60 años del Departamento de Ciencias Biológicas

Transcripción

3Editorial
Vivas, vivas... ¡por muchos años!
5Notas
12 Ciencias Biológicas en Uniandes:
Sesenta años de compromiso con la docencia y la investigación
Felipe Guhl
22 El Departamento de Ciencias Biológicas hoy
Carlos Daniel Cadena
33 El futuro de las Ciencias Biológicas
Silvia Restrepo
40
Mosquitos, minería y petróleo. Lysinibacillus sphaericus:
la versatilidad de un microorganismo en beneficio del ambiente
y la salud pública
Jenny Dussán Garzón, Lucía C. Lozano Ardila,
Tito D. Peña Montenegro, Vivian A. Bojacá
50 El uso de nuevas tecnologías de la genómica para defender
nuestros cultivos
César Augusto Medina Culma, Adriana Jimena Bernal Giraldo
Entrevista con Nohora Elízabeth Hoyos
Nohora Elízabeth Hoyos es Bióloga de la Universidad de los Andes con
estudios en Biología Molecular de la Universidad de Yale. Fue jefe de
Biología Experimental en el Instituto Nacional de Cancerología y Directora General de la Asociación Colombiana para el Avance de la Ciencia.
Ha sido cogestora de importantes leyes y políticas públicas en ciencia y
tecnología en el país, y lideró el proyecto para la creación del Programa
Nacional para la Apropiación Social de la Ciencia y la Tecnología que
opera desde hace quince años: Maloka. Actualmente es la presidente
ejecutiva de esa institución.
hipótesis • Número especial • 2013 • Universidad de los Andes
CONTENIDO
ISSN 1692-729X • Número especial • 2013 • Universidad de los Andes • Facultad de Ciencias
Apuntes científicos uniandinos
58 Ecología y la importancia de lo invisible
Patrick Venail, Martha J. Vives
67 Los primates no humanos como ingenieros ecosistémicos
Pablo R. Stevenson
72 La belleza está en los oídos del que la oye
Sandra Victoria Flechas, Adolfo Amézquita
79 Un coral a la conquista de los océanos profundos
Santiago Herrera, Juan Armando Sánchez
87 Lo que siempre se quiso saber sobre el sexo y hasta ahora lo
podemos contar: el caso de Trypanosoma cruzi
Juan David Ramírez, Felipe Guhl
95 Una revisión de la biología del Didelphis marsupialis
y su relación con el mal de Chagas y la leishmaniasis
Julián David Aponte Quimbay
102 Entrevista con Nohora Elízabeth Hoyos
106Noticias
111 Artículos destacados
116 Concurso de fotografía e imágenes
117 Política editorial
60 años del Departamento
de Ciencias Biológicas
Precio de venta $12.000
Núm. especial 2013 / 3.000 ejemplares
ISSN 1962-729X
ISSN ONLINE 1794-354X
© Universidad de los Andes
Para la reproducción total o parcial de esta obra
solicitar la autorización de la Revista.
Comité editorial
Silvia Restrepo Restrepo
Decana
Adriana Rosillo
Coordinadora de Investigaciones
Catalina González
Profesora Departamento de Ciencias Biológicas
Editor invitado
Felipe Guhl
James Weston
Profesor Departamento de Química
Coordinadora editorial
Carolina Hernández
Universidad de los Andes
Facultad de Ciencias
Carrera 1.a núm. 18A-10 / Apartado aéreo: 4976,
Bogotá, D. C., Colombia
Teléfonos: (571) 332 4533, 339 4949, 339 4999,
ext. 2700
[email protected]
Alexander Cardona
Profesor Departamento de Matemáticas
Juan Manuel Pedraza
Profesor Departamento de Física
Juan Pablo Rincón Pabón
Estudiante de Posgrado
Indexada en:
Ediciones Uniandes
Carrera 1.a núm. 19-27, edificio AU 6, Bogotá, D. C.,
Colombia
Teléfonos: (571) 339 4949, 339 4999, ext. 2181, 2071,
2099
[email protected]
Ulrich’s Periodicals Directory
Dialnet
Fotografías
Juan Gabriel Sutachán
Corrección de estilo
Precio de venta: $12.000
Edgar Hernán Ordóñez Nates
Diagramación
Andrés Leonardo Cuéllar V.
Fotografías de la carátula: archivo del Departamento
de Ciencias Biológicas y de la Facultad de Ciencias
http://hipotesis.uniandes.edu.co
3 Editorial
Notas. ciencias biológicas
5 ¿Porqué estudiar en la Escuela de Posgrado
del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de los Andes?
7 Lo que somos y seguiremos siendo
9 Primer reporte de avispas parasitoides en sacos ovígeros
de viudas negras en Colombia
11 Primer registro realizado en Colombia, y segundo en Suramérica,
de un helecho acuático de hace ca. de 120 millones de años
12 CIENCIAS BIOLÓGICAS EN UNIANDES:
SESENTA AÑOS DE COMPROMISO CON LA DOCENCIA Y LA INVESTIGACIÓN
A la hora de escribir una corta historia del Departamento de Ciencias Biológicas (DCB) es importante
aclarar que son muchos los actores que han contribuido al desarrollo de los programas académicos
y a la consolidación de los centros y laboratorios de investigación que hacen del DCB de la Universidad de los Andes una unidad de excelencia.
FELIPE GUHL
22 EL DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS HOY
Yo estudié Biología en la Universidad de los Andes en la segunda mitad de la década de los años
noventa, época de la cual tengo los más gratos recuerdos y en la que recibí la mejor formación que
hubiera podido tener. No me arrepentiré de haber elegido a los Andes como mi alma mater, y estaré
siempre agradecido con mis maestros de ese tiempo.
CARLOS DANIEL CADENA
33 EL FUTURO DE LAS CIENCIAS BIOLÓGICAS
El futuro de la biología está lleno de retos. Hoy podemos conocer la secuencia completa de nuestro genoma
por menos de mil dólares y entender procesos biológicos a una escala nanométrica. Sin embargo, es
importante que nos detengamos un momento a pensar cuál debe ser el camino que conduzca a ese futuro.
SILVIA RESTREPO
40 MOSQUITOS, MINERÍA Y PETRÓLEO. LYSINIBACILLUS SPHAERICUS:
LA VERSATILIDAD DE UN MICROORGANISMO EN BENEFICIO
DEL AMBIENTE Y LA SALUD PÚBLICA
Quizás lo más maravilloso cuando nos acercamos al conocimiento del mundo microscópico es
entender cómo organismos con un tamaño promedio de 1 µm y un cromosoma casi mil veces más
pequeño que el del hombre tienen una capacidad metabólica incalculable que es funcional según el
ambiente donde se encuentre.
JENNY DUSSÁN GARZÓN, LUCÍA C. LOZANO ARDILA, TITO D. PEÑA MONTENEGRO, VIVIAN A. BOJACÁ
50 EL USO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS DE LA GENÓMICA
PARA DEFENDER NUESTROS CULTIVOS
La biología está viviendo una era revolucionaria. Hasta hace una década, obtener la secuencia del
genoma de un organismo (la serie entera de instrucciones genéticas para construir ese organismo)
era aún una tarea que muy pocos laboratorios del mundo podían realizar.
CÉSAR AUGUSTO MEDINA CULMA, ADRIANA JIMENA BERNAL GIRALDO
58 ECOLOGÍA Y LA IMPORTANCIA DE LO INVISIBLE
Gracias a la ecología hoy sabemos, por ejemplo, que no solo las condiciones físico-químicas del
entorno influyen sobre los organismos vivos y sus interacciones, sino que estos a su vez modifican
su entorno.
PATRICK VENAIL, MARTHA J. VIVES
67 LOS PRIMATES NO HUMANOS COMO INGENIEROS ECOSISTÉMICOS
El término ingenieros ecosistémicos se ha acuñado para las especies que pueden afectar el
medioambiente de manera evidente, mediante la creación o modificación drástica de hábitats que
pueden hacer que se vea alterada la cantidad de recursos disponibles para otras especies que
habitan en el mismo ecosistema.
PABLO R. STEVENSON
72 LA BELLEZA ESTÁ EN LOS OÍDOS DEL QUE LA OYE
Experimentos de playback de sonidos e imágenes han sido utilizados no solo para resolver preguntas sobre comunicación animal, sino también específicamente con seres humanos, en psicología,
mercadeo y publicidad.
SANDRA VICTORIA FLECHAS, ADOLFO AMÉZQUITA
79 UN CORAL A LA CONQUISTA DE LOS OCÉANOS PROFUNDOS
Hoy se sabe que existe vida, que prospera hasta en el lugar más profundo del océano, a casi 11
kilómetros en la fosa de las Marianas, donde la presión es 1.100 veces mayor a la que vivimos, y
que la biodiversidad en el mar profundo es comparable a la encontrada en los lugares más diversos
en aguas someras.
SANTIAGO HERRERA, JUAN ARMANDO SÁNCHEZ
87 LO QUE SIEMPRE SE QUISO SABER SOBRE EL SEXO
Y HASTA AHORA LO PODEMOS CONTAR: EL CASO DE TRYPANOSOMA CRUZI
A pesar de la aplicación de las modernas técnicas de biología molecular, aún no se conoce exactamente el mecanismo de reproducción de la mayoría de los protozoos causantes de enfermedades
parasitarias en el hombre y los animales.
JUAN DAVID RAMÍREZ, FELIPE GUHL
95 UNA REVISIÓN DE LA BIOLOGÍA DEL DIDELPHIS MARSUPIALIS Y SU RELACIÓN
CON EL MAL DE CHAGAS Y LA LEISHMANIASIS
El Didelphis marsupialis es conocido por diferentes nombres comunes, como chucha de oreja negra,
zorro mochilero, rabipelao, zorro hediondo, gambá, raposo(a), comadreja, chucho, faro, fara, runcho
y zorra.
JULIÁN DAVID APONTE QUIMBAY
102
106
111
116
117
Noticias
Artículos destacados
Concurso de fotografía e imágenes
Política editorial
EDITORIAL
Vivas, vivas...
¡por muchos años!
Ha sido muy interesante la evolución del Departamento de Ciencias Biológicas a lo largo de sus sesenta años de
existencia. Sus objetivos no se limitan, como antaño, a la clasificación y descripción de los seres vivos por sus características y su morfología: hoy estamos enfrentados a nuevas técnicas en las que participan otras disciplinas, como
la física, la química y las matemáticas, y empleamos complejos métodos que permiten secuenciar el ADN y técnicas
como la bioinformática y la proteómica. Se recurre en la actualidad al empleo de sistemas dinámicos que permiten
analizar los ecosistemas y la biodiversidad, y a crear nuevas alternativas de recursos energéticos.,
A su vez, la enseñanza de las ciencias biológicas ha pasado a ser, de una disciplina descriptiva, una de tipo experimental. Los cambios en la disciplina requieren ajustes permanentes en la enseñanza y en el aprendizaje, y este reto
lo ha asumido el Departamento de Ciencias Biológicas desde su inicio.
Así como el siglo pasado ha sido reconocido como el siglo de la física, ahora estamos en el siglo de la biología. El
potencial y la riqueza biológica que tenemos en el país constituye una fuente de recursos que debemos conservar y
utilizar de manera racional.
El Comité Editorial de Hipótesis me ha invitado a participar como editor de este número especial, dedicado a los
sesenta años de vida del Departamento de Ciencias Biológicas, invitación que me honra y agradezco.
He tenido la fortuna de estar vinculado al Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de los Andes desde
1968, primero como estudiante de Biología y Microbiología, y más tarde como profesor investigador, director del Departamento, vicedecano de la Facultad de Artes y Ciencias, y como director del Centro de Investigaciones en Microbiología
y Parasitología Tropical. Ello me ha permitido conocer la evolución de la Universidad y el desarrollo del Departamento en
Figura 1. De izquierda a derecha: Nhora Rodríguez, Felipe Guhl, Henry von Prahl, Cornelis J Marinkelle, Elizabeth Grosse y Horst Lüddecke; en las primeras
instalaciones del CIMIC.
Fuente: archivo DCB.
Universidad de los Andes, Facultad de Ciencias 3
Figura 2. De izquierda a derecha: arriba, Armando González, C. J. Marinkelle, Elizabeth Grosse, María Szekkessy y Otto Urhan; abajo, Beatriz de Valdivieso, Marlene Zuluaga, Arieta de Navarro y Jesusita de Acevedo.
los últimos 45 años desde diferentes perspectivas y observar, al mismo
tiempo, cambios permanentes, producto de la iniciativa de los profesores
y directivos, que obedecen a una planeación estratégica que ha permitido
dirigir las actividades con una visión de futuro.
A lo largo de sus sesenta años de existencia, directivos y profesores
han dedicado su esfuerzo y desvelo a ser cada día mejores, a ofrecer y conservar la calidad académica y a transmitir a los estudiantes
sus conocimientos y experiencias, ceñidos a los principios éticos que
demanda la academia y a los principios de excelencia, tolerancia, compromiso con el país e independencia política y de credo que enunciaron
los fundadores de la Universidad de los Andes en 1948.
Muchos han sido los actores que intervinieron en su construcción y desarrollo, directivos y profesores que dedicaron su tiempo y, en muchos
casos, su vida entera a este propósito, y a quienes la Universidad y el
Departamento deben su gratitud permanente.
El Departamento de Ciencias Biológicas ha evolucionado gracias a una
labor continua de revisión de los programas curriculares, a la generación
de propuestas novedosas de investigación que permiten la vinculación de
estudiantes en los proyectos y fortalecen las actividades de los programas
de pregrado en Biología y Microbiología, y a la Escuela de Posgrado. Estas
actividades han sido los pilares de la academia e investigación, al igual
que innumerables acuerdos y convenios entre universidades y centros
de investigación de los ámbitos nacional e internacional. La investigación
científica, como la docencia de calidad, son actividades complementarias
que siempre han sido estimuladas, promovidas y apoyadas por la Universidad entre sus profesores y estudiantes; gracias a ello, la capacidad de
investigación constituye un sello distintivo de nuestros egresados.
La presente edición de Hipótesis se ha estructurado con artículos que
describen la historia, situación actual y el futuro del Departamento de
4 Hipótesis, Apuntes científicos uniandinos, número especial, 2013
Ciencias Biológicas, con la intención de brindar al lector un panorama
de la trayectoria de vida de esta unidad académica.
Hemos realizado una selección cuidadosa de los artículos publicados en
años recientes por estudiantes de posgrado en revistas de alto impacto,
y los hemos invitado para que, junto con sus directores de tesis, escriban
los resultados obtenidos en sus trabajos de investigación, para incluirlos
en esta edición. Esta selección refleja la diversidad de áreas de investigación que ofrece el Departamento y la exigencia de alta calidad científica.
También hemos invitado a profesores, representantes estudiantiles y
estudiantes en general para que participen con artículos y notas, y también en el Concurso de Fotografía e Imágenes.
Se incluye una reseña de los diferentes laboratorios y centros de investigación del Departamento y sus principales contribuciones al país.
De igual manera, aparece la entrevista a una egresada del Departamento, cuya labor ha tenido gran trascendencia en el país.
Estamos viviendo el siglo de la biología. Esta es una aventura maravillosa que cada día nos permite incursionar en nuevas áreas del conocimiento, enfrentar nuevas tecnologías y, sobre todo, nuevos retos
en la enseñanza y la investigación, para lo cual el Departamento de
Ciencias Biológicas está preparado, al igual que para asumir las tareas
que demande el futuro.
Departamento de Ciencias Biológicas. Vivas, vivas... ¡por muchos años! •
Felipe Guhl
Profesor emérito del Departamento de Ciencias Biológicas
de la Universidad de los Andes,
[email protected]
[ notas. ciencias biológicas ]
¿Porqué estudiar en la Escuela
de Posgrado del Departamento de
Ciencias Biológicas de la
Universidad de los Andes?
Muchos de nosotros, por diferentes razones, hemos decidido
seguir con nuestra formación en ciencias, algunos para continuar como investigadores, otros para desempeñarnos como
profesores, o como una manera de continuar con la búsqueda
de conocimiento simple y puro; incluso hay quienes buscan reforzar su experiencia para aplicar sus conocimientos al desarrollo de una empresa. Independientemente de la razón, todos
nos hemos preguntado cuál es la mejor escuela de posgrado
para continuar nuestra formación. En el momento de escoger
es importante tener en cuenta factores como el reconocimiento
de la institución, la calidad de la investigación, la calidad de la
docencia, la trayectoria de los programas y, algo no menos importante, quiénes son los estudiantes que cursan o cursaron el
posgrado en los diferentes laboratorios.
Ana María Aldana
M. Sc., representante estudiantil
del Departamento de Ciencias
Biológicas y estudiante de
doctorado en Ciencias Biológicas
[email protected]
Lucas Barrientos
M. Sc., representante estudiantil
Biológicas y estudiante de
doctorado en Ciencias Biológicas
[email protected]
Para nosotros, la Escuela de Posgrado del Departamento de Ciencias Biológicas (DCB) es nuestra
mejor opción por el reconocimiento del que goza a nivel nacional e internacional, por el alto nivel
académico de sus egresados de pregrado y posgrado, y por su excelente ranking, que demuestra la
alta calidad de la docencia e investigación y la proyección de sus programas en el ámbito científico.
Como estudiantes de doctorado, en estos años de estudio hemos recibido tutoría constante y entusiasta de nuestros profesores, quienes no cesan, además, en su empeño de inculcarnos el rigor que
debe regir en las investigaciones para que sean válidas y replicables. Gracias a este rigor, los profesores de la Escuela de Postgrado del DCB han logrado que la Universidad de los Andes se proyecte
en el ámbito de la comunidad académica internacional como una institución educativa de alto nivel
que organiza charlas y visitas de profesores de importantes instituciones colombianas y extranjeras,
como Peter Narins, Cheryl Hayashi, Peter Andolfatto, Joel Cracraft, Jerry Coyne, Mike Ryan y Santiago
Ramírez, entre muchos otros.
Gracias a la alta calidad de la planta profesoral, de los diversos
invitados y de los estudiantes de pregrado y posgrado, el trabajo
en los grupos de investigación y las labores de enseñanza son
agradables y enriquecedores y generan ambientes de amplio
diálogo y debate.
ciones es el escaso acceso a fondos de investigación. También
lo son las limitaciones derivadas de la legislación sobre permisos
de investigación que debe soportar la gran mayoría de investigadores que trabajan en Colombia en el tema de la biodiversidad.
Sin embargo, cambios recientes y otros próximos a ocurrir en
el país con respecto a estos dos temas nos muestran buenas
posibilidades para el futuro.
Una de las mayores ventajas que ofrece el DCB —y que hace
que su escuela de postgrado sea competitiva a nivel internacional, incluso si se compara con instituciones altamente reconocidas de Europa y Estados Unidos— es que existe la posibilidad
de obtener becas y asistencias graduadas; de esta manera los
estudiantes se pueden dedicar de manera exclusiva a su formación como docentes e investigadores. Al mismo tiempo, como
estudiosos de la vida y de la diversidad, permanecer en Colombia es una gran ventaja, pues nos permite estar cerca de nuestros sistemas de estudio (especies, poblaciones y ecosistemas).
Como estudiantes de la Universidad de los Andes sabemos
que estamos muy bien posicionados frente al país, pero eso no
quiere decir que no haya cosas por mejorar. Una de ellas es la
escasa oferta de cursos de posgrado, que son necesarios para
mejorar el desempeño en las diferentes áreas de la investigación, pero que, dado el modelo presupuestal de la universidad,
tienen una oferta reducida.
A pesar de esto, el panorama es muy positivo si se tienen en
cuenta las grandes ventajas de la Universidad de los Andes, donde se ofrecen espacios de formación y diálogo crítico e interdisciplinario privilegiados que fomentan el cambio y la opinión. El
éxito de esta escuela de posgrado también depende de nuestro
propio éxito, por lo que estamos altamente comprometidos con
ella y con mejorar su funcionamiento para contribuir al bienestar
de los profesores, estudiantes y funcionarios y, ante todo, para
beneficiar a nuestro país, con el que nos sentimos profundamente comprometidos. •
Finalmente, estudiar cursos de posgrado en un país donde hasta
hace poco no existían programas de este tipo, y en una universidad como la de los Andes, permite reinventar el sistema académico para formar investigadores que, además de ser excelentes en
su campo, sean seres integrales, con altas capacidades humanas.
Cast
aFele
tti de
sign
> ht
tp://c
as
tafe
le
tti-d
esig
n.bl
og
spot
.com
/
Sin embargo, no todo es perfecto, y es necesario expresar y
comprender también algunas limitaciones. Aunque es un problema generalizado en todo el país, una de las mayores restric-
Inform
es :
Direc
to
E-ma r de Mae
il
s
Teléfo de conta tría y Do
cto
c
Págin no: + 57 (1 to: postg rado:
ra
C
a We
b: htt ) 339 494 dodcb @ arlos Da
u
9
n
p://e
scue . E x t. : 31 niandes.e iel Cade
Univ
ladep
e
na, P
9
du.co
osgra 7
h.D.
Cra 1 rsidad de
do d c
b.unia
Teléfo # 18a - 10 los Ande
s
ndes.
,
http:/ no: + 57 (1 Bogotá /
edu.c
/regis
O
)
o
fi
3
c
3
ina
94
http:/
tr
/w w w o.uniand 949 ex t. de Adm
isio
:2
e
.unia
ndes. s.edu.co 210, 221 nes y Re
2
edu.c
gistro
o
Lo que somos y seguiremos siendo
Jorge Medina
Estudiante de Microbiología
y representante estudiantil de
la Facultad de Ciencias de la
Universidad de los Andes.
[email protected]
Desde su inicio, el Departamento de Ciencias Biológicas ha sido
guiado y ha estado constituido por pioneros en diversos campos
investigativos. Su entrega, dedicación y pasión han contribuido
a establecer un extraordinario departamento. Y es gracias al esfuerzo conjunto de profesores y estudiantes que hoy en día somos
una de las universidades con mejores credenciales en investigación del país y de América Latina.
Actualmente, los científicos graduados de Biología y Microbiología tienen un desempeño excepcional no solo a nivel nacional,
sino también internacional, y su preparación es comparable a la
de estudiantes de prestigiosas universidades de Europa y Estados Unidos. Egresados uniandinos de los programas de Ciencias
Biológicas están de acuerdo en que, gracias a sus docentes
altamente calificados y a las facilidades para participar en los
grupos de investigación, son profesionales con bases sólidas y
conocimientos en tecnologías de última generación que les han
ayudado a acceder a cargos de importancia. De igual forma,
estas ventajas les permiten a muchos estudiantes de Ciencias
Biológicas profundizar en su especialidad y sobresalir en sus
áreas de interés. Un buen ejemplo de los grupos investigativos
es el grupo multidisciplinario de iGem1, que ha sido reconocido
y premiado internacionalmente por sus proyectos.
Pese a estas ventajas, hay que reconocer que en el Departamento hay áreas que podrían ser fortalecidas, por ejemplo, ofreciendo estudios complementarios de gerencia o finanzas para
que los estudiantes aprendan a administrar recursos monetarios
relacionados con investigación, o incluyendo la rama de microiGEM (International Genetically Engineered Machine Competition) es la primera competencia
universitaria de biología sintética en el mundo, que tuvo origen en el MIT (Massachusetts Institute
of Technology) en 2004. A los equipos participantes se les entrega un kit de partes biológicas
estandarizadas con las cuales trabajan en sus universidades. A partir de estas partes y de
nuevas, diseñadas por ellos mismos, construyen un sistema biológico que opera en células vivas.
Descripción por Estefanía Luengas.
1
Figura 1. Primeras instalaciones del Instituto de Genética.
biología veterinaria en el programa de Microbiología y mostrando
a los estudiantes el mercado laboral nacional donde competirán
como egresados.
El Departamento de Ciencias Biológicas, aparte de graduar científicos emprendedores, crea un vínculo que va más allá de las
aulas y los laboratorios: los miembros de la comunidad científica
del Departamento están ligados por la misma pasión, el entendimiento y amor por la vida. De una u otra forma, esta pasión nos
ha llevado a escoger el camino emprendido, y es precisamente
esto lo que nos impulsa a mejorar constantemente, con el pro-
Figura 2. Equipo iGEM Colombia, campeón de la regional Latinoamérica.
Fuente: http://2012.igem.org/Team:Colombia/Team#The_Team
pósito de aportar y aprender más sobre nuestra especialidad.
Por esta razón, cada uno de los laboratorios investigativos, por
medio de la destacada orientación de sus directores, aporta decididamente valiosos descubrimientos al mundo científico.
Gracias a su visión científica, a su equipo docente y al emprendimiento estudiantil, el Departamento de Ciencias Biológicas
de la Universidad de los Andes es hoy en día un punto de
referencia en el tema de la investigación, tanto a nivel nacional como internacional, y seguramente lo seguirá siendo por
muchos años. •
Primer reporte de avispas
parasitoides en sacos ovígeros
de viudas negras en Colombia
Las arañas conocidas como viudas negras, célebres por devorar
al macho después de la cópula y por su fuerte veneno neurotóxico, pertenecen al género Latrodectus de la familia Theridiidae. Comprenden unas 31 especies dispersas por todo el
mundo, si bien se referencian especialmente en Norteamérica
por los accidentes causados por su mordedura. En Colombia
se encuentran reportadas tres especies: Latrodectus sp., L. curacaviensis y L. geometricus, y es poco lo que se sabe de su
biología y distribución en nuestro medio, así como de sus implicaciones desde el punto de vista médico, pues en Colombia no
es obligatorio el reporte de accidentes aracnídicos.
En los estudios del género llevados a cabo por el Laboratorio de Zoología y Ecología Acuática (Lazoea)
se tratan aspectos de su biología como la bioquímica de sus venenos, comportamiento, filogenia y distribución en nuestro medio, incluyendo la búsqueda de nuevas especies, como la que se encuentra en
Alexandra Rueda
M. Sc., estudiante de
doctorado del Departamento
de Ciencias Biológicas de la
[email protected]
Nathaly Devia
Bióloga y estudiante de
maestría del Departamento
[email protected]
Emilio Realpe
Ph. D., profesor asociado
Biológicas de la
[email protected]
Figura 1. Philolema sp y Pediobius sp.
Fuente: fotografía de los autores.
Figura 2. Latrodectus geometricus
Fuente: fotografía de Juan Gabriel Sutachán.
Figura 3. Latrodectus sp. (nueva especie)
el desierto de la Tatacoa (Huila), que en este momento está en
proceso de caracterización y descripción. En el transcurso de
estos estudios se colectan tanto ejemplares de arañas como algunos sacos de huevos en diferentes partes del país. Estos son
llevados al laboratorio, donde se mantienen en cámara climática
a una temperatura de 28 °C.
se encontraban parasitados por las avispas presentaban una
coloración oscura, que facilitó su identificación. Finalmente se
realizó, aunque con dificultad, la determinación taxonómica
de los parasitoides y se hallaron dos especies en diferentes
familias de Hymenoptera, Chalcidoidea: familia Eurytomidae,
género Philolema, y familia Eulophidae género c. a. Pediobius.
Cabe resaltar que las dos especies de avispas se encontraron
parasitando un mismo saco de huevos, tanto de la nueva especie como de L. Geometricus, y en dos casos solo Philolema
en esta última especie. Por lo tanto, es relevante este primer
registro de especies parasitoides en viudas negras como un
aporte al conocimiento de la biología de estas arañas en el
país. •
En el proceso de monitoreo de las arañas y de sus capullos se
observó con sorpresa la emergencia de pequeñas avispas de
uno de los sacos ovígeros de la especie mencionada, insectos
que se preservaron para su posterior reconocimiento. Luego
se revisaron en detalle todos los capullos de las arañas presentes en el laboratorio, y se logró establecer que aquellos que
Primer registro realizado en Colombia,
y segundo en Suramérica,
de un helecho acuático de hace ca.
de 120 millones de años
Camila Monje
Dussán
Estudiante de Biología de la
[email protected]
Este helecho, con posible afinidad a la familia Marsileaceae, fue hallado en junio de 2012 en el
municipio de Alpujarra, departamento del Tolima. Este ejemplar es un hallazgo importante por constituirse en el primer registro de helechos acuáticos del Cretácico Inferior colombiano y porque pone
en evidencia la gran diversidad florística que existió hace aproximadamente 120 millones de años en
Colombia, pues junto con ejemplares de este tipo fueron hallados frondes de helechos con posible
afinidad Osmundaceae y Schizaeceae, y hojas y complejos reproductivos de diversas coníferas. El
espécimen ha sido asignado al morfogénero cf. Marsileaceae sp, basado en caracteres morfológicos
comparables con frondes de helechos acuáticos actuales, como Marsilea y Regnellidium.
Este es el segundo registro logrado en Suramérica. El primero, Regnellidium thomas-taylorii1, fue
hallado en la Patagonia, Argentina.
Muestras colectadas por Camila Martínez y estudiadas e identificadas por Camila Monje Dussán
Cúneo NR, Hermsen EJ, Gandolfo MA. Regnellidium (Salviniales, Marsileaceae) Macrofossils and Associated Spores from the Late Cretaceous of South
America. International Journal of Plant Sciences 2013; 174(3): 340-349.
1
CIENCIAS
BIOLÓGICAS
EN UNIANDES:
SESENTA AÑOS DE COMPROMISO
CON LA DOCENCIA Y LA INVESTIGACIÓN
FELIPE GUHL
Primera construcción del Edificio J, donado por
la Fundación Rockefeller y por William MC Carthy.
Fuente: Archivo DCB
Ciencias Biológicas en Uniandes:
sesenta años de compromiso con
la docencia y la investigación
Felipe Guhl
Profesor emérito
del Departamento de
[email protected]
A la hora de escribir una corta historia del Departamento de Ciencias Biológicas (DCB) es importante aclarar que son muchos los
actores que han contribuido al desarrollo de los programas académicos y a la consolidación de los centros y laboratorios de investigación que hacen del DCB de la Universidad de los Andes
una unidad de excelencia.
A lo largo de sus sesenta años de existencia, directivos y profesores han dedicado su esfuerzo y desvelo
a ofrecer, conservar y mejorar la calidad académica, y a transmitir a los estudiantes conocimientos y
experiencias ceñidos a los principios éticos que demanda la academia.
Una labor continua de revisión de los programas curriculares y de generación de propuestas de investigación novedosas que permiten la vinculación de estudiantes a los proyectos y fortalecen las actividades
Figura 1. En las instalaciones del primer laboratorio de Botánica. De derecha a izquierda: el presidente Carlos LLeras Restrepo, Mario Laserna, Elizabeth
Grosse, el rector Ramón de Zubiría y el profesor Bortchardt.
Figura 2. Primer curso de biología marina dictado en el Instituto Colombo Alemán de Investigaciones Marinas como parte del convenio establecido entre la Universidad de Giessen y la Universidad de
los Andes. Dictado por el profesor C. J. Marinkelle.
de la Escuela de Posgrado han sido los pilares de la actividad
académica e investigativa, al igual que innumerables acuerdos y
convenios entre universidades y centros de investigación a nivel
nacional e internacional. La investigación científica y la docencia
de calidad siempre han sido estimuladas, promovidas y apoyadas por la Universidad entre sus profesores y estudiantes. Este
es un sello distintivo de la Universidad que deja una clara huella
en nuestros egresados.
Recopilar la información histórica del DCB no es tarea fácil, y
menos aún encontrar los nombres de todas las personas que
han intervenido en su construcción y desarrollo; sin embargo, no
quisiera omitir a ninguno de los directivos o profesores que han
dedicado su tiempo y, en muchos casos, su vida entera a este
propósito, personas a quienes la Universidad y el Departamento
deben su gratitud permanente. Por consiguiente, he estructura-
do este artículo cronológicamente, y he resaltado los principales
hechos y logros a lo largo de los seis decenios, sin mencionar
nombre alguno, con excepción de algunos que, por razones históricas y de contextualización, aparecen en el presente escrito.
En 1953, cinco años después de la fundación de la Universidad
de los Andes, se comenzó a explorar la posibilidad de establecer un programa de Ciencias Naturales, iniciativa promovida por
Hernando Groot coincidentemente cuando Francis Crick, James
Watson y Maurice Wilkins revelaron el secreto de la estructura de la molécula de ADN, un descubrimiento que cambió para
siempre la comprensión de la vida.
Es importante resaltar aquí la visión que tuvieron los directivos de
la época para crear una unidad académica de ciencias naturales
cuando aún no existían en el país un código de recursos natura-
Figura 3. La Dra. Elizabeth Grosse en clase.
les ni un ministerio de medio ambiente; cuando no se desarrollaban procesos biotecnológicos, de bioingeniería, biología molecular, bioinformática o proteómica; cuando no se habían dado los
primeros pasos en el manejo de la biodiversidad ni había grandes
empresas agroindustriales que pudieran servir como campos de
acción a los egresados. Era difícil, pero visionario, predecir en
aquel entonces cuál podía ser el impacto de los profesionales de
las ciencias biológicas en el desarrollo del país.
El Departamento inició sus actividades en esa primera etapa
como área de servicio para todos los programas académicos
vigentes, y se aprobó la sección femenina de ciencias con Elizabeth Grosse como directora.
En 1955 se creó la unidad académica de Ciencias y el programa
de Bacteriología, año en el que Severo Ochoa y Arthur Kornberg
publicaron su gran descubrimiento sobre el dogma central de la
biología que permite comprender la síntesis de proteínas a partir
del código genético, y en que Jonas E. Salk desarrolló la primera
vacuna eficaz y segura contra la poliomielitis. Seguramente estos hechos, y algunos otros, influyeron en la creación del programa. Las ciencias biológicas comenzaron a tomar una dimensión
de enorme importancia en muchos campos del conocimiento, y
directivos y profesores investigadores estaban alertas a estos
avances.
La unidad académica de Ciencias Biológicas fue creada con
los siguientes objetivos: “establecer un departamento piloto en
el campo de la educación superior en Colombia, en lo que se
refiere a investigación y docencia en las ciencias biológicas;
despertar el interés por la biología y carreras similares en los
estudiantes; introducir cursos de biología y microbiología como
materias básicas para estudiantes de otras carreras profesionales, y cooperar en la educación básica de los futuros estudiantes
de medicina”.
En 1957, con el auspicio de la Fundación Rockefeller, Fred Hunter
fue nombrado primer jefe del Departamento de Biología. Hunter
trabajó con su esposa, Alice, en docencia, y se crearon los primeros laboratorios de investigación de microorganismos de aguas.
La primera promoción de Bacteriología se graduó en 1958, y
un año más tarde se creó el programa curricular de Biología.
En ese año, Marshall Warren Nirenberg experimentó, junto con
Oswald Avery, Francis Crick, James D. Watson y otros científicos, el funcionamiento biológico y químico del ADN en lo que
respecta a sus funcionalidades de transmisión de la información
genética. Los resultados de sus investigaciones permitieron descifrar el diccionario genético. El desarrollo del DCB, a lo largo de
su historia, ha corrido paralelo a los grandes descubrimientos y
hallazgos de las ciencias biológicas en el mundo.
Es interesante resaltar aquí que los fundadores de la Universidad
de los Andes jugaron un papel muy importante en la creación
de otros departamentos de Biología en el país. Así, en julio de
1960, un grupo de profesores de la Universidad Nacional de Colombia adscritos, unos, al Instituto de Ciencias Naturales, otros
a la Facultad de Medicina y otros a la Facultad de Farmacia, se
pusieron de acuerdo para dictar un curso de Biología General a
estudiantes de otros programas académicos. El establecimiento
de este curso fue propuesto por el entonces rector Mario Laserna Pinzón, quien designó como coordinador del mismo a
Roberto Galán Ponce, profesor de Biología de la Universidad de
los Andes. Otros catedráticos intervinieron, como el profesor Federico Medem, quien también estuvo vinculado al Departamento
de Biología de la Universidad de los Andes. El curso fue ofrecido
a numerosos estudiantes de diferentes carreras y fue el principio de la departamentalización por áreas del conocimiento en la
Universidad Nacional de Colombia.
En 1961 se creó la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de los Andes, de la cual el Departamento de Biología forma
parte, con los otros departamentos de ciencias básicas, y en
1962 inició actividades el Instituto de Genética, bajo la dirección
de Hugo Hoenigsberg. Este fue el primer centro de investigación
que se creó en la Facultad, y pocos años después comenzó una
era de creación de nuevos centros y laboratorios de investigación adscritos al Departamento.
En 1963 se creó el programa curricular de Microbiología, en el
que se abordan los campos de aplicación industrial, agrícola,
ambiental, veterinaria y biomédica. Para ese año ya se había
consolidado un cuerpo profesoral de alto nivel, y el desarrollo
de las actividades de investigación y docencia en el Departamento permitieron la creación de los programas de posgrado
en Biología y Microbiología a nivel de magíster. Ese mismo año
el Departamento jugó un papel protagónico en la fundación del
Centro de Investigación en Biología Marina en la ciudad de Santa
Marta: los rectores de las universidades de los Andes y Giessen, de Alemania, firmaron un convenio para que profesores de
ambas universidades dictaran los primeros cursos de Biología
Marina a estudiantes de Biología de la Universidad de los Andes
en Punta Betín. El Centro de Investigación, en Santa Marta, pasó
años más tarde a depender de la Ayuda Técnica de Planeación
Nacional y Colciencias y el Gobierno de Alemania, y se convirtió
en lo que hoy en día se conoce como Invemar (Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras José Benito Vives de Andréis).
