo hace específico para una o unas pocas especies de vida en la Tierra. Por otro lado, existen tantos tipos diferentes de virus en la Tierra que casi todos los organismos vivos tienen su propio conjunto de virus. virus tratando de infectar sus células. Incluso los procariotas, las células más pequeñas y simples, pueden ser atacadas por tipos específicos de virus. En la siguiente sección, veremos algunas de las características de la infección viral de células procariotas. Como hemos aprendido, los virus que infectan a las bacterias se denominan bacteriófagos ((Figura)). Las arqueas tienen sus propios virus similares.

Bacteriófagos


La mayoría de los bacteriófagos son virus dsDNA, que utilizan enzimas del huésped para la replicación del ADN y la transcripción del ARN. Las partículas de fagos deben unirse a receptores de superficie específicos e insertar activamente el genoma en la célula huésped. (Las complejas estructuras de la cola que se observan en muchos bacteriófagos participan activamente en el paso del genoma viral a través de la pared celular procariota). Cuando la infección de una célula por un bacteriófago da como resultado la producción de nuevos viriones, se dice que la infección es productivo . Si los viriones se liberan al reventar la célula, el virus se replica por medio de un ciclo lítico ((Figura)). Un ejemplo de bacteriófago lítico es T4, que infecta Escherichia coli que se encuentra en el tracto intestinal humano. A veces, sin embargo, un virus puede permanecer dentro de la célula sin ser liberado. Por ejemplo, cuando un bacteriófago templado infecta una célula bacteriana, se replica por medio de un ciclo lisogénico ((Figura)), y el genoma viral se incorpora al genoma de la célula huésped. Cuando el ADN del fago se incorpora al genoma de la célula huésped, se denomina profago. Un ejemplo de bacteriófago lisogénico es el virus λ (lambda), que también infecta al mi. coli bacteria. Los virus que infectan células vegetales o animales a veces pueden sufrir infecciones en las que no producen viriones durante períodos prolongados. Un ejemplo es el animal virus del herpes, incluidos los virus del herpes simple, la causa del herpes oral y genital en humanos. En un proceso llamado latencia, estos virus pueden existir en el tejido nervioso durante largos períodos de tiempo sin producir nuevos viriones, solo para dejar latencia periódicamente y causar lesiones en la piel donde el virus se replica. Aunque existen similitudes entre la lisogenia y la latencia, el término ciclo lisogénico generalmente se reserva para describir a los bacteriófagos. La latencia se describirá con más detalle en la siguiente sección.


¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

  1. En el ciclo lítico, se producen y liberan nuevos fagos al medio ambiente.
  2. En el ciclo lisogénico, el ADN del fago se incorpora al genoma del huésped.
  3. Un factor de estrés ambiental puede hacer que el fago inicie el ciclo lisogénico.
  4. La lisis celular solo ocurre en el ciclo lítico.

Virus de plantas

La mayoría de los virus vegetales, como el virus del mosaico del tabaco, tienen genomas de ARN monocatenario (+). Sin embargo, también existen virus de plantas en la mayoría de las otras categorías de virus. A diferencia de los bacteriófagos, los virus vegetales no tienen mecanismos activos para transportar el genoma viral a través de la pared celular protectora. Para que un virus de una planta ingrese a una nueva planta huésped, debe ocurrir algún tipo de daño mecánico. Este daño a menudo es causado por el clima, insectos, animales, incendios o actividades humanas como la agricultura o el paisajismo. El movimiento de una célula a otra dentro de una planta se puede facilitar mediante la modificación viral de plasmodesmos (hilos citoplasmáticos que pasan de una célula vegetal a la siguiente). Además, la descendencia de las plantas puede heredar enfermedades virales de las plantas parentales. Los virus de las plantas pueden ser transmitidos por una variedad de vectores, a través del contacto con la savia de una planta infectada, por organismos vivos como insectos y nematodos, y a través del polen. La transferencia de un virus de una planta a otra se conoce como transmisión horizontal, mientras que la herencia de un virus de un padre se llama transmisión vertical.

Los síntomas de las enfermedades virales varían según el virus y su huésped ((Figura)). Un síntoma común es hiperplasia , la proliferación anormal de células que provoca la aparición de tumores vegetales conocidos como agallas. Otros virus inducen hipoplasia , o disminución del crecimiento celular, en las hojas de las plantas, lo que hace que aparezcan áreas delgadas y amarillas. Otros virus afectan la planta matando directamente las células vegetales, un proceso conocido como necrosis celular . Otros síntomas de los virus de las plantas incluyen hojas malformadas, rayas negras en los tallos de las plantas, crecimiento alterado de los tallos, hojas o frutos y manchas anulares, que son áreas circulares o lineales de decoloración que se encuentran en una hoja.

Algunos síntomas comunes de las enfermedades virales de las plantas
Síntoma Aparece como
Hiperplasia Agallas (tumores)
Hipoplasia Manchas amarillas diluidas en las hojas
Necrosis celular Tallos, hojas o frutos muertos y ennegrecidos
Patrones de crecimiento anormales Tallos, hojas o frutos mal formados
Descoloramiento Líneas o anillos amarillos, rojos o negros en tallos, hojas o frutos

Los virus de las plantas pueden perturbar gravemente el crecimiento y el desarrollo de los cultivos, afectando significativamente nuestro suministro de alimentos. Son responsables de la mala calidad y cantidad de los cultivos a nivel mundial y pueden ocasionar enormes pérdidas económicas anualmente. Otros virus pueden dañar las plantas utilizadas en jardinería. Algunos virus que infectan las plantas de alimentos agrícolas incluyen el nombre de la planta que infectan, como el virus de la marchitez del tomate, el virus del mosaico común del frijol y el virus del mosaico del pepino. En las plantas que se utilizan para el paisajismo, dos de los virus más comunes son la mancha del anillo de peonía y el virus del mosaico de la rosa. Hay demasiados virus de plantas para discutir cada uno en detalle, pero los síntomas del virus del mosaico común del frijol dan como resultado una menor producción de frijoles y plantas improductivas y atrofiadas. En la rosa ornamental, la enfermedad del mosaico de la rosa provoca líneas amarillas onduladas y manchas de colores en las hojas de la planta.

Virus animales

Los virus animales, a diferencia de los virus de plantas y bacterias, no tienen que penetrar una pared celular para acceder a la célula huésped. El virus puede incluso inducir a la célula huésped a cooperar en el proceso de infección. Los virus animales no envueltos o "desnudos" pueden ingresar a las células de dos maneras diferentes. Como una proteína en la cápside viral se une a su receptor en la célula huésped, el virus puede ser introducido en la célula a través de una vesícula durante el proceso celular normal de endocitosis mediada por receptores. Un método alternativo de penetración celular utilizado por virus sin envoltura es que las proteínas de la cápside experimenten cambios de forma después de unirse al receptor, creando canales en la membrana de la célula huésped. A continuación, el genoma viral se "inyecta" en la célula huésped a través de estos canales de una manera análoga a la utilizada por muchos bacteriófagos.

