Guía de la naturaleza para la inmortalidad

Emma Brennand

BBC

Última actualización: Domingo, 12 de junio de 2011

Los bonobos, o chimpancés pigmeos, envejecen bien.

Viejos primates, almejas ancianas y medusas que nunca mueren revelan cómo algunas especies tratan de extender sus propios plazos de vida.

Desde el momento en que se nacen, el reloj biológico comienza a marcar un inexorable conteo regresivo para cualquier bebé.
Un estudio reciente, publicado en la Revista Ciencia, reveló que todos los primates -desde el hombre al mono- envejecen más o menos de la misma manera: tienen un alto riesgo de muerte en la infancia, uno menor en la adolescencia y un riesgo creciente de morir a medida que envejecen.
Algunas especies han encontrado algunos trucos que les han ayudado a manejar el proceso de envejecimiento y a extender sus períodos de vida naturales.
Así, logran vivir por cientos de años.
Y unas pocas criaturas, a la luz de ciertas definiciones, se han transformado en inmortales.
clic Vea el gráfico del promedio de vida de diversas especies

De pequeño a grande

La mayor parte de nuestro conocimiento sobre la edad de las especies animales proviene de estudios relativos a las de corta vida, tales como las moscas de la fruta y los ratones.
La investigación de laboratorio ha demostrado que alterando genes únicos se puede extender la vida de especies de gusanos y moscas de la fruta.
Por ejemplo, hace dos años, los científicos de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, duplicaron el promedio de vida de una mosca de la fruta de 35 a 70 días, mediante la alteración del gene indy, que reduce la producción de radicales libres.
Pero incluso esto no iguala la capacidad de los animales salvajes y plantas para desarrollar una larga vida.
En términos generales, los animales más grandes viven más que los pequeños.
Como promedio, un ratón puede vivir dos años, mientras que la ballena de Groenlandia puede vivir unos 200 años.
Estas diferencias se producen debido a una cantidad de diferencias fisiológicas, incluyendo las tasas de crecimiento y desarrollo, metabolismo y detalles de la composición del cuerpo.
Sin embargo, algunas especies pueden dar pasos especiales, ya sea cambiando su comportamiento o fisiología, para vivir más tiempo de lo que lo harían de otro modo.

Sin Sol

Rata topo lampiña

Vive hasta 24 años
Forma comunidades como las abejas, hormigas y termitas
Cada colonia tiene un "roedor" reina que produce todas las crías
El resto son ratas estériles colaboradoras que sirven a la colonia
Son originarias de áreas áridas en todo el este de África

La rata topo lampiña vive 5.3 veces más tiempo de lo previsto para el tamaño de su cuerpo, una hazaña que ha llamado la atención de los científicos en años recientes.
No está claro cómo lo hacen, pero los estudios de la profesora Rochelle Buffenstein y sus colegas del Centro de Ciencia para la Salud, de la Universidad de Texas, indica que vivir bajo tierra ayuda.
Eso puede contribuir a limitar la exposición del animal a la luz y ayuda a eliminar ciertos peligros que podrían costarles la vida a una edad menor.
La vida comunal puede reducir sus posibilidades de morir, y además presentan un sistema inmunológico fuerte y no parecen desarrollan cáncer.
Estos factores hacen que la mortalidad de la rata topo lampiña no aumente con la edad, lo que les permite desarrollar los genes de la longevidad, le dijo la profesora Buffenstein a la BBC.

Siesta en la sombra

Otros animales también pasan la mayor parte de su vida en la oscuridad, incluyendo especies de murciélagos que pueden vivir por décadas.
La reducción del tiempo que uno pasa al sol disminuye la exposición a la radiación ultravioleta

El murciélago de Brandt

El murciélago de Brandt puede vivir hasta los 41 años
Los murciélagos macho generalmente viven más
La hibernación le alarga la vida al murciélago en seis años