En 1964 se graduó la primera promoción de estudiantes de
Biología, y en 1968 las primeras promociones de magíster en
Microbiología y magíster en Biología. En 1970 se creó el Laboratorio de Microbiología y Parasitología (hoy CIMPAT), bajo el
auspicio del Gobierno de Holanda, mediante un convenio bilateral entre el Gobierno de los Países Bajos y la Universidad. El
Laboratorio sería dirigido por C. J. Marinkelle.
Figura 3. De izquierda a derecha: canciller alemán, Hugo Hoenigsberg, miembro de la embajada alemana, y Roberto Galán.
a
b
c
e
f
d
g
h
Figura 4. a) Alberto Cadena, zoomastólogo y profesor del DCB. b) Alberto Schotborgh, vicedecano de la Facultad de Artes y Ciencias. c y d) Elizabeth Grosse, directora del Departamento de Biología.
e) Prudencio González, profesor de química. f) Armando González, director del DCB. g) C. J. Marinkelle. h) Alberto Schotborgh y Elizabeth Grosse, entre otros.
Figura 5. De izquierda a derecha Helena Groot, Manuel E Patarroyo, Kirck Hoffman, Nhora Rodriguez y Felipe Guhl.
Con el fin de cumplir los objetivos planteados, en 1968 la Universidad se propuso desarrollar el concepto de estudios premédicos, una importante innovación a nivel nacional que serviría
como ejemplo a otras universidades del país que contaban con
escuelas de medicina.
Los Andes se fijó como meta persuadir a las facultades de medicina colombianas a adelantar una reforma de los estudios
médicos en el nivel de pregrado, una tarea en la que el Departamento de Ciencias Biológicas jugó un papel crucial. Esta reforma consistió, en síntesis, en introducir una sólida formación en
ciencias básicas como prerrequisito de la formación puramente
médica. Para ello, el programa académico, con una duración de
dos años, incluía cuatro cursos de Biología, dos de Matemáticas,
dos de Física, dos de Química y uno de Fisicoquímica. Además
de la formación en ciencias naturales y exactas se pretendía dar
al estudiante una formación básica en humanidades y ciencias
sociales. Para lograr este último objetivo, el programa contemplaba dos cursos de humanidades: dos de Castellano, cuatro de
Inglés y dos de Ciencias Sociales.
El impacto de los estudios premédicos en el país se puede juzgar
en el hecho de que, al finalizar la década de los setenta, prácti-
camente todas las escuelas de medicina contaban con programas similares. Esta situación fue motivada, en buena parte, por
el buen resultado que mostraba el programa en la Universidad
de los Andes.
A partir de 1973 los departamentos de Biología y Microbiología
se fusionaron en el actual Departamento de Ciencias Biológicas.
Ese mismo año inició actividades el Laboratorio de Zoología y
Ecología Animal, y en 1978 el Centro de Investigaciones Microbiológicas (CIMIC) y el Laboratorio de Genética Humana. En
1981 se creó el Laboratorio de Etología y Fisiología Animal.
Ya para 1983 ya se habían consolidado otras áreas de investigación: la primera estación de campo en la serranía de la Macarena para estudios en Primatología, el Laboratorio de Ecología y
Fisiología Vegetal, el Laboratorio de Zoología y Ecología Animal y
el Centro de Bioquímica.
En 1985 la Facultad de Artes y Ciencias se escindió en las facultades de Humanidades y Ciencias Sociales y la Facultad de
Ciencias, con los departamentos de Ciencias Biológicas, Física,
Matemáticas y el área de Química (hoy Departamento de Química).
En 1986 se creó Biocómputo, y en 1988 se inauguró el edificio
M para Ciencias Biológicas, como parte de la celebración de
los cuarenta años de la Universidad. En el año 1991 se llevó a
cabo la construcción del Bioterio del Departamento de Ciencias
Biológicas, como apoyo a la investigación y la docencia.
En 1992 el DCB ya contaba con la infraestructura adecuada,
las unidades de investigación consolidadas y un cuerpo docente
altamente calificado para iniciar el programa de doctorado en
Ciencias-Biología.
En 1996 se cerró el programa de Bacteriología. En ese período
se consolidó el programa doctoral y se desarrolló la infraestructura necesaria para desarrollar nuevas áreas de investigación
relacionadas con la biología molecular de plantas, botánica y
sistemática, ecología microbiana y genética.
En el año 2000 se fijaron planes de desarrollo a largo plazo: se
llevó a cabo una completa renovación de la infraestructura y de
equipos del DCB, se adecuaron los edificios J y M, se adquirie-
Figura 5. Inauguración del Bloque M, el nuevo auditorio y el Bioterio.
Figura 6. Primera instalación de BIOCOMPUTO. Álvaro Espinel y alumnos del DCB.
ron nuevos equipos que sirvieran de soporte a la investigación
y la docencia, y comenzó un proceso de contratación de nuevos
profesores que permitiera un relevo generacional gradual. Con
la vinculación de nuevos maestros también se abrieron nuevas
áreas de investigación, acordes con las tendencias mundiales
del desarrollo de las ciencias biológicas.
lar marina, biología del desarrollo evolutiva, fitopatología y micología, diagnóstico molecular y bioinformática, ecología molecular de
vertebrados acuáticos y palinología y paleoecología tropical. Todos
los profesores abrieron puertas a estudiantes de pregrado, maestría y doctorado, y la producción científica en publicaciones de alto
impacto llegó a su más alto nivel en la historia del Departamento.
Aparecieron en esa última década nuevos programas de posgrado en Biología Computacional y Evolutiva, y nuevas áreas de
investigación en biología evolutiva de vertebrados, biología molecu-
Los detalles sobre la situación actual del DCB son expuestos en
el artículo escrito por el profesor Daniel Cadena, actual director
del Departamento, para la presente edición de Hipótesis. •
Figura 7. De derecha a izquierda: Felipe Guhl, Aura Aguirre (primera estudiante doctoral del CIMPAT) y Carlos Jaramillo.
Fuente: Archivo DCB.
Fotografía de Juan Gabriel Sutachán.
EL DEPARTAMENTO DE
CIENCIAS
BIOLÓGICAS HOY
CARLOS DANIEL CADENA
El Departamento de
Ciencias Biológicas hoy
Carlos Daniel
Cadena
Ph. D., profesor asociado y
director del Departamento
[email protected]
Yo estudié Biología en la Universidad de los Andes en la segunda
mitad de la década de los años noventa, época de la cual tengo
los más gratos recuerdos y en la que recibí la mejor formación
que hubiera podido tener. No me arrepentiré de haber elegido
a los Andes como mi alma mater, y estaré siempre agradecido
con mis maestros de ese tiempo. Sin embargo, es más que obvio que aquella era una época distinta, a pesar de que (quiero
creer que) el tiempo que ha transcurrido desde entonces aún
es poco. Evidentemente, la universidad ha cambiado de manera
notoria, y resulta difícil reconocer en el actual Departamento
de Ciencias Biológicas el que yo conocí cuando era estudiante.
Como bien lo describe Felipe Guhl en su recuento de nuestra
historia, en este número de Hipótesis, los últimos años han sido
testigos de muchos cambios, no solo en términos del espacio
físico y de los equipos de que dispone el Departamento, sino,
especialmente, del conjunto de personas que lo componen.
La actualidad del Departamento
El Departamento hoy en día está constituido por veintisiete profesores de planta, todos con título de doctorado o con experiencia comparable. Estos profesores adelantan actividades de docencia en pregrado
y posgrado y lideran grupos de investigación reconocidos no solo en el ámbito nacional, puesto que hoy
podríamos hablar de nuestro departamento como un referente creciente en términos de investigación a
nivel latinoamericano. Esto es evidente si se observa la creciente productividad científica de los profesores y sus estudiantes, algo de lo que hemos sido testigos en los últimos años (véase la figura). Nuestros
estándares de productividad —especialmente si se normalizan para calcular una tasa de producción
per cápita— nos ubican muy bien en el ámbito nacional y ya empiezan a ser reconocidos internacionalmente. Por ejemplo, en 2009 investigadores en cienciometría del grupo Scimago ubicaron a nuestro
departamento en la posición 34 entre más de 800 universidades de todo el mundo —incluyendo las
de países desarrollados— con base en el impacto de su producción científica en el área de ecología,
evolución, comportamiento y sistemática. Las publicaciones en revistas de alto impacto, como Science,
Nature, Cell y PNAS, entre otras, ya no son un sueño, sino una realidad permanente y creciente.
Más allá de los fríos números y del tipo de revistas en que estamos publicando, la diversidad de temas
de investigación que actualmente se abordan en nuestro departamento es especialmente destacable.
Nuestra investigación actual podría dividirse, en términos muy
generales, en dos líneas gruesas: una es ecología y evolución, y
la otra, biología celular y molecular. En ambas, nuestros tópicos
de investigación actuales incluyen desde aspectos fundamentales de ciencia básica hasta asuntos aplicados orientados a resolver problemas prácticos en beneficio de la sociedad. Por ejemplo, en ecología y evolución hacemos desde estudios básicos
sobre biodiversidad (cuáles son las causas ecológicas y evolutivas de la variación en diversidad biológica entre regiones; cómo
se forman las especies; cómo han cambiado los ecosistemas
y especies como respuesta a cambios climáticos de la tierra;
cómo afecta la diversidad de microbios la productividad de
los ecosistemas) hasta estudios aplicados relacionados con la
conservación de especies, ecosistemas y servicios ambientales
(cuál es el papel de distintos animales en la regeneración natural
de los bosques y cuáles son las consecuencias de su extinción;
cómo deben manejarse las poblaciones de animales de interés
comercial a la luz de sus patrones de estructura poblacional;
cómo podríamos utilizar la información científica para mitigar las
extinciones masivas que están sucediendo en grupos como el
de los anfibios; qué efectos tienen el cambio climático y la acidificación oceánica en los organismos y procesos ecológicos que
ocurren en los arrecifes coralinos, y cómo podríamos mitigarlos).
En biología celular y molecular también abordamos una diversi-
dad de temas en el continuo de la investigación básica y la aplicada. Algunos tópicos de investigación básica incluyen conocer
cómo se forman los distintos órganos de los animales durante su
desarrollo, cómo podemos usar la genómica para discernir las
bases moleculares del desarrollo de enfermedades que afectan
a animales, seres humanos o plantas, y cuáles son los mecanismos celulares de señalización implicados en el desarrollo de
animales y en la expresión de enfermedades, entre varios otros.
En el extremo más aplicado, nuestras investigaciones intentan
resolver problemas en áreas tan diversas como la agricultura
(qué factores genéticos hacen susceptibles a microbios a cultivos de importancia económica, como los de papa y yuca; cómo
podemos controlar, de una manera amigable con el ambiente,
los patógenos que afectan a las plantas), la salud pública (cuáles son los factores de riesgo que condicionan la transmisión
de enfermedades parasitarias por insectos vectores; cuál es la
base genética de distintas enfermedades; cómo implementar
y perfeccionar metodologías para el diagnóstico, seguimiento
y pronóstico de enfermedades; qué bacterias transmitidas por
alimentos pueden afectar la salud de los colombianos; cómo
controlar las bacterias patógenas resistentes a los antibióticos;
cómo inhibir las rutas metabólicas de parásitos que afectan la
salud humana) y la industria (cómo recuperar ambientes contaminados por efecto de la explotación minera y petrolera, qué
estrategias de control de infecciones bacterianas se pueden
aplicar en cadenas productivas de alimentos).
Una de las razones que explican la destacada producción científica de los profesores del Departamento en años recientes es
el constante crecimiento y mejoramiento de la infraestructura
y la disponibilidad de recursos para hacer investigación. Solo
en términos de área, el crecimiento del Departamento en los
últimos diez años ha sido notable, al punto de que hoy todos
los profesores cuentan con un laboratorio de investigación bien
dotado y pueden acceder a espacios de uso común donde se
hacen procedimientos transversales a las áreas de investigación
de distintos grupos (e. g., experimentos de biología molecular).
Además, el Departamento y la Universidad han avanzado notoriamente en la adquisición de equipos complejos que permiten
hacer investigación de frontera en nuestro propio campus. Por
ejemplo, en el área de biología molecular contamos actualmente
con dos secuenciadores de ADN (incluido uno de nueva generación, único en el país), máquinas de PCR en tiempo real y un
bioanalizador, y tenemos acceso a microscopía de fluorescencia, confocal y electrónica de barrido. También contamos con
un área de histología, múltiples equipos para adelantar estudios de comportamiento y ecología utilizados en el laboratorio
y el campo, y estamos trabajando por consolidar un sistema de
invernaderos, cámaras de crecimiento y cría de animales que
nos permitirá llevar muchas de nuestras investigaciones un paso
más adelante.
En su recopilación histórica, Felipe Guhl describe el relevo generacional y la llegada de profesores que han contribuido a fortalecer y desarrollar áreas de investigación estratégicas para el
Departamento. Esto no es solo una característica de nuestra historia reciente, sino de nuestro presente y futuro inmediato. Para
el segundo semestre de 2013 hemos contratado dos nuevos
profesores para las áreas de Biología del Desarrollo, Virología y
Bioinformática, y en 2014 vincularemos una profesora más para
fortalecer nuestra área de Biología Computacional. Estas contrataciones van de la mano con la reciente creación de nuestro
programa de maestría en Biología Computacional, en asocio con
la Facultad de Ingeniería y el Departamento de Física, un programa único en el país con el que esperamos iniciar actividades
muy pronto, tras cumplir los trámites necesarios ante el Ministerio de Educación. Por otra parte, además de la contratación de
profesores de planta, desde hace unos años hemos impulsado la
política de contratar profesionales con título de doctorado como
profesores visitantes; estos investigadores posdoctorales llegan
a un número muy considerable de estudiantes mediante sus actividades docentes y han contribuido notoriamente a impulsar
algunas áreas de investigación en el Departamento.
Otro de los indicadores de la madurez que ha alcanzado nuestro
departamento es la capacidad de sus miembros para gestionar
recursos financieros para hacer investigación. Todos sabemos
que las oportunidades de financiación que brinda el Estado
colombiano son limitadas, por lo que los profesores han debido
ser creativos y agresivos en su búsqueda de recursos para investigación. En esta empresa hemos sido exitosos no solo dentro de la Universidad (e. g., con convocatorias interfacultades),
sino particularmente con entidades externas. No hablaré en detalle de la cantidad de recursos externos gestionados en este
espacio, pero resulta diciente mencionar que en la actualidad
los proyectos del Departamento están financiados por entidades
tan diversas como Colciencias, Cenicafé, Banco de la República,
Banco Santander, Ministerio de Agricultura, Ecopetrol, Pacific
Rubiales, Comisión Europea, National Geographic Society, JRS
Biodiversity Foundation, National Science Foundation y National
Institute of Health, entre otras.
Si solo contara con profesores bien capacitados, buenos laboratorios y equipos, y una buena base financiera para ejecutar proyectos de investigación, el Departamento muy difícilmente sería
lo que es hoy. El real motor de nuestra investigación y la razón
de ser de nuestra docencia son nuestros estudiantes. De hecho,
una de las características más notorias del Departamento de
hoy es el tamaño y solidez de su escuela de posgrado, que por
varios años ha contado con un número superior a cien estudiantes —¡en la actualidad tenemos cerca de ochenta estudiantes
de maestría y más de cuarenta estudiantes doctorales!—. Una
gran parte de nuestros estudiantes de posgrado provienen de
universidades distintas a Los Andes, de todos los rincones del
país, para formarse con nosotros. Más aún, las noticias sobre
nuestros programas de posgrado ya han empezado a trascender
las fronteras nacionales, pues hemos logrado atraer estudiantes de países como México, Costa Rica, Panamá, Perú, Brasil,
Argentina e incluso Alemania y España. La inmensa mayoría de
nuestros estudiantes de posgrado, escogidos tras un riguroso
proceso de admisión, reciben financiación completa para sus
estudios y un apoyo para sus gastos mediante becas asociadas
con asistencias de docencia o investigación. Este apoyo financiero es crucial para atraer y retener a los mejores talentos, y
resulta fundamental para que los estudiantes puedan ser dedicados y productivos en sus tareas de investigación.
Por supuesto, no podría dejar de lado al grueso de personas
que componen nuestro departamento: los estudiantes de pregrado de los programas de Biología y Microbiología. En el primer
semestre de 2013 teníamos 279 estudiantes matriculados en
Biología y 221 en Microbiología. Aunque han existido algunas
fluctuaciones en el número de estudiantes admitidos semestralmente en los últimos años, nuestros programas de pregrado se
han mantenido en un tamaño que consideramos adecuado, y
aunque las admisiones en un semestre dado pueden parecer
escasas, se compensan de lejos con el número de estudiantes
que deciden vincularse a alguno de nuestros programas tras haber sido admitidos inicialmente a otros, con el ánimo de recibir
dos títulos. Por ejemplo, en el momento más de noventa estudiantes que inicialmente fueron admitidos a otras carreras (especialmente Ingeniería Química y Medicina, aparte de Biología)
cursan doble programa con Microbiología. Nuestros programas
de pregrado continúan siendo muy bien evaluados, a juzgar por
las excelentes posiciones a nivel nacional en pruebas administradas por el Icfes (Ecaes) y por los logros de nuestros egresados,
que incluyen distinciones tan importantes como el Concurso Nacional Otto de Greiff a los mejores trabajos de grado (ganado en
los últimos cinco años por dos de nuestros egresados: Catalina
Aguilar y Roberto Márquez) y el Premio al Biólogo Graduado del
Año (otorgado por el Consejo Profesional de Biología, y recibido
por Stefany Moreno en 2012). Ya que he mencionado algunos
nombres, es pertinente referirse a un logro especial alcanzado
en la Universidad: Lina María Jaime, egresada de los programas de Biología y Microbiología en 2012 y 2013, respectivamente, recibió dos veces la máxima distinción al graduarse de
ambos programas summa cum laude. Otro indicador del éxito
de nuestros egresados de programas de pregrado es que un
número muy alto de ellos ha conseguido vincularse con éxito a
prestigiosos programas de maestría y doctorado en las mejores
universidades y centros de investigación del mundo.
Además de lo que tiene que ver con los programas de Biología y
Microbiología, una de las transformaciones que ha experimentado el Departamento en años recientes tiene relación con su cre-
ciente importancia para la docencia en programas de pregrado
distintos a los nuestros. Con el establecimiento de la Facultad de
Medicina y de programas en la Facultad de Ingeniería con afinidades con nuestras áreas de trabajo (e. g., Ingeniería Ambiental,
Ingeniería Biomédica) y con el desarrollo de nuevos cursos de
formación básica en ciencias del Ciclo Básico Uniandino (CBU)
abiertos a estudiantes de todas las carreras, nuestras actividades como docentes en cursos de servicio se han incrementado
de manera notoria. Por ejemplo, solo en el primer semestre de
2013 los profesores de nuestro departamento dictaron cursos
para cerca de 1.800 estudiantes de pregrado de programas
diferentes a Biología y Microbiología; esto corresponde a casi
el 14% de todos los estudiantes inscritos, sumando todos los
programas de la Universidad.
Nuestros retos a corto plazo
Evidentemente, el Departamento de Ciencias Biológicas ha crecido y madurado notoriamente en años recientes, pero aún tenemos retos importantes que debemos afrontar a corto plazo. Entre estos se incluye lograr la acreditación de nuestros programas
de posgrado y conseguir certificaciones de calidad de nuestros
laboratorios para prestar servicios externos, lo que nos ayudaría
Estudiantes del equipo iGEM Colombia.
Fuente: archivo Facultad de Ciencias.
en la difícil tarea de conseguir financiación para nuestras actividades de investigación. El que nuestros programas de pregrado
y posgrado estén permanentemente actualizados y en sintonía
con lo que está pasando en las ciencias biológicas a nivel internacional es un reto permanente que no podemos descuidar ni
por un momento. En este sentido, concuerdo con lo que plantea
la decana Silvia Restrepo en su comentario sobre el futuro de las
ciencias biológicas en este número de Hipótesis: necesitamos
tener programas de ciencias biológicas integrales, y para ello
es vital hacer una revisión permanente y cuidadosa de nuestros
currículos, prestando especial atención a posibles interacciones
con otros campos del saber.
Un reto especial que tenemos en frente es el de mejorar nuestra
interacción con nuestro entorno, con personas e instituciones
que resultan vitales para nuestro desarrollo y proyección. Nos
preocupa especialmente hacer esfuerzos por conocer cómo les
está yendo a nuestros egresados cuando intentan ubicarse en el
mercado laboral, y mediante consultas con posibles empleadores de biólogos y microbiólogos, queremos conocer mejor cuáles
son las necesidades principales de la industria y de entidades
de investigación y consultoría en términos del perfil de profesionales que requieren. ¿Estamos formando los biólogos y mi-
crobiólogos que necesita nuestra sociedad? Desde el punto de
vista de formar profesionales con habilidades y potencial como
investigadores para contribuir al desarrollo del país, pensamos
que la labor que hacemos es de muy alta calidad. Sin embargo,
somos conscientes de que en un país como el nuestro las posiciones académicas y de investigación básica son limitadas, y
sabemos que no todos nuestros egresados obtendrán formación
de doctorado ni se desarrollarán como investigadores independientes, por lo cual una carrera académica no debería ser la
única opción para ellos. En este sentido, una mejor comunicación con el sector externo nos permitirá incorporar en nuestros
programas de pregrado y posgrado aquellos elementos claves
para que nuestros egresados puedan ubicarse laboralmente sin
dificultad en la industria y en centros de investigación. Además,
estamos estudiando la posibilidad de impartir formación en temas de emprendimiento tecnológico e incluso en formación de
empresa, que permitirían que nuestros egresados abran sus
propios caminos de desarrollo profesional.
El Departamento, por supuesto, no puede ser ajeno a la realidad
del país, y a nivel nacional, en el presente existen retos importantes que debemos contribuir a resolver. Con frecuencia pensamos
que intentar cambiar el statu quo es luchar contra la corriente,
y por ello muchas veces hemos sido tímidos a la hora de hacer
sentir nuestra voz. Sin embargo, un desarrollo reciente me ha convencido de que podemos ser escuchados y que deberíamos ser
menos pasivos de lo que hemos sido hasta ahora. Uno de los principales desafíos para el estudio de nuestra diversidad biológica ha
sido por muchos años la tortuosa legislación en torno al tema de la
recolección de especímenes científicos y el “acceso a los recursos
genéticos”, que no ha hecho más que poner trabas para el desarrollo efectivo de la investigación en biodiversidad. Tras muchos
años de sufrir las frustraciones que han supuesto dichas trabas,
justo en la semana en que escribo estas líneas nos enteramos de
que el presidente de la República sancionó un par de decretos
que pueden facilitar mucho la investigación básica sobre diversidad biológica para instituciones como la nuestra. Dichos decretos
no surgieron espontáneamente, sino que fueron fruto de un proceso en el que profesores de nuestro departamento, así como
académicos de otras instituciones, jugaron un papel fundamental
comunicándose con funcionarios del Estado para contribuir al establecimiento de unas normas mucho más sensatas, que regulen
de manera adecuada el ejercicio de nuestra actividad profesional
como investigadores. Este importante resultado demuestra que
como academia podemos tener una influencia real sobre asuntos
de índole nacional que nos competen de forma directa.
Fuente: archivo Facultad de Ciencias.
¿Sobre qué otros asuntos de relevancia en el ámbito nacional
podríamos influir? Claramente, debemos seguir trabajando por
que el Congreso de la República apruebe la ley del microbiólogo,
lo que representaría que nuestra carrera de Microbiología reciba
el reconocimiento legal que se merece, de tal manera que los
egresados puedan acceder a derechos (e. g., contratar con el
Estado) que actualmente no les son reconocidos por no contar
con tarjeta profesional debido a la ausencia de legislación sobre
su profesión.
El mayor reto para nuestro presente inmediato, como entidad
académica y como miembros vitales de la comunidad científica
nacional, es, desde mi punto de vista, lograr que la investigación
en ciencias biológicas, y especialmente la investigación básica,
reciba el apoyo y la valoración que se merece por los gobiernos
y por la sociedad en general. El Gobierno nacional ha establecido
como eje central de su Plan de Desarrollo el impulso a “locomotoras” como la minería, el desarrollo agroindustrial y grandes
planes de infraestructura. En muchos sentidos, varios de los planes trazados tendrán impactos serios sobre el medioambiente,
tema sobre el cual los profesionales de la Biología y la Microbiología tendríamos mucho que decir y aportar; lamentablemente, sin embargo, el grueso de las evaluaciones ambientales las
Número de publicaciones indexadas
80
60
40
20
0
2002 20042006 200820102012
Total
ISI
Figura 1. Productividad en términos de publicaciones científicas de miembros del Departamento de Ciencias Biológicas en los últimos doce años. Obsérvese el incremento notorio del número total
de publicaciones producidas, y especialmente del número de publicaciones indexadas a nivel internacional por el Institute for Scientific Information (ISI).
* Los datos de 2013 incluyen publicaciones hechas hasta junio.
Fuente: elaboración del autor.
rrollarse como quisiéramos. Ante este panorama, hasta ahora
hemos sido tímidos en el momento de hacer sentir nuestra voz.
Los biólogos y microbiólogos uniandinos (desde estudiantes de
pregrado hasta egresados de programas de posgrado y profesores) deberíamos buscar los espacios para contribuir al diseño y
establecimiento de políticas públicas sobre la investigación científica que sean acordes no solo con las necesidades inmediatas
relacionadas con el desarrollo económico del país, sino con el
progreso científico que Colombia se merece en todos los niveles.
En resumen, los retos no son menores. Sin embargo, viendo
a dónde hemos llegado desde la fundación del Departamento,
hace sesenta años, y edificando sobre lo que construyeron los
profesores y jefes de departamento que nos antecedieron, resulta evidente que es mucho lo que podríamos lograr en los
sesenta años siguientes si empezáramos hoy. •
hacen empresas de consultoría en las que la participación de
biólogos y microbiólogos es sorprendentemente escasa, y estas “locomotoras” avanzan causando graves estragos sobre el
medioambiente en muchas regiones. Además, uno esperaría
que en temas como el desarrollo del sector agropecuario las políticas públicas se sustentaran en el conocimiento científico que
producen universidades como la nuestra, y a la vez que el Estado
promoviera activamente el desarrollo de dicho conocimiento. Sin
embargo, la actividad científica parece estar más bien relegada
y reemplazada en buena parte, al menos en el discurso, por
eso que llaman innovación —otra de las locomotoras—. El Gobierno le ha apostado al tema de innovación con la inyección
de recursos del Sistema General de Regalías a Colciencias, lo
que paradójicamente ha ido de la mano de una reducción del
presupuesto de dicha entidad para financiar la investigación
básica necesaria para que la ciencia colombiana pueda desa-
Fuente: http://dream-world.wikia.com/wiki/File:Dna_nano_tech-wide.jpg
EL FUTURO DE LAS
CIENCIAS BIOLÓGICAS
Silvia Restrepo
El futuro de las Ciencias Biológicas
Silvia Restrepo
Ph. D., decana de la
Facultad de Ciencias de la
[email protected]
El futuro de la biología está lleno de retos. Hoy podemos conocer la secuencia completa de nuestro genoma por menos de
mil dólares y entender procesos biológicos a una escala nanométrica. Sin embargo, es importante que nos detengamos un
momento a pensar cuál debe ser el camino que conduzca a ese
futuro, considerar las tendencias en el mundo y los que, considero, son incipientes esfuerzos de modernización de la biología
en Colombia. En este orden de ideas, quiero tomar como caso
de discusión las necesidades y problemas que el Departamento
de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias de la Universidad de los Andes podría afrontar para acceder a ese futuro.
Para aportar algo a las posibles soluciones, quiero terminar haciendo una propuesta académica y de investigación que nos
encaminaría a ese futuro de la biología.
¿La era posgenómica?
Algunos recordarán que pocos años después de la publicación de los primeros borradores del genoma humano surgió la segunda generación de secuenciación y, muy rápidamente, la tercera. La primera generación, caracterizada por la casi exclusividad de la denominada tecnología Sanger, surgió en
1977, luego de que Sanger y sus colaboradores publicaran sus trabajos sobre una nueva tecnología
para secuenciar el ADN basada en cebadores y polimerasa [1], y luego, en el uso de inhibidores de
terminación de cadena [2]. Con el objetivo de obtener la secuencia completa del genoma humano se
hicieron modificaciones y optimizaciones en la secuenciación Sanger, entre ellas, la automatización de
electroforesis por capilares y, de manera más global, la miniaturización de procesos y su realización
en paralelo dentro de los laboratorios, convertidos así en verdaderas fábricas de secuencias.
La segunda generación de secuenciación comenzó oficialmente en 2005, cuando la compañía 454
liberó la tecnología 454, secuenciación cíclica en arreglos sólidos y detección por producción de luz.
Esta fue seguida por la liberación del Genome Analyzer, secuenciación cíclica en arreglos sólidos y
detección por fluorescencia por la compañía Solexa. Pero no terminó allí, pues fue seguida por SOLiD, secuenciación por hibridación de oligonucleótidos y detección por fluorescencia, de la compañía
Agincourt.
La tercera generación de secuenciación surgió ofreciendo secuencias sin requerir un proceso de
amplificación. Tecnologías como las presentadas por Nanopore (http://www.nanoporetech.com/) y
Figura 1. Secuenciador Ion Torrent de la Universidad de los Andes
Pacific Biosciences (http://www.pacificbiosciences.com/), capaces de secuenciar moléculas largas de ADN (o ARN), así como
de Helicos, hacen parte de esta nueva generación de secuenciación. Para los interesados en los conceptos tecnológicos de
la nueva generación de secuenciación recomiendo la revisión
por Metzker [3].
Todos estos avances tecnológicos hicieron disponible, en muy
pocos años, una cantidad de información que podría ser catalogada de gigantesca. Los investigadores no estábamos preparados para la avalancha de datos de la era genómica, y se hizo
necesario cambiar los paradigmas y asumir nuevas formas de
manejar, interpretar y utilizar toda esa nueva información. Se
hizo cada vez más necesario guardar, organizar y analizar millones de datos de naturaleza heterogénea, secuencias de ADN, de
ARN, sitios de regulación en el genoma, inventarios completos o
parciales de proteínas y metabolitos, etc. Así, debimos apoyarnos en áreas como las ciencias computacionales y la estadística,
y nació la bioinformática.
Sin embargo, hoy ese esfuerzo bioinformático ha resultado insuficiente, pues, a pesar de su innegable aporte al entendimiento
del funcionamiento general de un genoma, es necesario validar
los hallazgos genómico-bioinformáticos con pruebas biológicas.
Así, para afirmar que un gen candidato es el causante real de
un fenotipo se debe recurrir a técnicas de validación funcional
que, en su mayoría, dependen de genética reversa: identificar
el gen, mutarlo y observar el fenotipo que implica la falta de
ese gen. Estas técnicas incluyen el knock out o knock down de
genes candidatos por nuevas técnicas, como TALENs (transcription activator–like effector nucleases), morpholinos (nucleótidos
químicamente sintetizados con anillos morfolino), la tecnología
TILLING (targeted induced local lesions in genomes), y por métodos basados en recombinación homóloga mejorados (véase la
revisión por Sugano y Neuhauss [4]).
Pero los retos no paran allí, porque si bien es cierto que se han
hecho avances en las técnicas basadas en genética reversa, aún
no llegamos al nivel high-throughput ideal para validar en poco
tiempo, y con un presupuesto modesto, una centena de genes
candidatos. Finalmente, uno piensa que ha llegado al final de su
proyecto, pero en muchos casos se encuentra con la sorpresa
de que los resultados obtenidos en los ensayos de genética reversa no arrojan los resultados esperados y dejan sin relación el
genotipo con el fenotipo. El fracaso, en muchos casos, se basa
en que se estudia un gen aislado de los demás componentes ce-
lulares y no se toma en cuenta su redundancia en funciones o la
necesidad de ciertos componentes que deben interactuar para
expresar un fenotipo esperado. Es posible que nunca se haya
considerado la interacción del sistema, la célula o el organismo
con su medioambiente; en pocas palabras, que no se hayan
integrado diferentes niveles de información.
El futuro de las ciencias biológicas:
la integración
El camino que conducirá la biología al futuro es la integración. Por
un lado, no podemos pensar que un sistema biológico funciona
solo por la actividad de uno de sus componentes; por el contrario,
se debe entender como el resultado de la interacción de todos
sus componentes, en todos sus niveles de organización, incluidas
sus interacciones con el medioambiente, y de la integración de
todos estos niveles. Esto implica que no podemos seguir trabajando en biología aislados de otras áreas de estudio o disciplinas:
tenemos que enfrentar los problemas biológicos desde varias
perspectivas simultáneamente, por ejemplo la computacional, la
física y la matemática, entre otras. La biología integrativa implica
la integración a través de los niveles de organización biológica
celular y/o organísmica: de las moléculas hasta la biosfera y desde los virus hasta los organismos complejos [5].
El concepto de biología integrativa no es nuevo, pero sí lo es su
uso cada vez más frecuente, al punto de que algunas unidades
académicas de todo el mundo han cambiado su nombre por el
Figura 2. Chip semiconductor Ion Proton usado para secuenciación del genoma humano
Fuente: Jonathan Rothberg, http://www.cosmosmagazine.com/news/cheap-chips-new-dna-sequencing-technique/
de biología integrativa. La Universidad de Berkeley fue, tal vez, la
primera en cambiar el nombre de una de sus unidades, hace ya
cerca de veinte años, y en modificar la composición del departamento, que hoy incluye, entre otros, a evolucionistas, genetistas,
geólogos, bioinformáticos, biomecánicos y fisiólogos.
Mucho debate se ha generado sobre la pregunta de si la biología
integrativa es una nueva actitud hacia la investigación o si es
una nueva disciplina per se. En mi opinión, no deberíamos darle
mucha importancia a ese debate, siempre que se entienda la
importancia y relevancia de trabajar de manera interdisciplinaria
y haya conciencia de que los organismos son sistemas abiertos,
resultado de la interacción de componentes celulares y bioquímicos, y de estos con su medio.
Partiendo de estas consideraciones sobre biología integrativa,
la biología de sistemas sería un componente o un área de estudio de la biología integrativa, dado que la biología de sistemas
integra diferentes componentes moleculares para entender el
funcionamiento de una célula o de una comunidad, por ejemplo
un metagenoma (conocimiento de todos los genomas de una
comunidad) de suelo. La biología de sistemas estudia las interacciones entre los componentes de un sistema biológico que
resultan en una función determinada, idealmente un fenotipo
observado o predicho, y por eso es más que simplemente un
paradigma o una actitud hacia la investigación.
La biología de sistemas se ha usado por muchos años como
el antónimo de la biología reduccionista, pues esta última se
enfoca en estudiar el todo de manera fraccionada, gen por gen o
proteína por proteína, o cada componente de una célula secuencialmente, sin garantía de llegar a integrar todo esto en una explicación del todo. Cabe anotar que el entendimiento holístico de
los organismos, como lo pretende hacer la biología de sistemas,
siempre ha sido el objetivo de la mayoría de los biólogos, pero
o no se tenían las herramientas o no se tenía el conocimiento.
La teoría que subyace a la biología de sistemas data de 1968,
cuando Van Bertalanffy propuso su teoría general de los sistemas [6]. Este científico proponía que la biología no solo debía
ocuparse del nivel fisicoquímico o molecular, sino también de los
niveles superiores de organización viva. Su teoría se basa en tres
principios fundamentales de todos los sistemas: i) los sistemas
son abiertos e interactúan con otros sistemas que se encuentran
en su alrededor; ii) si la interacción se acaba, el sistema muere,
pues pierde sus fuentes de energía, y iii) las funciones de un
sistema dependen de su estructura.
Cómo llegar al futuro: una propuesta académica
Para llegar al futuro, y en el mejor de los mundos posibles, se
debería pensar en tener departamentos de biología integrativa
en los cuales coinvestiguen profesionales de diferentes áreas
que tengan un tema central: la biología. Que cada problema, por
ejemplo, el vuelo de las aves, se estudie desde una mirada bio-
mecánica, evolutiva, ecológica, etc. Los cursos que se dicten, a
nivel avanzado, deben reflejar la integración con módulos en los
cuales se estudien los temas desde diferentes puntos de vista e
integrando datos heterogéneos, pero confluyentes.