Los virus envueltos también tienen dos formas de ingresar a las células después de unirse a sus receptores: endocitosis mediada por receptores o fusión. Muchos virus con envoltura ingresan a la célula por endocitosis mediada por receptores de una manera similar a la que se observa en algunos virus sin envoltura. Por otro lado, la fusión solo ocurre con viriones envueltos. Estos virus, que incluyen al VIH entre otros, utilizan proteínas de fusión especiales en sus envolturas para hacer que la envoltura se fusione con la membrana plasmática de la célula, liberando así el genoma y la cápside del virus en el citoplasma celular.

Después de producir sus proteínas y copiar sus genomas, los virus animales completan el ensamblaje de nuevos viriones y salen de la célula. Como ya hemos discutido usando el ejemplo del virus de la influenza, los virus animales envueltos pueden brotar de la membrana celular a medida que se ensamblan, tomando una parte de la membrana plasmática de la célula en el proceso. Por otro lado, la progenie viral no envuelta, como los rinovirus, se acumula en las células infectadas hasta que hay una señal de lisis o apoptosis, y todos los viriones se liberan juntos.

Como aprenderá en el próximo módulo, los virus animales están asociados con una variedad de enfermedades humanas. Algunos de ellos siguen el patrón clásico de enfermedad aguda, donde los síntomas empeoran cada vez más durante un corto período de tiempo, seguido de la eliminación del virus del cuerpo por parte del sistema inmunológico y la eventual recuperación de la infección. Ejemplos de enfermedades virales agudas son el resfriado común y la influenza. Otros virus causan infecciones crónicas a largo plazo, como el virus que causa la hepatitis C, mientras que otros, como el virus del herpes simple, solo causan síntomas intermitentes. Aún otros virus, como los herpesvirus humanos 6 y 7, que en algunos casos pueden causar la enfermedad menor de la infancia, la roséola, a menudo causan infecciones productivas sin causar ningún síntoma en el huésped, por lo que decimos que estos pacientes tienen una infección asintomática.

En las infecciones por hepatitis C, el virus crece y se reproduce en las células del hígado, provocando niveles bajos de daño hepático. El daño es tan bajo que las personas infectadas a menudo no se dan cuenta de que están infectadas, y muchas infecciones solo se detectan mediante análisis de sangre de rutina en pacientes con factores de riesgo como el uso de drogas por vía intravenosa. Por otro lado, dado que muchos de los síntomas de las enfermedades virales son causados ​​por respuestas inmunes, la ausencia de síntomas es una indicación de una respuesta inmunitaria débil al virus. Esto permite que el virus escape a la eliminación por parte del sistema inmunológico y persista en los individuos durante años, al tiempo que produce niveles bajos de viriones descendientes en lo que se conoce como enfermedad viral crónica. La infección crónica del hígado por este virus conduce a una probabilidad mucho mayor de desarrollar cáncer de hígado, a veces hasta 30 años después de la infección inicial.

Como ya se ha comentado, el virus del herpes simple puede permanecer en estado de latencia en el tejido nervioso durante meses, incluso años. A medida que el virus se "esconde" en el tejido y produce pocas proteínas virales, si es que las produce, no hay nada contra lo que pueda actuar la respuesta inmune y la inmunidad al virus disminuye lentamente. En determinadas condiciones, incluidos varios tipos de estrés físico y psicológico, el virus del herpes simple latente puede reactivarse y sufrir un ciclo de replicación lítica en la piel, provocando las lesiones asociadas con la enfermedad. Una vez que se producen viriones en la piel y se sintetizan las proteínas virales, la respuesta inmune se estimula nuevamente y resuelve las lesiones cutáneas en unos pocos días o semanas destruyendo los virus en la piel. Como resultado de este tipo de ciclo replicativo, las apariciones de herpes labial y brotes de herpes genital solo ocurren de manera intermitente, aunque los virus permanecen en el tejido nervioso de por vida. Las infecciones latentes también son comunes con otros virus del herpes, incluido el virus varicela-zóster que causa la varicela. Después de tener una infección por varicela en la niñez, el virus varicela-zóster puede permanecer latente durante muchos años y reactivarse en adultos para causar la dolorosa condición conocida como “culebrilla” ((Figura)).


Algunos virus que infectan a los animales, incluido el virus de la hepatitis C mencionado anteriormente, se conocen como virus oncogénicos: tienen la capacidad de causar cáncer. Estos virus interfieren con la regulación normal del ciclo de la célula huésped introduciendo genes que estimulan el crecimiento celular no regulado (oncogenes) o interfiriendo con la expresión de genes que inhiben el crecimiento celular. Los virus oncogénicos pueden ser virus de ADN o de ARN. Los cánceres que se sabe están asociados con infecciones virales incluyen el cáncer de cuello uterino, causado por el virus del papiloma humano (VPH) ((Figura)), el cáncer de hígado causado por el virus de la hepatitis B, la leucemia de células T y varios tipos de linfoma.


Visite las animaciones interactivas que muestran las diversas etapas de los ciclos de replicación de los virus animales y haga clic en los enlaces de animación flash.

Resumen de la sección

Los virus de las plantas pueden transmitirse verticalmente desde las células reproductoras parentales u horizontalmente a través de los tejidos vegetales dañados. Los virus de las plantas son responsables de un daño económico significativo tanto en las plantas de cultivo como en las plantas utilizadas para la ornamentación. Los virus animales ingresan a sus huéspedes a través de varios tipos de interacciones virus-célula huésped y causan una variedad de infecciones. Las infecciones virales pueden ser agudas, con un breve período de infección terminado por respuestas inmunitarias del huésped, o crónicas, en las que la infección persiste. Las infecciones persistentes pueden causar síntomas crónicos (hepatitis C), síntomas intermitentes (virus latentes como el virus del herpes simple 1) o incluso ser efectivamente asintomáticos (virus del herpes humano 6 y 7). Los virus oncogénicos en animales tienen la capacidad de causar cáncer al interferir con la regulación del ciclo de la célula huésped.

Preguntas de conexión visual

(Figura) El virus de la influenza está empaquetado en una envoltura viral que se fusiona con la membrana plasmática. De esta forma, el virus puede salir de la célula huésped sin matarla. ¿Qué ventaja obtiene el virus al mantener viva la célula huésped?

(Figura) La célula huésped puede seguir produciendo nuevas partículas de virus.

(Figura) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

  1. En el ciclo lítico, se producen y liberan nuevos fagos al medio ambiente.
  2. En el ciclo lisogénico, el ADN del fago se incorpora al genoma del huésped.
  3. Un factor de estrés ambiental puede hacer que el fago inicie el ciclo lisogénico.
  4. La lisis celular solo ocurre en el ciclo lítico.

Preguntas de revisión

¿Qué enunciado es no cierto de la replicación viral?