Los murciélagos también pasan gran cantidad de tiempo en un estado de torpor (estado fisiológico caracterizado por una gran disminución de los niveles metabólicos y de la temperatura corporal, que puede ser diario, como en los colibríes y los murciélagos, o estacional, como en la hibernación de los osos).
Sin embargo, los murciélagos hacen algo más que dormir para reducir el proceso de envejecimiento.
El doctor Asish Chaudhuri, del Instituto para los Estudios de la Longevidad y el Envejecimiento Sam y Ann Barshop, de San Antonio, Texas, cree que la explicación subyace en la manera en que los murciélagos se protegen del daño proteico, utilizando moléculas especiales llamadas chaperonas de proteínas.
"Las proteínas juegan un papel esencial en virtualmente toda función celular", le dijo el doctor Chaudhuri a la BBC.
Las proteínas tienen una forma especial, y si pierden la forma, no funcionan del todo bien. Además, si se deforman "puede producirse la formación de agregados de proteínas tóxicos, a los que se asocia con el envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad", afirma.

Renovando lo viejo

Y los murciélagos no son los únicos que se protegen del daño proteico.
Los estudios de la langosta americana (Homarus americanus) han demostrado que su extrema longevidad puede estar relacionada con la secreción de telomerasa, la enzima responsable por la reparación de pequeñas secciones de ADN.
Altas concentraciones de telomerasa se encuentran en células que necesitan dividirse regularmente, tales como órganos y células madre de embrión.
El acceso a un suministro de telomerasa elevado equiparía a este crustáceo con la capacidad para reconstruir las células desgastadas por el envejecimento.
La habilidad para reparar células de esta manera puede explicar por qué las langostas pueden vivir hasta cien años y tienen la capacidad de desarrollar nuevos miembros, incluso cuando son de edad avanzada.

Contra los radicales libres

Las almejas islándicas pueden vivir hasta 400 años.

Una teoría alternativa propone que los ataques de los radicales libres pueden ser la principal causa del envejecimiento.
Otro residente oceánico, la almeja islándica, es descrita como uno de los más longevos metazoos conocidos.
Un reciente estudio, llevado a cabo por el doctor Iain Ridgway de la Universidad de Bangor, de este antiguo molusco que vive más de 400 años, demuestra que tiene una mayor resistencia a la oxidación generada por el estrés.
No obstante, "las razones para la excepcional longevidad de la almeja islándica podrían no tener nada que ver con la resistencia al estrés oxidativo (un tipo particular de estrés químico inducido por la presencia de elevadas cantidades de compuestos peligrosos llamados radicales libres)", le dijo a la BBC el doctor Ridgway.
En vez de eso, como ocurre con la rata topo lampiña, puede ser que la integridad de las proteínas del animal sea la clave, en vez de los dañinos radicales libres o los antioxidantes utilizados para defenderse contra ellos.

Colonia clonal

Las plantas pueden incluso ser más capaces de conseguir la longevidad extrema.
El árbol más viejo del Reino Unido es un antiguo tejo cuya edad oscila entre los 4.000 y 5.000 años.
Algunas especies también se benefician de la vida en grupo.
Ciertos árboles, por ejemplo, están interconectados bajo tierra por medio de un complejo sistema de raíces.
Uno de estos árboles grupales, conocido como pando, o álamo temblón del altiplano del Colorado, tiene un sistema de raíces vivas que se estiman en más de 80.000 años.
El enorme sistema de raíces que alimenta a la colonia de álamos temblones les permite soportar los frecuentes incendios forestales y almacenar vitales cantidades de agua y nutrientes para un crecimiento sostenido, y llegar a madurar.

Versión más joven

La medusa (Turritopsis dohrnii)

Los hidrozoos pueden ser pequeños animales que existen como pólipos, ya sea en forma individual o en una colonia
Una medusa es la fase reproductiva del pólipo, que libera huevos y esperma
Los huevos fertilizados se transforman en larvas y se apostan en el lecho marino, transformándose en pólipos.
Los pólipos se reproducen de manera asexual, produciendo una nueva colonia de medusas.