Al revisar los programas de ciencias naturales, en universidades
renombradas de todo el mundo encontramos una gran variedad de opciones dirigidas a la modernización. Actualmente, el
Departamento de Biología Integrativa de Berkeley ofrece programas de pre y posgrado que se enfocan en la integración de
estructura y función, que puede influir en la biología, ecología y
evolución de los organismos. Otras universidades que dieron el
salto hacia la biología integrativa son la de Illinois, en UrbanaChampaign, con una Escuela de Biología Integrativa; la Universidad de Texas, en Austin, donde una de las secciones de la
Facultad de Ciencias es la de Biología Integrativa, y, finalmente,
la Universidad de Nottingham, en el Reino Unido, con un grupo
de docentes-investigadores de la Facultad de Biociencias, división de Ciencias Ambientales y Agrícolas, en el grupo de Biología
Integrativa de Sistemas.
De manera más concreta, una escuela tecnológica, el Georgia
Institute of Technology, ofrece cursos de genómica y bioinformática aplicada y cursos avanzados de matemáticas: modelos
determinísticos en biología que incluyen modelos dinámicos de
biología molecular y celular o ecológicos y epidemiológicos. Otro
ejemplo es la Universidad de Harvard, donde se ofertan, en el
posgrado en Biología Integrativa, Facultad de Artes y Ciencias,
cursos que proveen una visión integradora. Veamos dos ejemplos: An Integrated Introduction to the Life Sciences: Chemistry,
Molecular Biology, and Cell Biology, en el cual se unen la biología molecular, la bioquímica y la biología celular para entender
la biología del HIV y el cáncer, mientras que en An Integrated
Introduction to the Life Sciences: Genetics, Genomics, and Evolution se integran la genética y la evolución para mostrar cómo
se debe usar la genómica para entender la variación actual de
los organismos.
En Colombia aún no hay ni un solo posgrado en biología integrativa, ni bioinformática, ni de biología de sistemas. En los
últimos siete años se han ofrecido cursos de extensión, diplomados en diferentes áreas de la biología computacional, pero
no hay una oferta sólida en posgrados. Mientras tanto, hemos
visto el surgimiento del Centro de Secuenciación Genómica en la
Universidad de Antioquia (convocatoria Colciencias con el apoyo
de Roche) y el Centro Colombiano de Bioinformática y Biología
Computacional (con el apoyo de Colciencias, Microsoft y Hewlett
Packard), que pronto necesitarán un número más grande de biólogos computacionales.
El principal obstáculo para la modernización y el cambio de los
programas de Biología y de algunas ciencias afines es el mismo Estado. La existencia de la ley del biólogo, del bacteriólogo
y algunas otras del mismo estilo hace que las universidades
Biología celular
Genética
Biología molecular
Biología integrativa
Biología evolutiva
Bioquímica
Biología computacional
deben incluir asignaturas contempladas en dichas normas, lo
cual impide la modernización mediante la inclusión de cursos.
Esto es especialmente crítico para los programas de ocho semestres. La solución parcial a este problema es el diseño de
posgrados —maestrías y doctorados— interdisciplinarios.
Con toda esta revolución en los objetos de estudio parece claro
que debemos revisar los programas de biología y ciencias afines
en nuestro país. Parece evidente que para entrar en sintonía con
las nuevas tendencias de investigación en el mundo debemos
reforzar los componentes matemáticos para apoyar temas como
el modelamiento de sistemas cada vez más complejos e incluir
bases sólidas de programación. Reforzar estos dos componentes
permitiría afrontar la necesidad de profesionales con esas capacidades, no solo para sacarle provecho a toda la información que
se genera en los proyectos genómicos, sino para integrar esa información y entender los sistemas biológicos de manera holística.
En la Universidad de los Andes se han dado algunos pasos hacia
una propuesta académica de biología computacional. Existe una
opción, a nivel de pregrado, en Bioinformática, y se trabaja en
desarrollar una propuesta de maestría en Biología Computacional. Igualmente, en el año 2008 se introdujo una modificación al
programa de Microbiología, y se incluyó una asignatura obligatoria llamada Genómica y Bioinformática, con laboratorio incluido.
Pero, a pesar de estos esfuerzos, aún falta recorrer un largo
camino. El programa de Biología aún no incluye asignaturas en
estas áreas, y aunque en algunas otras se tratan temas de bioin-
Biofísica
formática, y sobre todo de genómica, este tema no es tratado en
una asignatura separada.
La propuesta, entonces, se enfoca en varios niveles: primero debemos modernizar los programas de Biología y ciencias afines,
dejando unas bases fuertes en biología celular, molecular y organísmica, genómica, matemáticas, programación, física y química —especialmente bioquímica y fisicoquímica—, para luego
ofrecer los cursos en los que se puede incorporar la parte de integración. Estos corresponderían a genética, evolución, fisiología
animal y vegetal, en los cuales los estudiantes podrían aplicar
lo aprendido en el primer ciclo con una mentalidad integradora.
Segundo, debemos ofrecer doctorados interdisciplinarios como
Biofísica y Biología de Sistemas. Mientras tanto, invitemos a los
profesores de colegios a comenzar la revolución integrativa en
sus aulas.
Cómo llegar al futuro:
una propuesta de investigación
En Colombia, la investigación en biología integrativa se limita en
muchos casos a investigación genómica. Sin embargo, esta no
ha tenido el desarrollo que se esperaba, porque en la actualidad
no pasan de diez los genomas y transcriptomas publicados por
grupos colombianos. Los investigadores se ven en la necesidad
de contratar servicios internacionales de secuenciación, no solo
por la escasez de secuenciadores en el país, sino por los altos
costos de hacerlo en Colombia.
A pesar de los obstáculos, los proyectos genómicos son cada
vez más numerosos en nuestro país, y aunque en la mayoría
de casos aún no se siente la necesidad de recursos computacionales adicionales a los ya existentes en las universidades
y centros de investigación, pronto se sentirá. ¿Cuál es el camino que debe seguirse en esta área, cloud computing, grid,
compra de espacio y recursos? No conozco la respuesta, pero
creo que estas preguntas se deben plantear en los medios
académicos para responder a las necesidades de docencia e
investigación.
La universidad también puede abrir los espacios para que se dé
la posibilidad de contar con investigadores de un rango muy amplio de áreas, dedicados a desarrollar investigación innovadora
e integrativa para entender problemas biológicos, biomédicos y
biofísicos. Este esfuerzo debe estar acompañado de una clara
revisión del estatuto profesoral para favorecer la investigación y
docencia interdisciplinaria. Un primer esfuerzo de los directivos
de la Universidad de los Andes es la creación del Estímulo al Trabajo Interdisciplinario (ETI), aprobado por el Consejo Académico
mediante la Resolución n.º 17 (2012). Textualmente, el ETI dice:
“El profesor debe ser invitado por un profesor o un grupo de
investigación de un departamento, facultad o centro distinto al
suyo”. Igualmente se debe plantear un plan de trabajo interdisciplinario, y los profesores involucrados en el ETI deben dictar un
curso nuevo que, debido a que los profesores vienen de diferentes departamentos, mostrará interdisciplinariedad.
La experiencia en otros centros educativos parece haber sido
exitosa. Un ejemplo interesante de espacio físico donde se da la
interacción de expertos en diferentes áreas de ciencia y tecnología es el Centro de Biología Integrativa de Sistemas y Bioinformática del Imperial College, de Londres (http://www3.imperial.
ac.uk/cisbio). Resulta interesante explorar su organización, pues
para lograr la integración se ha establecido una serie de facilidades centrales: bioinformática, manejo de datos e integración,
procesamiento y análisis de imágenes (imaging), metabolómica,
proteómica y glicómica. Una de las unidades de uso común más
llamativas y de mayor potencial es la metabolómica, de reciente
incorporación a las ómicas y que permite una mejor explicación
del fenotipo. La metabolómica es una técnica multiparamétrica
que estudia los metabolitos en fluidos biológicos con el propósito
de realizar diagnóstico y búsqueda de biomarcadores. También
pretende estudiar los efectos de los estímulos del medioambiente (que pueden incluir aplicaciones terapéuticas) en el metaboloma. Como se puede ver, se trata de una verdadera ómica
integrativa.
En Colombia debemos comenzar uno o dos pasos más atrás
y acelerar el despegue genómico. Colciencias debería apoyar
decididamente los centros que ayudó a crear, no solo los de excelencia (que son centros interdisciplinarios maravillosos), sino
también el de secuenciación de la Universidad de Antioquia y el
de Biología Computacional y Bioinformática, en Manizales. Lo
podría hacer por medio de convocatorias dirigidas al estudio genómico de nuestra aún desconocida megabiodiversidad.
Conclusiones
El futuro de las ciencias biológicas es sin duda la integración.
Debemos conciliar diferentes disciplinas con el fin último de
entender el funcionamiento de sistemas biológicos, encontrar
puntos de encuentro con las ingenierías y con otras ciencias,
como la física, la química y especialmente las matemáticas.
Debemos recordar siempre que los sistemas biológicos están
organizados en diferentes niveles —el molecular, el celular, el
organísmico—, y hacen parte de un ambiente determinado con
el que interactúan. Integrando todos los niveles posibles de organización entenderemos mejor los sistemas.
A pesar de que el futuro ya llegó a algunos países, Colombia
nuevamente presenta el riesgo de llegar tarde a su futuro. La
camisa de fuerza de la ley del biólogo no permite ser muy creativos en la modernización de los programas de estudio a nivel de
pre y posgrado. Por otro lado, el excesivo número de trámites
para adquirir equipos avanzados hace que, entre el momento
de la compra de un equipo y su instalación, el equipo se vuelva
obsoleto para los requerimientos de investigación.
Sin embargo, a pesar de los obstáculos, debemos ser creativos
en la modernización de los programas de pregrado, invitar a profesores de Ciencias de colegios a participar en esta modernización y crear doctorados interdiscplinarios. Finalmente, debemos
insistir en el llamado a Colciencias para que no deje de apoyar la
ciencia básica, aquella que parece impertinente, pero que es la
base del desarrollo de cualquier país. •
Referencias
[1]Sanger F, Coulson AR. A rapid method for determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase. Journal
of Molecular Biology 1975; 94(3): 441-448.
[2]Sanger F, Nicklen S, Coulson AR. DNA sequencing with chainterminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of
Sciences 1977; 74(12): 5463-5467.
[3] Metzker ML. Sequencing technologies – the next generation.
Nature Reviews Genetics 2010; 11(1): 31-46.
[4]Sugano Y, Neuhass SCF. Reverse genetics tools in zebrafish:
A forward dive into endocrinology. General and Comparative
Endocrinology 2013; 188: 303-308.
[5] Wake MH. What is “Integrative biology”? Integrative and Comparative Biology 2003; 43(2): 239-241.
[6] Von Bertalanffy L. Teoría general de los sistemas: fundamentos, desarrollo, aplicaciones. México: Fondo de Cultura Económica, reimpresión; 2006.
MOSQUITOS,
MINERÍA Y
PETRÓLEO.
LYSINIBACILLUS SPHAERICUS:
LA VERSATILIDAD DE UN MICROORGANISMO EN
BENEFICIO DEL AMBIENTE Y LA SALUD PÚBLICA
http://bancaynegocios.com/wp-content/uploads/2013/07/000_Hkg8843310.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Culex_sp._Tanzania.jpg
Fotografía de Alejandro Arango, http://www.flickr.com/photos/alejoarango/4991333208/
Mosquitos, minería y petróleo.
Lysinibacillus sphaericus: la versatilidad
de un microorganismo en beneficio del
ambiente y la salud pública
MÁS DE DOS DÉCADAS DE ESTUDIO
Quizás lo más maravilloso cuando nos acercamos al conocimiento del mundo microscópico es entender cómo organismos con un tamaño promedio de 1 µm y un cromosoma casi mil veces más
pequeño que el del hombre tienen una capacidad metabólica incalculable que es funcional según el
ambiente donde se encuentre.
Un ejemplo sorprendente es la bacteria Lysinibacillus sphaericus, un microorganismo que durante
más de veinte años ha sido el actor central de los proyectos desarrollados por profesores y varias generaciones de estudiantes (microbiólogos, biólogos, ingenieros químicos, ambientales, etc.) vinculados al Centro de Investigaciones Microbiológicas (CIMIC). El entendimiento de por qué este microorganismo es tan particular y versátil nos ha posibilitado responder algunos interrogantes, como por
qué tiene capacidad para matar larvas de mosquitos que son vectores de enfermedades tropicales
como el dengue, qué características sobresalientes le permiten desarrollar una actividad fisiológica
Jenny Dussán
Garzón
Ph. D., profesora asociada
del Departamento de
[email protected]
Lucía C. Lozano
Ardila
Ph. D., investigadora del
Centro de Investigaciones
Microbiológicas de la
[email protected]
Tito D. Peña Montenegro
M. Sc., investigador del
Microbiológicas de la
[email protected]
Vivian A. Bojacá
M. Sc., asistente graduada
del Departamento de
Ingeniería Civil y Ambiental de la
[email protected]
Figura 1. Microscopia electrónica de esporas de Lysinibacillus sphaericus.
Fuente: Klein D, Uspensky I, Braun S. Tightly Bound Binary Toxin in the Cell Wall of Bacillus sphaericus. Applied and Environmental Microbiology 2002;
68(7): 3300-3307, http://aem.asm.org/content/68/7/3300/F5.large.jpg. Se publica con autorización del American Society for Microbiology Journals.
Figura 2. Microscopia electrónica de célula vegetativa de Lysinibacillus sphaericus.
Fuente: Jenny Dussán Garzón, CIMIC. En [8].
Figura 3.
Microscopia electrónica de la espora madura de Lysinibacillus sphaericus.
Fuente: Jenny Dussán Garzón, CIMIC. En [8].
específica cuando se encuentra en suelos o cuerpos de agua
contaminados con compuestos provenientes de la extracción de
petróleo, qué lo potencia para acumular en su superficie metales
como el plomo, cromo, uranio etc., por qué puede tener un papel
dual —matar larvas de mosquitos y remediar ambientes—.
formulación mixta de dos bacterias: Bacillus thuringiensis y
Bacillus sphaericus [4]. En el año 2006 el grupo de Pollmann
y colaboradores [5] lo aisló en una mina de uranio y encontró
uranio acumulado en una proteína adherida a su pared celular,
hoy conocida como capa-S.
En la década de los años noventa, pensando que Colombia es
un país megadiverso en flora y fauna, y que de la misma forma seguramente lo era en la microbiota presente en ambientes
acuáticos y terrestres, decidimos realizar un muestreo en varias
partes del territorio colombiano. La gran diversidad encontrada
nos llevó a iniciar un viaje fascinante por el conocimiento, desde
el nivel microscópico hasta el molecular, de uno de los microorganismos más interesantes y versátiles del mundo microbiano.
DÉCADA DE LOS AÑOS NOVENTA
¿Quién es Lysinibacillus sphaericus?
Lysinibacillus sphaericus (Ls), conocido antes como Bacillus
sphaericus, fue aislado en 1904 por Neide y Meyer en ambientes acuáticos [1]. Es un microorganismo que tiene la capacidad
de formar una estructura especializada conocida como espora,
que tienen una forma circular, en posición terminal del esporangio, y vista por el microscopio tiene forma similar a una raqueta
(figura 1 y 2) [2, 8].
En 2007 se propuso transferirlo al nuevo género Lysinibacillus,
por presentar lisina y asparagina en el peptidoglicano de la pared celular [3]. Su importancia a nivel mundial, y por lo cual es
ampliamente conocido, quedó asentada en los años ochenta,
cuando la Organización Mundial de la Salud (OMS) aprobó el
control biológico de mosquitos en países tropicales con una
L. sphaericus y su papel en el control de
mosquitos transmisores de enfermedades tropicales
¿Por qué L. sphaericus mata larvas de mosquitos que transmiten enfermedades tropicales como el dengue?
Una de las características más apasionantes que tienen las
bacterias que pertenecen al grupo conocido comúnmente como
bacilos es la de formar una espora. Pero ¿qué es una espora,
por qué la forman y qué ventaja le confiere a este tipo de microorganismos?
La vida del mundo microbiano se basa en utilizar los nutrientes
del medio que habitan estos microorganismos para metabolizarlos, y en utilizar la energía y los compuestos obtenidos para
dividirse, generar más células y continuar su crecimiento. Los
bacilos tienen en su genoma información genética para responder según el ambiente en que se encuentre. Por ello pueden
detener el crecimiento y la división, y comenzar un proceso de
diferenciación celular en el que forman una estructura especializada conocida como espora (figura 3) [8]. Particularmente,
L. sphaericus, durante el proceso de esporulación, tiene una
ventaja especial: parte de su metabolismo puede sintetizar dos
toxinas, conocidas como BinA de 42 kDa y BinB de 51 kDa, que
conforman el cristal paraesporal [6] y que tienen la capacidad
de matar larvas de mosquitos de los géneros Anopheles, Aedes
y Culex, vectores de enfermedades como la malaria, el dengue,
la filariasis, etc. (figura 4). Estas enfermedades, endémicas en
países tropicales, se propagan por medio de los mosquitos, y
el ciclo se ve favorecido por las condiciones climáticas, lo cual
genera un problema de salud pública [7]. No es de extrañar,
entonces, que a comienzos de los noventa iniciáramos un muestreo por Colombia en busca del L. sphaericus, con el objetivo de
encontrar cepas nativas con actividad entomopatógena.
1, Mtx-2 y Mtx-3, activas también contra mosquitos cuando la
bacteria se encuentra en estado vegetativo y no en espora [9].
Los resultados de su gran capacidad de ejercer control biológico
han sido aún más interesantes porque en los proyectos actuales
se ha podido relacionar su actividad toxigénica con la de otra
proteína, conocida como capa-S [10]. Entonces, es un hecho
que la gran diversidad y la alta actividad entomopatógena del L.
sphaericus podría ser utilizada en formulaciones para el control
integrado de plagas de mosquitos presentes en regiones donde
año tras año se reportan brotes de dengue, una enfermedad que
merece toda la prevención y atención.
En regiones como la zona del Pacífico, del Atlántico, los Llanos Orientales y el altiplano cundiboyacense realizamos más de
quinientos aislamientos, a partir de los cuales seleccionamos
veintidós cepas con características típicas de Ls y activas contra
larvas de tercer instar de Culex quinquefasciatus, entre las que
producían una mortalidad del 100% en 24 horas, comparable a
la de la cepa de referencia 2362 del L. sphaericus de la OMS
(figura 5) [8].
PRIMERA DÉCADA DEL SIGLO XXI
Con estos resultados iniciamos la línea de investigación de L.
sphaericus en control biológico de Culex quinquefasciatus. Los
estudios a nivel fisiológico, bioquímico y molecular de las veintidós cepas determinaron que teníamos Ls con alta, media y baja
actividad entomopatógena. Se evidenció la actividad y codificación genética de la toxina binaria, y en algunas de las cepas
estudiadas encontramos otras proteínas toxígenas, como la Mtx-
Figura 4. Adulto de Culex quinquefasciatus.
Fuente: http://phil.cdc.gov/PHIL_Images/02122002/00025/PHIL_1771.tif
L. sphaericus y su impacto en la minería:
biorremediación de metales
¿Por qué este microorganismo puede acumular en su superficie
metales como el plomo, cromo y uranio?
La remoción de metales constituye uno de los mayores retos de
descontaminación de ambientes a nivel mundial, y, por supuesto, a nivel nacional, debido a que entre las fuentes de contaminación se encuentran los procesos de extracción de recursos
naturales como el carbón, los minerales y el petróleo. También
se ha reportado contaminación por procesos industriales como
la fabricación de baterías, pinturas, revestimientos, soldaduras y
curtiembres, además de productos de uso agropecuario, como
Figura 5. Larva de Culex quinquefasciatus.
Fuente: http://phil.cdc.gov/PHIL_Images/12554/12554.tif
pesticidas, fertilizantes y aditivos de alimentación animal [10].
Entre 2003 y 2007, en diferentes sitios del mundo dedicados a
la minería, se aislaron bacterias cuya clasificación correspondía
a L. sphaericus. Resultó muy interesante determinar que en la
parte externa de su pared tenían metales acumulados en una
cubierta hexagonal que recuerda una cubeta llena de huevos (figura 6). Los trabajos de Pollmann con la cepa del L. sphaericus
JG-A12 mostraron cómo este hallazgo podría derivar en alternativas para el tratamiento in situ de aguas de minas de uranio
[11]. Los estudios bioquímicos y moleculares demostraron que
la bioadsorción se debía a la presencia de una proteína conocida
como capa-S, que conforma nanoclústers en los que se pueden
acumular diferentes tipos de metales [11]. Otro mecanismo ampliamente descrito, relativo a un grupo de microorganismos muy
diferentes de los bacilos, es la presencia de bombas de eflujo
que permiten la entrada de compuestos, antibióticos y otros elementos como metales a la célula [12].
Así pues, necesariamente teníamos que responder tres preguntas: ¿Los aislamientos de L. sphaericus que previamente
habíamos estudiado en control de mosquitos también tenían la
capacidad de acumular metales como el plomo, cromo, arsénico
y mercurio? ¿La proteína capa-S, responsable de la bioadsorción/unión de metales en estos microorganismos se encontraba
presente? ¿Pueden tener bombas de eflujo para la entrada y
remoción de metales por acumulación interna? Entonces, a comienzos del año 2000 iniciamos una nueva línea de investigación centrada en L. sphaericus y la biorremediación de metales.
Decidimos trabajar con lodos aceitosos provenientes de los procesos de extracción del petróleo, que tienen diferentes metales
asociados; por lo tanto, estos residuos se convierten en pasivos
ambientales de gran impacto en las regiones de los Llanos y la
Orinoquia colombianos. La capacidad de bioadsorción de arsénico, cobalto y cromo fue evidente en varias de las cepas estudiadas. De igual forma, aislamientos con alta actividad toxigénica
contra larvas de Culex quinquefasciatus mostraron tolerancia a
concentraciones mayores de 10.000 ppm de arsenato, de 750
ppm de plomo y de 200 ppm de cromo hexavalente [13]. En
todos los aislamientos estudiados se determinó la presencia de
la proteína capa-S (> 100KDa), con una alta expresión durante
la fase vegetativa de crecimiento (no en espora) (figura 7) [14].
Adicionalmente se encontró níquel en extractos celulares y plomo atrapado en el periplasma y la membrana celular (resultados
actuales) (figura 8 y 9) [12, 15]. De manera que es probable
que este microorganismo tenga mecanismos dependientes de
bombas de eflujo también para acumular metales. Estos resultados en remoción de metales mostraron el potencial de este microorganismo y su aplicación en un futuro cercano en procesos
de biorremediación en campo impactados por la extracción de
recursos naturales como petróleo y minería.
Figura 6. Vista tridimensional de una capa recristalizada de proteínas Capa–S de Lysinibacillus sphaericus por microscopía de fuerza atómica.
Fuente: Tomado de Progress in Organic Coatings 47, Sleytr et al. 2003.
1
2
3
4
5
M
250 kDA
148 kDA
98 kDA
64 kDA
50 kDA
36 kDA
Figura 7. Electroforesis de proteínas extraidas de cultivos en fase vegetativa de Lysinibacillus sphaericus. La banda de alto peso molecular (mayor a 148 kDa) corresponde a proteínas Capa-S.
Fuente: Fotografía de Lucía C Lozano Ardila, CIMIC. En [10].
DÉCADA DE 2010
L. sphaericus y la era de las ómicas:
genómica, transcriptómica filogenómica y más… petróleo
En este fascinante viaje por el conocimiento y entendimiento
de la versatilidad metabólica del L. sphaericus necesariamente teníamos que detenernos y preguntarnos: ¿Cómo podemos
profundizar más en el conocimiento de este microorganismo y
entender su relación con los aislamientos de otras partes del
mundo? Naturalmente, la respuesta nos condujo a la secuenciación del genoma de aislamientos, que mostraron los resultados
más interesantes, menos similares al comportamiento esperado, con mayor versatilidad en cuanto a remoción de metales,
al tipo y número de metales absorbidos y/o acumulados y a la
actividad entomotoxigénica contra mosquitos. Del género Lysinibacillus se encuentran secuenciados hasta el momento cinco
genomas, uno de los cuales corresponde a L. sphaericus, cepa
C3-41, patógena para larvas de mosquitos comercializada principalmente en China [16]; Lysinibacillus fusiformis, cepas ZC1,
que presenta la capacidad de reducir cromo hexavalente [17], y
cepa ZB2; Lysinibacillus massiliensis 4400831 y Lysinibacillus
boronitolerans F1182 [18].
Así, en el inicio de esta tercera década de estudio del L. sphaericus nos hemos concentrado en el análisis de las secuencias
de los genomas de dos aislamientos nativos. La cepa CBAM5,
aislada a partir de muestras de lodos corte-base-aceite provenientes de la exploración petrolera en la región del Casanare
[19]. En la secuencia de su genoma se determinó la presencia
de genes que codifican para toxinas con actividad larvicida en
mosquitos, genes relacionados con la proteína de capa-S, así
como genes involucrados en la resistencia a arsénico, cromo
y plomo [20].
En el segundo aislamiento, L. sphaericus OT4b.31, proveniente
de larvas de coleóptero encontradas en la sabana de Bogotá,
identificamos diferentes regiones con operones implicados en
la bioacumulación de Cd, Zn, Co, Cu, Ni, Cr y As, al igual que
secuencias codificantes y homólogas para la proteína de la
capa-S, genes implicados en la degradación de hidrocarburos
aromáticos como el tolueno y el fenol, y ningún gen compartido
codificante para la toxicidad de mosquitos (figura 10) [21].
¿Qué significado, en términos de aplicación ambiental y salud
pública, aporta la secuenciación de genomas? Pues bien, el
hecho de tener secuenciados los genomas de varias cepas
del género Lysinibacillus nos permitirá, desde el conocimiento
básico, continuar relacionando las actividades biológicas con
los genes que las codifican, y así podremos dirigir los estudios
de transcriptomas para la expresión de genes específicos de
interés en condiciones ambientales con miras a la remoción de
metales y a la actividad entomopatógena. Por otra parte, con
los genomas secuenciados trataremos de entender y acercanos más a la clasificación filogenética de este grupo de microorganismos que siempre ha sido controvertida y modificada
[22]. La utilización de la filogenómica es importante porque se
presenta como una nueva alternativa en la que los genes con
anotación funcional presentes en los genomas secuenciados
permiten realizar la comparación y clasificación de organismos
de forma más discriminada [12]. Los dos genomas secuenciados mostraron un plus adicional en L. sphaericus: la capacidad
de degradar compuestos aromáticos y saturados. De manera
que con algunos de los aislamientos de mayor interés extraídos
de los lodos aceitosos grado API medio y liviano provenientes
de la región del Casanare iniciamos una evaluación preliminar.
Los resultados obtenidos hasta el momento han mostrado que
la anotación en los genomas de las cepas CBAM5 y OT4b.31
es funcional y se expresa exitosamente en términos de de-
120 %
Concentración relativa
100 %
80 %
60 %
40 %
20 %
0 %
CBAM5
Citoplasma
Figura 8.
Microscopía electrónica de barrido de células vegetativas de Lysinibacillus sphaericus cepa
OT4b.31.
Fuente: Fotografía de Tito D Peña Montenegro, CIMIC. En [21].
3(III)7
Ot4b31
Membrana
Periplasma
Figura 9.
Absorción de plomo en periplasma, membrana celular y citoplasma de células vegetativas de
Lysinibacillus sphaericus cepa OT4b.31.
Fuente: Imagen de Vivian Andrea Bojacá, CIMIC. En [15].
Figura 10. Mapa genómico de Lysinibacillus sphaericus cepa OT4b.31. Desde fuera hacia el centro: scaffolds orientados y ordenados cromosomales (azul y rojo) y extracromosomales (naranja y
negro), genes anotados en cadena positiva, genes anotados en cadena negativa, genes de RNA, contenido de GC y GC skew.
Fuente: Imagen de Tito D Peña Montenegro, CIMIC. En [21].
gradación de lodos aceitosos provenientes de las prácticas de
explotación del petróleo.
Importancia de la riqueza presente en Colombia
de L. sphaericus
Luego de más de dos décadas de estudio de la bacteria L.
sphaericus podemos afirmar que Colombia posee una riqueza
de valor incalculable de este microorganismo. Ubicados en el
trópico, donde la presencia de mosquitos vectores de enfermedades como el dengue es un problema de salud pública que
merece atención, L. sphaericus es una excelente opción para el
manejo de plagas en épocas de invierno, pues está ampliamente
documentado que las cepas nativas pueden ejercer control biológico al matar larvas de Culex quinquefasciatus por tres mecanismos: 1. Producción de la toxina binaria (BinA, BinB) durante
la esporulación; 2. Producción de toxinas Mtx-1, Mtx-2 y Mtx-3
por la célula vegetativa, y 3. Por la proteína capa-S, asociada a
la pared celular durante el crecimiento exponencial.
En el campo de la biorremediación, la aplicación del L. sphaericus es fundamental y prioritaria. Colombia cuenta con una gran
riqueza de recursos naturales en carbón, minería y petróleo. Sin
embargo, las prácticas de explotación de estos recursos generan altísimos impactos ambientales por los residuos sólidos y/o
líquidos que quedan como pasivos en el suelo o que terminan
contaminando aguas y, en consecuencia, generando un problema de salud pública y efectos negativos en la flora, fauna y la microbiota de la región afectada. En el sector minero, por ejemplo,
para la extracción de metales como el oro se generan residuos
con altas concentraciones de otros metales sin valor comercial,
pero sumamente tóxicos, como el arsénico, el cromo y el plomo,
que son separados a su vez con cianuro o mercurio para obtener
el oro puro, etc. Estos elementos nocivos son comparables con
los lodos aceitosos provenientes de la explotación del petróleo,
que vienen igualmente acompañados con alta concentración de
metales muy tóxicos, como el bario, el cadmio y el plomo. De
manera que la implementación de la capacidad dual que tiene L. sphaericus en la remoción por adsorción y/o acumulación
de diferentes metales por los dos mecanismos documentados
—bombas de eflujo o por adsorción a la proteína capa-S—,
contribuiría inmensamente al desarrollo de tecnologías limpias,
amigables con el ambiente, y se reflejaría en el crecimiento del
sector minero debido a la innovación de tecnologías dirigidas
a la captura de metales de interés económico en cuerpos de
agua, así como a las prácticas generales de biorremediación de
pasivos ambientales provenientes de la extracción del petróleo.
Nota
El conocimiento año tras año ha sido enriquecedor gracias a
la tesis doctoral de Lucía C. Lozano Ardila (2012), las tesis de
maestría de Diana R. Andrade Linares (1997), Lucía C. Lozano
Ardila (1998), Sandra del Pilar Vanegas Moyano (2001), Geidy X.
Ortega Trujillo (2004), Julián E. Zamora Prieto (2006), Silvia C.
Rivera Rodríguez (2007), Lina Velásquez Brun (2009), Vivian A.
Bojacá Bautista (2013), Tito D. Peña Montenegro (2013), Javier
E. Vargas Calle (en curso), Lina E. Manchola Muñoz (en curso),
Darío A. Rangel Shaw (en curso) y los trabajos de pregrado de
Silvia C. Rivera Rodríguez (2005), Ruth Ortiz Castro (2007), Lina
Velásquez Brun (2008), Vivian A. Bojacá Bautista (2010) y Javier
E. Vargas Calle (2012). •
referencias
[1]Claus D, Fritze D. Taxonomy of Bacillus. En: Bacillus, vol. 2, C.
Hardwood, Ed. New York: Plenum, 1989, pp. 5-26.
[2] Kellen WR, Clark TB, Lindegren JE, Ho BC, Rogoff MH, Singer
S. Bacillus sphaericus Neide as a pathogen of mosquitoes.
Journal of Invertebrate Pathology 1965; 7(4): 442-448.
[3]Ahmed I, Yokota A, Yamazoe A, Fujiwara T. Proposal of Lysinibacillus boronitolerans gen. nov. sp. nov., and transfer of
Bacillus fusiformis to Lysinibacillus fusiformis comb. nov. and
Bacillus sphaericus to Lysinibacillus sphaericus comb. nov. International Journal Systematic and Evolutionary Microbiology
2007; 57(5): 1117-1125.
[4]Berry C. The bacterium, Lysinibacillus sphaericus, as an insect
pathogen. Journal of Invertebrate Pathology 2012; 109(1):
1-10.
[5] Pollmann K, Raff J, Merroun M, Fahmy K, Selenska-Pobell S.
Metal binding by bacteria from uranium mining waste piles
and its technological applications. Biotechnology Advances
2006; 24(1): 58-68.
[6]Baumann P, Clark MA, Baumann L, Broadwell AH. Bacillus
sphaericus as a mosquito pathogen: properties of the organism and its toxins. Microbiology Reviews 1991; 55(3): 425436.
[7]Nielsen-LeRoux C, Rao DR, Murphy JR, Carron A, Mani TR,
Hamon S, Mulla MS. Various levels of cross-resistance to Bacillus sphaericus strains in Culex pipiens (Diptera: Culicidae)
colonies resistant to B. sphaericus strain 2362. Applied Environmental Microbiology 2001; 67(11): 5049-5054.
[8] Dussán J, Andrade D, Lozano L, Vanegas S. Caracterización
fisiológica y genética de cepas nativas de Bacillus sphaericus.
Revista Colombiana de Biotecnología 2002; 4(1): 89-99.
[9]Lozano L, Dussán J. Diferenciación de aislamientos colombianos de Bacillus sphaericus patógenos y no patógenos para
larvas de mosquitos por amplificación azarosa del ADN. Actualidades Biológicas 2002; 24(77): 113-121.
[10]Lozano LC, Ayala JA, Dussán J. Lysinibacillus sphaericus Slayer protein toxicity against Culex quinquefasciatus. Biotechnology Letters 2011; 33(10): 2037-2041.
[11] Pollmann K, Raff J, Schnorpfeil M, Radeva G, Selenska-Pobell
S. Novel surface layer protein genes in Bacillus sphaericus associated with unusual insertion elements. Microbiology 2005;
151(9): 2961-2973.
[12] Peña-Montenegro TD. Bioaccumulative mechanisms of heavy
metals in native Bacillaceae organisms. Bogotá: Universidad
de los Andes; 2013.
[13]Lozano LC, Dussán J. Metal tolerance and larvicidal activity of
Lysinibacillus sphaericus. World Journal of Microbiology and
Biotechnology 2013; 1-7.
[14] Velásquez L, Dussán J. Biosorption and bioaccumulation of
heavy metals on dead and living biomass of Bacillus sphaericus. Journal of Hazardous Materials 2009; 167(1-3): 713716.
[15]Bojacá VA. Lysinibacillus sphaericus: adaptaciones moleculares como respuesta a la exposición a plomo. Bogotá: Universidad de los Andes; 2013.
[16] Hu X, Fan W, Han B, Liu H, Zheng D, Li Q et al. W. Complete
genome sequence of the mosquitocidal bacterium Bacillus
Sphaericus C3-41 and comparison with those of closely related Bacillus Species. Journal of Bacteriology 2008; 190(8):
2892-2902.
[17] He M, Li X, Liu H, Miller SJ, Wang G, Rensing C. Characterization and genomic analysis of a highly chromate resistant and
reducing bacterial strain Lysinibacillus fusiformis ZC1. Journal
of Hazardous Materials 2011; 185(2-3): 682-688.
[18]Liolios K, Chen IMA, Mavromatis K, Tavernarakis N, Hugenholtz
P, Markowitz VM et al. The genomes on line database (Gold) in
2009: status of genomic and metagenomic projects and their
associated metadata. Nucleic Acids Research 2010; 38(suppl
1): D346-D354.
[19] Villegas-Torres MF, Bedoya-Reina OC, Salazar C, Vives-Flórez
MJ, Dussán J. Horizontal arsC gene transfer among microorganisms isolated from arsenic polluted soil. International Biodeterioration & Biodegradation 2011; 65(1): 147-152.
[20]Lozano LC. Lysinibacillus sphaericus heavy metal tolerance
and mosquito biological control: from function to genome. Bogotá: Universidad de los Andes; 2012.
[21] Peña-Montenegro TD, Dussán J. Genome sequence and description of the heavy metal tolerant bacterium Lysinibacillus
sphaericus strain OT4b.31. Standards in Genomic Sciences,
Submission 422, 2013.
[22]Nakamura LK. Phylogeny of Bacillus sphaericus-like organisms. International Journal of Systematic and Evolutionary
Microbiology 2000; 50(5): 1715-1722.
EL USO DE
NUEVAS TECNOLOGÍAS
DE LA GENÓMICA
PARA DEFENDER
NUESTROS CULTIVOS
CÉSAR AUGUSTO MEDINA CULMA, ADRIANA JIMENA BERNAL GIRALDO
Fotografía de César Augusto Medina
El uso de nuevas tecnologías de la genómica
para defender nuestros cultivos
La biología está viviendo una era revolucionaria. Hasta
hace una década, obtener la secuencia del genoma de
un organismo (la serie entera de instrucciones genéticas
para construir ese organismo) era aún una tarea que muy
pocos laboratorios del mundo podían realizar. Hoy en día
no solo es posible, sino que se ha masificado a tal nivel
esta práctica que al público general se le vende la idea de
secuenciar su genoma por tan solo mil dólares. Esta información puede ser usada para diagnosticar problemas
de salud originados a nivel genético, como la predisposición a enfermedades como la diabetes y la obesidad.