  1. Un ciclo lisogénico mata a la célula huésped.
  2. Hay seis pasos básicos en el ciclo de replicación viral.
  3. La replicación viral no afecta la función de la célula huésped.
  4. Los viriones recién liberados pueden infectar células adyacentes.

¿Qué afirmación es verdadera sobre la replicación viral?

  1. En el proceso de apoptosis, la célula sobrevive.
  2. Durante la unión, el virus se adhiere a sitios específicos de la superficie celular.
  3. La cápside viral ayuda a la célula huésped a producir más copias del genoma viral.
  4. El ARNm trabaja fuera de la célula huésped para producir enzimas y proteínas.

¿Qué enunciado es verdadero sobre la transcriptasa inversa?

  1. Es un acido nucleico.
  2. Infecta las células.
  3. Transcribe ARN para producir ADN.
  4. Es un lípido.

Los núcleos de virus oncogénicos pueden ser_______.

¿Cuál es el caso de los virus de ADN?

  1. Utilizan la maquinaria de la célula huésped para producir nuevas copias de su genoma.
  2. Todos tienen sobres.
  3. Son el único tipo de virus que puede causar cáncer.
  4. No son patógenos vegetales importantes.

Un bacteriófago puede infectar ________.

Las personas con la mutación CCR5Δ32 de una proteína de la superficie de las células T pueden exponerse a algunas cepas del VIH-1 sin enfermarse. ¿Qué paso del ciclo de vida del virus es probable que se inhiba con esta mutación?

Un productor de manzanas nota que varios de sus manzanos con hongos creciendo en sus troncos han desarrollado manchas anulares necróticas, mientras que otros árboles en el huerto que carecen de hongos parecen saludables. ¿Cuál es la conclusión más probable que puede sacar el agricultor sobre el virus que infecta sus manzanos?

  1. Los manzanos se infectaron por transmisión horizontal.
  2. Los hongos transmiten enfermedades.
  3. Los hongos atraen insectos portadores de enfermedades.
  4. Los manzanos se infectaron por transmisión vertical.

Preguntas de pensamiento crítico

¿Por qué los perros no pueden contraer el sarampión?

El virus no puede adherirse a las células del perro, porque las células del perro no expresan los receptores del virus y / o no hay ninguna célula dentro del perro que sea permisiva para la replicación viral.

Uno de los primeros y más importantes objetivos de los medicamentos para combatir la infección por VIH (un retrovirus) es la enzima transcriptasa inversa. ¿Por qué?

La transcriptasa inversa es necesaria para producir más virus VIH-1, por lo que dirigirse a la enzima transcriptasa inversa puede ser una forma de inhibir la replicación del virus. Es importante destacar que al apuntar a la transcriptasa inversa, hacemos poco daño a la célula huésped, ya que las células huésped no producen transcriptasa inversa. Por lo tanto, podemos atacar específicamente al virus y no a la célula huésped cuando usamos inhibidores de la transcriptasa inversa.

En esta sección, se le presentaron diferentes tipos de virus y enfermedades virales. Analice brevemente lo más interesante o sorprendente que haya aprendido sobre los virus.

La respuesta está abierta y variará.

Aunque los virus de las plantas no pueden infectar a los humanos, ¿cuáles son algunas de las formas en que afectan a los humanos?

Los virus de las plantas infectan los cultivos, causando daños y pérdidas en los cultivos, y pérdidas económicas considerables.

Un bacteriófago con un ciclo de vida lítico desarrolla una mutación que le permite ahora pasar también por el ciclo lisogénico. ¿Cómo proporcionaría esto una ventaja evolutiva sobre los otros bacteriófagos que solo pueden propagarse a través de ciclos líticos?

En un ciclo lisogénico, el bacteriófago se integra en el genoma de la bacteria huésped como profago y se transmite a las células hijas cada vez que se replica una bacteria portadora del profago. Esto permite que el profago se disperse a través de una amplia población sin matar ninguna de las células huésped. Dado que el bacteriófago mutado también conserva la capacidad de cambiar al ciclo lítico, ahora tiene dos métodos para diseminarse a través de la población de bacterias.

Glosario


Evolución locomotora de primates

Las características de la marcha que se cree que distinguen a la mayoría de los primates de la mayoría de los demás mamíferos se han asociado directa o indirectamente con los requisitos mecánicos de la locomoción en ramas delgadas y flexibles (Schmitt y Lemelin, 2002 Cartmill et al., 2002 Schmitt, 2003a), un entorno que se cree que ser crítico en el origen de los primates hace cincuenta y cinco millones de años o más (Cartmill, 1974 Fleagle, 1999). Esta combinación de características de la marcha, mostrada por los primates en general y los primates arbóreos especialmente, da como resultado una fuerte diferenciación funcional entre las extremidades anteriores y las posteriores. Esto puede haber facilitado el uso de las extremidades anteriores en tensión durante la escalada y el balanceo de brazos en monos y simios del Nuevo Mundo. Este conjunto de características de la marcha que tipifican a los primates puede, en última instancia, haber jugado un papel en la evolución del bipedalismo (Stern, 1971, 1976 Reynolds, 1985 Schmitt, 1998 Larson et al., 2001 Schmitt y Lemelin, 2002).

Se cree que los primeros homínidos (primates que utilizan un andar bípedo erguido habitual) evolucionaron en África hace cinco a seis millones de años (Fleagle, 1999 Ward et al., 1999 Senut et al., 2001). Inmediatamente antes de la aparición de los homínidos, la fauna de primates de África y Asia estaba dominada por primates cuadrúpedos arbóreos generalizados con una mezcla de rasgos parecidos a los de los simios (Begun et al., 1997). Los primeros homínidos conocidos (miembros del género Australopithecus) eran de cuerpo relativamente pequeño en comparación con los humanos modernos y sus esqueletos contienen un mosaico de características (Figura 2) (Stern y Susman, 1983 Susman y Stern, 1984 Lovejoy, 1988 McHenry, 1991a Leakey et al., 1995 McHenry y Berger, 1998 Ward y otros, 1999 Stern, 2000 Ward, 2002). Los primeros homínidos tenían características primitivas, más parecidas a las de los simios, como articulaciones vertebrales y miembros inferiores relativamente pequeños, dedos de las manos y pies curvados, miembros superiores relativamente largos y miembros inferiores cortos. También tenían características derivadas, más parecidas a las humanas, asociadas con el bipedalismo, incluidas las rodillas en valgo y las hojas ilíacas cortas, algo lateralmente orientadas. Finalmente, los primeros homínidos también tenían características únicas que no se encuentran ni en los simios ni en los humanos, como una pelvis platypelloid excepcionalmente ancha. Existe un debate considerable sobre cómo deben interpretarse estas características (para una revisión completa de este debate, ver Stern, 2000 Ward, 2002). Algunos investigadores sostienen que el modo locomotor de estos homínidos era cinemáticamente distinto del nuestro (por ejemplo, Zuckerman et al., 1973 Oxnard, 1975 Tuttle, 1981 Stern y Susman, 1983 Berge, 1984, 1991, 1994 Susman et al., 1984 Berge y Kazmeirczak, 1986 McHenry, 1986, 1991a Duncan et al., 1994 Ruff, 1988 Sanders, 1998 Stern, 2000). Otros han argumentado con igual fuerza que los primeros homínidos caminaban con un paso equivalente al de los humanos modernos (por ejemplo, Robinson, 1972 Lovejoy, 1980, 1988 Latimer, 1983, 1991 Latimer et al., 1987 Latimer and Lovejoy, 1989 Crompton et al., 1998 ). Las características del esqueleto locomotor que, para algunos, parecen indicar un modo de andar diferente al de los humanos modernos y cierto grado de comportamiento de escalada regular, aparecen hace 4 millones de años, y también están presentes en los primeros miembros del género. Homo (Homo habilis) (Susman y Stern, 1982 Susman, 1983 Susman et al., 1984 McHenry y Berger, 1998 Ward et al., 1999). Hay mucha menos controversia sobre el comportamiento locomotor de homínidos posteriores, como Homo erectus (que apareció hace alrededor de 1.8 millones de años), que exhiben una forma corporal más moderna con miembros posteriores largos y articulaciones robustas (Jungers, 1988 McHenry, 1991b). Es ampliamente aceptado que Homo erectus caminamos y corrimos tanto como lo hacemos hoy (Carrier, 1984 Stanley, 1992 Bramble, 2000 Gruss y Schmitt, 2000, en prensa).