Pero no es un residente en la tierra el que parece haber conquistado la eterna juventud.
El secreto de la inmortalidad puede que se halle bajo las olas del mar.
El hidrozoo Turriptosis dornii tiene un ciclo de vida que le permite retroceder hacia un estadio anterior de su desarrollo, esencialmente hacia una reversión del proceso de envejecimiento.
"La medusa normal muere tras la reproducción. La medusa Turriptosis dohrnii, sin embargo, cuando enfrenta condiciones adversas tales como lesiones físicas o falta de alimento, en vez de morir, se hunde hasta el fondo del mar", explica la doctora María Pía Miglietta, bióloga marina de la Universidad de Notre Dame, Indiana, Estados Unidos.
"Se tornan en una bola de células, reordenan sus células por medio transdiferenciación y se convierten en un nuevo pólipo. El nuevo pólipo, a su vez, puede producir otros pólipos y formar una colonia".
Durante la estación apropiada, la nueva colonia producirá varias medusas nuevas y así recomienza la vida del inmortal.

Promedio de vida de diversas especies

Individuos con personalidad distinta en otras especies animales

Los seres humanos tenemos personalidades diferentes, y eso determina en buena medida el destino de cada cual. La personalidad de un sujeto suele ejercer una importante influencia en el rumbo de su vida. Algunas personas son extrovertidas y muy sociables. Otras son introvertidas y desconfiadas. Ambas clases de personalidades tienen sus pros y sus contras.

Y cada vez hay más evidencias científicas que corroboran lo que sabe casi toda persona que haya convivido con animales domésticos: En los animales superiores, como por ejemplo perros, gatos y aves, los individuos también tienen personalidades distintas.

En un nuevo estudio, se ha obtenido una prueba más de esto; concretamente se ha demostrado que las personalidades de pájaros de una misma especie, el verderón, se reflejan incluso en sus perfiles de estrés oxidativo.

Las investigadoras Kathryn Arnold del Departamento de Medio Ambiente de la Universidad de York, y Katherine Herborn, del Instituto de Biodiversidad, Salud Animal y Medicina Comparativa de la Universidad de Glasgow, ambas instituciones del Reino Unido, se propusieron clasificar las personalidades de 22 verderones.

Para observar las reacciones de cada pájaro a una situación nueva, agregaron un molde cortagalletas de colores brillantes al cuenco de comida de cada ave, y cronometraron cuánto tardaba cada una en decidir acercarse a la comida. Las investigadoras constataron que los pájaros más atrevidos tardaban sólo unos pocos segundos en decidir que el molde cortagalletas no era peligroso y acercarse a él. Los pájaros más precavidos pasaban hasta 30 minutos vigilando de lejos el molde antes de llegar a la misma conclusión.

Arnold y Herborn también midieron el nivel de interés de cada pájaro en explorar cosas nuevas. Lo hicieron agregando un objeto intrigante a la percha de cada ave, y cronometrando cuándo tardaba cada una en posarse a su lado. No hubo correlación entre el grado de interés en explorar y el grado de atrevimiento medido en el primer experimento.

Las investigadoras midieron en cada pájaro los niveles de metabolitos de oxígeno reactivo y sus defensas contra estos. Cotejando el perfil de estrés oxidativo de cada pájaro con los rasgos de su personalidad puestos de manifiesto en los experimentos, Arnold y Herborn han constatado que las aves más cautelosas tenían los niveles más altos de toxinas de oxígeno y las defensas más débiles, de modo que sufrían de mayor estrés oxidativo que sus compañeras más temerarias.

Las científicas también han comprobado que los pájaros con mayor vocación exploradora tenían mejores defensas contra los daños oxidativos que los pájaros con escaso interés en explorar cosas nuevas.

En su vida natural en libertad, los pájaros que más recelan de lo desconocido y que por tanto se angustian más, pueden ver perjudicada su salud por culpa del estrés oxidativo y morir antes que los más despreocupados. Pero, por otra parte, estos últimos, aunque gocen de mejor salud y potencialmente una mayor longevidad, se hallan bajo un mayor riesgo de ser devorados por depredadores a causa de su menor cautela ante lo extraño. Así que unos y otros cuentan con ventajas y desventajas que les igualan en éxito dentro de la carrera evolutiva. Por eso, ambos tipos de personalidad han perdurado a través del tiempo.

Las especies son a los ecosistemas lo que las células al cuerpo humano

Un ecosistema es como un gran organismo en el que las especies se comportan de una manera similar a las células del cuerpo humano: el conjunto forma una entidad permanente aunque las entidades que lo forman estén en constante sustitución. Eso es lo que se desprende de un estudio teórico llevado a cabo por investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M).