También nos hemos dado a la tarea de descifrar la secuencia de ADN de los millones de microorganismos que habitan en nuestro cuerpo para determinar su importancia para nosotros. Esto ha
sido posible por una disminución en más de cien mil veces el costo por cada posición secuenciada del ADN [1]. La meta de los mil dólares está por cumplirse, y este logro se debe principalmente a la fuerte competencia entre tecnologías de secuenciación [2], que fue originalmente
impulsada por la medicina, pero que ahora tiene repercusiones en todas las áreas de la biología.
Esta tendencia hacia la genómica viene desde los años cincuenta del siglo XX, cuando Watson
y Crick reportaron la estructura de doble hélice del ADN, con lo que elucidaron el papel central
de esta molécula en el almacenamiento genético de la información. Sin embargo, no fue sino
hasta 1977 que Sanger y sus colaboradores desarrollaron el método que reinó durante décadas y que permitió obtener los primeros genomas completos. Mediante la tecnología Sanger
se secuenció el genoma humano a finales del siglo XX y genomas de decenas de organismos
simples, y de un menor número de organismos complejos. Sin embargo, el primer genoma humano tardó décadas en conocerse, porque esta tecnología solo permitía obtener la secuencia
de mil nucleótidos (letras del instructivo genético) a la vez (figura 1), y el genoma humano tiene
aproximadamente tres mil millones de estos nucleótidos. Posteriormente se logró realizar 96
de estos procesos de manera simultánea, con lo que disminuyó aproximadamente en cien
veces el tiempo requerido para obtener la secuencia de un genoma completo. No obstante,
esta tecnología tenía limitantes en velocidad, escalabilidad (no fue posible paralelizarla mucho
más allá), resolución y rendimiento. Estos problemas han sido resueltos gracias a una revolución tecnológica ocurrida en la última década con el surgimiento de las nuevas tecnologías de
secuenciación (NGS, por sus siglas en inglés) (figura 1).
Las NGS se basan en la complementariedad de un fragmento de ADN. Así, a un nucleótido
tipo A se le pega siempre uno tipo T, y a un nucleótido tipo C se le pega siempre uno tipo G.
César Augusto
Medina Culma
Biólogo, estudiante de doctorado
en Ciencias Biológicas de la
[email protected]
Adriana Jimena
Bernal Giraldo
del Departamento de
[email protected]
Avances en el secuenciación de alto rendimiento
1.000
HiSeq (2010)
100
Gigabases por corrida (escala logarítmica)
10
Proton (2012)
Solid (2006)
GS FLX (2008)
MiSeq (2011)
1
PGM (2010)
0,1
GA (2004)
GS Junior (2009)
0,01
PacBio RS (2010)
0,001
0,0001
0,00001
10
Sanger (1977)
100
1.000
10.000
Longitud de la lectura (escala logarítmica)
Figura 1. Plataformas actuales de secuenciación. La gráfica muestra las plataformas existentes en el mercado para la secuenciación de genomas. En el eje x se encuentra la longitud de las lecturas,
en el eje y la cantidad de información en gigabases por corrida, y entre paréntesis, el año de liberación al mercado de la plataforma.
Fuente: imagen modificada de [8].
Esto permite que se emita una señal, por ejemplo, luz de un color
específico, dependiendo del nucleótido unido, a medida que se va
resintetizando el fragmento de ADN molde. En principio el método
es igual al usado por Sanger, pero la clave está en que las técnicas de NGS permiten leer las señales de forma rápida y masiva
(millones a la vez) al ir sintetizando la copia del ADN. Para ello, el
ADN genómico de un organismo se corta en pequeños pedazos
para conformar una librería de fragmentos que se secuencian uniforme y agudamente millones de veces en reacciones paralelas,
con lo cual se generan lecturas que pueden ser ensambladas en
un computador. Esto sería como tener un libro de muchas páginas
sueltas y desordenadas, que el computador ordena empatando las
palabras y oraciones de una página con otra contigua. El progreso
que han generado las NGS es análogo a la diferencia que hay
entre los primeros computadores de tarjetas y los computadores
de última generación. Una de las grandes ventajas de estas nuevas técnicas de secuenciación es la capacidad de obtener una
gran cantidad de datos de manera barata y rápida (figura 1). Estas
características han producido importantes avances científicos y
creado una revolución que ha tocado incluso áreas que tradicionalmente se quedaban rezagadas con respecto a la medicina.
Una de las áreas que se han visto afectadas profundamente con
este avance en las tecnologías de secuenciación es la fitopatología, una ciencia que estudia las enfermedades de las plantas e intenta mejorar las probabilidades de supervivencia ante
ataques de microorganismos parasíticos, con el fin de proteger
la seguridad alimentaria de humanos y animales [3]. Histórica-
mente las plantas se han visto afectadas por diferentes organismos patógenos, como hongos, virus y bacterias que causan
enfermedades y grandes pérdidas en la agricultura. Uno de los
ejemplos más notables es el de la hambruna irlandesa, causada por el devastador fitopatógeno Phytophthora infestans, que
cambió la historia de ese país y que fue la causa directa de una
migración masiva hacia Estados Unidos en el siglo XIX. Recientemente, a partir de muestras de herbario, y con el uso de NGS,
se determinó cuál era el linaje del P. infestans que causó esa
hambruna [4]. Sorprendentemente, con base en las secuencias
obtenidas se encontró que un solo linaje genético (una población
genéticamente uniforme) de este patógeno fue responsable de
la hambruna, y esto se debió a un fenómeno aún frecuente en
nuestra agricultura: la población de plantas de papa sembradas
en Irlanda para alimentar a la mayoría de las personas era genéticamente demasiado uniforme. En otras palabras, si una planta
de papa era susceptible al patógeno, todas las plantas del país
lo serían, porque todas eran genéticamente iguales.
Lo mismo sucede del lado del patógeno: cuando la población
de un patógeno es muy diversa en determinada región o en el
mundo es mucho más probable que dicho patógeno se adapte
a métodos de control usados comúnmente, como variedades
resistentes de plantas o la aplicación de un químico (fungicida
o bactericida) que funcione para disminuir las poblaciones de
patógenos que pueden causar enfermedades. Por esta razón,
medir la diversidad de un fitopatógeno en una región o a nivel
mundial es de primordial importancia para predecir la durabili-
Figura 2. Importancia del Xam en los cultivos de yuca. Arriba: campo con yuca antes de la aparición de CBB; abajo, pérdida en el cultivo causada por CBB.
Fuente: foto cortesía de César Trujillo, LAMFU.
dad de un método de control en el campo. Y con las NGS ahora
tenemos la capacidad de medir esta diversidad del modo más
exacto: podemos tener la identidad de cada nucleótido en su
genoma, y así diferenciar aislamientos muy cercanos que, por
los métodos anteriormente usados, no podían diferenciarse.
Asegurando alimento para muchas personas
Nuestro grupo investiga los mecanismos moleculares de ataque
de la bacteria fitopatógena Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam), que causa la enfermedad bacteriana más importante
en la yuca, la bacteriosis vascular (CBB, por sus siglas en inglés),
así como los mecanismos de defensa de la planta, en estrecha
colaboración con el grupo Manihot Biotec de la Universidad Nacional de Colombia. Esta investigación surge de la necesidad de los
países en desarrollo de proteger su seguridad alimentaria, ya que
la yuca es el cuarto producto básico más importante en la dieta de
más de mil millones de personas, y Xam ha sido una bacteria que
ha arrasado con cultivos enteros y se ha convertido en un serio
problema para los agricultores de todo el mundo (figura 2) [5]. De
esta manera, todos los aportes en conocimiento sobre cómo generar plantas que sean resistentes a la enfermedad posibilitarán
la seguridad alimentaria de millones de personas.
Recientemente participamos en la secuenciación del genoma
entero de 65 cepas de Xam colectadas en diez países de tres
continentes —América, Asia y África— en los que la producción de yuca es de gran importancia. Además del diverso origen geográfico, las cepas bacterianas presentaban una gran
diferenciación temporal, ya que fueron colectadas entre 1941
y 2011 (figura 3) [6]. El estudio se realizó mediante un plan
de colaboración internacional financiado por la National Science
Foundation, y en el mismo estuvieron involucrados científicos de
la Universidad de los Andes, de la Universidad de California, de
Berkeley, y del Instituto Federal de Tecnología (ETH), de Suiza.
Un proyecto masivo como este, que abarca la secuenciación del
genoma de tal número de cepas no se había visto antes en el
área de la fitopatología, y marca un hito en el estudio epidemiológico de enfermedades vegetales que se han visto rezagados
con respecto a los enfocados en las enfermedades humanas.
El sistema inmune de las plantas
Para entender la importancia de este estudio es necesario entender, primero, cómo atacan los patógenos a las plantas, cómo
estas se defienden de los ataques y cómo evolucionan estas
interacciones (figura 4). Las plantas son capaces de diferenciar
lo “propio” y lo “no propio”, y de atacar lo “no propio”, de forma
similar a como lo hacen los animales. Sin embargo, a pesar de
no producir anticuerpos contra un patógeno específico, como
ocurre en los vertebrados, las plantas tienen un sistema inmune innato que reconoce patrones moleculares asociados a microorganismos (MAMP, por sus siglas en inglés). Los MAMP son
moléculas conservadas en grandes grupos de microorganismos,
pero que no son expresados por la misma planta, como, por
ejemplo, el flagelo bacteriano o componentes de la pared celular
bacteriana. Tras reconocer estos componentes “no propios”, las
plantas desencadenan una respuesta de defensa que limita el
crecimiento del patógeno y, en consecuencia, detiene la enfermedad. Esta parte de la inmunidad innata en plantas es muy
parecida a la inmunidad innata en animales. Por esta razón, la
mayoría de plantas es resistente al amplio rango de patógenos
Colombia
Nigeria
Tailandia
Venezuela
Togo
Brasil
Uganda
Camerún
Congo
Indonesia
R. D. del Congo
Key
NR 1941196519731974197619781980198219841987
19881989199519971998200420062007200920102011
Figura 3. Representación geográfica y temporal de las diferentes cepas secuenciadas de Xam. Los puntos representan el número de cepas obtenido por país, y el color representa el año de colecta.
NR: No hay registro.
Fuente: tomado de [6].
existentes en la naturaleza, y la fitopatología estudia las excepciones en donde se da la enfermedad.
MAMP
Efectores
Efectores bloqueando
la señal de defensa
Genes R reconociendo
a los efectores
Encendido de respuesta inmune
Figura 4. Sistema inmune vegetal compuesto por receptores en la membrana celular que
reconocen MAMP y desencadenan una cascada de señales que produce activación de genes de
defensa. Por su lado, la bacteria inyecta los efectores que van a bloquear la cascada de señales,
pero la planta tiene proteínas R que van a bloquear esos efectores, con lo que se encenderán de
nuevo las señales de defensa.
Fuente: elaboración de los autores.
Célula vegetal
Núcleo
Efector TAL
Transcrito
Figura 5. Figura representativa de la translocación de un efector TAL por el sistema de secreción tipo tres hasta el núcleo de la célula vegetal donde induce la expresión de genes blanco
específicos.
Fuente: elaboración de los autores.
En estas “excepciones” que son las enfermedades, los patógenos
son exitosos en suprimir el primer nivel de defensa que reconoce
MAMP mediante proteínas que son inyectadas a la planta, y que
son llamadas proteínas efectoras, porque son las que realmente efectúan la manipulación de la célula vegetal en beneficio del
patógeno. En este proceso coevolutivo y de carrera armamentista con los patógenos, las plantas han desarrollado una rama
de inmunidad más específica y más fuerte, que reconoce estas
proteínas efectoras. Estas ingresan en la célula vegetal y desencadenan una respuesta de defensa aún más fuerte y eficiente que
la primera, lo que hace a la planta resistente. Las proteínas de la
planta responsables de este reconocimiento son guardianas que
protegen las células vegetales y se denominan proteínas R (por resistencia). Este sistema inmune vegetal explica, en gran parte, por
qué se habla de variedades resistentes y susceptibles de arroz,
yuca o fríjol a determinadas enfermedades (las primeras tienen
proteínas R eficientes para ese patógeno, y las últimas, no).
Dado que esta carrera armamentista no tiene fin, el patógeno
más exitoso será aquel que logre evadir o suprimir el reconocimiento que puedan hacer de sus proteínas efectoras las plantas
que tienen proteínas R. Esto se puede dar por cambios o mutaciones en los genes efectores del patógeno. Esto “rompería”
la resistencia en unos pocos años, y esa planta que se vendió
como planta resistente será susceptible, porque la población del
patógeno ha cambiado. ¿Qué tan rápido se rompe esta resistencia? Depende de qué tan importante es la proteína efectora para
el bienestar del patógeno. Si dicha proteína es muy importante
para mantener al patógeno vivo, las poblaciones de bacterias
que pierdan la función de esta proteína, por mutaciones en ella,
no podrán sobrevivir en el campo, aun cuando la pérdida de
función le ayude al patógeno a no ser reconocido por la planta.
En este caso, la resistencia de la planta será muy durable en el
tiempo. Si esa proteína no es tan esencial, el hecho de tener la
planta una proteína R que la reconozca ejercerá una presión
tremenda de selección para bacterias que tengan mutaciones
dentro de ella. Así, podemos hacer la pregunta inversa y dejar
que los patógenos la respondan: ¿cuáles de esas proteínas se
mantienen en el patógeno incambiables a lo largo del tiempo y
a través de distancias geográficas grandes? Es muy probable
que esas proteínas que no cambian sean las más esenciales, y
hacia ellas debemos dirigir los esfuerzos de encontrar proteínas
R en la planta, para que esa resistencia sea realmente durable.
Con los 65 genomas obtenidos de cepas de Xam de todo el mundo a lo largo de varias décadas se pudo responder a esta pregunta
de manera muy rápida. Se determinó que las diferentes cepas
bacterianas de Xam presentan entre 14 y 22 efectores, y que muchas de ellas tenían efectores pseudogenes (genes con uno o más
codones de parada dentro de su secuencia), de lo que se puede
inferir que no son funcionales. Estos últimos probablemente no
son un buen blanco para encontrar proteínas R para ellos, pues las
cepas los tienen mutados, y aún así son exitosas en el campo. Por
otro lado, con estos genomas sabemos también que hay nueve
efectores que se mantienen constantes en estas poblaciones, y
estamos generando estrategias para encontrar proteínas R que
los reconozcan en la yuca y otras plantas, para así generar plantas
de yuca con resistencia durable a esta enfermedad y con una
resistencia que funcione en muchas regiones de cultivo de yuca.
Volviendo a la Edad de Piedra
Las tecnologías NGS nos han permitido, entonces, conocer gran
parte de las proteínas que usan este y otros patógenos para
causar enfermedad, y buscar estrategias para generar plantas
eficientes y resistentes por mucho tiempo. Las NGS son masivas, rápidas y paralelizadas, y nos permiten obtener una gran
cantidad de datos en muy poco tiempo. Estas bacterias se secuenciaron en pocos meses, y la secuenciación se maximizó
hasta el punto de obtener la secuencia del genoma de entre 19
y 30 aislamientos de Xam en un solo carril de Illumina, en el cual
antiguamente se obtenía un genoma por vez. Sin embargo, es
casi imposible obtener un genoma entero con estas tecnologías.
Una de las razones son las secuencias repetidas y repetitivas
que existen en todos los genomas, aunque en algunos organismos más que en otros. Esto se debe a que las NGS obtienen muchas lecturas de corta longitud, y si existe más de una
lectura con la misma secuencia repetitiva es difícil alinearlas y
determinar cuántas repeticiones existían o qué tan larga era esa
secuencia. En conclusión, las NGS no funcionan para regiones
con repeticiones en los genomas.
Tal vez los efectores más importantes en Xanthomonas son las
llamadas TAL (sigla del término inglés transcriptional activator-like
proteins). Estos efectores tienen secuencias repetitivas de gran
importancia para su funcionamiento. Las TAL son proteínas que no
solo se inyectan en el citoplasma de las células de yuca durante
la infección, sino que entran en el núcleo y activan la expresión
de genes de una manera muy precisa, tal y como lo hacen los
factores de transcripción nativos de la yuca. La diferencia es que
la activación de genes por los TAL es ventajosa para la bacteria.
Así pues, los TAL son como caballos de Troya que manipulan la
célula vegetal para que la bacteria pueda multiplicarse y causar
enfermedad usando mecanismos que parecerían amigables para
la planta (la activación de la transcripción). Para hacer esto, los
TAL tienen unas repeticiones en la región central que hacen que
la proteína se una específicamente a una secuencia de ADN y
“prenda” ese gen para transcripción. La secuencia de estas repeticiones es lo que hace que un TAL active un gen y no otro, y es lo
que diferencia un TAL de otro que cumpla otro papel, pues estas
repeticiones actúan de manera muy específica (figura 5). Tanto
que ahora, y con algunas modificaciones, prometen ser la panacea en la edición de genomas humanos y de otros organismos [7].
Debido a la importancia de estos efectores en la virulencia y en
la identificación de genes R, era prioritario determinar cuántos
efectores TAL existían en cada cepa secuenciada y cuál era el
número de repeticiones, aunque la secuenciación del genoma
no fuera de gran utilidad. Para identificar el número de efectores
TAL en las cepas de Xam se debieron usar técnicas “arcaicas”
de biología molecular, como el Southern Blot, que permite identificar el número y tamaño aproximado de los efectores TAL en
todo el genoma y generar bibliotecas genómicas y secuenciación por la técnica clásica de Sanger. Así, no fue posible encontrar el repertorio de TAL de todas las 65 cepas de Xam, sino tan
solo de 10 cepas, y con un esfuerzo mucho mayor que el que se
requirió para caracterizar el resto del genoma de estas cepas.
En conclusión, con estas investigaciones se demostró que la era
de la genómica de poblaciones en fitopatología ha empezado con
pie firme mediante el uso de NGS. Estas tecnologías nos han
permitido encontrar el repertorio de efectores y otros genes implicados en virulencia de un alto número de cepas de cualquier
patógeno, de manera rápida y relativamente económica, lo que
nos ha posibilitado revolucionar los estudios en fitopatología que
se venían realizando hasta el momento. Adicionalmente, la identificación de los efectores más conservados entre diferentes cepas
bacterianas permitirá enfocarse en ellos para encontrar proteínas
R que sirvan para las diferentes cepas de determinado patógeno
en cualquier parte del mundo, lo que facilitará generar en plantas
una resistencia durable a los patógenos. Por último, la combinación de técnicas de secuenciación de nueva generación y biología
computacional, sin olvidar las propias de la biología molecular
clásica, marcan una nueva manera de encontrar resistencias en
cultivos y permiten vislumbrar el futuro de la fitopatología en la
era postgenómica como un área que puede aportar soluciones a
problemas de seguridad alimentaria mundial. •
Referencias
[1] Mohamed S, Syed BA. Commercial prospects for genomic sequencing technologies. Nature Reviews Drug Discovery 2013;
12(5): 341-342.
[2]Shendure J, Lieberman AE. The expanding scope of DNA sequencing. Nature Biotechnology 2012; 30(11): 1084-1094.
[3]Agrios GN. Plant pathology. Boston: Elsevier Academic Press, 2005.
[4] Yoshida K, Schuenemann VJ, Cano LM, Pais M, Mishra B et
al. The rise and fall of the Phytophthora infestans lineage that
triggered the Irish potato famine. Elife 2013; 2: e00731.
[5]Lozano J, Sequeira L. Bacterial blight of cassava in Colombia:
epidemiology and control. Phytopathology 1974; 64(1): 83-88.
[6]Bart R, Cohn M, Kassen A, McCallum EJ, Shybut M et al. Highthroughput genomic sequencing of cassava bacterial blight
strains identifies conserved effectors to target for durable resistance. PNAS 2012; 109(28): 11082-11083.
[7] Mussolino C, Cathomen T. TALE nucleases: tailored genome
engineering made easy. Current Opinion in Biotechnology
2012; 23(5): 644-650.
http://dx.doi.
[8]Nederbragt L. Developments in NGS. 2013,
org/10.6084/m9.figshare.100940
ECOLOGÍA Y LA
IMPORTANCIA DE LO
INVISIBLE
PATRICK VENAIL, MARTHA J. VIVES
Fuente: http://www.britishlichens.co.uk/species/Parmotrema%20perlatum%20large.JPG
Ecología y la importancia de lo invisible
En la naturaleza, el papel de lo infinitamente pequeño
es infinitamente grande.
Louis Pasteur
Patrick Venail
Ph. D., profesor asistente
de la Université de Genève,
Institut F. A. Forel.
[email protected]
Martha J. Vives
del Departamento de
[email protected]
Dos preguntas importantes en ecología: ¿por qué tanta diversidad? y ¿para qué
tanta diversidad?
La ecología es el estudio de las interacciones entre organismos vivos y de sus relaciones con el entorno.
Su propósito es entender, entre otras cosas, la diversidad, la abundancia, la composición y el funcionamiento de los sistemas biológicos en relación con el medio que los rodea. Gracias a la ecología hoy sabemos, por ejemplo, que no solo las condiciones físico-químicas del entorno influyen sobre los organismos
vivos y sus interacciones, sino que estos a su vez modifican su entorno.
La ecología no es una ciencia exacta: está plagada de preguntas sin resolver y de hipótesis sin validar. En
ciertos casos, y a pesar del esfuerzo de varias generaciones de investigadores, las preguntas siguen sin
encontrar respuesta. Un claro ejemplo es lo que el ecólogo Hutchinson llamó, a mediados del siglo XX, la
paradoja del plancton [1]; la paradoja consiste en la enorme diversidad de formas de vida que se observa
en un entorno aparentemente sencillo, como un lago, cuando lo que se espera es que la competencia por
los recursos sea feroz y que solo la forma de vida más “fuerte” logre imponerse, dominar y acabar con
todas las otras. Una observación similar a esta fue hecha por Charles Darwin, setenta años atrás, cuando,
durante sus viajes a la selva tropical brasilera se sorprendió con la diversidad de formas de vida que allí
encontró. Hoy en día, entender la alta diversidad biológica de algunos sistemas, como la selva tropical [2]
o la diversidad microbiana del suelo [3], sigue siendo una prioridad de investigación en ecología.
Recientemente, dada la acelerada disminución de la diversidad biológica, en gran medida como consecuencia de actividades humanas, se ha generado un enorme interés por entender las posibles consecuencias para las sociedades humanas de dicha pérdida de diversidad [4]. A pesar de la falta de
información sobre casos particulares, el mensaje es abrumador: los sistemas biológicos menos diversos
son menos capaces de suplir las necesidades y de mantener las condiciones de vida óptimas para el
desarrollo de las sociedades humanas. De seguir erosionando la biodiversidad de nuestro planeta como
lo venimos haciendo, pondremos en peligro nuestra subsistencia, ya que la pérdida de biodiversidad
tendría efectos negativos comparables, e incluso superiores, con los ocasionados por el cambio climático
[5]. Por esto es imperativo reunir información experimental convincente, con información cuantitativa del
impacto, que demuestre la importancia de conservar la diversidad. Este tipo de experimentación no es
fácilmente realizable con organismos conspicuos como animales o plantas.
Estudios ecológicos con microorganismos como modelo
Mucho de lo que sabemos hoy en día sobre los mecanismos que explican la diversidad de las formas
de vida y sobre las consecuencias de la pérdida de biodiversidad proviene de estudios cuyo modelo
Figura 1. El investigador sostiene un cultivo en el que se observan alrededor de 100 colonias de una especie de bacteria. Las colonias se hacen visibles tras repetidas divisiones celulares de una
única célula bacteriana inicial. Cada colonia puede albergar cerca de 1.000 millones de células.
Fuente: fotografía de Patrick Venail.
experimental son los microorganismos, sean algas, bacterias,
hongos o virus. A pesar de las críticas y la reticencia de muchos
ecólogos [6] (¿macroecólogos?), esta área de investigación tiene
en los microorganismos un gran aliado y una herramienta muy
valiosa para seguir aportando elementos de respuesta a algunos
de los grandes enigmas de la ecología.
Entre las ventajas ofrecidas por los microorganismos para realizar estudios en ecología se cuentan su tamaño, que permite
manejar grandes poblaciones en un espacio reducido (figura
1), con la consecuente facilidad para realizar experimentos con
múltiples réplicas y repeticiones, y la vasta información que se
tiene sobre su material genético y su actividad metabólica [7, 8].
La utilización de microorganismos en ecología presenta, igualmente, ciertas limitaciones, entre las que sobresalen su aparente simplicidad ecológica y su reducido tamaño (¡considerado
previamente como una ventaja!), que hacen que los resultados
obtenidos se consideren difícilmente extrapolables a otros organismos o sistemas más complejos [7, 8].
El uso de microorganismos como organismos modelo para estudios ecológicos fue establecido en 1934 por G. F. Gause en
sus trabajos pioneros sobre competencia y predación usando
microcosmos conformados por bacterias, levaduras y protozoos
[7]. Más recientemente sobresalen los trabajos experimentales
con la bacteria Pseudomonas fluorescens que han permitido
conocer mejor las condiciones necesarias para la generación
y el mantenimiento de biodiversidad [9], pero se han explotado
poco las ventajas de los microorganismos como modelos experimentales manipulables para probar hipótesis ecológicas y la
actividad de dichos organismos como actores principales en el
contexto ecológico.
¿Qué importancia tienen
los microorganismos en el ambiente?
Además de la utilización de los microorganismos como modelos
ecológicos experimentales, estos cumplen papeles esenciales
en los ecosistemas. La mayoría de la información sobre microorganismos que recibimos a través de los medios de comunicación y de entretenimiento tiene que ver con las enfermedades
que causan. Sin embargo, los microorganismos patógenos (es
decir, aquellos que causan enfermedades) representan una proporción pequeña en la enorme diversidad del mundo microbiano; la realidad es que la gran mayoría de ellos son irreemplazables en las funciones que cumplen para la sostenibilidad de los
ecosistemas (figura 2).
La historia de la vida sobre la Tierra inició con organismos unicelulares microscópicos, parecidos a algunas de las bacterias actuales. Son las formas más pequeñas de vida, pero constituyen
en conjunto la mayor biomasa sobre el planeta: los cálculos del
número de células microbianas existentes en la Tierra apuntan
al orden de 5 x 1030 células. Fueron los microorganismos los
responsables de sentar las bases actuales de la existencia de
animales y plantas [10]; por ejemplo, los cloroplastos (organelos que realizan la fotosíntesis en las plantas) se derivaron de
un grupo de bacterias fotosintéticas y, de la misma forma, las
mitocondrias (organelos que producen energía en las células)
provienen de un linaje de bacterias aerobias.
A pesar de su omnipresencia e importancia, las bacterias y los
hongos microscópicos no fueron descritos hasta el siglo XVII. El
desarrollo de la microbiología requirió de mucho tiempo: inició en
el siglo XVII, pero fue solo en el siglo XIX (conocido como el Siglo
de Oro de la Microbiología) que tuvo su auge, representado en una
gran cantidad de estudios desarrollados sobre bacterias patógenas, la ubicuidad de los microorganismos y sus funciones en los
ecosistemas [11]. Esos trabajos fueron desarrollados por grandes
figuras, como Robert Koch, Louis Pasteur, Sergei Winogradski,
Martinus Beijerinck y Ferdinand Cohn. En el siglo XX se dio un desarrollo sin precedentes del uso biotecnológico de los microorganismos en diversos campos, incluyendo los primeros experimentos
de ingeniería genética y la producción industrial de antibióticos.
Hasta ese momento de la historia de su desarrollo, las investigaciones y aplicaciones de los microorganismos dependían
directamente de su cultivo en el laboratorio. En la década de los
setenta, el trabajo revolucionario de Carl Woese con el ARN ribosomal y su aplicación en ecología microbiana por Norman Pace
[10] abrieron la puerta a los estudios cultivo-independientes,
es decir, investigaciones en las que se estudia la diversidad y
función de los microorganismos sin necesidad de cultivarlos en
el laboratorio. Con ellos se dio paso a una nueva visión de la
diversidad de los organismos y sus relaciones evolutivas [12], en
la que la más alta categoría taxonómica de los reinos (Monera,
Protista, Fungi, Plantae y Animalia) fue remplazada por el concepto de los dominios (Bacteria, Archaea y Eukarya).
Nitrogeno atmosférico (N2)
Plantas
Asimilación
Bacterias
desnitrificantes
Nitrato (NO3−)
Descomponedores
(bacterias, hongos)
Bacterias fijadoras de N2
de las raices
Amonificación
Nitrificación
Amonio (NH4+)
Bacterias fijadoras de N2 del suelo
Bacterias
nitrificantes
Nitrito (NO2−)
Bacterias nitrificantes
Figura 2. Ciclo del nitrógeno. El nitrógeno es un elemento esencial para los seres vivos, quienes lo requieren en grandes cantidades. Los seres humanos obtenemos el nitrógeno de los alimentos
proteicos que consumimos: vegetales y animales; los animales carnívoros lo obtienen de otros animales y, los animales herbívoros de las plantas. Pero ¿De dónde obtienen su nitrógeno las plantas en
un ecosistema natural? Los microorganismos juegan un papel central en este (y otros) ciclo geoquímico de elementos. En el ciclo del nitrógeno participan un buen número de especies diferentes de
bacterias, arqueas y hongos. El nitrógeno existe en la tierra en forma de rocas de sales de amonio (muchas veces inasequible para los microbios) y en forma gaseosa. La forma más abundante en la
tierra es el nitrógeno gaseoso, N2, presente en la atmósfera; sin embargo, solo un pequeño grupo de procariotes es capaz de aprovecharlo: las bacterias y arqueas fijadoras de nitrógeno. El nitrógeno
fijado es transformado en amonio (-NH4), forma de nitrógeno ya asimilable para las plantas y otros microorganismos. La degradación de la materia orgánica también libera amonio por medio de la
actividad de microorganismos usualmente llamados descomponedores. Esta es la manera como obtienen su nitrógeno las plantas de forma natural. El amonio acumulado es transformado en nitrito
(-NO2) y nitrato (-NO3) por las bacterias nitrificantes. Todas las formas de nitrógeno en cantidades excesivas pueden ser tóxicas, por lo que las bacterias denitrificantes juegan un papel fundamental al
remover los nitratos, transformándolos en nitrógeno gaseoso, y cerrando así el ciclo del elemento. Además de estos procesos, que ocurren en presencia de oxígeno, también hay bacterias capaces de
realizar transformaciones que generan amonio en condiciones anaerobias (no mostrado); esta ruta se conoce con el nombre de anamox.
Fuente: elaboración propia.
El papel esencial que juegan los microorganismos en los ecosistemas fue postulado por Cornelius van Niel a mediados del
siglo XX. Van Niel describió la fotosíntesis anoxigénica, proceso fotosintético que no genera oxígeno y que es exclusivo de
microorganismos procariotes (organismos cuyas células no poseen organelos rodeados por membrana, como mitocondrias,
cloroplastos, núcleo, etc.). Evidencias previas de otros procesos
únicos en microorganismos, como la fijación de nitrógeno atmosférico y la degradación de lignina, lo condujeron a formular
los siguientes postulados de la ecología microbiana [13]:
a) Todas las moléculas que existen en la naturaleza pueden ser
usadas como fuente de carbono o energía por un microorganismo que se encuentre en algún lugar de la biosfera.
b) Los microorganismos se encuentran en todos los ambientes de la Tierra.
Los postulados de Van Niel implicaban una extraordinaria variedad
de especies microbianas capaces de realizar una gran diversidad
de reacciones para producir energía, y no que todos los microorganismos se encuentren en todos los lugares, ni que una sola especie microbiana sea capaz de usar cualquier molécula. Los estudios
en diversidad y ecología microbiana han demostrado que los postulados de Van Niel eran correctos y, efectivamente, los microorganismos habitan en todos los ambientes conocidos en la Tierra,
y sumados son capaces de explotar como fuente de carbono y
energía prácticamente cualquier molécula orgánica o inorgánica.
Hoy se sabe que los microorganismos reciclan la materia orgánica en los ecosistemas terrestres y acuáticos, y la dejan en una
forma nuevamente disponible para las plantas y los animales.
Aunque invisible, esta actividad de reciclaje es esencial para
nuestra sobrevivencia en el planeta, y de ella depende nuestra
productividad agrícola. La geoquímica microbiana da forma a la
biósfera global; por ejemplo, una sola especie de bacteria fotosintética marina, Prochlorococcus, aporta por lo menos el 50%
de todo el oxígeno atmosférico [14]; las capacidades microbianas de degradación de desechos y contaminantes nos ofrecen
una gran oportunidad para mitigar los efectos de la actividad humana [13], sin mencionar las alternativas biotecnológicas para
la optimización de múltiples procesos.
Los microorganismos y las relaciones ecológicas
El uso de los cultivos puros de microorganismos, en los que cada
especie es aislada y analizada en detalle, permitió avances fundamentales, principalmente en medicina, en el conocimiento del
metabolismo microbiano y de los ciclos biogeoquímicos; pero tiene dos grandes limitaciones: primero, la proporción de microorganismos fácilmente cultivables es pequeña; varía dependiendo de
la muestra, pero los ecólogos microbianos estiman que se cultiva
solo el 0,5% de la diversidad microbiana total [10]; por lo tanto, los estudios dependientes de cultivo se restringen al pequeño
porcentaje que se cultiva en el laboratorio, lo que limita la visión
del mundo microbiano. Segundo, la metodología de cultivos puros
(aislando cada especie para su estudio) elimina las relaciones ecológicas y, por lo tanto, se desconocía en gran medida la composición e interacciones de las comunidades microbianas.
La combinación de herramientas moleculares modernas con las
técnicas de la microbiología clásica, sumadas al avance en los
sistemas de microscopía, han permitido comprender mejor la
importancia de los microorganismos, su impacto en los ecosistemas, sus interacciones con otros organismos y la biología de
las comunidades microbianas. Los microorganismos establecen
innumerables interacciones con otros organismos, y también
entre ellos. Dichas interacciones se pueden clasificar, según el
beneficio o perjuicio que reciben los individuos participantes, en
relaciones negativas, positivas y neutras [12]. Sin embargo, la
complejidad de las interacciones hace que esta clasificación no
sea suficiente para describirlas, por lo que existen otros esquemas de organización expuestos en tabla 1 [13].
Tipo de interacción
Efectos de la interacción Ejemplo
Mutualismo
Dos organismos
crecen en íntima relación
especie-específica, ambos
participantes se benefician
y es posible que no crezcan
independientemente.
Sinergismo
Ambas especies participantes Bacterias del colon humano producen
se benefician, pero se pueden H2 y CO2, que son convertidos en
separar fácilmente y pueden metano por los metanógenos.
crecer independientemente.
Comensalismo
Una especie se beneficia y
la otra no, pero tampoco se
ve afectada.
Amensalismo
Una especie se beneficia
En la piel humana, Staphylococcus
porque afecta a la otra, pero epidermidis produce ácidos grasos
la relación no es específica. volátiles (AGV) que inhiben el crecimiento de otras bacterias.
Parasitismo
La especie parásita se
beneficia a expensas de la
otra (hospedera). La relación
es usualmente obligatoria
para el parásito.
Líquenes (asociación hongo-alga u
hongo-cianobacteria).
Beggiatoa oxida H2S. La remoción de
H2S beneficia a otros microorganismos porque es tóxico para ellos;
Beggiatoa no recibe nada a cambio.
Legionella pneumophila parasita a
amebas en ambientes acuáticos
y macrófagos en los pulmones
humanos.
Tabla 1. Interacciones que involucran especies microbianas. Fuente: tomado de [13].
Además de las interacciones descritas en la tabla 1, entre las interacciones positivas también se cuenta la metabiosis, situación
en la que un organismo crea condiciones que favorecen o son
requeridas para que otros organismos no relacionados puedan
crecer [12]. La metabiosis agrupa relaciones complejas en las
que no siempre es claro si hay coexistencia o sucesión (substitución) de las diferentes especies. La degradación de mezclas
complejas de contaminantes, como el petróleo, por consorcios
microbianos es un ejemplo de metabiosis.
Biorremediación de petróleo por consorcios de
microorganismos
La biorremediación es el uso de procesos biológicos para eliminar contaminantes ambientales. Los microorganismos, en
especial bacterias y hongos, tienen una gran versatilidad metabólica que les permite usar como fuente de carbono y energía
sustancias que son tóxicas para cualquier otro organismo. Esta
y otras características que confieren ventajas comparativas han
hecho de la biorremediación microbiana una de las estrategias
más utilizadas para la remoción de contaminantes del ambiente.