El esqueleto de un individuo de Australopithecus afarensis.Los miembros de esta especie de homínidos primitivos eran relativamente pequeños y bajos, con hembras que pesaban aproximadamente 30 kg y miden alrededor de 1,05 m de altura (McHenry 1991b, 1992). Estos primeros homínidos eran gráciles con extremidades y articulaciones vertebrales pequeñas y poco estabilizadas y falanges claramente curvadas (Stern y Susman, 1983), características que también se encuentran en muchos simios existentes. Al igual que los simios vivos, también tenían extremidades superiores relativamente largas en comparación con las extremidades inferiores, una condición que también se encuentra en australopitecinos posteriores (McHenry y Berger, 1998). Muchas de las características simiescas del esqueleto postcraneal también se encuentran en australopitecinos anteriores (Ward et al., 1999). Exactamente cómo deben interpretarse estas características es objeto de considerable debate (Susman et al., 1984 Latimer, 1991 Stern, 2000 Lovejoy et al., 2002 Ward, 2002), aunque la morfología articular sugiere un patrón de carga diferente al encontrado en humanos modernos (Stern y Susman, 1983 Schmitt et al., 1996, 1999). La imagen está modificada de Fleagle (1999).

El esqueleto de un individuo de Australopithecus afarensis.Los miembros de esta especie de homínidos primitivos eran relativamente pequeños y bajos, con hembras que pesaban aproximadamente 30 kg y miden alrededor de 1,05 m de altura (McHenry 1991b, 1992). Estos primeros homínidos eran gráciles con extremidades y articulaciones vertebrales pequeñas y poco estabilizadas y falanges claramente curvadas (Stern y Susman, 1983), características que también se encuentran en muchos simios existentes. Al igual que los simios vivos, también tenían extremidades superiores relativamente largas en comparación con las extremidades inferiores, una condición que también se encuentra en australopitecinos posteriores (McHenry y Berger, 1998). Muchas de las características simiescas del esqueleto postcraneal también se encuentran en australopitecinos anteriores (Ward et al., 1999). Exactamente cómo deben interpretarse estas características es objeto de considerable debate (Susman et al., 1984 Latimer, 1991 Stern, 2000 Lovejoy et al., 2002 Ward, 2002), aunque la morfología articular sugiere un patrón de carga diferente al encontrado en humanos modernos (Stern y Susman, 1983 Schmitt et al., 1996, 1999). La imagen está modificada de Fleagle (1999).

Cumplimiento de la marcha y la evolución del bipedalismo

Desde los estudios pioneros del anatomista británico Herbert Elftman, se ha reconocido que los simios y otros primates no humanos difieren de los humanos en el uso de una forma relativamente más dócil de bipedalismo (Fig.3) (Elftman y Manter, 1935 Elftman, 1944 Prost , 1967, 1980 Jenkins, 1972 Okada, 1985 Yamazaki e Ishida, 1985 Reynolds, 1987 Kimura, 1990, 1991, 1996 Aerts et al., 2000 D'Aout et al., 2002). El caminar humano normal difiere de los simios, que exhiben caderas, rodillas y tobillos flexionados habitualmente durante la fase de apoyo (Fig. 4). Sin embargo, cuando les pedimos a las personas que caminaran con oscilaciones mínimas del centro de masa, adoptaron posturas de las extremidades inferiores profundamente flexionadas como las de la mayoría de los simios (Fig. 4 Schmitt et al., 1996, 1999).

Ilustración de las posturas para caminar (al golpear el talón, en la posición media y despegar) y las fuerzas verticales de reacción del suelo (expresadas como% del peso corporal) en un humano (A) y un chimpancé (B). El chimpancé utiliza una postura de cadera y rodilla más flexionada durante la fase de apoyo, tiene oscilaciones más bajas del centro de masa y genera una curva de fuerza máxima vertical más plana y más baja. Humanos y chimpancés redibujados de Elftman (1944). Trazos de fuerza rediseñados de Kimura et al. (1979).

Ilustración de las posturas para caminar (al golpear el talón, en la posición media y despegar) y las fuerzas verticales de reacción del suelo (expresadas como% del peso corporal) en un humano (A) y un chimpancé (B). El chimpancé utiliza una postura de cadera y rodilla más flexionada durante la fase de apoyo, tiene oscilaciones más bajas del centro de masa y genera una curva de fuerza máxima vertical más plana y más baja. Humanos y chimpancés redibujados de Elftman (1944). Trazos de fuerza rediseñados de Kimura et al. (1979).

Valores angulares de las articulaciones de las extremidades inferiores de los seres humanos que caminan con normalidad y conformidad en comparación con los pasos bípedos del gibón (Hylobates lar) y el chimpancé pigmeo (Pan paniscus). Los datos de los seres humanos se recopilaron en SUNY Stony Brook utilizando la misma muestra que se utilizó para los datos de velocidad máxima de marcha y longitud de zancada presentados en la Tabla 2. Los datos del gibón son una combinación de datos de Prost (1967) y Yamazaki y Ishida (1984). Los datos del chimpancé son de D'Aout et al. (2002).

Valores angulares para las articulaciones de las extremidades inferiores de los seres humanos que caminan con normalidad y conformidad en comparación con los pasos bípedos del gibón (Hylobates lar) y el chimpancé pigmeo (Pan paniscus). Los datos de los seres humanos se recopilaron en SUNY Stony Brook utilizando la misma muestra que se utilizó para los datos de velocidad máxima de marcha y longitud de zancada presentados en la Tabla 2. Los datos del gibón son una combinación de datos de Prost (1967) y Yamazaki y Ishida (1984). Los datos del chimpancé son de D'Aout et al. (2002).