Los científicos han desarrollado un modelo matemático que recrea el comportamiento de un ecosistema para observar la dinámica del mismo y sus reacciones ante diferentes situaciones. Y lo que han comprobado es que el ecosistema alcanza un estado en el que permanece más o menos invariable, a pesar de que las especies que lo conforman pueden estar constantemente siendo sustituidas unas por otras hasta llegar incluso a renovarse por completo, de forma similar a como ocurre en un organismo humano. "En resumen: las especies cambian, la estructura no", comenta uno de los autores de la investigación, el profesor José A. Cuesta, que ha publicado el estudio recientemente en el Journal of Theoretical Biology junto a José A. Capitán, ambos del departamento de Matemáticas de la UC3M, y Jordi Bascompte, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Desde ese punto de vista, se podría decir que los seres pluricelulares somos también ecosistemas, comentan estos investigadores. En este sentido, estamos formados por células de distintos tipos que cooperan o compiten por recursos; colonizados por diversos tipos de bacterias (en el intestino, en la piel, etc.), cuya actividad está acoplada a la de otros procesos de nuestro organismo; invadidos por virus, que pueden ser dañinos o intervenir en procesos regulatorios de nuestro ADN. "Estos seres están continuamente siendo renovados, de manera que transcurrido un tiempo suficientemente largo, todas las entidades que nos forman han sido sustituidas una o varias veces. Y, sin embargo, a lo largo del proceso seguimos siendo nosotros mismos, al igual que ocurre con los ecosistemas", explica el profesor Cuesta.

La implicación más importante de este hallazgo es que nos hace ver los ecosistemas de una forma distinta, como una entidad en sí misma más que como un conjunto de especies. "Nos obsesiona la preservación de las especies, pero es mucho más importante la preservación de un ecosistema", apuntan estos científicos. Desde este punto de vista, por ejemplo, a veces podría ser beneficioso sustituir una especie amenazada por otra equivalente - con similares interacciones con las otras especies del ecosistema - para que el ecosistema no se viera amenazado, porque perderíamos una especie pero salvaríamos el ecosistema.

En el campo de la evolución a la hora de abordar el término 'ecosistema' siempre se distingue entre especies y ambiente. Las primeras evolucionan para adaptarse al segundo y cambian a medida que éste lo hace. Ante esta dicotomía, se tiende a pensar que especies y ambiente son entidades separadas. Sin embargo, los ecosistemas muestran que las propias especies forman la parte más importante del ambiente. "Las especies interaccionan: se comen unas a otras, se pelean por el territorio... y eso hace que la presencia o ausencia de ciertas especies sea el factor que más influye en la supervivencia de una especie dada", comenta el investigador.  "Esta propiedad de las especies de generar su propio ambiente formando un ecosistema es el aspecto que más nos interesaba cuando abordamos el estudio", comenta José A. Cuesta, que también forma parte del Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos  de la UC3M.

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(Foto: I.C./SINC)
El modelo matemático que han creado estos investigadores permite observar el ecosistema en grandes escalas de tiempo, así como durante su formación, lo que les ha permitido formular otras hipótesis. Han visto, por ejemplo, que el ecosistema se va formando a medida que es invadido por nuevas especies, pero que hay un punto a partir del cual el ecosistema se vuelve robusto y ya no admite más incorporaciones a su estructura, aunque sí el intercambio de elementos. Otra evidencia que han comprobado es el efecto "gran depredador", que se ha observado en ecosistemas reales. Consiste en que la extinción de un gran depredador, que consume diversas especies, a veces acarrea la subsiguiente extinción de estas especies. La razón es que actúa como un regulador de la población de las presas, de tal modo que, de no estar presente, la población de estas crece tanto que llegan a agotar sus recursos y terminan por extinguirse.