El petróleo es una mezcla compleja de innumerables compuestos hidrocarburos de diversa naturaleza, por lo que el uso de
una única especie microbiana sería insuficiente para su remoción, dada la enorme diversidad de rutas metabólicas que se
requieren para atacar las diferentes fracciones del petróleo. Es
por esto que se utilizan consorcios microbianos, es decir, la asociación de dos o más poblaciones microbianas, de diferentes
especies, que actúan conjuntamente como una comunidad en
un sistema complejo [15]. En la mayoría de los casos de estudio,
los experimentos se basan en el aislamiento de (en lo posible)
todos los microorganismos que se encuentran en un ambiente
contaminado dado, se evalúan sus capacidades metabólicas de
degradación y dichos microorganismos son usados para conformar el consorcio que será usado en la biorremediación; durante
este proceso no se consideran las relaciones ecológicas que se
puedan establecer entre ellos y que con certeza son esenciales
para el éxito del proceso de biorremediación.
de ensayo (a lo que llamamos diversidad taxonómica), así como
su similitud genética (o diversidad filogenética), y medimos su
efecto en la producción de biomasa bacteriana.
Demostramos que las asociaciones de bacterias de alta diversidad filogenética, es decir, con poca similitud genética entre ellas,
eran más productivas que aquellas asociaciones compuestas por
bacterias con mayor similitud genética. Los resultados también
mostraron que la naturaleza de las fuerzas subyacentes al efecto
de la diversidad filogenética dependió del número de tipos de
bacterias presentes. Cuando tan solo dos tipos bacterianos estaban presentes, el efecto positivo de la diversidad filogenética se
debió a una mayor influencia de bacterias altamente productivas
y que dominaron los cultivos a medida que las asociaciones contenían bacterias genéticamente menos similares. Por otra parte,
cuando cuatro tipos de bacterias estaban presentes, parecían
complementarse mejor (¡o interferir menos!) entre sí, haciendo
que la productividad total aumentara en la medida en que eran
menos similares genéticamente [16].
A pesar de la importancia evidente de las interacciones entre especies en cualquier ambiente, estas relaciones y los efectos de
la diversidad han sido poco estudiados en contextos de remoción
de petróleo debido principalmente a las dificultades asociadas
al trabajo con un sustrato que no es soluble en agua, de difícil
homogeneización y cuya cuantificación requiere de técnicas sofisticadas, sin mencionar las limitaciones intrínsecas de los estudios de las comunidades microbianas. Sin embargo, es esencial
dedicar esfuerzos para comprender las relaciones microbianas
en este contexto con el fin de optimizar los procesos de biorremediación y la recuperación de ambientes contaminados.
En uno de nuestros trabajos sobre biorremediación de petróleo,
publicado recientemente en la revista Ecology [16], y realizado
con el apoyo técnico de María Camila Orozco y Ángela Holguín
(estudiantes de maestría y doctorado, respectivamente, del Departamento de Ciencias Biológicas), nos dimos a la tarea de
explorar justamente el impacto que puede tener la diversidad
bacteriana en un contexto de degradación de contaminantes en
el que el petróleo haya sido utilizado como única fuente de alimento (fuente de carbono y energía) para las bacterias; esto implica que solo las bacterias capaces de consumir componentes
del petróleo lograrán sobrevivir y reproducirse. En este trabajo
experimental, llevado a cabo en el Centro de Investigaciones Microbiológicas (CIMIC), manipulamos directamente la diversidad
biológica de bacterias degradadoras de petróleo, que habían
sido aisladas previamente de dos sitios contaminados en los
Llanos Orientales colombianos: manipulamos simultáneamente
el número de tipos distintos de bacterias presentes en tubos
Figura 3. Microcosmos y placas de petri inoculados con la bacteria Pseudomonas fluorescens.
Esta bacteria habita en el suelo y favorece el crecimiento de las plantas.
Dada esta interacción entre diversidad taxonómica y diversidad
filogenética, los resultados de este trabajo subrayan la importancia de incluir múltiples facetas de la biodiversidad para llegar a
entender los efectos de esta sobre el funcionamiento de los ecosistemas. Este estudio representa apenas la primera etapa de un
largo proceso al final del cual esperamos reunir la información
que nos permita obtener una óptima degradación del petróleo
utilizando métodos de bajo impacto ambiental. Las perspectivas futuras para el trabajo se centran en aumentar la diversidad
filogenética en los consorcios mediante el uso combinado de
bacterias y hongos, y en complementar nuestros datos de productividad con datos de remoción de petróleo.
Conclusión
La diversidad de los organismos presentes en un ecosistema es
fundamental para el funcionamiento del mismo. Los experimentos con microorganismos generan datos que permiten cuantificar
el impacto de su diversidad en el aprovisionamiento de servicios
tales como la remoción de contaminantes. Por ello, su estudio
Figura 4. Cultivos in vitro de algas verdes microscópicas provenientes de los grandes lagos
norteamericanos.
contribuye a la mejor comprensión de las relaciones que se establecen entre organismos que realizan funciones únicas y esenciales. Los microorganismos aún no han revelado todos sus secretos.
Referencias
[1] Hutchinson GE. The paradox of the plankton. The American
Naturalist 1961; 95(882): 137-145.
[2] Pimm SL, Brown JH. Domains of diversity. Science 2004;
304(5672): 831-833.
[3] Zhou J, Xia B, Treves DS, Wu LY, Marsh TL, O’Neill RV et al.
Spatial and resource factors influencing high microbial diversity in soil. Applied and Environmental Microbiology 2002; 68(1):
326-334.
[4]Cardinale BJ, Duff JM, González A, Hooper DU, Perrings C,
Venail P et al. Biodiversity loss and its impact on humanity.
Nature 2012; 486(7401): 59-67.
[5] Hooper DU, Adair EC, Cardinale BJ, Byrnes JEK, Hungate
BA, Matulich KL et al. A global synthesis reveals biodiversity
loss as a major driver of ecosystem change. Nature 2012;
486(7401): 105-108.
[6]Carpenter SR. Microcosms experiments have limited relevance for community and ecosystem ecology. Ecology 1996;
77(3): 677-680.
[7] Jessup CM, Kassen R, Forde SE, Kerr B, Buckling A, Rainey
PB et al. Big questions, small worlds: microbial model systems
in ecology. Trends in Ecology and Evolution 2004; 19(4): 189197.
[8]Srivastava DS, Kolasa J, Bengtsson J, González A, Lawler SP,
Miller TE et al. Are natural microcosms useful model systems
for ecology? Trends in Ecology and Evolution 2004; 19(7):
379-384.
[9] Rainey PB, Travisano M. Adaptive radiation in a heterogeneous
environment. Nature 1998; 394(6688): 69-72
[10] Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP. Brock: Biología de los microorganismos. Madrid: Pearson Addison Wesley;
2009.
[11] Drews G. The roots of microbiology and the influence of Ferdinand Cohn on microbiology of the 19th century. FEMS Microbiology Reviews 2000; 24(3): 225-249.
[12] McArthur JV. Microbial ecology: an evolutionary approach.
Amsterdam: Academic Press; 2006.
[13]Slonczewski JL, Foster JW. Microbiology: an evolving science.
New York: W. W. Norton & Company; 2011.
[14]Nadis S. The Cells That Rule the Seas. Scientific American,
Nov. 2003.
[15] Vasco MF, Cepero MC, Restrepo S, Vives MJ. Recovery of
mitosporic fungi actively growing in soils after bacterial bioremediation of oily sludge and their potential for removing
recalcitrant hydrocarbons. International Biodeterioration &
Biodegradation 2011; 65(4): 649-655.
[16] Venail P, Vives MJ. Phylogenetic distance and species richness
interactively affect the productivity of bacterial communities.
Ecology (in press), http://dx.doi.org/10.1890/12-2002.1.
LOS PRIMATES
NO HUMANOS
COMO INGENIEROS
ECOSISTÉMICOS
Fuente: fotografía de fotografía de Sacha Cárdenas.
Pablo R. Stevenson
Los primates no humanos
como ingenieros ecosistémicos
Pablo R. Stevenson
Ph. D., profesor titular
del Departamento de
[email protected]
Los ingenieros son primates humanos que usando varias áreas del conocimiento y técnicas científicas
pueden dar respuesta a problemas y optimizar soluciones que afectan a los miembros de su especie. El
término ingenieros ecosistémicos se ha acuñado para las especies que pueden afectar el medioambiente
de manera evidente, mediante la creación o modificación drástica de hábitats que pueden hacer que se
vea alterada la cantidad de recursos disponibles para otras especies que habitan en el mismo ecosistema [1]. Entre los ejemplos clásicos de este tipo de ingenieros están los castores, capaces de convertir
ecosistemas terrestres en hábitats acuáticos represando intencionalmente corrientes de agua [2]. También se sabe que grandes mamíferos, como elefantes, pueden afectar profundamente la composición y
estructura de la vegetación [3]. Por ejemplo, en zonas donde estos son excluidos experimentalmente, la
cobertura de la vegetación puede ser muy distinta a la de zonas que ellos ocupan; de hecho, tienen la
capacidad de transformar un ecosistema de bosque en uno de sabana [4]. Este concepto también se ha
aplicado a organismos de menor tamaño, incluso a microorganismos que pueden cambiar las condiciones químicas del ambiente [5], o a pequeños insectos. Entre los insectos, los ejemplos mejor documentados son las hormigas [6]; por ejemplo, una colonia de hormigas cortadoras de hojas puede remover
entre 51 y 500 kg de hojas al año [7]. Las termitas degradan una enorme cantidad de material muerto y,
de manera similar, las lombrices cumplen un papel muy importante en la aceleración de los procesos de
degradación [8] y posibilitan que otros organismos más pequeños sigan utilizando los detritos en el suelo.
En quince años de estudios sobre este tipo de especies se ha determinado que existen diversos tipos de
ingenieros ecosistémicos, y se han propuesto varias categorías para clasificarlos, según sus efectos [9].
Pocos estudios se han centrado en revisar el papel de los primates como ingenieros ecosistémicos [10],
aunque es claro que nuestra especie (Homo sapiens) es el principal modificador ecosistémico a lo largo y
ancho de todo nuestro planeta [11]. El doctor Colin Chapman, de la Universidad de McGill (Canadá) [10],
ha resaltado que los primates pueden jugar el papel de ingenieros ecosistémicos, principalmente por sus
comportamientos relacionados con la búsqueda de alimentos. Según él, numerosos estudios demuestran que muchas especies de primates comedores de frutos, mientras realizan esta actividad, ingieren
y luego defecan en buena condición las semillas de las plantas (un proceso conocido como dispersión
de semillas). Por otra parte, Chapman y sus colaboradores resaltan que los primates pueden consumir
tal cantidad de hojas y flores de plantas individuales, que pueden causar la muerte de dichas plantas.
Basándose en datos de un estudio a largo plazo, han demostrado que la probabilidad de morir de unas
plantas consumidas por monos colobos está asociada con su alto consumo por estos primates. De esta
manera, se ha postulado que los primates no humanos pueden ejercer el papel de ingenieros ecosistémicos por su alto consumo de hojas y por sus preferencias alimenticias, que afectarían más a unas especies
que a otras, lo cual implica potenciales cambios en la composición de los bosques. No obstante, en esta
nota me centraré en describir el papel de los primates relacionados con la dispersión de las semillas, en
vista de que los estudios relacionados con este tema son más numerosos.
Las plantas, por ser organismos preponderantemente estáticos, requieren del movimiento de sus semillas para colonizar nuevos hábitats, llegar a lugares adecuados para su establecimiento y evitar procesos
negativos como el derivado de establecerse debajo de la copa de una planta parental [12]. De hecho, en
bosques tropicales se ha encontrado que la probabilidad de establecimiento de una semilla es mucho
Figura 1. Neimar, un macho adulto de mico churuco del parque nacional natural Cueva de los Guácharos (Huila). Nótese que tiene un collar con un dispositivo GPS que permite rastrear sus movimientos a lo largo y ancho de su rango de hogar. De esta manera se pueden estimar las distancias a las que dispersa las semillas que ingiere
Fuente: Foto de Sasha Cárdenas.
mayor entre aquellas que se alejan de las plantas parentales que
las producen [13]. Esto puede ocurrir por dos razones: porque
cerca del parental caen numerosas semillas, y es más fácil que
animales las encuentren y consuman; que las semillas o plántulas, cuando se concentran en altas densidades, mueran porque
hay mayor posibilidad de que se vean infestadas por patógenos
o por la alta competencia con plantas de su misma especie.
Por lo tanto, la dispersión es un proceso sumamente relevante, y
afecta la composición de especies de plantas y la disponibilidad
de los recursos que generan. Las plantas cuentan con dos tipos
básicos de dispersión de semillas: por agentes bióticos (animales) o abióticos (viento, agua, gravedad, etc.). Cuando consumen
frutos, los animales cargan semillas en el tracto digestivo por
un tiempo (endozoocoria), antes de desecharlas en otro lugar;
pero también transportan semillas cuando estas quedan adheridas a sus pelos o plumas (epizoocoria), o incluso cuando las
cargan deliberadamente (sinzoocoria). En muchos casos, en la
sinzoocoria participan animales depredadores de semillas, como
roedores, que cuando tienen mucho alimento pueden esconder
algunas semillas para consumirlas con posterioridad. Cuando algunas de estas semillas son olvidadas pueden llegar a germinar,
en un proceso también conocido como dispersión dizoocórica.
Por ejemplo, en semillas marcadas con isótopos de escandio
se ha encontrado que, a pesar de haber sido alejadas apenas
unos metros de su parental por el viento, pueden llegar a alejarse cientos de metros cuando son tomadas sucesivamente por
varias ardillas [14].
Figura 2. Ejemplos de semillas que pertenecen a especies que pueden ser dispersadas por los micos churucos: a) Garcinia macrophylla (Clusiaceae) y b) Pseudomalmea diclina (Annonaceae)
Fuente: fotografías del autor
La probabilidad de establecimiento de una semilla depende en
gran medida de que logre sobrevivir [15] a enemigos naturales, que incluyen vertebrados, invertebrados y microorganismos.
También son determinantes las condiciones abióticas que enfrentan, ya que una semilla pequeña, que tiene pocas reservas,
requiere de mucha luz para desarrollarse [16]. Por su lado, semillas grandes pueden contar con reservas que les permiten
perdurar en ambientes con poca luz (como bajo el follaje de los
árboles de un bosque). Esto puede conducir a suponer que las
plantas deberían tener semillas grandes (al menos en bosques);
sin embargo, las semillas grandes no pueden ser eficientemente dispersadas por el viento o el agua. Por esta razón, entre el
70 y el 90% de las plantas de los bosques tropicales producen
frutos carnosos para atraer animales que puedan dispersar sus
semillas grandes en sus tractos digestivos, o cargándolas para
llevarlas a escondites temporales [17].
En la actualidad se reconoce que el papel de los primates puede
ser muy variable entre especies y dentro de la misma especie
[18, 22]; por ejemplo, estudios realizados en África indican que
los simios son destacados dispersores de semillas, ya que las
trasladan a grandes distancias de los árboles parentales, mientras que los micos guenones suelen acumular frutos y semillas en abazones que tienen en los cachetes y luego escupen
muchas de las semillas cerca de los árboles parentales. Los
micos churucos suelen depredar (dañando por masticación)
una proporción significativa de semillas (7% de las especies);
sin embargo, este rol es mucho más frecuente en épocas de
escasez de frutos, cuando no tienen acceso a otros recursos
del bosque [20]. Adicionalmente, las semillas que dispersan la
mayor parte de las especies frugívoras de primates pasan intactas por el tracto digestivo y luego pueden germinar en alta
proporción [23].
Aquí los primates entran a jugar un papel relevante, porque son
uno de los grupos de animales comedores de frutos que más
abundan en los bosques tropicales [18]. A partir de la década de
1980 se han desarrollado numerosas investigaciones sobre el
papel que juegan los primates en este proceso de dispersión de
semillas, y se ha visto que incluso primates pequeños, de cerca
de un kilo de peso, son capaces de ingerir y dispersar sin dañar
semillas de más de 1 cm de largo [19]. Los estudios que realicé
para el doctorado indicaron que los micos churucos (de hasta 9
kg de peso [figura 1]) ¡dispersan semillas de hasta 1,8 cm de
ancho y más de 3 cm de largo! (figura 2). Además, en la localidad estudiada, situada en el parque nacional Tinigua (Meta), su
abundancia es tan alta (entre 40 y 50 individuos por kilómetro
cuadrado) que la población entera podría dispersar cerca de un
millón de semillas por kilómetro cuadrado cada día [20]. De manera similar, los monos araña (entre 8 y 10 kg de peso) pueden
ingerir semillas muy grandes (de cerca de 2 cm de ancho) y también dispersan semillas de muchas especies, que son viables y
llevadas lejos de los parentales [21].
A pesar de esta variación, en un estudio reciente se documentó mediante una comparación realizada en lugares donde la
abundancia de monos atelinos (como los churucos y los monos
araña) es alta, que la diversidad de plantas que se regeneran
es mayor que cuando la densidad de estos animales es baja o
cuando han sido extinguidos por la cacería [24]. Otros estudios
han demostrado que en lugares donde se cazan micos grandes,
que son los que aportan más carne, la diversidad de plantas
que se regeneran es baja y la composición de las plantas cambia [25, 26]. Varios estudios también han reportado de modo
consistente que en lugares donde abunda la cacería y no hay
tantos dispersores naturales, aumenta la cantidad de plantas
que basan su dispersión en el viento y disminuyen aquellas cuyas semillas son de mayor tamaño y que deben ser dispersadas
por animales [27]. Por estas razones, parece razonable concluir
que, a largo plazo, la ausencia de los primates dispersores de
semillas ocasiona cambios en la composición de las plantas y
en los recursos presentes en el ecosistema que benefician a
otros organismos.
Es importante resaltar que estos cambios en la composición
de especies pueden ser lentos, ya que los ejemplares juveniles y adultos de plantas pueden vivir largos períodos, y toma
bastante tiempo la extinción local de especies que mayoritariamente basan su dispersión en los primates [24]. Sin embargo, cuando la intervención humana incluye otros efectos,
aparte de la cacería, como la deforestación, se espera que los
cambios en la composición sean más grandes y rápidos. Por
lo tanto, de los trabajos realizados hasta el momento se puede
concluir que los primates (especialmente las poblaciones de
frugívoros grandes) tienen un papel determinante en la composición de los bosques donde habitan, y se prevé que en su
ausencia los recursos del bosque cambiarán a largo plazo. De
acuerdo con esto, se puede concluir que estos animales actúan como ingenieros ecosistémicos, dado el papel que juegan
en la regeneración de los bosques. •
Referencias
[1] Jones CG, Lawton JH, Shachak M. Organisms as ecosystem
engineers. Oikos 1994; 69: 373-386.
[2]Naiman RJ, Johnston CA, Kelley JC. Alteration of North-American streams by beaver. Bioscience 1988; 38(11): 753-762.
[3] Dublin HT, Sinclair ARE, Mcglade J. Elephants and fire as causes of multiple stable states in the Serengeti Mara woodlands.
Journal of Animal Ecology 1990; 59(3): 1147-1164.
[4]Stuart NOE, Hatton JC, Spencer DHN. The effect of long-term
exclusion of large herbivores on vegetation in Murchison Falls
National Park, Uganda. Biological Conservation 1985; 22:
229-245.
[5]Gutiérrez JL, Jones CG. Physical ecosystem engineers as
agents of biogeochemical heterogeneity. Bioscience 2006;
56(3): 227-236.
[6] Meyer ST, Leal IR, Tabarelli M, Wirth R. Ecosystem engineering by leaf-cutting ants: nests of Atta cephalotes drastically
alter forest structure and microclimate. Ecological Entomology
2011; 36(1): 14-24.
[7]Costa AN, Vasconcelos HL, Vieira-Neto EHM, Bruna EM. Do
herbivores exert top-down effects in Neotropical savannas?
Estimates of biomass consumption by leaf-cutter ants. Journal
of Vegetation Science 2008; 19(6): 849-854.
[8]Lavelle P, Bignell D, Lepage M, Wolters V, Roger P, Ineson P et
al. Soil function in a changing world: the role of invertebrate
ecosystem engineers. European Journal of Soil Biology 1997;
33(4): 159-193.
[9]Berke SK. Functional groups of ecosystem engineers: a proposed classification with comments on current issues. Integrative and Comparative Biology 2010; 50(2): 147-157.
[10]Chapman CA, Bonnell TR, Gogarten JF, Lambert JE, Omeja PA,
Twinomugisha D et al. Are primates ecosystem engineers? International Journal of Primatology 2013; 34(1): 1-14.
[11]Smith BD. The ultimate ecosystem engineers. Science 2007;
315(5820): 1797-1798.
[12] Howe HF, Smallwood J. Ecology of seed dispersal. Annual Review of Ecology and Systematics 1982; 13: 201-218.
[13]Swamy V, Terborgh JW. Distance-responsive natural enemies
strongly influence seedling establishment patterns of multiple
species in an Amazonian rain forest. Journal of Ecology 2010;
98(5): 1096-1107.
[14] Vander SB. Secondary dispersal of Jeffrey pine seeds by rodent scatter-hoarders: the roles of pilfering, recaching and a
variable environment. In: Levey D, ed. Seed dispersal and fru-
givory: ecology, evolution and conservation. Wallingford: CABI
Publishing; 2002.
[15]Stevenson PR. A test of the escape and colonization hypotheses for zoochorous tree species in a Western Amazonian forest. Plant Ecology 2007; 190(2): 245-258.
[16] Foster SA, Janson CH. The relationship between seed size and
establishment conditions in tropical woody plants. Ecology
1985; 66(3): 773-780.
[17] Jansen PA, Hirsch BT, Emsens WJ, Zamora-Gutiérrez V, Wikelski M, Kays R. Thieving rodents as substitute dispersers of
megafaunal seeds. PNAS 2012; 109(31): 12610-12615.
[18]Chapman CA. Primate seed dispersal: coevolution and conservation implications. Evolutionary Anthropology 1995; 4(3):
74-82.
[19]Garber PA. The ecology of seed dispersal in 2 species of Callitrichid primates (Saguinus mystax and Saguinus fuscicollis).
American Journal of Primatology 1986; 10(2): 155-170.
[20]Stevenson PR. Estimates of the number of seeds dispersed by
a population of primates in a lowland forest in Western Amazonia. In: Seed dispersal: theory and its application in a changing
world. Wallingford: CABI Publishing; 2007.
[21]Link A, Fiore, A. Seed dispersal by spider monkeys and its importance in the maintenance of neotropical rain-forest diversity. Journal of Tropical Ecology 2006; 22(3): 235-246.
[22]Garber PA, Lambert JE. Primates as seed dispersers: ecological processes and directions for future research. American
Journal of Primatology 1998; 45(1): 3-8.
[23]Stevenson PR, Castellanos MC, Pizarro JC, Garavito M. Effects
of seed dispersal by three ateline monkey species on seed
germination at Tinigua National Park, Colombia. International
Journal of Primatology 2002; 23(6): 1187-1204.
[24]Stevenson PR. The abundance of large ateline monkeys is
positively associated with the diversity of plants regenerating
in neotropical forests. Biotropica 2011; 43(4): 512-519.
[25]Núñez-Iturri G, Howe HF. Bushmeat and the fate of trees with
seeds dispersed by large primates in a lowland rain forest in
western Amazonia. Biotropica 2007; 39(3): 348-354.
[26]Núñez-Iturri G, Olsson O, Howe HF. Hunting reduces recruitment of primate-dispersed trees in Amazonian Peru. Biological
Conservation 2008; 141(6): 1536-1546.
[27] Terborgh J, Núñez-Iturri G, Pitman NCA, Valverde FHC, Álvarez
P, Swamy V et al. Tree recruitment in an empty forest. Ecology
2008; 89(6): 1757-1768.
Pareja de Ameerega picta.
Fuente: fotografía de Sandra V. Flechas.
LA BELLEZA ESTÁ EN LOS OÍDOS
DEL QUE LA OYE
SANDRA VICTORIA FLECHAS, ADOLFO AMÉZQUITA
La belleza está
en los oídos del que la oye
Por sus estudios en comportamiento animal, el zoólogo austriaco
Konrad Lorenz fue uno de los tres ganadores del Premio Nobel en
Fisiología o Medicina en el año 1973. En su libro de divulgación
científica Hablaba con las bestias, los peces y los pájaros (Er redete mit dem Vieh, den Vögeln und den Fischen, 1949) expresaba
el sueño de que los seres humanos pudieran hablar el lenguaje
de las bestias mediante la imitación de sus propias señales de
comunicación. Aunque la situación parece a primera vista exótica,
desde los años ochenta se ha venido incrementando exponencialmente la cantidad de estudios que utilizan playbacks, la reproducción de sonidos animales, como técnica principal para la realización de experimentos. Experimentos de playback de sonidos
e imágenes han sido utilizados no solo para resolver preguntas
sobre comunicación animal, sino también específicamente con
seres humanos, en psicología, mercadeo y publicidad. Se ha probado, por ejemplo, el efecto de distintos tipos de música de fondo
en las decisiones de compra en las tiendas de ropa, el efecto de
distintos empaques de dulces en el tiempo que los niños pasan
observándolos, y el efecto de distintas fotografías del mismo político en las reacciones de empatía o agresividad de los potenciales
votantes.
En la tarea de entender el funcionamiento del cerebro animal y humano, con frecuencia se realizan experimentos en los que se mide la respuesta de una neurona, un nervio o una región específica del cerebro
frente a estímulos auditivos o visuales (playbacks). Esta idea de entender el funcionamiento de las partes
para explicar el todo (el organismo) es, por supuesto, limitada. Las partes pueden interactuar de manera
compleja para generar la sensación o respuesta del organismo, por lo que la simple reacción, por ejemplo, del nervio auditivo nos da una idea necesariamente incompleta de lo que percibe el individuo. En el
caso de los animales, parece difícil preguntarle al todo (el individuo) qué escucha, ve o siente cuando se
lo expone a un estímulo. Este es precisamente el espacio que se llena con experimentos de playback en
condiciones naturales o seminaturales: como en el sueño de Lorenz, entablar “conversaciones” con los
animales para entender mejor la manera como su cerebro funciona.
Sandra Victoria
Flechas
M. Sc., estudiante de
doctorado del Departamento
[email protected]
Adolfo Amézquita
Ph. D. Profesor titular
del Departamento de
[email protected]
Figura 1. Preparando los estímulos sintéticos
Fuente: fotografía de Karen Siu-Ting.
Uno de los problemas más intrigantes en neuroetología es cómo
lidia el cerebro con el exceso de información. Nuestros órganos
de los sentidos proporcionan cada segundo cantidades astronómicas de información que, en su mayoría, debe ser ignorada por el cerebro para concentrarse en la información que sea
relevante para cada contexto. Por ejemplo, deberíamos recibir
millones de estímulos provenientes de la piel, porque la ropa
hace contacto con ella y excita las neuronas mecanorreceptoras. Estas neuronas, sin embargo, dejan de reaccionar cuando
estímulos muy parecidos persisten por unas fracciones de segundo. La consecuencia es que no percibimos la ropa sobre la
piel a menos que nos movamos y cambie la presión que la ropa
ejerce sobre ella. Sistemas parecidos de economía o filtración
de información ocurren en otros órganos de los sentidos, pero
no precisamente en las neuronas del oído. Aunque es cierto que,
con el tiempo, el cerebro puede hacer que perdamos atención
e ignoremos a una persona que habla mucho, no por esto las
palabras de esta persona dejan de estimular el oído. Se trataría
entonces de un caso en el que el exceso de información es filtrado en áreas centrales del sistema nervioso (el cerebro) y no
en el órgano sensorial (el oído).
La comunicación acústica es esencial para las ranas y los sapos.
Los machos son, en la mayoría de las especies, quienes cantan, y su canto cumple dos funciones principales: informar a las
hembras que están disponibles y en condiciones para reproducirse, y, además, alertar a otros machos de su presencia, de manera que lo piensen dos veces antes de acercarse. Un encuentro
agresivo entre dos machos claramente implicaría un gran gasto
de energía y un mayor riesgo de ser detectados por depredadores, ambos costos tal vez innecesarios. El tipo de canto que
utilizan, con este doble propósito, es conocido como llamada
de anuncio (advertisement call), un nombre bastante elocuente,
dado que les anuncian a hembras y a otros machos sobre su
presencia e intención. Este no es el único tipo de canto que
emiten las ranas. Muchas incluyen en su repertorio llamadas
agresivas, que son usadas cuando hay otro individuo muy cerca,
y así evitan que un simple acercamiento se convierta en una
riña. También se han descrito llamadas que se utilizan durante
el cortejo, que en otras palabras es la última arma que tienen
los machos para convencer a una hembra de que se aparee con
ellos. A diferencia de las llamadas de anuncio, las llamadas de
cortejo son emitidas a muy corta distancia del otro individuo.
Por último, hay un tipo de llamadas que son producidas tanto
por machos como por hembras cuando son capturados por un
depredador o cuando son sujetados con fuerza por una persona.
Este canto, en muchos casos, consiste en un grito capaz de desconcertar y asustar a quien está sujetando al animal, y le permite
escapar al atribulado sapo.
En las regiones donde una gran cantidad de especies de ranas
se concentran para reproducirse, las ranas confrontan un claro
problema de filtración de información. Los individuos de la misma especie se deben escuchar, reconocer y ubicar para que la
reproducción sea posible, todo en medio de la cacofonía que generan cientos o miles de ranas de diferentes especies cantando
al mismo tiempo. En el caso particular de las ranas venenosas,
familia Dendrobatidae, el problema de comunicación existe, pero
en relación con la defensa de territorios. Se trata de especies
en las que los machos defienden sus territorios a capa y espada porque de su defensa depende que puedan atraer hembras
para reproducirse. Machos sin territorios serán machos solteros,
incapaces de propagar sus genes a la siguiente generación. Su
principal herramienta, por supuesto, son los cantos, y cuando
estos no logran detener a un posible intruso, no es raro observar
un par de machos rodando por la hojarasca, como dos grandes
luchadores, hasta que uno de los involucrados se rinde y se retira. Este problema de comunicación en ambientes ruidosos es
muy fácil de percibir en Panguana, una reserva natural en la
Amazonía peruana, donde cada día al menos nueve especies
de ranas venenosas deben arreglárselas para comunicarse y
defender su territorio entre el canto simultáneo de cientos de
individuos. Semejantes niveles de ruido parecerían simplemente
impedir la comunicación, a menos que sus cerebros tuvieran
mecanismos para filtrar el exceso de información.
ranas filtran los cantos de otras especies, según el riesgo que
representen de interferir en su propio proceso de comunicación.
Cuando el canto de otra especie es muy similar al propio, su
cerebro será más selectivo para rechazar este tipo de sonido.
Preguntamos entonces a las ranas qué tanto puede variar un
canto hasta que dejan de reconocerlo como un canto propio.
Para esto, nos fuimos a Panguana y, en primera instancia, realizamos grabaciones de las llamadas de varios individuos de cada
una de las nueve especies. Analizamos en computador las características temporales de los cantos, aquellas que tienen que
ver con su duración, el número de notas, el tiempo entre cada
par de notas, y las características espectrales, que pueden ser
entendidas como qué tan grave o agudo cantan los individuos
de cada especie.
En este estudio realizamos cientos de experimentos de playback
para probar precisamente esa hipótesis: que los cerebros de las
Con los valores obtenidos, fabricamos en el computador llamadas sintéticas (o estímulos), que en su mayoría ni siquiera existen naturalmente, pues representan combinaciones matemáticas de los cantos de todas las especies del sitio. Para establecer
si los animales eran capaces de reconocer semejantes sonidos
sintéticos, realizamos experimentos de playback, que básicamente consisten en 1) ubicar un macho que esté cantando, 2) a
uno o dos metros del animal, ubicar un altoparlante en dirección
al individuo, y 3) reproducir el sonido sintético con ayuda de una
grabadora digital. La respuesta comportamental de los machos
es bastante obvia: si reconocen los cantos como de su especie,
el macho lo interpreta como la presencia de un intruso e inmediatamente se acerca y lo busca en los alrededores del parlante.
La interpretación es un poco más compleja cuando el animal
no se mueve mientras escucha el estímulo. ¿Cómo saber si el
animal no respondió porque no reconoció el sonido como propio,
o porque no está interesado ni tiene el ánimo de combatir? Para
solucionar este problema, tan pronto como termina de reproducirse el estímulo de prueba, reproducimos un canto “promedio”
de la población que debería generar una respuesta perfecta. Si
Figura 2. Ameerega picta.
Figura 3. Ameerega trivittata.
el animal se acerca, consideramos el primer experimento efectivamente como una falta de reconocimiento del primer estímulo.
Si el animal tampoco muestra interés por el estímulo promedio,
el experimento es anulado y volvemos a probar con otro animal.
En resumen, consideramos una respuesta binaria en la que un
playback se interpreta como positivo cuando la rana responde al
estímulo, y negativo cuando no responde al estímulo, pero sí al
canto promedio.
Durante un periodo de tres meses realizamos en Panguana más
de mil experimentos de playback con 531 machos de cinco especies. De todo este esfuerzo, 577 experimentos fueron considerados válidos y, posteriormente, utilizados para desarrollar
novedosos modelos mentales sobre los parámetros que utiliza
cada especie para reconocer cantos propios y filtrar los cantos
de otras especies. Encontramos grandes diferencias en el mapa
mental de reconocimiento entre las especies. Cuatro de ellas
respondieron a estímulos considerados como supernormales, en
otras palabras, a estímulos muy por afuera de los límites propios de su señal. En un extremo, la especie Allobates femoralis
respondió a estímulos sintéticos cuyos parámetros cambiamos
cuatro o cinco veces más allá del rango natural en la población.
Se trata de cantos que estos machos jamás conocieron, porque
simplemente no existen. En el otro extremo, la especie Ameerega picta fue muy estricta y solo reconoció como cantos propios
aquellos cuyos parámetros variaban muy poco alrededor del
promedio. Además, resultó claro que la mayoría de las especies
toleran más los cambios en los parámetros temporales que los
cambios en la frecuencia de la llamada.
Lo más importante fue, sin duda, que nuestros resultados mostraron, por primera vez para la ciencia, que cada especie de
rana ajusta un mapa mental de sonidos que va filtrando el canto
de las otras especies según el riesgo de interferencia que cada
una representa. Aunque sus oídos perciben casi todo el ruido
Figura 4. Ameerega petersi.
ambiental, su cerebro filtra aquello que les conviene oír. De esta
manera, probablemente mejoran la detección de sonidos de su
propia especie en un ambiente ruidoso y evitan los costos de
involucrarse en combates innecesarios. Encontramos, de hecho, que nunca se traslaparon las respuestas entre especies, de
modo que parece haber una muy buena separación acústica que
evita que haya malentendidos y confusiones.
Los resultados han permitido replantear hipótesis sobre la manera como los cerebros lidian con el exceso de información. En
la evolución de los sentidos parece existir una dualidad entre,
por un lado, percibir del ambiente toda la información que sea
relevante y, por otro, ser capaz de procesarla. Una solución a
este problema es tener órganos de los sentidos ajustados para
solo percibir la información que sea relevante. Esta estrategia
parece ambigua, en la medida en que sería difícil reconocer los
límites de lo que sea relevante. Una segunda estrategia implicaría los procesos mismos de atención. Aunque la información
llegue al cerebro, él mismo escoge los elementos de información
que serán analizados, aquellos a los que se les presta atención.
En los seres humanos, los procesos de atención son altamente
flexibles y el objeto de atención puede ser remplazado en fracciones de segundo. En las ranas que estudiamos, el mecanismo
parece menos flexible, porque no depende de las ranas de otras
especies que estuvieran cantando en el momento en que hicimos el experimento. El mecanismo neurológico que explicaría
esta diferencia es, por supuesto, desconocido. Pero, quizás, podemos avanzar con seguridad en comprender el funcionamiento de la mente humana si entendemos cómo funcionan ciertos
procesos en organismos con cerebros menos complicados que
el nuestro, por ejemplo, las ranas.
Amézquita A, Flechas SF, Lima AP, Gasser H, Hödl W. Acoustic interference and recognition space within a complex assemblage
of dendrobatid frogs. PNAS 2011; 108(41): 17058-17063. •
Figura 5. Allobates femoralis.
Fuente: NOAA/Monterey Bay Aquarium Research Institute, http://www.photolib.noaa.gov/bigs/expl0836.jpg
UN
CORAL
A LA CONQUISTA
DE LOS OCÉANOS
PROFUNDOS
Un coral a la conquista
de los océanos profundos
Considerado un vasto desierto perpetuamente oscuro y helado,
hasta finales del siglo XIX se creía que el mar profundo, a más de
550 metros, era un lugar no apto para la vida [1]. Sin embargo,
hoy se sabe que existe vida, que prospera hasta en el lugar más
profundo del océano, a casi 11 kilómetros en la fosa de las Marianas [2], donde la presión es 1.100 veces mayor a la que vivimos,
y que la biodiversidad en el mar profundo es comparable a la encontrada en los lugares más diversos en aguas someras [3]. De
hecho, para muchos grupos de organismos, como los corales, la
mayoría de especies se encuentran en el mar profundo [4].