La distensibilidad de las extremidades conduce a oscilaciones más pequeñas del centro de masa y altera la magnitud de la fuerza de reacción vertical máxima del sustrato y la forma de la gráfica fuerza-tiempo (Alexander y Jayes, 1978 McMahon et al., 1987 Alexander, 1992 Schmitt, 1998, 1999 Yaguramaki et al., 1995 Li et al., 1996). Durante la marcha normal, los seres humanos generan una curva de fuerza de reacción vertical del suelo con dos picos distintos que son ambos mayores que el peso corporal, aunque a velocidades muy lentas la curva de fuerza-tiempo es relativamente plana (Alexander y Jayes, 1978). Este patrón de fuerza es característico de una marcha con las piernas rígidas en la que el centro de masa es más alto en la posición media y más bajo en el apoyo doble (Fig. 3A). Por el contrario, los primates no humanos que caminan de forma bípeda generan curvas de fuerza de un solo pico en las que el pico está mucho más cerca del peso corporal (Fig. 3B) (Kimura et al., 1979 Kimura, 1996). Los seres humanos que caminan con posturas de extremidades más dóciles producen patrones de fuerza similares, aunque todavía no se comprenden bien los mecanismos generales de la marcha dócil humana (Yaguramaki et al., 1995 Li et al., 1996 Schmitt et al., 1996).

Dado que los primates no humanos suelen utilizar andares dóciles cuando caminan de forma cuadrúpeda o bípeda, parece plausible que los primeros homínidos bípedos hubieran conservado un estilo de caminar dócil típico de otros primates no humanos. La anatomía poscraneal de los primeros homínidos sugiere que algunos de ellos caminaban con una rodilla y una cadera muy flexibles (Stern y Susman, 1983). Pero más allá de ser simplemente una retención primitiva, caminar dócil en prehomínidos puede haber tenido varias ventajas. Entre los primates cuadrúpedos no humanos, las fuerzas de pico bajas y las frecuencias de zancadas reducidas hacen que su locomoción sea relativamente suave, lo que les ayuda a evitar sacudir las ramas flexibles, mejorando así su estabilidad y ayudándolos a escapar de la atención de los depredadores (Demes et al., 1990 Schmitt, 1998, 1999). ). Estas características también pueden haber permitido a los primates mantener las articulaciones de las extremidades anteriores móviles y poco estabilizadas. Nuestros estudios recientes de cinemática, placa de fuerza y ​​acelerómetro sobre el bipedalismo compatible con humanos (resumido en la Tabla 2) muestran que los humanos que adoptaron una marcha de queja lograron longitudes de zancada más largas, velocidades máximas de caminata más rápidas, fuerzas verticales máximas más bajas y una mejor atenuación del impacto de impacto entre la caña y la sacro en comparación con la marcha normal (Schmitt et al., 1996, 1999). Estos datos son consistentes con los hallazgos de varios otros estudios (Yaguramaki et al., 1995 Li et al., 1996). Como resultado, mis colegas y yo hemos argumentado, al igual que Stern y Susman (1983), que el bipedalismo obediente puede haber sido un paso efectivo para un bípedo pequeño, con articulaciones relativamente pequeñas y débilmente estabilizadas que aún no habían abandonado por completo la locomoción arbórea ( Schmitt y col., 1996, 1999).

El efecto del bipedalismo obediente sobre las variables temporales y cinéticas en humanos

. Normal . Cumple.
Velocidad máxima promedio al caminar (m s -1) 2.25 3.2
Longitud de zancada máxima media (m) 2.1 2.97
Magnitud de fuerza vertical máxima promedio (% del peso corporal) 130 112
Atenuación de impacto de impacto promedio (vástago g / cabeza g) 3.8 10.1
. Normal . Cumple.
Velocidad máxima promedio al caminar (m s -1) 2.25 3.2
Longitud de zancada máxima media (m) 2.1 2.97
Magnitud de fuerza vertical máxima promedio (% del peso corporal) 130 112
Atenuación de impacto promedio (vástago g / cabeza g) 3.8 10.1

Los datos de esta tabla son valores no publicados previamente recopilados en la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook y en la Universidad de Duke.

Se utilizaron diferentes muestras para diferentes estudios.

El estudio de la velocidad máxima al caminar y la longitud de la zancada involucró a 7 hombres y 7 mujeres de entre 19 y 55 años (media = 30) cuya altura osciló entre 1,5 ma 1,94 m (media = 1,7 m).

El estudio de la magnitud de la fuerza máxima vertical involucró a 7 mujeres y 5 hombres entre las edades de 18 y 55 (media = 23) cuya altura osciló entre 1,5 ma 1,84 m (media = 1,62 m).

El rango de velocidad de los sujetos en este estudio fue relativamente estrecho y los sujetos caminaron relativamente rápido (velocidad promedio para caminar con las piernas estiradas = 2.03 m s -1 y para caminar con la cadera doblada y las rodillas dobladas = 2.13 m s -1).

Finalmente, el estudio de la atenuación del impacto de impacto involucró a 6 hombres y 5 mujeres de entre 19 y 35 años (promedio = 22) cuya altura osciló entre 1,6 ma 1,84 m (promedio = 1,6 m). En este último estudio, la velocidad media para la marcha normal = 1,78 m s -1 y para la marcha dócil = 1,92 m s -1.

Sin embargo, los seres humanos que intentan caminar con un modo de andar dócil a menudo lo encuentran incómodo, y algunos investigadores argumentan que la retención del estilo de andar dócil en los primeros homínidos es poco probable porque sería demasiado costoso energéticamente y eleva la temperatura corporal central (Crompton et al. , 1998). Es probable que una marcha bípeda moderna sea más eficiente que el cuadrúpedalismo o bipedalismo al estilo de los hominoides (Leonard y Robertson, 1995, 1997a, b, 2001). Algunos han argumentado que los costos de locomoción serían especialmente altos para un homínido de patas cortas (Jungers, 1982 Rodman y McHenry, 1980, pero para una opinión contraria, ver Kramer, 1999). Sin embargo, una revisión de la literatura realizada por Stern (1999) sugiere que las diferencias habrían sido menores.Además, hay poca evidencia de que una marcha bípeda tan dócil en los primeros homínidos hubiera sido más costosa energéticamente que la de un prehomínido cuadrúpedo. Los estudios experimentales han demostrado repetidamente que hay poca diferencia en los costos energéticos entre cuadrúpedos y bípedos (Taylor y Rowntree, 1973 Fedak et al., 1977 Fedak y Seherman, 1979 Rodman y McHenry, 1980 Roberts et al., 1998a, b Griffin, 2002) , aunque un estudio reciente encontró un aumento del 20% en el costo de los macacos (Nakatsukasa et al., 2002). Además, Steudel (Steudel, 1994, 1996 Steudel-Numbers, 2001), utilizando datos sobre la longitud de las extremidades y el consumo de oxígeno de los seres humanos y otros mamíferos, concluyó que "el aumento de la eficiencia energética no se habría acumulado en los primeros bípedos" (Steudel, 1996, pág. pág.345). Sin embargo, continúa señalando que "la selección para mejorar la eficiencia en la postura bípeda se habría producido una vez que se hubiera realizado la transición [al bipedalismo humano moderno]" (Steudel, 1996, p. 345). En resumen, ciertamente no se puede argumentar de manera convincente que el bipedalismo en los primeros homínidos proporcionó ahorros significativos de energía. De la misma manera, es poco probable que un cambio hacia el bipedalismo induzca costos energéticos significativos en relación con la locomoción de un primate prehomínido.