Las ventajas de crear un modelo matemático a la hora de estudiar la naturaleza son muy diversas. Por un lado, la escala temporal evolutiva de un ecosistema puede ser muy grande y requerir datos recogidos durante siglos o milenios, algo que resulta inviable. Por otro lado, el análisis empírico de ecosistemas es sumamente difícil, porque supone observar todas las especies involucradas durante largos periodos de tiempo, tener suficientes observaciones de depredadores y presas de manera que se puedan inferir relaciones tróficas fiables, estimar los parámetros de competición entre especies... Y a lo largo de todo el periodo de observación el ecosistema puede estar sujeto a cambios estacionales o climáticos que pueden influir en todas esas relaciones. "Los modelos matemáticos resultan de gran ayuda para focalizar el tipo de datos a recoger para contrastar hipótesis y, de hecho, la ecología matemática tiene una larga tradición en esta disciplina y los propios ecólogos están haciendo cosas muy interesantes aplicando técnicas matemáticas desarrolladas para otros fenómenos", asegura el profesor José Cuesta. (Fuente: UC3M)

Simulando la circulación de la sangre en una supercomputadora

En el interior de una arteria cualquiera del cuerpo humano, reina una agitación constante: los glóbulos discurren de modo abrupto entre cientos de ellos, chocando contra otras células y contra las paredes a medida que avanzan. La gran cantidad de variables implicadas en este desplazamiento, y la inmensidad del sistema circulatorio humano, han evitado que los científicos documenten en profundidad la agitación que se da en los vasos sanguíneos.

Este bullicio es tema de estudio en el campo de la ciencia que se conoce como biofísica, ya que como mejor se describen las fuerzas que gobiernan los movimientos de los glóbulos rojos de la sangre a esta escala es mediante las leyes de la física.

De hecho, es posible mapear la circulación sanguínea con ayuda de las matemáticas. Eso es exactamente lo que un equipo de científicos de la Universidad Brown dirigido por G. E. Karniadakis y un grupo de expertos del Laboratorio Nacional estadounidense de Argonne están haciendo en la supercomputadora del laboratorio, con la esperanza de que un mejor mapeo conduzca a mejores diagnósticos y tratamientos para los pacientes con problemas de circulación sanguínea.

Aunque se ha recorrido un largo camino desde los antiguos griegos, quienes creían que el hígado producía la sangre, hay mucho que no sabemos de ella. Las supercomputadoras más modernas y potentes han permitido que los científicos creen modelos detallados del flujo sanguíneo que ayudan a los médicos a conocer mejor lo que sucede a escala molecular y, en consecuencia, cómo tratar más eficazmente enfermedades del corazón y la sangre.

Una parte del estudio consiste en mapear de modo muy detallado cómo se mueven los glóbulos rojos a través del cerebro.

Simulación de la circulación sanguínea. (Foto: ANL)

Los glóbulos rojos son blandos y elásticos; necesitan comprimirse y flexionarse al pasar a través de pequeños capilares, para llevar la sangre a todas las áreas del cerebro.

Sin embargo, las células infectadas por la malaria se endurecen y se adhieren a las paredes, lo que acaba taponando los vasos sanguíneos. Las víctimas mortales de la malaria mueren por falta de oxígeno en el tejido cerebral. Un conocimiento más completo de cómo se mueve la sangre a través del cerebro permitiría a los médicos conocer con mayor precisión el progreso de enfermedades que afectan de un modo u otro a su circulación.

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Proteínas Sintéticas Capaces de Sostener la Vida

9 de Febrero de 2011. En un logro revolucionario que podría permitir a los científicos "construir" nuevos sistemas biológicos, un equipo de investigadores ha construido por primera vez proteínas artificiales que permiten el crecimiento de células vivas.


El equipo de investigadores, de la Universidad de Princeton, creó secuencias genéticas que no existen de forma natural en nuestro planeta, y ha demostrado que es posible elaborar sustancias que sustenten la vida en las células, casi tan fácilmente como lo hacen las proteínas generadas de manera natural.

Este nuevo trabajo representa un avance significativo en la biología sintética, un área emergente de investigación en la que los científicos trabajan para diseñar y fabricar componentes y sistemas biológicos que no existen de modo natural en la Tierra. Uno de los objetivos de esta línea de investigación es desarrollar un genoma del todo artificial, basado en complejísimos patrones de productos químicos.

Este trabajo de la Universidad de Princeton sugiere que es viable construir genomas artificiales capaces de sustentar células vivas.