La capacidad de los corales de aguas profundas de albergar una gran diversidad de vida marina, incluyendo
especies de peces de importancia comercial, hacen que estos organismos formadores de hábitat sean de
Figura 1. Paragorgia arborea (L.) en el monte marino Davidson (California, EE. UU.), 21 de mayo de 2002
Fuente: NOAA/Monterey Bay Aquarium Research Institute (http://www.photolib.noaa.gov/bigs/expl0924.jpg)
Santiago Herrera
M. Sc., candidato a doctorado
en Oceanografía Biológica
del Instituto de Tecnología de
Massachusetts (MIT) y del
Instituto Oceanográfico
de Woods Hole.
[email protected]
Juan Armando
Sánchez
Ph. D., profesor titular
del Departamento de
[email protected]
Figura 2. Colonias de Paragorgia arborea en el cañon Heezen (Atlántico Norte, EE. UU.), 9 de agosto de 2002.
Fuente: NOAA Okeanos Explorer Program, 2013 Northeast U.S. Canyons Expedition (http://oceanexplorer.noaa.gov/okeanos/explorations/ex1304/dailyupdates/media/aug9-hires.jpg).
gran interés para conservacionistas, administradores de recursos
ambientales y científicos. La protección de estos corales requiere
el conocimiento de procesos históricos que han moldeado su biodiversidad y biogeografía. Aunque poco se sabe acerca de estos
procesos, nuestra investigación, publicada en la revista Molecular
Ecology [5], ayuda a dilucidar los patrones históricos de migración
de corales de aguas profundas y su flujo genético, que coincide
con patrones de circulación oceánica y eventos geológicos.
Un gran número de especies del mar profundo, incluyendo los
corales, tienen distribuciones aparentemente amplias, casi cosmopolitas, y habitan en más de un océano [6]. Se han sugerido
varios mecanismos para explicar la existencia de dichas especies, cuyas poblaciones se encuentran en ocasiones separadas
por decenas de miles de kilómetros, y cuya conectividad entre
poblaciones está mediada por una capacidad de dispersión a
larga distancia. Los resultados de estudios que han examinado
la diversidad genética de algunas de estas especies en un contexto regional sugieren que la diferenciación genética entre poblaciones no ocurre a escalas de rasgos topográficos discretos,
como montes marinos o cañones, sino probablemente a escalas
mayores [7, 8]. Sin embargo, antes de nuestro artículo titulado
“Spatial and temporal patterns of genetic variation in the widespread antitropical deep-sea coral Paragorgia arborea”, ningún
otro estudio había evaluado la diversidad genética de una especie putativa del mar profundo con amplia distribución en todo su
rango de ocurrencia.
En este estudio nos enfocamos en el coral de aguas profundas
Paragorgia arborea (figuras 1 y 2), también conocido como coral
goma de mascar, descrita por Carl Linnaeus en 1758, y que
se ha encontrado en las regiones polares, subpolares y subtropicales de todos los océanos del mundo, pero no en regiones
tropicales (por lo tanto, se dice que tiene una distribución antitropical). Individuos de esta conspicua especie pueden alcanzar
enormes tamaños, de hasta ocho metros de altura, lo que lo
convierte en el organismo bentónico de mayor tamaño en el planeta [9]. Esta especie de corales es una de las más abundantes
en montes marinos y cañones de los océanos Atlántico, Índico y
Pacífico, y puede llegar a vivir más de quinientos años. Colonias
Figura 3. Distribución geográfica actual de Paragorgia arborea y su subdivisión poblacional. Existen seis poblaciones principales: Atlántico norte (AN), Atlántico sur (AS), Índico meridional (IM), el
Pacífico sur (PS), Pacífico noroccidental (PNOc) y Pacífico nororiental (PNOc).
Fuente: Mapa de batimetría base reproducido del mapa mundial Gebco 2013, www.gebco.net
individuales de P. arborea pueden albergar cientos de individuos
de decenas de especies asociadas, como estrellas de mar, cangrejos, anémonas, e incluso especies de peces de importancia
económica y nutricional. La fauna asociada a este coral es hasta
tres veces más diversa que la fauna encontrada en organismos
equivalentes de aguas someras [10], lo que indica que esta especie cumple un papel ecológico fundamental en los ecosistemas marinos de profundidad.
Una de las preguntas que tratamos de resolver con esta investigación es si Paragorgia arborea es, de hecho, una sola
especie de escala global o si se ha convertido en un conjunto
de especies crípticas, es decir, genéticamente diferentes, pero
morfológicamente indistinguibles. El análisis de ocho regiones
genéticas de más de cien individuos que se han encontrado a lo
largo del mundo durante los últimos 134 años en varios montes
submarinos y otros hábitats de fondos duros, tales como cañones, fiordos y pendientes continentales, reveló evidencia de que
los individuos recolectados en regiones separadas por decenas
de miles de kilómetros, a profundidades que van desde los 100
a los 1.500 metros, realmente parecen pertenecer a la misma
especie. Esta cobertura genómica y de muestreo representa un
esfuerzo sin precedentes para resolver preguntas evolutivas fundamentales en corales de aguas profundas.
También encontramos diferencias significativas en la composición genética de las poblaciones de esta especie, correlacionadas con su situación geográfica a escalas de cuencas oceánicas
(figura 3), que indican que los individuos de cada población tienen muchas más probabilidades de reproducirse localmente con
sus vecinos que con individuos de otras cuencas. Sin embargo,
a diferencia de lo que se ha encontrado en otras especies marinas [11, 12], la profundidad no parece ser un factor de estructuración poblacional determinante. Esto sugiere que, contrario
a lo que sostiene el paradigma actual, para algunas especies
las diferencias de presión, salinidad, temperatura y niveles de
oxígeno encontradas a lo largo de gradientes de profundidad
no necesariamente representan barreras infranqueables. Hemos
identificado seis poblaciones principales: Atlántico norte, Atlántico sur, Índico meridional, Pacífico sur, Pacífico noroccidental, y
Pacífico nororiental (figura 3). El zoólogo noruego Hjalmar Broch
propuso en 1957, en un breve artículo publicado en la revista
Nature, que las posibles conexiones entre las poblaciones de
este octocoral se facilitaron por el mar Ártico, que comunica los
océanos Atlántico y Pacífico hacia el norte [13].
Sorprendentemente, encontramos que la población del Atlántico norte comparte una conexión histórica más reciente con las
poblaciones del hemisferio sur que con las poblaciones del Pacífico norte, que geográficamente son mucho más cercanas. Los
patrones de diversidad genética de este coral sugieren que la
especie se originó en el Pacífico oriental hace aproximadamente
diez millones de años (MA), muy probablemente en el hemisferio
norte, tras lo cual colonizó el hemisferio sur durante el período
del Mioceno tardío al Plioceno temprano, antes de que iniciara
su migración al Atlántico norte (figura 4).
Fuente: NOAA Okeanos Explorer Program, 2013 Northeast U.S. Canyons Expedition (http://oceanexplorer.noaa.gov/okeanos/
explorations/ex1304/dailyupdates/media/july21-hires.jpg)
Otros estudios previos sobre especies de tiburones espinosos
y briozoos, también conocidos como animales musgo, han encontrado este mismo patrón histórico de diversidad genética [14,
15]. Además, los patrones encontrados son consistentes con los
últimos modelos de circulación oceánica de la época [16]. Estos
resultados del mar profundo presentan un marcado contraste con
la hipótesis de un intercambio trans-Ártico [17] que sugiere una
conexión migratoria reciente entre el Pacífico norte y el Atlántico
norte, propuesta con base en la distribución de varias especies de
animales de aguas poco profundas, como algas rojas, estrellas de
mar, bivalvos, gasterópodos y percebes, entre otros.
Los patrones de diversidad genética observados y la historia
evolutiva del origen y colonización inferida para Paragorgia arborea podrían explicar los patrones de distribución actuales de
muchos otros grupos de especies marinas, por ejemplo, simbiontes de corales de aguas profundas, como estrellas de mar
y langostas, por lo que esta especie de coral podría haber jugado un papel determinante en la formación de la diversidad
faunística existente en aguas profundas. Más aún, sugerimos
que este mismo mecanismo de dispersión fue importante para
otros organismos del mar profundo y puede explicar los patrones
actuales de distribución y diversidad de muchas otras especies.
Esta investigación representa una contribución significativa a la
biología marina y la oceanografía por sus resultados pioneros,
que cambian paradigmas antiguos en estas disciplinas y permiten avanzar hipótesis para explicar patrones de biodiversidad
globales. Los datos generados en esta investigación proveen una
línea de base fundamental que puede ser usada para evaluar
posibles efectos de perturbaciones ambientales antropogénicas,
como sobrepesca, calentamiento global y acidificación oceánica,
que incidirían sobre las poblaciones que habitan el mayor bioma
terrestre. Además, crea nuevas oportunidades para examinar los
patrones de migración de otros organismos marinos.
El siguiente paso de este estudio será comprobar qué factores ambientales de menor escala producen las diferencias en la
composición genética de las poblaciones vecinas, tales como
las poblaciones del Pacífico noroccidental y nororiental, y tratar
de identificar las adaptaciones específicas de las poblaciones de
esta especie que viven en los extremos ambientales de su distribución, por ejemplo, a profundidades muy someras y profundas
y en condiciones de pH relativamente bajo y alto.
Esta investigación fue realizada en colaboración con el Dr. Timothy Shank, del Instituto Oceanográfico de Woods Hole, y se
basó en el trabajo apoyado por el Proyecto del Censo Global
de la Vida Marina en los Montes Submarinos (CenSeam); la Facultad de Ciencias, Departamento de Ciencias Biológicas de la
Universidad de los Andes; el Laboratorio Nacional de Sistemática
del Servicio Nacional de Pesquerías Marinas, de la Administración Oceánica y Atmosférica Nacional de los Estados Unidos
(NOAA); el Instituto Smithsonian; la Asociación Sistemática del
Reino Unido; la Sociedad Linneana de Londres y la Sociedad de
Investigación Sigma Xi. •
Figura 4. Patrón de migración hipotética de Paragorgia arbórea: 1. Origen en el Pacífico norte, probablemente en la parte occidental (~10 MA); 2. Migración al hemisferio sur en el Pacífico (5 MA);
3. Colonización del Pacífico sur (~5 MA); 4. Trasporte al oriente por medio de la corriente circumpolar antártica y colonización del Atlántico; 4’. Ruta alternativa de transporte al oriente por el Ecuador;
5. Migración al hemisferio norte en el Atlántico; 5’. Ruta alternativa de migración al hemisferio norte en el Atlántico por la vía marítima centroamericana; 6’. Colonización del Atlántico norte (~2 MA);
7 y 8. Continua migración circumpolar; 9. Colonización del Pacífico noroccidental (~6 MA).
Fuente: Mapa de batimetría base reproducido del mapa mundial Gebco 2013, www.gebco.net
Fuente: Deepwater Canyons 2013 - Pathways to the Abyss, NOAA-OER/BOEM/USGS (http://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/13midatlantic/logs/may19/media/bythitid2-hires.jpg)
Referencias
[1] Forbes E. Report on the Mollusca and Radiata of the Aegean Sea,
and on their distribution, considered as bearing on geology. London: British Association for the Advancement of Science; 1844.
[2]Glud RN, Wenzhofer F, Middelboe M, Oguri K, Turnewitsch R,
Canfield DE et al. High rates of microbial carbon turnover in
sediments in the deepest oceanic trench on Earth. Nature
Geoscience 2013; 6: 284-288.
[3]Sanders HL. Marine benthic diversity – a comparative study.
American Naturalist 1968; 102(925): 243-282.
[4]Cairns S. Deep-water corals: an overview with special reference to diversity and distribution of deep-water scleractinian
corals. Bulletin of Marine Science 2007; 81(3): 311-322.
[5] Herrera S, Shank TM, Sánchez JA. Spatial and temporal
patterns of genetic variation in the widespread antitropical
deep-sea coral Paragorgia arborea. Molecular Ecology 2012;
21(24): 6053-6067.
[6]Gage JD, Tyler PA. Deep-sea biology. Cambridge: Cambridge
University Press; 1991.
[7] Morrison CL, Ross SW, Nizinski MS, Brooke S, Jarnegren J,
Waller RG et al. Genetic discontinuity among regional populations of Lophelia pertusa in the North Atlantic Ocean. Conservation Genetics 2011; 12: 713-729.
[8] Quattrini AM, Georgian SE, Byrnes L, Stevens A, Falco R, Cordes EE. Niche divergence by deep-sea octocorals in the genus
Callogorgia across the continental slope of the Gulf of Mexico.
Molecular Ecology 2013; 22(15): 4123-4140.
[9]Sánchez JA. Systematics of the bubblegum corals (Cnidaria:
Octocorallia: Paragorgiidae) with description of new species
from New Zealand and the Eastern Pacific. Zootaxa 2005;
1014: 1-72.
[10]Buhl-Mortensen L, Mortensen PB. Crustaceans associated
with the deep-water gorgonian corals Paragorgia arborea (L.,
1758) and Primnoa resedaeformis (Gunn., 1763). Journal of
Natural History 2004; 38(11): 1233-1247.
[11] Prada C, Hellberg ME. Long prereproductive selection and divergence by depth in a Caribbean candelabrum coral. PNAS
2013; 110(10): 3961-3966.
[12] Miller KJ, Rowden AA, Williams A, Haussermann V. Out of their
depth? Isolated deep populations of the cosmopolitan coral
Desmophyllum dianthus may be highly vulnerable to environmental change. PLoS One 2011; 6(5): e19004.
[13]Broch H. The Northern Octocoral, Paragorgia arborea (L.), in
Sub-antarctic Waters. Nature 1957; 179(4574): 1356.
[14]Schwaninger HR. Global mitochondrial DNA phylogeography
and biogeographic history of the antitropically and longitudinally disjunct marine bryozoan Membranipora membranacea
L. (Cheilostomata): another cryptic marine sibling species
complex? Molecular Phylogenetics and Evolution 2008; 49(3):
893-908.
[15] Verissimo A, McDowell JR, Graves JE. Global population structure of the spiny dogfish Squalus acanthias, a temperate shark
with an antitropical distribution. Molecular Ecology 2010;
19(8): 1651-1662.
[16]Butzin M, Lohmann G, Bickert T. Miocene ocean circulation
inferred from marine carbon cycle modeling combined with
benthic isotope records. Paleoceanography 2011; 26(1):
PA1203.
[17] Vermeij GJ. Anatomy of an invasion – the trans-Arctic interchange. Paleobiology 1991; 17(3): 281-307.
Fuente: cortesia de Laura Olear.
http://lauraolearstudio.com/?page_id=7
LO QUE SIEMPRE
SE QUISO SABER
SOBRE EL SEXO
Y HASTA AHORA LO PODEMOS CONTAR:
EL CASO DE TRYPANOSOMA CRUZI
Lo que siempre se quiso saber sobre el sexo
y hasta ahora lo podemos contar:
el caso de Trypanosoma cruzi
Juan David
Ramírez
Becario posdoctoral en el
Molecular Parasitology Section,
National Institute of Allergy and
Infectious Diseases (NIAID),
National Institutes of Health
(NIH), Bethesda MD – USA.
[email protected] Felipe Guhl
Profesor emérito
del Departamento de
[email protected]
Los protozoos son organismos unicelulares del dominio Eukarya
que presentan una altísima diversidad de ciclos de vida y características metabólicas. Estos pueden ser heterótrofos, fagótrofos, depredadores, detrívoros o mixótrofos. En el phylum Protozoa se encuentra una serie de especies que han desarrollado una adaptación
al parasitismo y causan enfermedades en humanos y animales que
pueden considerarse graves para la salud pública. Entre estas enfermedades se encuentran la malaria, causada por el Plasmodium
spp., la leishmaniasis, causada por parásitos del género Leishmania, la toxoplasmosis, causada por el Toxoplasma gondii, la enfermedad de Chagas, causada por el Trypanosoma cruzi, la enfermedad del sueño, causada por el Trypanosoma brucei, la amebiasis,
causada por la Entamoeba histolytica, y la giardiasis causada por la
Giardia intestinalis, entre otras. La Organización Mundial de la Salud
(OMS) ha estimado que aproximadamente más de mil millones de
personas en el planeta se encuentran infectadas por parásitos protozoarios, lo cual constituye un serio problema de salud pública [1].
El entendimiento de la biología de estos organismos puede ayudar a la comprensión holística de las
enfermedades parasitarias. A pesar de la aplicación de las modernas técnicas de biología molecular, aún
no se conoce exactamente el mecanismo de reproducción de la mayoría de los protozoos causantes de
enfermedades parasitarias en el hombre y los animales. Estos microorganismos pueden presentar una
reproducción asexual por fisión binaria, y también sexual por gametos o por conjugación; pero en aquellos
organismos en los que se cree que se da la fisión binaria se ha observado un peculiar mecanismo de
intercambio genético. Por esta razón, actualmente se consideran tres hipótesis que pueden explicar los
mecanismos de reproducción de los protozoos: i) Tibayrenc y Ayala propusieron en 1991 que los protozoos
presentan una estructura clonal con infrecuentes eventos de recombinación [2]; ii) Harvey y Keymer demostraron en 1987 que los protozoos presentan una estructura netamente sexual con amplios eventos de
recombinación [3]; iii) Maynard-Smith et al. sugirieron en 1993 que los protozoos presentan una mezcla
de las dos hipótesis anteriores, o sea, que los protozoos experimentan eventos de recombinación y que
los productos de estos eventos (recombinantes ó híbridos) presentan una expansión clonal [4] (figura 1).
Desde 1990, diferentes investigadores han unido esfuerzos con el fin de corroborar los mecanismos
de reproducción de los protozoos. La secuenciación de genomas y su respectiva anotación ha sido
Somos solo clonales
sexo
Sexo y más sexo
Pero uno de nosotros
presentaremos
expansión clonal
Aunque yo rara vez
tengo sexo
Harvey and Keymer, 1987
Tibayrenc et al., 1991
Maynard-Smith et al., 1993
Figura 1. Diagrama de las hipótesis actuales que explican los mecanismos de propagación de los parásitos protozoarios.
Fuente: elaboración propia.
de gran utilidad en Leishmania, Giardia, T. brucei y T. cruzi con
el fin de buscar marcadores moleculares que puedan ayudar
a determinar la frecuencia de intercambio genético en poblaciones naturales o, asimismo, la ausencia de sexo y presencia
de estructura clonal pura. Un modelo ideal para esta determinación es el hemoflagelado Trypanosoma cruzi, agente causal
de la enfermedad de Chagas, una antropozoonosis que afecta
aproximadamente a diez millones de personas en Latinoamérica, y en Colombia, específicamente, 1,2 millones de personas.
Este parásito presenta una alta variabilidad genética evidenciada
en seis unidades discretas de tipificación (DTU por su sigla en
inglés) nombradas TcI-TcVI, con la reciente descripción de un
nuevo genotipo asociado a murciélagos llamado TcBat [5]. Una
DTU se define como un grupo de cepas que presentan la misma
característica genética. En Colombia se han reportado todas las
DTU que circulan en humanos, insectos vectores y reservorios,
de las cuales la TcI es la más frecuente (figura 2). Durante los últimos veinte años el CIMPAT ha recolectado muestras de T. cruzi
en un amplio número de especies de reservorios, triatominos y
pacientes con distintos fenotipos clínicos. A partir de estos aislamientos se han obtenido más de trescientos clones biológicos
que han sido analizados con una gran variedad de marcadores
moleculares, entre los cuales se rescatan el Multilocus Sequence Typing mitocondrial (MLSTm) y el Multilocus Microsatellite Ty-
ping (MLMT), que permiten obtener los fragmentos polimórficos
a nivel de genoma mitocondrial y nuclear. Mediante el análisis de
las características genéticas de estos clones se logró demostrar
una increíble diversidad genética y una inconguencia a nivel de
las filogenias de marcadores nucleares y mitocondriales (figura 3). La incongruencia a nivel filogenético sugiere eventos de
introgresión, y por ende, de recombinación genética. Estos eventos de incongruencia en filogenias se han demostrado en otros
parásitos protozoarios, como Leishmania y Giardia [6, 7, 8].
Para algunos autores, la incongruencia de filogenias no representa intercambio genético, debido a que son métodos matemáticos en los que se observan señales débiles de recombinación. Sin embargo, durante los últimos cuatro años hemos
aplicado algoritmos como MaxChi, GenCONV y RDP, entre otros,
según los cuales las señales de recombinación son altamente
frecuentes. Estos eventos de recombinación no han sido solo
observados en Colombia: en poblaciones naturales de T. cruzi en
Ecuador, Venezuela, Paraguay y Brasil se repite el mismo patrón,
lo que demuestra que la hipótesis de clonalidad de Tibayrenc y
Ayala debe ser reconsiderada.
La clonalidad, defendida como una de las hipótesis existentes,
no debe ser excluida como un mecanismo de reproducción.
Ciclo doméstico
TcI (70%)
TcII (20%)
TcIII (1.6%)
TcIV (3.6%)
TcV (2.2%)
TcVI (2,6%)
TcI (85%)
TcII (0.3%)
TcIII (5.5%)
TcIV (7%)
TcVI (1.1%)
TcBat (1.1%)
Ciclo selvático
Figura 2. Panorama ecoepidemiológico de la transmisión de las unidades discretas de tipificación del Trypanosoma cruzi en Colombia.
Fuente: elaboración de Juan David Ramírez.
De hecho, existen ciertas poblaciones en nuestros datos que
presentan una estructura netamente clonal. Es por esto que al
examinar las hipótesis existentes creemos que los protozoos, y
en especial el T. cruzi, cumplen lo propuesto por Maynard-Smith
et al.: existe una alta frecuencia de recombinación, y luego estos híbridos presentan una expansión clonal con el fin de tener
una estabilidad poblacional. Esto sugiere el planteamiento de
un nuevo mecanismo de “propagación sexual”, lo que hemos
podido corroborar con el establecimiento de genotipos robustos a nivel sub-DTU. En TcI hemos reportado dos genotipos:uno
asociado a las infecciones humanas (ciclo doméstico) y otro
relacionado con el ciclo silvestre de transmisión. Como tenemos la posibilidad de calibrar relojes moleculares con eventos
filogeográficos, hemos podido determinar, con análisis de coalescencia, el surgimiento y expansión de este genotipo humano,
que se ha denomidado TcIDOM. Estos análisis de coalescencia e
inferencia bayesiana han permitido encontrar asociaciones entre
la emergencia de este genotipo y los primeros asentamientos
humanos en el Pleistoceno tardío, con lo que se ha ratificado
que el humano es un accidente en el ciclo natural del T. cruzi
(figura 4). El surgimiento de este genotipo presenta serias consecuencias en términos de salud pública. Al realizar la caracterización molecular de este genotipo en pacientes chagásicos
crónicos con distintos grados de severidad se encontró que los
infectados con TcIDOM presentaban miocarditis severa y muerte
letal [9, 10]. Esto demuestra que el surgimiento de recombinantes puede conducir a la severidad de la enfermedad. Asimismo,
los patrones de superinfección juegan un papel importante tanto
en la biología del parásito como en la clínica de la enfermedad.
En un estudio retrospectivo de aislamientos de T. cruzi asociados
con la transmisión oral (jugos y alimentos) de la enfermedad de
Chagas se pudo observar que aquellos pacientes infectados con
varios genotipos de T. cruzi murieron una semana después de
infectarse, lo cual sugiere que conocer la biología del parásito
y sus mecanismos de reproducción es fundamental para comprender la clínica de la enfermedad [11].
Esta estrategia utilizada por el T. cruzi y otros protozoos es congruente con la evolución de los mecanismos de la reproducción
de los protistas, en la que todo comienza con la fisión binaria,
que es netamente “asexual” (tripanosomátidos, amebas, diplomonas, etc.), luego eventos de intercambio genético en los que
ocurre el de conjugación (ciliados), seguido de la esquizogonia,
en la que se alteran los mecanismos de reproducción asexual
y sexual (apicomplejos y esporozoarios). Siguiendo este orden
de ideas, los eventos de recombinación genética en la fisión
binaria no son un paradigma, y sencillamente demuestran evolución a un nivel microbiológico que no se había considerado
Genoma nuclear
6
82
2
10
1
12
13
6
9
95
8
7
84
93
88
7
11
5
84
86
100
99
85
99
100
Genoma mitocondrial
CAN III (TclV)
CM17 (Tclll)
0,040
ESM cl3 (TcII)
Figura 3. Introgresión mitocondrial de cien clones colombianos de Trypanosoma cruzi. En la izquierda se observa el gráfico multidimensional de un análisis discriminante de componentes principales
que muestra trece grupos definidos usando marcadores microsatélites (MLMT). En la derecha se observa una reconstrucción filogenética de máxima verosimilitud de cien clones basada en diez genes
mitocondriales (MLST). Las estrellas rojas demuestran los eventos de introgresión y la alta frecuencia de intercambio genético.
Fuente: [8].
l3
2
cl1
cl1
EH
SP
91,1
2
cl1
EM
cl15
FEC
cl8
SMA
l15
MGc
JLcl5
82,3
l14
CACQc
CGcl6
FcHcl6
Tcmarinke
Y
SL AS1
SLD D2cl cl2
1
N5P 1Eccl
1 6
Palm 4cl7
Coy1 ascl7
1cl1
2
NA3c
l4
SLB3cl2
SLA9cl7
NB2cl5
SN5cl7
AAD6cl7
X380cl11
Emergencia de TcIDOM
4,5
4
3,5
Log del tamaño efectivo poblacional
0,03
0
cl1
BB
EE
Rp
54 l61c
l1
0
PA cl9 6
Ne 1cl6
coc
llcl6
TV
X23 cl9
6cl8
Dm3
8cl1
6
Dm7c
l6
D18cl1
0
YTT1cl1
SR2cl7
X1082cl9
NR1cl10
SLDm2cl9
l7
NDm1c
1cl9
m
D
L
S
l2
YB1c
cl6
2
a
p
Ce
cl1 3
m1
l
AAD m18c 10
YD 44cl 0
5
l1
X1 16c Mcl2
D 1 l9
c
m
YD NC2
Tm
Xch
cl1
4
LER
cl1
1
DY
Rc
l15
YLY
cl1
4
SEV
cl12
cl7
LC V c
DAcl14
LJVP
JEMcl2
AAC11cl2
SN11cl3
Td3cl10
Td11cl7
Tdcl9
0
H10cl1
4
D1cl1
l15
YD1c
1cl3
AAC l10
5c
SLF 83cl2
AA
5
l
c
A7 cl17
11
Dm
AA
Ga
Genotipo TcIDOM
3
2,5
2
1,5
Limites del 95% HPD
1
0,5
0
0
Mediana de la estimacion
Bayesiana basado en un
modelo de creimiento
expansional
5000 10.00015.00020.00025.00030.00035.00040.00045.000
95% HPD de la emergencia
de TcIDOM
Emergencia de TcIDOM
Evidencia molecular de la colonizacion
humana en las Americas
Evidencia arqueologica de los primeros
asentamientos humanos en las Americas
Años antes del presente
Figura 4. En la izquierda se observa un árbol de distancias que demuestra dos grupos robustos y la emergencia del genotipo TcIDOM. En la derecha se observa el análisis de coalescencia bayesiana
que demuestra que la emergencia del genotipo TcIDOM coincide con los primeros asentamientos humanos del Pleistoceno tardío.
Fuente: [8].
anteriormente. Lo curioso de este proceso es la estrategia que
utilizan los protozoos para diversificarse. Con este enigma surge la posibilidad de fusión, mediante la cual dos organismos
diploides se unen para formar un organismo tetraploide que
tiene varias opciones: ser viable por erosión genómica y regresar a su estado de diploidia; perder una copia de cromosomas
y ser triploide, punto en el que la parasexualidad aparece como
una posible explicación, pues se sabe que evolutivamente los
hongos y protozoos no son tan lejanos; o por último, seguir en
estado de tetraploidia, en la que se genera una célula viable,
para de nuevo ir en contra de los tratados de biología celular
conocidos hasta el momento [12]. Esto pone de presente un
campo de investigación increíble y promisorio para entender a
fondo la biología de estos protozoos y dilucidar claramente el
mecanismo de fusión.
Actualmente, en los recombinantes encontrados con MLST y
MLMT estamos aplicando herramientas de genómica comparativa y deep-sequencing. Los primeros resultados demuestran
que en un mismo clon con cubrimientos por deep-sequencing de
8000x es posible encontrar mosaicos de distintas DTU dentro de
un clon TcI, lo cual demuestra claramente que el sexo es la regla
en el T. cruzi. A lo largo de estos años de investigación hemos desarrollado herramientas para solucionar los problemas que propone el T. cruzi, y que comenzaremos a aplicar en otros parásitos
que representan problemas de salud pública en Colombia. En
este sentido, los géneros Leishmania, Giardia y Cryptosporidium
se convierten en potenciales organismos de investigación que
serán evaluados a nivel de análisis de genomas con el fin de
validar previas hipótesis y demostrar que el sexo es la regla y es
un evento más ancestral que lo reportado previamente. •
Referencias
[1] World Health Organization (WHO). Millennium Development
Goals: progress towards the health-related 2010.
[2] Tibayrenc M, Kjellberg F, Ayala FJ. A clonal theory of parasitic protozoa: the population structures of Entamoeba, Giardia,
Leishmania, Naegleria, Plasmodium, Trichomonas, and Trypanosoma and their medical and taxonomical consequences.
PNAS 1990; 87(7): 2414-2418.
[3] Harvey PH, Keymer AE. Evolution: sex among the parasites.
Nature 1987; 330(6146): 317-318.
[4] Maynard J, Smith NH, O’Rourke M, Spratt BG. How clonal are
bacteria? PNAS 1993; 90(10): 4384-4388.
[5] Zingales B, Andrade SG, Briones MR et al. A new consensus
for Trypanosoma cruzi intraspecific nomenclature: second revision meeting recommends TcI to TcVI. Memorias do Instituto
Oswaldo Cruz 2009; 104(7): 1051-1054.
[6] Miles MA, Llewellyn MS, Lewis MD et al. The molecular epidemiology and phylogeography of Trypanosoma cruzi and parallel research on Leishmania: looking back and to the future.
Parasitology 2009; 136(12): 1509-1528.
[7]Birky CW Jr. Giardia sex? Yes, but how and how much? Trends
in Parasitology 2011; 26(2): 70-74.
[8] Ramírez JD, Guhl F, Messenger LA et al. Contemporary cryptic sexuality in Trypanosoma cruzi. Molecular Ecology 2012;
21(17): 4216-4226.
[9] Ramírez JD, Guhl F, Rendón LM et al. Chagas cardiomyopathy
manifestations and Trypanosoma cruzi genotypes circulating
in chronic chagasic patients. PLoS Neglected Tropical Diseases 2010; 4(11): e899.
[10]Burgos JM, Diez M, Vigliano C et al. Molecular identification of
Trypanosoma cruzi discrete typing units in end-stage chronic
Chagas heart disease and reactivation after heart transplantation. Clinical Infectious Diseases 2010; 51(5): 485-495.
[11] Ramírez JD, Montilla M, Cucunubá ZM et al. Molecular epidemiology of human oral Chagas disease outbreaks in Colombia.
PLoS Neglected Tropical Diseases 2013; 7(2): e2041.
[12]Akopyants NS, Kimblin N, Secundino N et al. Demonstration of
genetic exchange during cyclical development of Leishmania
in the sand fly vector. Science 2009; 324(5924): 265-268.
Fuente: Kristine Paulus, http://www.flickr.com/photos/kpaulus/4493710632/
UNA REVISIÓN DE LA BIOLOGÍA DEL
DIDELPHIS
MARSUPIALIS
Y SU RELACIÓN CON EL MAL DE
CHAGAS Y LA LEISHMANIASIS
JULIÁN DAVID APONTE QUIMBAY
Una revisión de la biología del
Didelphis marsupialis y su relación
con el mal de Chagas y la leishmaniasis
Julián David
Aponte Quimbay
Estudiante de
Ingeniería Ambiental en la
[email protected]
El Didelphis marsupialis es conocido por diferentes nombres comunes, como chucha de oreja negra, zorro mochilero, rabipelao,
zorro hediondo, gambá, raposo(a), comadreja, chucho, faro, fara,
runcho y zorra [1]. Pertenece a la familia Didelphidae, género Didelphis [2].
En algunos lugares, su carne sirve de alimento y es comparada con el sabor del pollo, a pesar de que
es un animal que despide un mal olor. En otras partes este mamífero es considerado plaga, ya que se
alimenta de gallinas, patos, aves cantoras, frutales, etc., y puede llegar a habitar en zonas urbanas y
suburbanas.
Figura 1. Macho adulto de Didelphis marsupialis
Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Didelphis_marsupialis_%28taxidermied%29,_American_Museum_of_Natural_History,_New_York_City,_New_York_-_20110107.jpg
Esta especie es de interés en salud pública debido a que sirve
como reservorio de diversas enfermedades graves para los humanos, como el mal de Chagas y la leishmaniasis [3].
Aspectos poblacionales
La distribución del Didelphis marsupialis es relativamente sencilla, ya que habita desde zonas abiertas hasta bosques maduros,
y ocasionalmente visitan fincas en busca de aves de corral y
frutos cultivados. También pueden consumir gusanos, culebras,
frutos, néctar, semillas, hojas, mamíferos, aves y otros pequeños
vertebrados e invertebrados. Demuestran una especial preferencia por los plátanos y bananos maduros.
Se caracterizan por ser nocturnos, solidarios y semiarborícolas,
excepto cuando crían, aunque en Costa Rica se reporta un gran
número de estos mamíferos de hábitos arborícolas [4]. Por lo
regular son nómadas: se ha observado que no pueden permanecer en una zona por más de dos o tres meses. En un estudio realizado en 2003 por Kristen Hagmann se evidenció que la hembra
suele ser más sedentaria que el macho, y que ambos emplean
el olfato y el tacto para desplazarse a lo largo de las zonas que
habitan, pero no suelen defender un área o territorio específico.
Sin embargo, cuando en las áreas por las que se desplazan se
cruzan varias madrigueras, cada mamífero (usualmente el macho) marca la zona con saliva, orina o sus excretas. Si dos o más
machos se encuentran, pueden presentar comportamientos
agresivos que manifiestan abriendo la boca, gruñendo, silbando
o arrastrando las patas, aunque por lo general tienden más a
distanciarse [5].
Sus madrigueras las hacen en huecos de troncos, dormideros
abandonados de otros mamíferos, grietas de rocas y techos de
casas. En la noche pueden llegar a caminar hasta un kilómetro,
y es fácil detectarlos, ya que sus ojos presentan un color rojo
cuando son alumbrados. El mal olor característico de estos mamíferos se debe a que se revuelcan en sus heces frescas, y si
son capturados, defecan y expelen una orina de olor muy fuerte,
irritante y desagradable, que dispersan agitando la cola.
Su peso oscila entre los 565 y 1.610 gramos, y, según la Human
Ageing Genomic Resources, pesan en promedio 0,2 gramos al
nacer [6]. Sin embargo, otro autor afirma que su peso al nacer
es de 2 gramos o 1/15 oz, de tal modo que pueden caber en
una cuchara de té [7]. Su cuerpo es de color negro o gris, con
dos capas de pelo: la primera es densa y amarilla o negra, la
segunda, o exterior, se caracteriza por ser gruesa, negra o gris.
Sobresale en su cara un amarillo aparentemente sucio, a veces
con líneas negras en la nariz, que cruzando por los ojos llegan
casi hasta las orejas, y por el centro de la corona, desde dentro
de las orejas a los ojos; sus mejillas son color amarillo, naranja
o blanco opaco; su nariz es rosa; las orejas son puntiagudas y
negras; su cola es desnuda, negra, blanca en la punta, y suele
ser más larga que la cabeza y el cuerpo juntos [8]. La longitud
de la cabeza y el cuerpo oscila entre los 263 mm a 430 mm; la
longitud de la cola, de 295 a 450 mm; la longitud del pie es de
42 a 69 mm, y la de las orejas, de 45 a 60 mm. Los machos
tienden a ser más largos que las hembras; sin embargo, se encontró que estas medidas pueden diferir según el país de origen;
por ejemplo, en Venezuela se encontró que la hembra adulta es
más grande y pesada que los machos adultos [9].