Locomoción del primate prehomínido

Aunque una discusión de las ventajas selectivas del bipedalismo está más allá del alcance de este artículo, otra forma de entender la vía a través de la cual evolucionó el bipedalismo es considerar el modo de locomoción en el antepasado prebípedo prehomínido. El modo de locomoción en los primates que precedió inmediatamente a la adopción del bipedalismo erguido ha sido un tema de debate desde principios del siglo pasado (para revisiones detalladas, ver Tuttle, 1974 Richmond et al., 2002). Las teorías sobre la naturaleza de la locomoción en los primates prehomínidos se pueden dividir en tres grupos básicos. El modelo troglodita postula un chimpancé terrestre que camina sobre los nudillos como el prototipo de un prehomínido (por ejemplo, Washburn, 1951 Gebo, 1992, 1996 Richmond et al., 2002). Los defensores de este modelo defienden un componente significativo de la locomoción terrestre en el antepasado homínido (Gebo, 1992), pero no excluyen la actividad arbórea como un componente significativo de la evolución del bipedalismo (Richmond et al., 2002). Además, algunos investigadores han argumentado que las adaptaciones alimentarias, no locomotoras, en los chimpancés son críticas para la evolución del bipedalismo de los homínidos (Hunt, 1994 Stanford, 2002). Los partidarios de un modelo braquiacionista sugieren alternativamente que el bipedalismo evolucionó a partir de un antepasado suspensorio de cuerpo pequeño similar a los gibones (por ejemplo, Keith, 1923 Tuttle, 1981). Por último, otros investigadores no invocan ningún primate específico como modelo distinto para los prehomínidos, sino que argumentan en cambio que los requisitos mecánicos de escalar soportes verticales son similares a los requeridos por los primeros bípedos (Stern, 1971 Prost, 1980 Fleagle et al., 1981). Por supuesto, estos modelos no son mutuamente excluyentes, y algunos han abogado por un antepasado con un repertorio locomotor variado y generalizado (Rose, 1991). Estos modelos pueden evaluarse utilizando evidencia filogenética, morfométrica, fósil y experimental, pero estos enfoques no arrojan resultados consistentes.

El modelo de caminar sobre los nudillos ha recibido un fuerte apoyo de datos moleculares que sugieren que los chimpancés y los humanos son taxones hermanos (Richmond et al., 2002). La clara relación filogenética entre humanos y chimpancés, el último de los cuales camina regularmente con los nudillos tanto en entornos terrestres como arbóreos (Tuttle, 1974 Doran, 1992) y se involucra en frecuentes episodios de bipedalismo terrestre y arbóreo (Hunt, 1994 Stanford, 2002), hace que es tentador mirar sólo a los chimpancés para comprender la evolución del bipedalismo humano. Este hábito de larga data puede haber obstaculizado nuestra comprensión de la evolución humana debido a la dificultad de explicar por qué un cuadrúpedo terrestre habría evolucionado a un bípedo obligado. Además, la evidencia anatómica reciente que respalda un antepasado terrestre de los homínidos que camina sobre los nudillos (Gebo, 1992, 1966, Richmond y Strait, 2000, 2001, Richmond et al., 2002) no es universalmente aceptada (Meldrum, 1993 Schmitt y Larson, 1995 Wunderlich y Jungers, 2002). 1998 Dainton y Macho, 1999 Corruccini y McHenry, 2001 Dainton, 2001 Lovejoy et al., 2001).

Si bien la evidencia filogenética apunta hacia los chimpancés, y la evidencia fósil sigue siendo ambigua, los estudios experimentales de humanos y otros primates apuntan directamente hacia un ancestro arbóreo y trepador de los homínidos, porque la mecánica de la escalada arbórea y el bipedalismo son más similares entre sí que cualquiera de los dos. mecánica del cuadrúpedalismo terrestre. Russell Tuttle de la Universidad de Chicago y Jack Stern de la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook llevaron a cabo de forma independiente algunos de los primeros trabajos experimentales sobre la locomoción en simios. Los estudios de Tuttle sobre los patrones de reclutamiento muscular en la musculatura del antebrazo y los glúteos en chimpancés y gorilas lo llevaron a él y a su colega John Basmajian a concluir que el cuadrúpedalismo terrestre no desempeñó un papel fundamental en la evolución del bipedalismo. Más bien supusieron que "el bipedalismo de los homínidos puede estar enraizado en los comportamientos de alcance bípedo y de correr por las ramas de simios bípedos relativamente pequeños" (Tuttle y Basmajian, 1974a, p. 312).

Stern y sus colegas documentaron patrones de reclutamiento de los músculos de las extremidades anteriores y posteriores en una variedad de especies de simios y monos (Stern et al., 1977 Vangor, 1977 Fleagle et al., 1981 Stern y Susman, 1981 Vangor y Wells, 1983). Quizás el resultado más crítico de sus estudios fue el hallazgo de que los monos araña, los chimpancés y los orangutanes reclutan sus músculos glúteos menores en mayor grado durante la fase de apoyo de escalada vertical y bipedalismo para producir la rotación medial del fémur o para estabilizar la pelvis al caminar con una cadera flexionada (Fig. 5). Llegaron a la conclusión de que una transición de la escalada vertical al bipedalismo habría implicado un cambio mínimo en el papel funcional de la musculatura del muslo. Estos datos, junto con datos adicionales de EMG y tensión ósea, los llevaron a concluir que un prehomínido principalmente adaptado para la escalada vertical desarrollaría una "morfología de las patas traseras preadaptativa para el bipedalismo humano" (Fleagle et al., 1981, p. 360). Ishida y col. (1985) llegaron a la misma conclusión en su estudio electromiográfico de la marcha bípeda en una variedad de especies de primates. El argumento de que la escalada vertical es un `` buen intermedio entre el comportamiento arbóreo y el bipedalismo terrestre '' (Prost, 1985, p. 301) está respaldado por datos cinemáticos y electromiográficos sobre gibones, chimpancés y monos araña que caminan bípedos y trepan soportes verticales (Prost, pág. 1967, 1980 Hirasaki et al., 1993, 1995, 2000).