Casi todo el trabajo previo en biología sintética se ha centrado en la reorganización de componentes biológicos procedentes de organismos naturales. En cambio, los resultados logrados por el equipo de Michael Hecht muestran que las funciones biológicas pueden ser proporcionadas por macromoléculas diseñadas en el laboratorio en vez de provenir de la naturaleza.

Hecht y sus colaboradores se propusieron crear proteínas artificiales codificadas por secuencias genéticas que no existen de modo natural, que se sepa, en nuestro planeta. Produjeron aproximadamente un millón de secuencias de aminoácidos diseñadas para plegarse en estructuras tridimensionales estables.

Una vez que los científicos crearon esta nueva biblioteca de proteínas artificiales, las insertaron en distintas cepas mutantes de bacterias a las que antes se privó de ciertos genes naturales. Los genes naturales eliminados son necesarios para la supervivencia bajo ciertas condiciones, incluyendo la de tener un suministro precario de nutrientes.

Bajo estas duras condiciones, las cepas de bacterias que carecían de tales genes, y no recibieron los artificiales, murieron. En cambio, varias cepas diferentes de bacterias sin esos genes naturales, que deberían haber muerto también, sobrevivieron gracias a las nuevas proteínas diseñadas en el laboratorio.

Una de las cosas más asombrosas de este trabajo, tal como subraya Michael Fisher, otro miembro del equipo de investigación, es que la información codificada en estos genes artificiales es del todo nueva. No procede de la información codificada por los genes naturales de nuestro mundo, ni está significativamente relacionada con ellos, y sin embargo, el resultado final es un microbio vivo y funcional.

Información adicional en:

• Scitech News

Proteínas Sintéticas Capaces de Sostener la Vida

9 de Febrero de 2011. En un logro revolucionario que podría permitir a los científicos "construir" nuevos sistemas biológicos, un equipo de investigadores ha construido por primera vez proteínas artificiales que permiten el crecimiento de células vivas.


El equipo de investigadores, de la Universidad de Princeton, creó secuencias genéticas que no existen de forma natural en nuestro planeta, y ha demostrado que es posible elaborar sustancias que sustenten la vida en las células, casi tan fácilmente como lo hacen las proteínas generadas de manera natural.

Este nuevo trabajo representa un avance significativo en la biología sintética, un área emergente de investigación en la que los científicos trabajan para diseñar y fabricar componentes y sistemas biológicos que no existen de modo natural en la Tierra. Uno de los objetivos de esta línea de investigación es desarrollar un genoma del todo artificial, basado en complejísimos patrones de productos químicos.

Este trabajo de la Universidad de Princeton sugiere que es viable construir genomas artificiales capaces de sustentar células vivas.

Casi todo el trabajo previo en biología sintética se ha centrado en la reorganización de componentes biológicos procedentes de organismos naturales. En cambio, los resultados logrados por el equipo de Michael Hecht muestran que las funciones biológicas pueden ser proporcionadas por macromoléculas diseñadas en el laboratorio en vez de provenir de la naturaleza.

Hecht y sus colaboradores se propusieron crear proteínas artificiales codificadas por secuencias genéticas que no existen de modo natural, que se sepa, en nuestro planeta. Produjeron aproximadamente un millón de secuencias de aminoácidos diseñadas para plegarse en estructuras tridimensionales estables.

Una vez que los científicos crearon esta nueva biblioteca de proteínas artificiales, las insertaron en distintas cepas mutantes de bacterias a las que antes se privó de ciertos genes naturales. Los genes naturales eliminados son necesarios para la supervivencia bajo ciertas condiciones, incluyendo la de tener un suministro precario de nutrientes.

Bajo estas duras condiciones, las cepas de bacterias que carecían de tales genes, y no recibieron los artificiales, murieron. En cambio, varias cepas diferentes de bacterias sin esos genes naturales, que deberían haber muerto también, sobrevivieron gracias a las nuevas proteínas diseñadas en el laboratorio.

Una de las cosas más asombrosas de este trabajo, tal como subraya Michael Fisher, otro miembro del equipo de investigación, es que la información codificada en estos genes artificiales es del todo nueva. No procede de la información codificada por los genes naturales de nuestro mundo, ni está significativamente relacionada con ellos, y sin embargo, el resultado final es un microbio vivo y funcional.

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