Fuente: http://ianloydwildlife.blogspot.com/
Figura 2. Cría de Didelphis marsupialis
Fuente: Maximiliam Paradiz, http://www.flickr.com/photos/maxorz/
La época de apareamiento comienza en enero, cuando el macho
comienza a marcar el terreno y la hembra a construir el nido
para la camada. En cautiverio se han evidenciado camadas de
hasta diez crías, y hasta tres camadas al año. Los cachorros nacen ciegos y sin pelaje, con una medida de 10 mm de longitud,
aproximadamente. Las crías alcanzan la madurez sexual entre
los ocho y los doce meses de edad, aunque en otro estudio se
demostró que las hembras son reproductivamente maduras a
los siete meses y pueden criar durante su primer año. Los picos
de nacimiento se dan en febrero y julio, y no suelen reproducirse
entre octubre y diciembre. En estado natural, su periodo de gestación dura de doce a trece días (un periodo significativamente
corto si se compara con el de otros mamíferos), y pueden nacer
hasta veinte crías, más de las que se pueden acomodar en la
bolsa o marsupio de la madre. Cabe aclarar que, debido al período de gestación tan corto, las crías nacen muy poco desarrolladas, y completan su crecimiento después de dos meses en el
marsupio; luego, a los cien días se destetarán. El promedio de
tetas es de nueve, aunque pueden llegar a trece, y el promedio
de crías que caben en su bolsa es de seis. Se ha visto también
que una hembra puede completar la crianza de sus cachorros
dentro del marsupio y al mismo tiempo estar preñada. El número
de crías de la camada varía dependiendo de la latitud; las más
pequeñas se encuentran cerca del ecuador.
Sus principales depredadores son lechuzas, culebras, el puma
(Puma concolor), el “manigordo” (Leopardus pardalis) y la mayoría de mamíferos carnívoros. Se ha demostrado, no obstante,
que el D. marsupialis tiene una gran resistencia al veneno de
las serpientes. La mortalidad es mayor en las crías recién destetadas.
Aspectos demográficos
Según la Corporación Suna Hisca, el Didelphis marsupialis
puede habitar en bosques húmedos y páramos; sin embargo,
otro estudio encontró que habitan sabanas y todos los tipos de
bosque, hasta de 2.000 metros de altitud, y que ocupan desde
bosques maduros hasta zonas perturbadas.
El Didelphis marsupialis es muy adaptativo, ya que puede habitar, como se mencionó, un rango extenso de zonas, excepto
aquellas que son muy áridas. Su diseminación es extensa: se
encuentra desde el oriente de México hasta el norte de Argen-
tina; en Colombia habita en todo el país. Cabe aclarar que la
gran cantidad de información obtenida a partir del análisis de
vida de este mamífero indica claramente que los fenómenos de
reproducción, densidad y supervivencia están estrechamente
relacionados con variables ambientales más complejas, entre
las que se incluyen las condiciones climáticas, la distribución,
abundancia y calidad de alimento, la relación predador-presa y
las condiciones de vivienda, entre otras.
La longevidad o período de vida del Didelphis marsupialis depende de si se encuentra en un medio salvaje o, por el contrario,
en cautiverio. En un ambiente salvaje puede vivir hasta dos años,
mientras que en cautiverio puede llegar hasta los siete años de
vida, aunque el promedio en cautiverio es de 4,2 años.
Aspectos epidemiológicos
Hindes y Mizell descubrieron en 1976 que las crías nacen sin
anticuerpos, y que los adquieren en las primeras horas, luego de
que comienzan a amamantar. Esto hace que el Didelphis marsupialis dependa de la lactancia materna para su supervivencia, y
de su periodo de incubación o permanencia en la bolsa materna
para su desarrollo. El largo periodo de estrecha relación entre
la madre y la camada puede podría explicar el alto grado de
infección natural encontrada en las zarigüeyas por Trypanosoma
cruzi, el agente que causa el mal de Chagas. Sin embargo, en
un estudio realizado por Jansen y otros en 1994 no se encontró
transmisión neonatal de T. cruzi en los animales utilizados para
la prueba, así como tampoco se observó que los parásitos invadieran glándulas anales. Los resultados que arrojó este estudio
sugieren, por ende, que los altos niveles de T. cruzi encontrados
en Didelphis marsupialis no provienen de una transmisión vertical de madre a hijos, sino que, por el contrario, las madres que
están infectadas transfieren grandes cantidades de anticuerpos
que protegen a las crías contra infecciones, en este caso particular, contra el T. cruzi. Esto puede ser explicado por el corto período de gestación y las características del embrión, que hacen
que sea poco probable una contaminación, ya que este tiene un
corto período de contacto con el interior de la madre y permanece cubierto, incluso después del parto, por un saco vitelino o
membrana mucosa [10].
En un experimento realizado por Ana Jansen con Didelphis marsupialis infectados natural o artificialmente con dos subgéneros de Trypanosoma —Trypanosoma (Schizotrypanum) cruzi y
T. (Megatrypanum) freitasi— se encontró que estos se multiplicaban en las glándulas anales de las zarigüeyas [11]; cuando el
material era inoculado al marsupial en el laboratorio, podía pasar
de las glándulas al torrente sanguíneo, donde se estimulaba la
producción de ciertos anticuerpos específicos que defendían al
animal. Estos descubrimientos condujeron a realizar otra investigación, en la que se identificó por qué las glándulas odoríferas
ofrecen un ambiente ideal para la reproducción de los trypanosomátidos. Este ambiente es propicio debido, en principio, a los
nutrientes y la temperatura del lugar, y al parecer porque los parásitos en las glándulas se ven perfectamente protegidos de las
defensas inmunológicas del marsupial. También se descubrió
que los Trypanosomas que habitan en los mamíferos han desarrollado una serie de mecanismos que les permiten reproducirse
en los tejidos de su sistema inmune. Es posible que estos mecanismos los hayan desarrollado en una confrontación pasada
y superada por los flagelados del parásito, ya que los insectos
hacen parte de la dieta de muchos mamíferos, y el Didelphis
marsupialis es uno de los que más los prefieren. De esta manera, pudieron haber atravesado el tracto digestivo hasta alcanzar
las glándulas anales.
En un estudio realizado por Teixeira y otros en el 2001 se encontraron 92 especies de triatominos silvestres, seis de las cuales están asociadas con microhábitats en las palmeras y once
correspondían a especies infectadas con T. cruzi [12]. De igual
modo, se ha encontrado que el chinche de sangre (Triatoma dimidiata) vive asociado al Didelphis marsupialis, pues habita en
las madrigueras de estos, que con frecuencia son portadores de
la enfermedad de Chagas (dos de cada tres de estos mamíferos
la portan).
De varias especies de mamíferos capturados en el bosque seco
tropical se obtuvo una muestra de veintidós Didelphis marsupialis. La confirmación de que en Colombia las zarigüeyas son un
foco frecuente de leishmaniasis visceral evidencia una estrecha
relación entre la picadura de flebótomos y el contagio en estos mamíferos [13]. Este mismo estudio concluye que el principal flebótomo involucrado en la transmisión es el Lutzomyia
evansi, que, según se ha comprobado en Colombia y Venezuela,
transmite leishmaniasis visceral. El Didelphis marsupialis es un
reservorio secundario de Leishmania guyanensis, Leishmania
infantum y Leishmania amazonensis [14].
Discusión
Luego de revisar diferentes reportes sobre la biología del Didelphis marsupialis resulta evidente la gran importancia que tiene
para el ser humano la existencia de este mamífero en zonas
rurales y semiurbanas del continente americano. Se ha demostrado que es reservorio de la enfermedad de Chagas y la leishmaniasis visceral y cutánea; el desarrollo y multiplicación del ciclo del T. cruzi, por ejemplo, en la glándulas anales del Didelphis
marsupialis no solo evidencia que este es un reservorio, sino que
puede ser también un vector de los parásitos [15].
Debido a sus características, puede introducir la enfermedad en
diferentes territorios, movido por su instinto nómada, por la búsqueda de alimento y la presión antropológica materializada en la
destrucción de su hábitat. De igual modo, tiene una alta capacidad adaptativa que le permite vivir y desarrollarse en diferentes
condiciones, exceptuando las propias de zonas áridas. A pesar de
que muchas poblaciones utilizan su carne como alimento, no se
Figura 3. Marsupio de una hembra
Fuente: Se publica con autorización de Adam Espelee Cohen e Ian Loyd, http://inkedanimal.com/wp-content/uploads/2011/11/IMG_5519.jpg.
ha encontrado evidencia de contagio por su consumo cuando la
carne es cocida.
Las infecciones adquiridas de forma natural tienden a ser estables y muy comunes: las tasas de contagio son muy altas.
Aunque es muy poco probable encontrar un Didelphis marsupialis con las glándulas anales infectadas con T. cruzi, para este
parásito el ambiente que ofrecen dichas glándulas es el más
propicio para desarrollarse, por estar alejado de las defensas
del animal. La supervivencia del parásito y los mecanismos de
adaptación que ha desarrollado son resultado de muchos años
de contacto e interacción, no solo con el D. marsupialis, sino
incluso con vectores triatominos.
A pesar de la cercanía física con la madre y el largo periodo de
lactancia del Didelphis marsupialis, no se identificó una transmisión vertical de T. cruzi durante este período. Los anticuerpos
transmitidos en la leche materna aseguran defensas suficientes
para afrontar los parásitos, a pesar de que en raras ocasiones se
encontró T. cruzi en la leche materna. Muy poco se sabe acerca
de los mecanismos que protegen a los recién nacidos en la condición tan vulnerable en la que nacen. Lo que sí se sabe es que
la madre transmite los anticuerpos necesarios en la lactancia,
y puede que otros factores que aún no han sido identificados.
En los bosques tropicales, algunas especies de palmas de hoja
ancha ofrecen las condiciones adecuadas para la contaminación, el desarrollo y dispersión de la enfermedad de Chagas
debido a que allí conviven diferentes clases de marsupiales y
triatominos que terminan por contagiar a las comunidades cercanas de estos mamíferos que allí habitan. Sin embargo, hacen
falta más estudios e inversión gubernamental para prevenir las
enfermedades aquí comentadas entre la población de estas zonas, que sufren condiciones de pobreza y aislamiento. •
Figura 4. Características de las garras del D. marsupialis
Fuente: Tony Alter, http://www.flickr.com/photos/78428166@N00/8679805238/
Referencias
[1] Morales-Jiménez AL, Sánchez F, Poveda K, Cadena A. Mamíferos terrestres y voladores de Colombia: guía de campo.
Bogotá: Fundación Biodiversa, 2004.
[2]Elizondo LH. INBio, http://darnis.inbio.ac.cr/FMPro?DB=ubipub.fp3&-lay=WebAll&-Format=/ubi/detail.html&Op=bw&id=1483&-Find.
[3]Adler GH, Arboledo JJ, Travi BL. Population dynamics of Didelphis marsupialis in northern Colombia. Oshkosh: Swets &
Zeitlinger, 1997.
[4]Antonio RL, Teixeira PSP. Emerging Chagas disease: trophic
network and cycle of transmission of Trypanosoma cruzi from
palm trees in the Amazon. Emerging Infections Diseases
2001; 7(1): 100-112.
[5] Hagmann K. Animal diversity web, http://animaldiversity.
ummz.umich.edu/site/accounts/information/Didelphis_marsupialis.html.
[6] Human Ageing Genomic Resources, http://genomics.senescence.info/species/entry.php?species=Didelphis_marsupialis.
[7]Benavides JM. Didelphis marsupialis. En Mamíferos silvestres
de Costa Rica. San José: Euned; 2000.
[8]Eisenberg K. Mammals of the neotropics, the northern neotropics. Chicago: University of Chicago Press; 1989.
[9] Durant P. Black-eared opossum Didelphis marsupialis linnaeus, 1758 en Mérida, Venezuela. Zoocriaderos 2001; 3(3):
7-18.
[10] Jansen A, Madeira F, Deane M. Trypanosoma cruzi infections
in the opossum Didelphis marsupialis: absence of neonatal
transmission and protection by maternal antibodies in experimental infections. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz 1994;
89(1): 41-45.
[11] Jansen AM, Carreira JC. Infection of a mammal by monogenetic insect trypanosomatids (kinetoplastida, trypanosomatidae).
Memórias do Instituto Oswaldo Cruz 1988; 83(3): 271-272.
[12] Teixeira AR, Monteiro PS, Rebelo JM, Argañaraz ER, Vieira D,
Lauria-Pires L et al. Emerging Chagas disease: trophic network and cycle of transmission of Trypanosoma cruzi. Emerging Infectious Disease 2001; 7(1): 100-112.
[13] Travi B, Jaramillo C, Montoya J, Segura I, Zea A, Goncalves A
et al. Didelphis marsupialis, an important reservoir of Trypanosoma (Schizotrypanum) cruzy and Leishmania (Leishmania)
chagasi in Colombia. The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 1994; 50(5): 557-565.
[14] World Health Organization. Control of the leishmaniases. Geneva: WHO; 2010.
[15] Jansen AM, Santos de Pinho AP, Varella Lisboa C, Cupolillo E,
Mangia RH, Fernandes O. The sylvatic cycle of Trypanosoma
cruzi: a still unsolved puzzle. Memórias do Instituto Oswaldo
Cruz 1999; 94(1): 203-204.
[16]Corporación Suna Hisca. Mamíferos. En Parque ecológico distrital de Montaña Entrenubes. Bogotá.
[ Entrevista con Nohora Elízabeth Hoyos ]
Nohora Elízabeth, como le gusta que la llamen, es una de las egresadas insignia
del Departamento de Ciencias Biológicas. Es alegre, jovial y se le nota a leguas
que ama lo que hace. Empezó sus estudios de Premédico en la Universidad de los
Andes, pero el enfoque asistencial, de diagnóstico y tratamiento de esta carrera
la desencantaron y empezó a sentir fascinación por la biología y la investigación,
porque su naturaleza es curiosa, exploradora, le interesa entender el porqué de las
cosas y, también, porque los alumnos de Premédico tomaban clases similares con
estudiantes de Biología.
En segundo año, y gracias a un trabajo sobre diabetes, salió a
explorar, sin Internet, sin celulares, a buscar información física.
Encontró la Sociedad Colombiana de Diabetes y tocó la puerta
de algún médico que le pudiera ayudar con el trabajo para la
universidad. Tuvo la fortuna de dar con el Dr. Jaime Ahumada,
que, cuando escuchó sus inquietudes científicas, la invitó a conocer los laboratorios de medicina nuclear del Instituto Nacio-
Fuente: fotografías de Juan Gabriel Sutachán.
nal de Cancerología. Ella, visitó los laboratorios de microscopía
electrónica, la verdad revelada en esa época, que permitía llegar
al fondo de las cosas y aumentar hasta un millón de veces una
partícula, un virus, una bacteria, y ver por dentro las células con
todas sus posibilidades y realidades. Nohora Elízabeth quedó
fascinada y se contactó con personas como el Dr. Efraín Otero,
director de Medicina Nuclear, que la introdujo en el medio, y el
Cancerología, donde ejerció la jefatura de Biología experimental
por varios años. Luego sería directora ejecutiva de la Asociación
Colombiana para el Avance de la Ciencia (ACAC) desde donde
lideró el proyecto para la creación del Programa Nacional para
la Apropiación Social de la Ciencia y la Tecnología que opera
desde hace quince años: Maloka. Actualmente es la presidente
¿Cómo definió su vida y sus proyectos futuros
el paso por la Universidad de los Andes?
Impactó mi vida en todos los aspectos. Ser uniandina representa
para mi una forma de abordar el mundo y de respetar y valorar
la vida en toda su magnitud. Me permitió construir mi proyecto de vida más allá de lo laboral y me posibilitó fortalecer tres
principios que aprendí en casa: el amor por aprender, el respeto y fascinación por la naturaleza, y el valor del compromiso
con la comunidad. Los Andes me orientó y me alineó para ser
quien soy hoy. Frecuentemente recuerdo que soy una orgullosa
uniandina, pues allí entendí que la ciencia debe estar orientada
al bienestar de la sociedad, que yo debía ir más allá de lo disciplinar. Los Andes me dio la fortaleza para abrir nuevos caminos
para la biología en tiempos en los que la biología no existía o era
considerada una disciplina de segundo nivel. Cuando trabajé en
el Instituto Nacional de Cancerología posicioné la biología como
algo trascendental, igual de respetable a la medicina, y desarrollé programas y proyectos para mostrar por qué la biología es la
gran plataforma para el sector salud. Entender el origen de las
patologías a nivel celular y articularlas con temas de prevención,
diagnóstico y tratamiento, representó una gran oportunidad para
estimular una mirada diferente hacia la Biología
Al regreso de la Universidad de Yale
¿cuál fue su balance del estado de la ciencia en Colombia?
Dr. Julio Enrique Ospina, patólogo que estaba montando el Laboratorio de Patología Ultraestructural. Les solicitó autorización
para ir a mediodía, cuando ellos salían a almorzar, a explorar
en las bibliotecas y laboratorios, y a mirar y aprender sola. Y así
comenzó su historia!
Se trasladó entonces al programa de Biología y empezó a conectar temas que estaba aprendiendo en el Instituto de Nacional de
Cancerología con materias como Virología de la Dra. Elizabeth
Grosse. Fue alumna de profesores ilustres del Departamento de
Ciencias Biológicas, como Hugo Hoenigsberg, de Genética, o el
profesor Alberto Cadena, que llevaba a sus alumnos a las cuevas
para estudiar los murciélagos.
Después de terminar su carrera salió del país para adelantar
estudios en Biología Molecular en la Universidad de Yale, y a
su regreso se vinculó nuevamente con el Instituto Nacional de
Fue dramático, y eso hizo que me volviera una abanderada del
tema, porque al regresar me di cuenta de los criterios, recursos,
políticas y programas para ciencia y tecnología eran aún muy
incipientes. Era casi heroico desarrollar un proyecto. Confieso
que tuve la tentación de regresar a Estados Unidos, pero decidí
quedarme y llamé al que fue el primer director de Colciencias y
primer presidente de ACAC, el doctor Alberto Ospina Taborda,
y le dije: “Yo quiero ir más allá de lo que me toca, porque aquí
no se puede trabajar en ciencia”. Y él me dijo: “Sí, tiene razón”.
Entonces me llamaron para presidir como voluntaria el Comité
Científico de la ACAC, e hicimos muchas cosas, desde hacer
boletines hasta abrir espacios para comunicar ciencia. Nos inventamos los “almuerzos científicos” para hablar y escuchar sobre temas importantes, y se empezaron a gestar iniciativas. En
1987 les propuse a los miembros del Comité que trabajáramos
por una ley de ciencia y tecnología, y de ahí nació la primera
ley, que creó el Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología. Así
entendí que sin políticas públicas, la ciencia y la tecnología no
lograrían el enfoque e impacto que requerían. En 1990 pasé a
ser la directora ejecutiva de la ACAC, y en 1994 lideré el proyecto para crear Maloka, como entidad privada sin ánimo de
lucro que estimula la vocación científica y desarrolla estrategias
de educación no formal para aportar a la apropiación social de
ciencia y tecnología.
¿Qué se necesita para incentivar aún más la ciencia
en el país, y qué podría hacer la Universidad para
aportar a este propósito?
Hay que llegar a un grupo muy importante, que son los líderes,
líderes públicos y privados, y hacer dos cosas en paralelo con
ellos: uno, que comprendan y se apropien del tema, y que sus
decisiones sean contundentes y de largo plazo. Por ejemplo, Colombia, con la segunda biodiversidad del mundo, debería tener
el programa más fuerte de América Latina en biotecnología. Esa
es una decisión de los líderes, y no solo del presidente, los ministros y los empresarios. Dos, hacer que, en paralelo, el tema
de la educación vaya más allá de lo formal.
La Universidad podría jugar un papel muy importante estimulando en la niñez y en la juventud la curiosidad y el amor por
explorar y comprender el entorno. Deberían existir conexiones
muy claras entre la educación básica y media y la Universidad
que les permita a los alumnos ingresar a la educación superior
con las capacidades y competencias que se requieren para ser
buenos científicos.
La Universidad puede ejercer un papel fundamental en el desarrollo de la ciencia en el país, diseñando programas con la comunidad, apoyados en sus docentes y universitarios, que generen dinámicas de cultura y formación ciudadana en estos temas.
¿Cree usted que la academia está cumpliendo
cabalmente con su obligación de formar nuevos
investigadores?
La academia quiere cumplir su función pero no tiene las herramientas adecuadas, le faltan recursos, conciencia ciudadana,
caminos, estrategias, estímulos, y en condiciones tan precarias
es difícil que cumpla bien esta función. Por eso creo que tanto la
educación formal como no formal e informal, que son los medios
masivos y la experiencia cotidiana, son la gran llave. Creo que
la educación de un país es el eje del cambio social, porque la
educación abre caminos a nuevas oportunidades para que las
personas puedan hacer sus proyectos de vida, y no solo su proyecto laboral, para crecer, aprender, mejorar y construir sueños:
la educación abre todas las puertas, la educación significa libertad, libertad responsable, con armonía y respeto por los demás.
En el país no hay políticas públicas adecuadas, o todavía son
muy débiles, para incidir en la educación en ciencia y en tecnología. Aún tenemos la tendencia a pensar que la ciencia es
una cosa lejana, incomprensible y aburridora, que les compete a
países desarrollados. Entones, hay que incidir a profundidad en
el tema de la educación, abrirla para fortalecer igualmente estrategias novedosas para la creación de conciencia ciudadana en
ciencia y tecnología. Hay que apostarle a este tipo de iniciativas
que hacen sinergia entre lo formal y lo no formal, que buscan
trabajar de la mano con los medios, que incentivan a los científicos para que salgan de los laboratorios, no para que dejen lo
que están haciendo, sino para contarle a la gente el impacto de
su ciencia, lo que hace la ciencia en Colombia, para mostrar cuál
es el producto de sesenta años de biólogos y microbiólogos, de
sus resultados de investigación y del impacto social y económico
que han logrado.
Como egresada estrella del Departamento de Ciencias
Biológicas, ¿cómo ve la contribución del Departamento
al desarrollo de las Ciencias Biológicas del país?
Es muy importante, significativo y valioso. Primero, por la personas que ha formado: son científicos de muy alto nivel que
se destacan en Colombia o en el exterior por los aportes que
han hecho al conocimiento en Colombia y en el mundo entero;
segundo, por la formación de docentes, que son un lujo y un
ejemplo; y tercero, por crear nuevos escenarios tan importantes
como el Centro de Investigación —CIMPAT—que dirige Felipe
Guhl. Hay muchos escenarios y ámbitos donde el Departamento
ha trascendido de manera muy significativa a la sociedad. Cada
egresado ha contribuido de manera notable. El Departamento
ha creado grupos y centros de investigación, así como líneas de
investigación de las que se nutren otras universidades y docentes de colegios.
¿Cuál es su opinión sobre los aciertos o desaciertos
de la nueva ley de regalías para apoyar el avance de
la ciencia en Colombia?
Primero, me parece un gran acierto que por lo menos haya un
camino para destinar recursos considerables a ciencia y tecnología. Ese es el gran acierto. Los desaciertos no los conocemos,
porque su aplicación apenas está empezando. Como en todo
proceso nuevo, experimental, creo que más que desaciertos habrá cosas para ajustar, pero es una oportunidad muy significativa para realizar proyectos mucho más ambiciosos en todos los
sentidos: en recursos, en impacto, en proyección a largo plazo, y
en alianzas entre entidades públicas, privadas y regionales. Ese
es un logro muy significativo para el país, pero el resultado no lo
podemos ver a corto plazo, y la vedad, no estábamos preparados
para enfrentar esos retos. De hecho, la mitad del dinero destinado para regalías no se adjudicó porque no había suficientes
proyectos de esa envergadura. Nos toca ajustarnos, ¡claro!, y
aprender a hacer macroproyectos y a asociarnos con el vecino
y con otros departamentos. Eso es muy interesante, porque en
Colombia no tenemos la cultura de trabajar por la sociedad. A
esa ley hay que buscarle las partes buenas, y ser parte de la
solución para ajustar las cosas que haya que ajustar.
Maloka fue el primer centro interactivo del país,
¿cuál ha sido el principal aporte de Maloka a la
educación en ciencias en Colombia?
Mostrar que sí se puede. Es su propia existencia, es una marca que está en el corazón de los colombianos, una marca que
asumen y asimilan las ciencias y la tecnología. Maloka abre las
puertas a las personas, crea conciencia ciudadana sobre temas
científicos. Y eso sí se ha logrado, no en la medida en que quisiéramos, porque quisiéramos llegar a los 48 millones de colombianos; pero hay miles de personas de todo el programa nacional
que han visto su vida transformada por Maloka. Se han mostrado otras formas de pensar; se ha trabajado con el sector de
educación formal; tenemos una red de veinte mil profesores con
los que trabajamos en estrategias de educación-aprendizaje; tenemos los clubes de ciencia y tecnología para niños y jóvenes
entre cuatro y siete años, que han sido un semillero importante
para estudiantes, políticos y empresarios. Maloka ha incidido en
muchas políticas públicas y en los planes de gobierno. El solo
mensaje de que la ciencia es de todos y para todos, es un gran
aporte.
¿Cuáles han sido los retos más difíciles de superar para
Maloka en estos quince años?
El más complejo ha sido la autosostenibilidad financiera, porque
debemos pagar impuestos muy altos y nacimos sin capital de
trabajo. Siempre faltan recursos para desarrollar nuevos proyectos y esto demora la gestión de programas prioritarios.
¿Cuál es su mensaje para las nuevas generaciones
que están iniciando sus estudios en la Universidad
de los Andes?
Que crean en ellos y en su capacidad de hacer realidad sus sueños. Que crean en la Universidad y crean y le apuesten a Colombia. Los invito a que sean líderes del cambio, que vayan más allá
de lo que les corresponde, porque son privilegiados. Que amen a
la sociedad y que sepan claramente que estudiar ciencias implica
la posibilidad de generar conocimiento para solucionar problemas
básicos de nuestra sociedad, brindando calidad de vida y bienestar para toda la ciudadanía. ¡Qué orgullo tan grande! •
Por Carolina Hernández
[ Noticias ]
Grupo de Ecología y Fisiología Vegetal
(EcoFiv)
EcoFiv es un nuevo grupo de investigación del Departamento de Ciencias
Biológicas que surgió en agosto del 2012. Es liderado por la nueva profesora de Fisiología Vegetal, Eloísa Lasso de Paulis, y tiene como propósito
general entender los mecanismos fisiológicos, ecológicos y evolutivos que
ayudan a mantener la diversidad vegetal y cómo esos mecanismos se verán afectados en un escenario de cambio climático. Actualmente el grupo
tiene un proyecto en curso en colaboración con el Instituto Smithsonian
de Panamá, que busca evaluar las consecuencias ecológicas y genéticas
de la reproducción clonal en arbustos de Piper del bosque tropical lluvioso, con el fin de resolver uno de los mayores rompecabezas de la biología:
la evolución y el mantenimiento del sexo. Otras investigaciones en curso,
con la intención de mejorar las predicciones de las consecuencias del
cambio climático en la biodiversidad, buscan evaluar la susceptibilidad
de especies de páramo y de bosque tropical seco al cambio climático;
en páramo, específicamente, a aumentos de la temperatura, y en bosque
seco, a cambios en la disponibilidad de agua. •
Biología
Computacional y Evolutiva
•
Durante 2011 y 2012, los grupos de Biología Computacional y
Evolutiva y el Laboratorio de Fitopatología colaboraron en la elucidación del genoma del agente causal de la roya del café, el hongo
Hemileia vastatrix. Este proyecto fue liderado por investigadores
de Cenicafé. El principal resultado fue el borrador del genoma
nuclear y mitocondrial de este hongo y su respectiva anotación e
información sobre variabilidad a nivel genómico entre ocho razas
de Hemileia. Los investigadores participantes esperan que estos
resultados permitan desarrollar nuevas herramientas para el monitoreo y manejo de esta enfermedad en nuestro país.
•
El grupo de Biología Computacional y Evolutiva, junto con investigadores de Cenipalma, viene participando desde 2012 en
el ensamblaje del transcriptoma de dos accesiones de la palma
de aceite que se destacan por sus fenotipos contrastantes en la
respuesta a la interacción con el hongo Thielaviopsis paradoxa.
Este trabajo permitirá entender los mecanismos moleculares responsables de la interacción en este sistema planta-patógeno, lo
que posibilitará proponer hipótesis que contribuyan a desarrollar
métodos para combatir al patógeno o generar nuevas variedades
resistentes de palma de aceite.
•
El grupo de Biología Computacional y Evolutiva fue liderado hasta
diciembre de 2012 por el Dr. rer. nat. Diego Mauricio Riaño Pachón, quien actualmente lidera un grupo de investigación en la
misma área en el Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do
Bioetanol en Campinas, Brasil (http://bce/bioetanol.cnpem.br/). •
Biología Molecular Marina
(Biommar)
El 14 de mayo de 2013 se celebraron los cincuenta años del intercambio académico entre Justus-Liebig-Universität-Gießen y Colombia. La
relación entre Colombia y la Universidad de Gießen inició cuando Mario
Laserna, rector de la Universidad de los Andes en 1963, inició la promoción de intercambio científico con la visita de los profesores R. Weyl
(Geología), H. Uhlig (Geografía), T. von Uexküll (Botánica) y W. E. Ankel
(Zoología). Esta etapa fue fundamental para lo que hoy es la Universidad de los Andes. Desde entonces ambas universidades han tenido un
sostenido vínculo académico, en el que se destaca el intercambio de
estudiantes de pregrado. En los últimos años, miembros de Biommar
han sido parte de la reactivación de esta relación con énfasis en el
doctorado, y este año han iniciado tres convenios de doble titulación
doctoral. Durante abril de 2013 el profesor Juan Armando Sánchez y
tres estudiantes doctorales —Luisa Dueñas, Elena Quintanilla e Iván
Calixto— fueron invitados por el profesor Bernd Werding al evento de
la celebración de los cincuenta años de Gießen-Colombia (Werding
es el delegado del rector de Justus-Liebig-Universität-Gießen para la
cooperación con Colombia y gestor principal del Center of Exellence in
Marine Sciences —CEMarin—). Durante la visita, el profesor Sánchez
fue vinculado como profesor adjunto del International Giessen Graduate
Centre for the Life Sciences (GGL), un consorcio de doctorados en ciencias de la vida de Gießen, principalmente en biomédicas y biotecnología. El GGL establece y unifica altos estándares a todos los programas
inscritos y ofrece una serie de beneficios y complementos para los estudiantes doctorales. Colegas de la Universidad de Gießen previamente
habían solicitado la apertura del área de Ciencias Marinas en el GGL, y
se inscribieron, además, los primeros diez estudiantes doctorales. Esta
invitación a Biommar incluyó el privilegio de que el Dr. Sánchez participara como tutor y los tres estudiantes doctorales de Uniandes asistieran
a la salida de “Biodiversidad Marina”, en el módulo de Zoología de la
maestría de Biología de la Universidad de Gießen, al mar Rojo (Dahab,
Egipto). En esta salida se estudió la fauna costera y sumergida de los
arrecifes coralinos que bordean el golfo de Aqaba, que incluye los arrecifes de coral mejor conservados y que es un punto caliente de altísima
diversidad, caracterizado por un sinnúmero de especies endémicas. •
Centro de Investigaciones Ecológicas
La Macarena
La conservación de bosques es clave para amortiguar efectos del cambio climático, ya que actúan como sumideros de carbono, captan el
carbono atmosférico y lo fijan en su biomasa por medio de los procesos
fotosintéticos. Recientemente, varios investigadores del Laboratorio de
Ecología de Bosques Tropicales y Primatología han trabajado para estimar la biomasa aérea (AGB) de veintitrés parcelas de vegetación de
una hectárea ubicadas en bosques de tierras bajas en distintos lugares
del país (Magdalena medio, Vichada, Sierra de la Macarena y Vaupés).
Allí han recopilado información florística, estructural y de densidad de
madera que ha permitió realizar cálculos sobre cuánta biomasa aérea
se está manteniendo en la vegetación leñosa. Así, se ha determinado
que la localidad que aporta mayor AGB promedio/ha es San Juan, en
el Magdalena medio (1.516 t ± 1,91), seguida por el parque nacional
natural Tinigua, en la Macarena (1.096 t ± 1,16), Caparú, en Vaupés
(1.016 t ± 1,4) y Tomo Grande, en Vichada (301 t ± 0,22). En general,
se ha encontrado que la mayor acumulación de biomasa aérea no está
relacionada directamente con la densidad de madera de los árboles, y
en cambio está positivamente relacionada con el tamaño promedio de
los mismos (medido como el diámetro de los troncos a la altura del pecho) y la diversidad local, lo que sugiere que en suelos más fértiles este
servicio ecosistémico es más eficiente. De hecho, los bosques inundables de aguas blancas —donde muchos sedimentos fértiles se han
depositado— son los que han hecho el mayor aporte. Curiosamente,
la localidad que mayor biomasa aérea promedio aporta es San Juan,
ubicada en una región que ha sufrido grandes procesos de intervención y deforestación, hasta el punto de que sus bosques se encuentran
totalmente fragmentados, hecho que aumenta aún más la importancia
de la conservación de bosques fragmentados. La investigación permite
concluir que bosques que crecen en suelos fértiles tienen un papel
determinante en la fijación de carbono, relativamente independiente de
la intervención antrópica (a menos que esta afecte la permanencia de
árboles grandes). •
Centro de Investigaciones en Bioquímica
(CIBI)
Los errores innatos del metabolismo constituyen un grupo de alteraciones hereditarias que afectan la función celular. En forma aislada,
cada enfermedad muestra una baja frecuencia, hasta el punto de ser
clasificadas como raras o huérfanas; sin embargo, en conjunto pueden
presentar una incidencia significativa en la población.
Desafortunadamente, muy pocos grupos de investigación se dedican a
la detección, confirmación diagnóstica y seguimiento de estos desórdenes, por lo cual uno de los principales objetivos del Centro de Investigaciones en Bioquímica es la implementación de nuevas estrategias para
el estudio de estas alteraciones en Colombia.
sangre seca recolectada en papel filtro. Esta estrategia permite acercar
a los pacientes al diagnóstico y seguimiento de estas enfermedades,
obviando las estrictas condiciones de refrigeración que requieren las
muestras líquidas durante su desplazamiento.
Con esta nueva estrategia de tamizaje, el CIBI ha logrado analizar a
más de 4.700 pacientes, de los cuales 242 han sido diagnosticados
con la enfermedad de Fabry (n=31), la enfermedad de Pompe (n=16),
el síndrome de Hurler (n=15), el síndrome de Maroteaux-Lamy (n=34),
la gangliosidosis GM1 (n=10), la enfermedad de Gaucher (n=101), la
enfermedad de Sandoff (n=1), la mucolipidosis (n=2) y el síndrome de
Hunter (n=31). En el último año el CIBI ha recopilado la información de
siete años de estudio para reportar, por primera vez en Colombia, el
estado del arte de estas enfermedades. Adicionalmente, este grupo de
investigación ha establecido nuevos protocolos para el diagnóstico de
enfermedades como la leucodistrofia metacromática y la enfermedad
de Krabbe, así como valores de referencia de biomarcadores para los
cuales no había reportes previos en Colombia. •
Centro de Investigaciones en
Microbiología y Parasitología Tropical
(CIMPAT)
Mediante cursos avanzados y actividades concretas de investigación,
este centro ha asumido como misión fortalecer la capacidad de investigación y formación de investigadores en las áreas de parasitología
básica, inmunología, biología molecular, epidemiología, arqueoparasitología, helmintología, ecología sensorial de insectos vectores, entomología médica y manejo e interpretación de sistemas de información
geográfica (SIG).
Sus objetivos son impulsar y promover el desarrollo de la investigación
biomédica y de las ciencias biológicas; entrenar y capacitar estudiantes
a nivel de pre y posgrado en el estudio, manejo y control de enfermedades tropicales; asesorar a los diferentes entes de salud involucrados
en prevención, control y manejo de enfermedades tropicales como la
leishmaniasis, la enfermedad de Chagas y el Dengue.
El CIMPAT adelanta estudios que permiten una mejor comprensión de
los factores de riesgo que condicionan la transmisión de las enfermedades tropicales en los diferentes escenarios de transmisión, así como
la de la biología de los parásitos y su patología.
Como parte de dicho proceso, el CIBI ha orientado sus esfuerzos especialmente al tamizaje y diagnóstico de los desórdenes lisosomales, un
grupo de enfermedades metabólicas respecto de las cuales el CIBI ha
reportado los primeros resultados relacionados con el comportamiento enzimático de población control y de pacientes afectados por estas
alteraciones.
En sus 43 años de funcionamiento, el CIMPAT ha desarrollado diferentes investigaciones que han dado como resultado la publicación de
más de cuatrocientos artículos en revistas nacionales e internacionales,
quince libros y dieciocho capítulos en diferentes publicaciones, materiales que han hecho un valioso aporte al conocimiento de las enfermedades tropicales. A la fecha, 132 estudiantes de posgrado a nivel de
maestría y tres de doctorado se han formado en el Centro.
Para ello, desde hace varios años el Centro de Investigaciones en Bioquímica viene desarrollando protocolos de tamizaje en muestras de
Estudios realizados por el CIMPAT han conducido a la promulgación
del decreto-ley que hace obligatorio el diagnóstico de la enfermedad
de Chagas en todos los donantes en bancos a nivel nacional. Otras
investigaciones lideradas por el Centro han conducido la creación de
iniciativas continentales para el control de la enfermedad de Chagas,
concretamente, las Iniciativas de los Países Andinos y los Países Amazónicos.