Actividad electromiográfica del glúteo medio en monos araña (Ateles sp.) y chimpancés (Pan trogloditas) durante el cuadrúpedalismo terrestre, el bipedalismo terrestre y la escalada de un gran soporte vertical. Los datos del mono araña son de Fleagle et al. (1981) y del chimpancé de Stern y Susman (1983). Los gráficos siguen el enfoque de Stern et al. (1980). los X-eje representa la fase de postura y balanceo. los y-eje representa la actividad (expresada como un porcentaje del reclutamiento muscular máximo) que ocurrió el 75% del tiempo durante la actividad respectiva. El reclutamiento muscular aumenta tanto en magnitud como en duración desde el cuadrúpedalismo hasta el bipedalismo. Los patrones de reclutamiento durante el bipedalismo y la escalada vertical son similares entre sí. El mismo patrón se encuentra para el orangután (Pongo pygmaeus) para los tres comportamientos y para el gibón (Hylobates lar) durante el bipedalismo y la escalada vertical (Stern y Susman, 1983).

Actividad electromiográfica del glúteo medio en monos araña (Ateles sp.) y chimpancés (Pan trogloditas) durante el cuadrúpedalismo terrestre, el bipedalismo terrestre y la escalada de un gran soporte vertical. Los datos del mono araña son de Fleagle et al. (1981) y del chimpancé de Stern y Susman (1983). Los gráficos siguen el enfoque de Stern et al. (1980). los X-eje representa la fase de postura y balanceo. los y-eje representa la actividad (expresada como un porcentaje del reclutamiento muscular máximo) que ocurrió el 75% del tiempo durante la actividad respectiva. El reclutamiento muscular aumenta tanto en magnitud como en duración desde el cuadrúpedalismo hasta el bipedalismo. Los patrones de reclutamiento durante el bipedalismo y la escalada vertical son similares entre sí. El mismo patrón se encuentra para el orangután (Pongo pygmaeus) para los tres comportamientos y para el gibón (Hylobates lar) durante el bipedalismo y la escalada vertical (Stern y Susman, 1983).

Un apoyo adicional para la ascendencia arbórea / trepadora de los homínidos proviene de estudios de placas de fuerza que muestran que la diferencia en las fuerzas verticales máximas de las extremidades anteriores y posteriores es mayor en primates altamente arbóreos (Kimura et al., 1979 Kimura, 1985, 1992 Reynolds, 1985 Demes et al. al., 1994 Schmitt y Lemelin, 2002). Estudios más recientes muestran que la diferenciación funcional entre las patas delanteras y traseras es mayor cuando los animales caminan sobre soportes arbóreos o trepan por postes verticales (Hirasaki et al., 1993, 2000 Schmitt, 1998 Wunderlich y Ford, 2000). Los datos sobre las presiones plantar máximas en chimpancés y humanos llevaron a Wunderlich y Ford (2000) a afirmar que el caminar cuadrúpedo de chimpancés sobre soportes arbóreos se asemeja más al bipedalismo humano que al cuadrupedalismo terrestre de chimpancé o al bipedalismo. Por lo tanto, si reducir la función de carga de peso de las extremidades anteriores es fundamental para la evolución del bipedalismo, parece probable que el ancestro homínido fuera un arborícola activo. Estudios experimentales recientes que asocian el golpe del talón al final de la fase de balanceo con el cuadrúpedalismo arbóreo (Schmitt y Larson, 1995) y la escalada vertical (Wunderlich y Schmitt, 2000) refuerzan aún más este argumento.


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Hoy en día, un pequeño número de investigadores está adoptando un enfoque diferente y estudiando criaturas inusualmente longevas, aquellas que, por las razones evolutivas que sean, han estado imbuidas de vidas mucho más largas que otras criaturas con las que están estrechamente relacionados. La esperanza es que al explorar y comprender los genes y las vías bioquímicas que imparten una vida prolongada, los investigadores puedan, en última instancia, descubrir trucos que también pueden extender nuestra propia esperanza de vida.

Todo el mundo tiene una idea aproximada de lo que es el envejecimiento, simplemente por experimentarlo como les ocurre a ellos mismos y a los demás. Nuestra piel se hunde, nuestro cabello se vuelve gris, las articulaciones se endurecen y crujen, todos signos de que nuestros componentes, es decir, las proteínas y otras biomoléculas, no son lo que solían ser. Como resultado, somos más propensos a enfermedades crónicas como el cáncer, el Alzheimer y la diabetes, y cuanto más envejecemos, más probabilidades tenemos de morir cada año. “Se vive, y al vivir se producen consecuencias negativas como el daño molecular. Este daño se acumula con el tiempo ”, dice Vadim Gladyshev, quien investiga el envejecimiento en la Facultad de Medicina de Harvard. "En esencia, esto es envejecimiento".

Sin embargo, esto sucede más rápido en algunas especies que en otras: el patrón más claro es que los animales más grandes tienden a vivir más tiempo que los más pequeños. Pero incluso después de tener en cuenta el tamaño, siguen existiendo grandes diferencias en la longevidad. Un ratón doméstico vive solo dos o tres años, mientras que la rata topo desnuda, un roedor de tamaño similar, vive más de 35. Las ballenas de Groenlandia son enormes, el segundo mamífero vivo más grande, pero su esperanza de vida de 200 años es al menos el doble de esperarías dado su tamaño. Los seres humanos también son valores atípicos: vivimos el doble de tiempo que nuestros parientes más cercanos, los chimpancés.

Murciélagos por encima del promedio

Quizás los Matusalén animales más notables se encuentran entre los murciélagos. Un individuo de Myotis brandtii, un murciélago pequeño de aproximadamente un tercio del tamaño de un ratón, fue recapturado, todavía sano y vigoroso, 41 años después de haber sido anillado inicialmente. Eso es especialmente sorprendente para un animal que vive en la naturaleza, dice Emma Teeling, bióloga evolutiva de murciélagos en el University College de Dublín, quien fue coautora de una revisión que explora el valor de los murciélagos en el estudio del envejecimiento en 2018. Revisión anual de biociencias animales. "Es equivalente a alrededor de 240 a 280 años humanos, con pocos o ningún signo de envejecimiento", dice. “Así que los murciélagos son extraordinarios. La pregunta es, ¿por qué?

En realidad, hay dos formas de pensar en la pregunta de Teeling. Primero: ¿Cuáles son las razones evolutivas por las que algunas especies se han vuelto longevas y otras no? Y, segundo: ¿Cuáles son los trucos genéticos y metabólicos que les permiten hacer eso?

Las respuestas a la primera pregunta, al menos a grandes rasgos, se están volviendo bastante claras. La cantidad de energía que una especie debe dedicar a prevenir o reparar el daño de la vida depende de la probabilidad de que un individuo sobreviva el tiempo suficiente para beneficiarse de todo ese mantenimiento celular. "Quieres invertir lo suficiente para que el cuerpo no se deshaga demasiado rápido, pero no quieres invertir demasiado", dice Tom Kirkwood, biogerontólogo de la Universidad de Newcastle en el Reino Unido. "Quieres un cuerpo que tenga una buena probabilidad de permanecer en buenas condiciones mientras tengas una probabilidad estadística decente de sobrevivir".

El murciélago de orejas de ratón mayor, Myotis myotis, vive más de cinco veces más que un mamífero típico de su tamaño. Los murciélagos son excepcionalmente buenos para prevenir la acumulación de daño molecular, están aprendiendo los investigadores. Crédito: Roberto_sindaco

Esto implica que un pequeño roedor como un ratón tiene poco que ganar invirtiendo mucho en mantenimiento, ya que probablemente terminará como el almuerzo de un depredador dentro de unos meses de todos modos. Esa baja inversión significa que debería envejecer más rápidamente. Por el contrario, especies como las ballenas y los elefantes son menos vulnerables a la depredación u otros golpes aleatorios del destino y es probable que sobrevivan el tiempo suficiente para cosechar los beneficios de una maquinaria celular mejor mantenida. Tampoco es de extrañar que grupos como los pájaros y los murciélagos, que pueden escapar de los enemigos volando, tienden a vivir más de lo que cabría esperar dado su tamaño, dice Kirkwood. Lo mismo se aplicaría a las ratas topo desnudas, que viven sus vidas en madrigueras subterráneas donde están en gran medida a salvo de los depredadores.

Pero la pregunta que los investigadores quieren responder con más urgencia es la segunda: Cómo ¿las especies longevas logran retrasar el envejecimiento? Aquí, también, el esbozo de una respuesta está comenzando a surgir a medida que los investigadores comparan especies que difieren en longevidad. Las especies de vida larga, han descubierto, acumulan daño molecular más lentamente que las de vida más corta. Las ratas topo desnudas, por ejemplo, tienen un ribosoma inusualmente preciso, la estructura celular responsable de ensamblar las proteínas. Comete solo una décima parte de los errores que los ribosomas normales, según un estudio dirigido por Vera Gorbunova, bióloga de la Universidad de Rochester. Y no se trata solo de ratas topo: en un estudio de seguimiento que comparó 17 especies de roedores de diferente longevidad, el equipo de Gorbunova descubrió que las especies de vida más larga, en general, tendían a tener ribosomas más precisos.

Las proteínas de las ratas topo desnudas también son más estables que las de otros mamíferos, según una investigación dirigida por Rochelle Buffenstein, gerontóloga comparada de Calico, una empresa derivada de Google centrada en la investigación del envejecimiento. Las células de esta especie tienen un mayor número de una clase de moléculas llamadas chaperonas que ayudan a las proteínas a plegarse correctamente. También tienen proteasomas más vigorosos, estructuras que eliminan las proteínas defectuosas. Esos proteasomas se vuelven aún más activos cuando se enfrentan al estrés oxidativo, sustancias químicas reactivas que pueden dañar las proteínas y otras biomoléculas, en contraste, los proteasomas de los ratones se vuelven menos eficientes, lo que permite que las proteínas dañadas se acumulen y perjudiquen el funcionamiento de la célula.

Este albatros de Laysan tiene al menos 69 años, lo que la convierte en el ave más antigua conocida del mundo. En noviembre de 2020, puso un huevo en su nido en Midway Atoll en el Océano Pacífico, lo que sugiere que está envejeciendo suavemente. Crédito: Weedmandan / Birdshare.

El ADN también parece mantenerse mejor en los mamíferos de vida más larga. Cuando el equipo de Gorbunova comparó la eficiencia con la que 18 especies de roedores repararon un tipo particular de daño (llamado rotura de doble hebra) en sus moléculas de ADN, encontraron que las especies con una vida útil más larga, como las ratas topo desnudas y los castores, superaban a las de vida más corta. especies como ratones y hámsteres. La diferencia se debió en gran parte a una versión más poderosa de un gen conocido como Sirt6, que ya se sabía que afectaba la vida útil de los ratones.

Viendo el "reloj epigenético"

Pero no son solo los genes los que sufren a medida que los animales envejecen, también lo hace su patrón de activación. Una forma importante en la que las células activan y desactivan los genes en el momento y lugar correctos es uniendo etiquetas químicas llamadas grupos metilo a los sitios que controlan la actividad de los genes. Pero estas etiquetas, también conocidas como marcas epigenéticas, tienden a volverse más aleatorias con el tiempo, lo que hace que la actividad genética sea menos precisa. De hecho, el genetista Steve Horvath de UCLA y sus colegas han descubierto que al evaluar el estado de un conjunto de casi 800 sitios de metilación esparcidos por el genoma, pueden estimar de manera confiable la edad de un individuo en relación con la vida útil máxima de su especie. Este "reloj epigenético" es válido para las 192 especies de mamíferos que el equipo de Horvath ha analizado hasta ahora.

En particular, las marcas epigenéticas de los mamíferos de vida más larga tardan más en degradarse, lo que presumiblemente significa que sus genes mantienen la actividad juvenil por más tiempo. En los murciélagos, por ejemplo, los murciélagos de vida más larga a menudo tienen la tasa más lenta de cambio en las metilaciones, mientras que las especies de vida más corta cambian más rápidamente (ver diagrama).

A medida que profundiza, Horvath está descubriendo que ciertos sitios de metilación pueden predecir la vida útil de una especie independientemente de la edad a la que los muestree. "Para mí, esto es un milagro", dice. “Digamos que vas a la jungla y encuentras una nueva especie, podría ser un murciélago nuevo o cualquier otro mamífero. Puedo decirles con bastante precisión la vida útil máxima de la especie ". Las pistas de metilación también predicen la vida útil máxima de las razas de perros, que pueden surgir como un importante organismo de estudio para el envejecimiento (consulte el recuadro: “Lo que sabe Rover”).Estas metilaciones relacionadas con la vida útil tienden a asociarse con genes relacionados con el desarrollo, encuentra Horvath, aunque aún no se han establecido conexiones más detalladas. Espera que este trabajo, que aún no se ha publicado, pueda eventualmente apuntar a los investigadores hacia genes que son clave para regular la esperanza de vida y el envejecimiento.

Las mejoras en las técnicas moleculares ya están dando a los investigadores herramientas más poderosas para descubrir las formas en que los organismos de vida extraordinariamente larga pueden diferir de los ordinarios. Una técnica prometedora implica secuenciar no el ADN en las células, sino el ARN mensajero. Los genes individuales se copian en ARNm como primer paso para producir proteínas, por lo que la secuenciación del ARNm revela qué genes del genoma están activos en un momento dado. Este perfil, denominado transcriptoma, ofrece una visión más dinámica de la actividad de una célula que simplemente enumerar los genes en el genoma.

El equipo de Gladyshev, por ejemplo, secuenció los transcriptomas de células del hígado, riñón y cerebro de 33 especies de mamíferos, luego buscó patrones que se correlacionaran con la esperanza de vida. Encontraron muchas, incluidas diferencias en los niveles de actividad de muchos genes involucrados en las funciones de mantenimiento celular, como la reparación del ADN, la defensa antioxidante y la desintoxicación.