Igualmente, entre 1996 y 2002 el CIMPAT lideró en Colombia la creación del Programa Nacional de Control de la Enfermedad de Chagas. •
Grupo de Investigación de Bioquímica y
Biología Molecular de Parásitos
(BBMP)
La investigación de este grupo se centra en la identificación de blancos terapéuticos para el control de parásitos Toxoplasma gondii, un
organismo considerado modelo entre los parásitos Apicomplexa. Se
ha demostrado que la síntesis de pirimidinas es una vía indispensable para la replicación del parásito; por tanto, el interés del grupo se
centra en caracterizar las enzimas involucradas en la ruta, con el fin de
hacer una búsqueda racional de compuestos con potencial inhibitorio.
En este proceso se conjugan herramientas bioinformáticas como docking molecular con producción de proteínas recombinantes y ensayos
cinéticos. Este grupo también trabaja un proyecto en colaboración con
el Mycology and Plant Disease Laboratory (LAMFU) consistente en estudiar esta vía como posible punto de control químico del patógeno de
plantas Phytophthora infestans. Por otra parte, el BBMP, en cooperación
con la Universidad Distrital, desarrolla una investigación para tratar de
dilucidar la relación entre el metabolismo de pirimidinas en plantas de
arroz con resistencia a estrés abiótico. Adicionalmente, en colaboración
con el grupo de Biofísica del Departamento de Física de la Universidad
de los Andes, adelanta estudios sobre los compuestos de venenos de
serpientes colombianas. •
Laboratorio de Micología y Fitopatología
(LAMFU)
Este laboratorio, dirigido por Silvia Restrepo y Adriana Bernal, ha hecho
grandes avances en los campos de la fitopatología, el control biológico y
la micología médica. En el área de la fitopatología, el grupo ha participado en investigaciones de avanzada en genómica con los primeros estudios en genómica poblacional de bacterias patógenas de tomate y yuca.
Estos estudios le han permitido al LAMFU hacer aportes importantes
en el área de la filogenómica de fitopatógenos, como el primer estudio
filogenómico reportado para el género Xanthomonas. Adicionalmente,
ha reportado el primer gen de patogenicidad del Xanthomonas axonopodis pv. manihotis o Xam, causante del añublo bacteriano de la yuca;
dicho gen codifica una proteína que entra a la célula vegetal y activa
transcripción de ciertos genes en la yuca, para ventaja de la bacteria.
En otros sistemas fitopatológicos, el LAMFU ha avanzado hacia la era
postgenómica con estudios de transcriptómica de plantas de papa infectadas con el Oomycete causante de la gota de la papa (Phytophthora
infestans). En estos estudios se han propuesto genes candidatos de
resistencia de la papa que podrían ser útiles en programas de mejoramiento para el control de esta grave enfermedad.
En el área de control biológico, el grupo ha hecho avances notables en
el aislamiento de hongos endófitos de frailejón que tienen el potencial
de controlar varias enfermedades, incluida la gota de la papa. Además,
el grupo ha descubierto en el hongo Lecanicillium una solución natural
que puede salvar al tradicional caucho sabanero de Bogotá del insecto
escama que lo está deteriorando. Estos dos hongos pueden parasitar al
patógeno e insecto de plantas, respectivamente, por lo que se convierte
en una estrategia promisoria para el control de la enfermedad y de la
plaga.
En el área de micología médica se realizaron avances en elucidar las
relaciones filogenéticas de especies de la levadura asociada a dermatitis atópica (Malassezia sp.). Adicionalmente, el LAMFU ha determinado
algunos de los factores predisponentes a la dermatitis atópica. •
Laboratorio de Diagnóstico Molecular y
Bioinformática
(LDMB)
Desde la creación del LDMB, en 2004, los investigadores de este centro, en conjunto con investigadores de varias instituciones hospitalarias,
han enfocado sus esfuerzos en el avance del conocimiento en el ámbito de la salud, y específicamente en el campo de las enfermedades
infecciosas con énfasis en el diagnóstico de patologías respiratorias y
gastroduodenales, entre ellas, el cáncer gástrico. Como parte de ello,
en 2012 el LDMB y la Fundación Neumológica Colombiana obtuvieron como reconocimiento a sus aportes el Premio a la Excelencia en
Investigación concedido por la Asociación Colombiana de Neumología
Pediátrica, por el trabajo titulado “Determinación de la prevalencia de
Mycoplasma pneumoniae mediante técnicas moleculares en una población seleccionada de niños de 2 a 15 años con crisis de asma”, y
asimismo un premio por el trabajo de investigación “Uso de la reacción
en cadena de la polimerasa (PCR), secuenciación y caracterización de
cepas virulentas de Helicobacter pylori en niños con patologías gastroduodenales”, en el Congreso Internacional de Gastroenterología,
Hepatología y Nutrición Pediátrica. Este último trabajo, realizado de manera conjunta con investigadores de la Fundación Santa Fe de Bogotá,
estuvo orientado a la detección de Helicobacter pylori y la caracterización molecular del gen cagA en niños y adolescentes con enfermedad
gastroduodenal. Tanto estos como los otros trabajos realizados en el
Centro tienen gran trascendencia desde dos puntos de vista: desde la
visión del clínico y desde una visión científico-tecnológica, ya que, por
una parte, aportan al conocimiento de los agentes etiológicos y a la
determinación de su prevalencia, y por otra, al desarrollo y aplicación
de métodos de diagnóstico más sensibles y específicos. Estudios como
estos contribuyen a mejorar nuestro conocimiento a nivel epidemiológico de estas enfermedades que aquejan a la población infantil, con
miras a establecer estrategias para la prevención y mejor tratamiento
de estas dolencias. •
Laboratorio de Ecología Molecular de
Vertebrados Acuáticos
(LEMVA)
En mayo de 2013, investigadores del Laboratorio de Ecología Molecular
de Vertebrados Acuáticos enviaron dos reportes para que fueran considerados como insumos científicos en las discusiones que se llevaron a cabo
entre el 3 y 15 de junio del presente año en la isla Jeju, en Corea del Sur.
Dichos reportes se presentaron a consideración del Subcomité de Pequeños Cetáceos, en el que científicos de los países miembros de ese tratado
internacional discuten diversos aspectos relacionados con la conservación
y el manejo de cetáceos como delfines, marsopas y ballenas picudas.
Uno de los reportes presentó resultados de investigaciones sobre comercialización de mota, un pez carroñero que en nuestro país se vende
como si fuera “capaz del Magdalena” y que se captura en algunas zonas del Amazonas de Brasil utilizando delfines rosados como carnada.
El segundo reporte presentó resultados iniciales sobre una investigación en curso sobre estructura poblacional de delfines nariz de botella
(Tursiops truncatus) en Bocas del Toro (Caribe panameño). En ese lugar,
estos delfines son un atractivo turístico importante, pero a veces las actividades ecoturísticas de observación de estos animales no se realizan
de manera responsable, lo que parece estar afectando a los delfines
y las áreas usadas por estos animales. Los resultados del trabajo de
investigación doctoral de Dalia Barragán, estudiante del Departamento
de Ciencias Biológicas de la Universidad de los Andes, demuestran que
los animales de esta población presentan diversidad genética limitada
y parecen estar genéticamente aislados de otras poblaciones de estos
delfines en el Caribe. Esta es una información clave para que el Gobierno panameño pueda establecer programas de manejo de la población y
observación responsable de cetáceos en esas aguas.
Colombia es miembro de la Comisión Ballenera Internacional desde
2010, y la profesora asociada del Departamento de Ciencias Biológicas,
Susana Caballero, es uno de los delegados científicos por Colombia
ante esa comisión. •
Laboratorio de
Genética Humana
El Laboratorio de Genética Humana (LGH), en colaboración con la Universidad Hebrea de Jerusalén, desde hace varios años viene desarrollando una investigación dirigida a buscar nuevos antibióticos mediante
el estudio de las sustancias secretadas por la piel de las ranas en cultivos de microórganos. Recientemente, estudios realizados principalmente por la estudiante de doctorado Carolina Muñoz, bajo la dirección de los profesores Helena Groot y Eduardo Mitrani, en el LGH de
la Universidad de los Andes, obtuvieron resultados muy promisorios al
identificar y caracterizar ocho péptidos con actividad antibiótica contra
cepas bacterianas de interés para la salud pública, como el S. aureus,
E. coli, P. aeruginosa y S. typhimurium.
Del 27 al 29 de junio de 2012 se realizaron las Primeras Jornadas Internacionales de Autismo, evento organizado por la profesora María Claudia
Lattig en el que se congregaron familias, profesionales y estudiantes para
profundizar sobre este trastorno y dar a conocer herramientas de última
generación para la intervención del trastorno del espectro autista (TEA).
Esta condición se exploró desde diversos campos del conocimiento, como
son la psicología, la educación, la intervención y la genética. Durante las
Jornadas se consolidaron colaboraciones con entidades como el Ministerio de Salud y Protección Social y el Hospital for Sick Children, de Toronto.
En el último año, el LGH recibió varias distinciones. Una de ellas es
el Premio Academia Nacional de Medicina a la Investigación Científica
2012 por un trabajo que resalta el impacto de las alteraciones genéticas, inmuno-fenotipo y de proliferación celular en pacientes pediátricos
con leucemia linfioide aguda. Dicho trabajo tiene una repercusión notable en el diagnóstico y tratamiento de los pacientes. La investigación
fue realizada por el LGH (M. Mercedes Torres y Liliana Vásquez) en colaboración con la Fundación Santa Fe de Bogotá (Sandra Quijano, Carlos
Saavedra y Rafael Andrade, entre otros).
En ese mismo premio el LGH recibió mención honorífica por el trabajo “Identificación y caracterización de dos receptores en la hormona
tiroides (TRb) en dos familias colombianas con RTH”, realizado por M.
Claudia Lattig, M. Consuelo Lozano, F. Salguero y otros.
Otra distinción obtenida es el Premio Sociedad Colombiana de Medicina
del Trabajo, por la investigación “Evaluación de la exposición a plaguicidas y efectos genotóxicos en trabajadores agrícolas de cultivos de
arroz”, trabajo realizado en colaboración con el Instituto Nacional de
Salud y la Universidad del Rosario (Marcela Varona, Diana Narváez, Helena Groot y Carlos Torres, entre otros).
Recientemente, Helena Groot, directora del Laboratorio de Genética Humana, fue nombrada miembro de número de la Academia Colombiana
de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. •
Microbiológicas
(CIMIC)
Este centro, fundado por la Dra. Elizabeth Grosse (q. e. p. d.), inició liderando proyectos básicos en el conocimiento de microorganismos nativos de
utilidad en los campos ambiental, agrícola y de salud pública en Colombia.
La transferencia de resultados de investigación básica en procesos tecnológicos de interés para el sector privado, particularmente desde el
año 2002 a empresas de la industria petrolera, ha sido uno de los principales aportes del grupo de investigación, de manera que el manejo de
pasivos ambientales y la recuperación de suelos es un proceso continuo
y funcional en lugares de Casanare, Arauca y Meta.
Con la continua participación de estudiantes en formación a nivel de
pregrado, maestría y doctorado, la investigación básica se ha dirigido a
1) la secuenciación de genomas de bacterias nativas degradadoras de
hidrocarburos, y con alta capacidad de acumulación de metales como
plomo, cromo, arsénico, uranio y níquel; 2) al análisis de transcriptomas
y desempeño de consorcios microbianos degradadores, para determinar las relaciones de cooperación o antagonismo que se establecen
entre ellos; 3) al entendimiento de los mecanismos de acumulación de
metales por la presencia de la proteína capaS en la bacteria Lysinibacillus sphaericus.
En control biológico de mosquitos transmisores de enfermedades tropicales, un tema clave para el sector de la salud, en lo que respecta a aislamientos nativos de la bacteria L. sphaericus, el CIMIC ha determinado
que su actividad entomopatógena contra larvas de Culex quinquefasciatus se relaciona tanto con la toxina binaria como con la pared celular
y la proteína capaS. Por otra parte, en el desarrollo de alternativas a la
resistencia bacteriana a los antibióticos, desde el año 2007 se trabaja
con bacteriófagos, virus que infectan bacterias: se desarrollan cocteles de fagos contra cepas de bacterias multirresistentes, que han sido
efectivos en ensayos in vitro e in vivo en modelos animales.
Estas investigaciones se realizan en colaboración con hospitales, centros de investigaciones y la industria privada. El CIMIC colabora activamente con diferentes unidades de la Universidad de los Andes para
desarrollar proyectos interdisciplinarios en biotecnología. •
Laboratorio de Ecología Microbiana
y de Alimentos
(LEMA)
El LEMA realizó el trabajo “Bioinformatic Analysis of Virulence Regulator
PrfA and Antimicrobial Resistance of Listeria monocytogenes Isolated
from Artisan Cheeses in Cundinamarca”, que reportó en nuestro país
la presencia de genes de virulencia en cepas circulantes de Listeria
monocytogenes aisladas de alimentos, y obtuvo el primer puesto en el
II Premio ACTA a la Investigación en Inocuidad de Alimentos, otorgado
por ACTA en 2012. De igual manera, en la tesis “Virulence Evaluation
of Listeria monocytogenes Strains Isolated in Colombia” se puso en evidencia que en Colombia las cepas de L. monocytogenes aisladas de
alimentos tienen capacidad invasiva en ensayos en líneas celulares. El
trabajo titulado “Bacterial Characterization of Aphrodisiac Drinks Based
on Crab, a Traditional Artisan Colombian Beverage” informó que algunos
jugos tenían Listeria monocytogenes y Salmonella sp. Estos dos microorganismos son patógenos y no deberían estar en dichos alimentos.
En Colombia existe legislación para combatir la Salmonella sp., pero
no contra la Listeria monocytogenes, por lo que no es obligatoria su
detección. En otros productos también se encontraron las mencionadas bacterias, en particular en un estudio en salchichón y mortadela
de tiendas de barrio. También se han encontrado diferentes bacterias
multirresistentes a antibióticos, como S. aureus, Enterococcus sp., Salmonella sp., Pseudomonas sp. y Escherichia coli, aisladas de alimentos
como ensaladas, hortalizas, hortalizas de cultivos orgánicos y agua.
Finalmente, también por medio del proyecto interdepartamental realizado con el Departamento de Química, se determinó una gran actividad
antimicrobiana del aceite esencial extraído de las hojas de guayaba,
contra bacterias patógenas transmitidas por alimentos. Los resultados
de estos últimos trabajos realizados por el LEMA aportan información
valiosa para la salud pública y para el sector industrial del país, y podrían servir de base para una agenda de investigación sobre ese tema y
para la toma de decisiones sobre inocuidad alimentaria en Colombia. •
Grupo de Palinología y
Paleoecología Tropical
El Grupo de Palinología y Paleoecología Tropical fue creado en 2010,
y desde entonces su principal objetivo ha sido darle una perspectiva
temporal más amplia a los estudios ecológicos y de biodiversidad mediante la reconstrucción de la vegetación y del clima del pasado en
la región neotropical (especialmente durante el Cuaternario). Nuestra
principal herramienta es el análisis palinológico en sedimentos marinos,
costeros y continentales, que junto con el aporte de otras técnicas nos
permite abordar preguntas acerca de la historia de los ecosistemas en
relación con los cambios climáticos, los patrones de biodiversidad y las
interacciones entre grupos humanos, clima y vegetación. Durante estos
años ha trabajado en la reconstrucción de la historia de los humedales
costeros del Caribe en relación con eventos extremos (e. g., huracanes)
y con los cambios del nivel del mar. De manera complementaria, trabaja
en la caracterización de las comunidades de dinoflagelados marinos en
aguas del Caribe y del océano Pacífico tropical, como una herramienta
con gran potencial en estudios estratigráficos, paleoceanográficos y
biogeográficos que hasta ahora no se ha explorado en Colombia. Algo
en lo que ha hecho mayor énfasis durante este tiempo es la creación
de una nueva línea de paleoecología humana para abordar el análisis
interdisciplinario de la historia de la ocupación humana de los Andes
colombianos. Con ello se pretende sentar las bases para el análisis de
los contextos paleoecológicos en los que habitaron los antiguos pobladores de los Andes colombianos, especialmente en la zona del valle
medio del río Cauca y la sabana de Bogotá. El grupo también ha trabajado en la conformación de colecciones de referencia que comprendan
diferentes indicadores arqueobotánicos (polen, semillas, maderas), que
tendrán un amplio rango de aplicabilidad en distintas disciplinas. Con
métodos palinológicos y geoquímicos está analizando las condiciones
ambientales que prevalecieron en la zona cafetera colombiana hace
10.000, años y está explorando el potencial paleoclimático de altísima
resolución de maderas subfósiles provenientes de la misma región. •
[ Artículos destacados ]
Phylogenetic distance
Contrasting responses
and species richness interactively affect of two Caribbean mangroves to
the productivity of bacterial communities sea-level rise in the Guajira Peninsula
(Colombian Caribbean)
P. A. Venail y M. J. Vives
Ecology 2013; in press.
Los microorganismos, bacterias, virus,
microalgas, protistas y hongos son modelos excepcionales para el trabajo de
laboratorio. Sin embargo, a pesar de las
grandes ventajas que ofrecen, han sido
poco utilizados para dar respuesta a preguntas de la ecología, como por ejemplo
explicar el porqué de la existencia de diversidad de especies en un ecosistema, o determinar si esta diversidad
es realmente necesaria. Este trabajo presenta el uso de comunidades
bacterianas de complejidad variable y expone el impacto que pueden
tener la diversidad taxonómica y la diversidad genética de la comunidad en un contexto de degradación de petróleo. Se encontró que las
comunidades de bacterias de alta diversidad filogenética, es decir, con
poca similitud genética entre ellas, son más productivas que aquellas
compuestas de bacterias con mayor similitud genética. Los resultados también mostraron que la naturaleza de las fuerzas subyacentes
al efecto de la diversidad filogenética depende del número de tipos
de bacterias presentes. Las observaciones confirmaron que los experimentos con microorganismos generan datos que permiten cuantificar
el impacto de su diversidad en la provisión de servicios ecosistémicos.
Los microorganizmos cumplen papeles esenciales, como la remoción
de contaminantes, y su estudio contribuye con una mekor comprensión
de las relaciones que establecen mientras realizan sus funciones.
http://dx.doi.org/10.1890/12-2002.1
L. E. Urrego, A. Correa-Metrio, C. González,
A. R. Castaño y Y. Yokoyama
Palaeogeography, Palaeoclimatology,
Palaeoecology 2013; 370: 92-102.
En la actualidad, el aumento del nivel del
mar asociado al calentamiento global es
una de las principales amenazas que enfrentan los ambientes costeros. Por tanto,
es prioritario entender la interacción entre
los factores globales, regionales y locales
que definen el grado de vulnerabilidad de
los ecosistemas que se asientan en estas áreas. En este artículo, Urrego y colaboradores logran reconstruir las variaciones de la vegetación
costera durante los últimos 6000 años como respuesta a los cambios
del clima, mediante el análisis palinológico de dos núcleos perforados
en manglares del Caribe colombiano. En el artículo se muestra cómo
los aumentos del nivel del mar ocurridos hace 6000 y 3000 años promovieron la expansión de los manglares en áreas que recibían aportes
de agua dulce y sedimentos de los ríos. Se identificó una intensa sequía ocurrida hace 2450 años debido a la intensificación de los vientos alisios, y se observó una más reciente tendencia generalizada a la
pérdida de áreas de manglar como resultado de la erosión costera y la
intervención antrópica. Pero el mensaje es claro: no todos los ecosistemas costeros han respondido igual a los mismos cambios del clima,
ni tampoco tienen la misma capacidad de enfrentar las perturbaciones
naturales y antrópicas. A partir de este estudio vemos cómo los aportes
de agua dulce y de sedimentos provenientes de los ríos cercanos son
los que realmente determinan si un manglar puede o no soportar las
tasas aceleradas de aumento del nivel del mar.
http://dx.doi.org/10.1016/j.palaeo.2012.11.023
In search of magnetosensitivity and
ferromagnetic particles in Rhodnius
prolixus:
behavioral studies and vibrating sample
magnetometry
D. Giraldo, C. Hernández y J. Molina
Journal of Insect Physiology 2013;
59(3): 345-350.
El insecto Rhodnius prolixus es un hematófago obligado en todo su ciclo de
vida. Cuando el R. prolixus rompe el
grupo hemo de la sangre, libera energía
y deja una cantidad de átomos de hierro
con potencial para acumular partículas
ferromagnéticas en diferentes partes del
cuerpo del insecto y ser utilizadas como magnetorreceptores durante
su dispersión activa. Este estudio buscó primero detectar por vibrating
sampling magnetometry la presencia de partículas ferromagnéticas en
el cuerpo del R. prolixus, y luego complementar los resultados mediante experimentos que mostraran el efecto sobre el comportamiento
del insecto ante cambios artificiales en el campo magnético local. Los
resultados demostraron que el R. prolixus no presenta partículas ferromagnéticas en su cuerpo, y ante los cambios en el campo magnético
tampoco se registraron movimientos corporales significativos. El papel del hierro liberado durante la degradación del grupo hemo queda
como un tema de investigación abierto y se concluye que durante su
dispersión activa, el R. prolixus no puede detectar variaciones locales
en el campo magnético que le brinden información local por medio de
partículas ferromagnéticas. El trabajo fue el resultado de la interacción
entre los departamentos de Ciencias Biológicas y Física de la Facultad
de Ciencias de la Universidad de los Andes.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jinsphys.2012.12.005
Molecular typing of adenovirus
circulating in a Colombian paediatric
population
with acute respiratory infection
L. Rojas, C. Jaramillo, M. F. Mojica, M. Escalante y M. P.
Delgado
Epidemiology and Infection 2012; 140(5): 818-822.
Los adenovirus humanos, pertenecientes al género Mastadenovirus,
han sido clasificados en 6 especies (AdVH A-F) que agrupan los 51 serotipos descritos hasta el momento de acuerdo a pruebas de inhibición
de hemaglutinación, sensibilidad a neutralización con anticuerpos, on-
cogenicidad en ratones, y según estudios
filogenéticos. Aun cuando estos virus son
los causantes del 10% de las infecciones
respiratorias agudas (IRAS) que requieren
hospitalizaciones en menores de 5 años
en Colombia, debido a la carencia de
pruebas útiles para su tipificación, es escasa la información que se tiene respecto
a los tipos circulantes. Con el objetivo de
detectar y tipificar los adenovirus circulantes en Bogotá entre enero y noviembre de 2008, 52 muestras respiratorias de pacientes menores de 5 años con síntomas compatibles con
IRA fueron sometidas a un protocolo de PCR-secuenciación del gen VA,
y las secuencias fueron sometidas a un BLAST contra la base de datos
de Gen Bank, a partir de lo cual se obtuvieron coincidencias con las
especies B (41/48; 85,42%), C (6/48; 12,5%) y D (1/48; 2,08%), específicamente con los tipos 3, 7, 2, 1, 5, 6 y 8, siendo el tipo 3 (45,83%;
22/48) el más frecuente. Los resultados demuestran que el protocolo
implementado es útil para la rápida y efectiva identificación de las especies y tipos de adenovirus y aporta información epidemiológica pionera
en relación con la caracterización de estos agentes en el país.
http://dx.doi.org/10.1017/S0950268811001269
Isolation of potential fungal pathogens in
gorgonian corals at the
Tropical Eastern Pacific
J. Barrero-Canosa, L. F. Dueñas y J. A. Sánchez
Coral Reefs 2013; 32(1): 35-41.
En la década de los ochenta se dieron
varios fenómenos que cambiaron la salud de los corales del mar Caribe para
siempre. En 1983, los corales constructores de arrecifes Acropora palmata y A.
cervicornis sufrieron mortalidad masiva,
y un año después se presentó la casi
desaparición del erizo negro (Diadema
antillarum) y de los abanicos de mar (Gorgonia ventalina y G. flabellum). Estos eventos coincidieron con el fuerte fenómeno de El Niño
de 1983-1984. Las especies de Acropora desde entonces no se han
recuperado y se encuentran en estado de extinción. Los abanicos de
mar igualmente desaparecieron de muchos arrecifes, y hasta hoy están
ausentes de muchas regiones del Caribe. En ambos casos, los causantes del proceso fueron enfermedades microbianas cuya prevalencia
continúa hasta el presente. El grupo BIOMMAR detectó en el 2008 la
primera mortalidad masiva de un grupo de abanicos de mar del Pacífico oriental tropical, completamente diferentes de los del mar Caribe,
en este caso del género Pacifigorgia. De manera preocupante, más
de ocho especies de abanicos de mar presentaban lunares de tejido
muerto que progresivamente iban terminando con la vida de toda la
colonia. Esta enfermedad se observó en diversas localidades de Colombia, incluyendo la zona de cabo Corrientes, en el Chocó, y las islas de
Gorgona y Malpelo. Similar a lo ocurrido en el mar Caribe, la prevalencia
de esta enfermedad continúa ocasionando mortalidad en los abanicos
hasta hoy en día. Surgieron entonces las preguntas de si se trataba del
mismo tipo de enfermedad que ocasionó la mortandad en el Caribe y,
por supuesto, de si estaba relacionada con anomalías térmicas. Pese
a las dificultades logísticas para trabajar en esas remotas localidades
del Pacífico colombiano, gracias a la financiación de Colciencias y de
National Geographic Society (Waitt Grants) fue posible realizar aislamientos de colonias sanas y enfermas de este tipo de abanicos en la
región del Chocó. Mediante métodos microbiológicos y moleculares se
encontró que las colonias enfermas presentaban de manera consistente los hongos del género Aspegillus, el mismo patógeno causante de la
mortandad de Gorgonia en el mar Caribe. Esta investigación fue posible
gracias al excelente trabajo de grado conjunto de Biología y Microbiología de Jimena Barrero-Canosa, quien actualmente realiza estudios de
doctorado en Microbiología Marina en Alemania (Max Planck Institute
for Marine Microbiology). Actualmente el grupo se dedica a conocer las
condiciones ambientales relacionadas con la presencia y el desarrollo
de la enfermedad, la expresión de los genes en los corales afectados
y sanos, la respuesta molecular a diferentes condiciones de estrés y la
relación de la enfermedad con una especie invasora de coral blando,
entre otros factores.
http://dx.doi.org/10.1007/s00338-012-0972-2
Drought tolerance in
wild plant populations:
the case of common beans
(Phaseolus vulgaris L.)
A. J. Cortés, F. A. Monserrate, J. Ramírez-Villegas,
S. Madriñán y M. W. Blair
PLoS ONE 2013; 8(5): e62898.
Las estimaciones fiables de tolerancia a
la sequía en poblaciones vegetales naturales constituyen un reto experimental.
En este estudio se analizan diferentes
índices para predecir estrés hídrico basado en sistemas de información geográfica. Ciento cuatro accesiones de fríjol
común silvestre fueron usadas para estimar tolerancia a la sequía en
sus hábitats naturales. Esta muestra cubre una gama de hábitats muy
secos, desde México hasta Argentina. Dos modelos de evapotranspiración potencial que consideran los efectos de la temperatura y la
radiación se acoplaron con los regímenes de precipitación de los últimos cincuenta años. Los diferentes regímenes de sequía siguieron un
gradiente latitudinal y se correlacionaron con subpoblaciones genéticas
naturales. También se detectó una distribución geográfica más amplia
para el fríjol silvestre en comparación con 297 variedades cultivadas.
El modelo de Thornthwaite fue equivalente al modelo de Hamon para
estimar evapotranspiración potencial. Un índice de estrés hídrico como
el propuesto facilitará iniciativas de mapeo asociativo y escaneos genómicos de selección para identificar en el genoma regiones ligadas con
tolerancia a la sequía del fríjol común, el cual es generalmente considerado susceptible al estrés hídrico. Adicionalmente, permitirá explorar
poblaciones silvestres y explotar su variación para mejorar variedades
de valor comercial. De igual modo, dicho índice es aplicable a otros
sistemas vegetales.
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0062898
Ecological speciation along
an elevational gradient
in a tropical passerine bird?
L. M. Caro, P. C. Caycedo-Rosales, R. C. K. Bowie,
H. Slabbekoorn y C. D. Cadena
Journal of Evolutionary Biology 2013;
26(2): 357-374.
La teoría de la evolución por selección natural de Charles Darwin indica que las poblaciones de organismos tienen diferentes
respuestas a variaciones en el ambiente,
de tal manera que si dos poblaciones ocupan ambientes distintos pueden adaptarse a condiciones contrastantes, lo que da
como resultado el origen de especies diferentes. El proceso en el que la
selección natural conduce a que una especie ancestral se separe en dos
especies se conoce como especiación ecológica. Por muchos años, los
biólogos evolutivos han esperado encontrar ejemplos de especiación ecológica en montañas tropicales, donde las condiciones ambientales varían
notoriamente entre distintas elevaciones. En este trabajo pusimos a prueba la hipótesis de que las condiciones ambientales cambiantes a lo largo
de las laderas de la Sierra Nevada de Santa Marta habrían dado origen
a dos especies diferentes de un ave pequeña de bosque conocida como
cucarachero pechigrís. Estudiamos la variación en morfología, en genes
y en cantos de esta ave, combinando trabajo de campo y laboratorio, y
encontramos que existen dos poblaciones diferentes que se reemplazan
a lo largo de esta montaña. Las diferencias entre ellas son tan marcadas que llegamos pensamos que se trata de dos especies diferentes.
A pesar de vivir juntas en esa montaña aislada, encontramos que estas
dos especies no están cercanamente relacionadas: son descendientes de
dos ancestros diferentes que colonizaron la Sierra Nevada en diferentes
tiempos. Aunque el origen de estas dos especies no se dio a partir de un
ancestro único, las variaciones en el canto y en la morfología sugieren que
la selección natural podría haber estado involucrada.
http://dx.doi.org/10.1111/jeb.12055
TALE1 from Xanthomonas axonopodis
pv. manihotis
acts as a transcriptional activator
in plant cells and is important for
pathogenicity in cassava plants
L. F. Castiblanco, J. Gil, A. Rojas, D. Osorio, S. Gutiérrez,
A. Muñoz-Bodnar, A. L. Pérez-Quintero, R. Koebnik,
B. Szurek, C. López, S. Restrepo, V. Verdier y A. J. Bernal
Molecular Plant Pathology 2013;
14(1): 84-95.
Los efectores TALE (del inglés Transcriptional Activator Like-Effectors) son proteínas
exclusivas de las patógenas de plantas
Xanthomonas spp. y Ralstonia solanacearum. Estas proteínas han sido ampliamente
estudiadas y asociadas con virulencia en
diferentes patosistemas, debido a que son transportadas durante la infección hacia las células de la planta, en donde van al núcleo y afectan la
expresión de ciertos genes a favor del patógeno. Es decir, son proteínas
codificadas por bacterias, pero con la capacidad de activar la transcripción en un eucariota. Este artículo describe la primera caracterización de
un TALE en Xanthomonas axonopodis pv. manihotis, el agente causal del
añublo bacteriano de la yuca, principal enfermedad bacteriana de este
cultivo. En este estudio se obtuvo por primera vez la secuencia completa
de este efector y se estableció que es importante para la patogenicidad
de Xam. Adicionalmente, se construyó una genealogía para establecer sus
relaciones con los TALE que se han identificado en otros patógenos, se determinaron algunas regiones proteicas importantes para su funcionamiento
y se validó su función como activador transcripcional por medio de un sistema de promotor-reportero. En conjunto, nuestros resultados permitieron
establecer la importancia de TALE1Xam para la patogenicidad de Xam y
constituyen una base para estudios posteriores que podrían establecer la
relevancia de otros TALE en Xam y sus posibles blancos en yuca.
http://dx.doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00830.x
The genus Cecropia:
a biological clock to estimate the age of
recently disturbed areas in the Neotropics
P. C. Zalamea, P. Heuret, C. Sarmiento, M. Rodríguez,
A. Berthouly, S. Guitet, E. Nicolini, C. Delnatte,
D. Barthélémy y P. R. Stevenson
PLoS ONE 2012; 7(8): e42643.
Los bosques tropicales son los principales reservorios de carbono y
de biodiversidad en el mundo, pero también son los ecosistemas más
amenazados del planeta. La deforestación y la tala selectiva han causado la desaparición de los bosques primarios, que son reemplazados
por áreas de bosque secundario, que es el que se crea después de un
disturbio y está compuesto por especies pioneras que son remplazadas
poco a poco, a medida que pasa el tiempo, por nuevas especies que
conformarán una matriz forestal similar a la inicial, antes del disturbio.
El proceso de recuperación del bosque después de una perturbación
puede tomar varias décadas, incluso en los bosques tropicales, donde
estos procesos son más rápidos que en zonas templadas. Los estudios
que han documentado el cambio en la vegetación de estos bosques en
el trópico son escasos. Estudios de este tipo requieren datación exacta
de los bosques secundarios, que hasta ahora ha sido una tarea difícil
y costosa. El equipo de investigadores utilizó el género de árboles pioneros Cecropia como modelo de estudio. En dos especies de Cecropia,
los investigadores han demostrado que la tasa de emisión de nuevas
hojas es extraordinariamente estable. Además, han demostraron que
la floración y el proceso de ramificación son periódicos, con un periodo anual. Como las cicatrices de hojas e inflorescencias son visibles
durante toda la vida de la planta, en las especies Cecropia es posible
estimar con exactitud la edad de cada árbol mediante la observación
de esas cicatrices. La edad calculada a partir de la datación de individuos de Cecropia fue comparada con los datos de la edad real de
cada lugar estudiado (esta información era conocida para cada uno
de los cinco lugares en los que se llevó a cabo el estudio). Esta comparación permitió confirmar que la edad estimada de los árboles está
altamente correlacionada con la edad real del bosque. Finalmente, y
basados en investigaciones previas, los científicos proponen una lista
de 21 especies de Cecropia potencialmente utilizables como relojes
de bosques secundarios. Esto permitiría aplicar este método sencillo y
fiable de datación a lo largo de todo el neotrópico (región tropical del
continente americano).
Phylogeography and sex-biased
dispersal across
riverine manatee populations
(Trichechus inunguis and Trichechus
manatus) in South America
P. Satizábal, A. Mignucci-Giannoni, S. Duchene,
D. Caicedo-Herrera, C. M. Perea-Sicchar,
C. R. García-Dávila, F. Trujillo y S. Caballero.
PLoS ONE 2012; 7(12): e52468.
En este trabajo se investiga la estructura
poblacional y el flujo genético del manatí
del Caribe y del manatí amazónico, especies que se encuentran en peligro de extinción. Utilizando métodos moleculares,
se encontró que en estas dos especies
existe flujo genético mediado por ma-
chos. Esto quiere decir que las hembras tienden a quedarse en un lugar
mientras los machos viajan, a veces muchos kilómetros, para encontrar
una pareja. En el caso de los manatíes caribeños que se encuentran en
Colombia, viven en ríos, lo cual ha influido en su estructura genética,
que se ha diferenciado de la estructura poblacional que se ha encontrado en manatíes caribeños que viven en el mar, donde tanto machos
como hembras se mantienen en un territorio limitado por el acceso a
fuentes de agua dulce. Esto es muy importante desde el punto de vista
de conservación de estas especies, ya que es necesario conocer las
diferencias entre poblaciones de diversos ríos para poder reintroducir
animales que han sido confiscados y que se quieren devolver a sus
poblaciones de origen.
Using functional traits
and phylogenetic trees
to examine the assembly
of tropical tree communities
C. Baraloto, O. J. Hardy, C. E. T. Paine, K. G. Dexter,
C. Cruaud, L. T. Dunning, M. A. González, J. F. Molino,
D. Sabatier, V. Savolainen y J. Chave
Journal of Ecology 2012; 100(3):
690-701.
Los bosques tropicales albergan un gran
número de especies de plantas que
compiten por los mismos recursos para
sobrevivir. Entender esta coexistencia de
especies representa uno de los mayores
desafíos para la comprensión de la biodiversidad tropical. Esta investigación se
realizó en nueve hectáreas de bosque húmedo tropical de la Guayana
Francesa, y su objetivo fue comprender los mecanismos que estructuran el ensamblaje de las especies de árboles. Como una aproximación
para comprender la capacidad de explotación de los recursos en cada
especie, se midieron rasgos funcionales como capacidad de fotosíntesis, altura, densidad de madera, etc., en 4.600 individuos de 668 especies. Asimismo, se generaron secuencias genéticas del cloroplasto para
el 90% de las especies, lo cual permitió estimar el grado de parentesco
entre las especies que coexisten en cada hectárea de bosque. Se encontró que las especies que coexisten en una localidad tienen similitud
en sus rasgos funcionales y que su grado de parentesco es superior a
lo esperado si su ensamblaje hubiese ocurrido al azar. El conjunto de los
patrones funcionales y filogenéticos indican que en el bosque húmedo
tropical de la Guayana Francesa, la coexistencia de las especies parece
ser en gran parte explicada por el filtro ambiental. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2745.2012.01966.x
Contemporary cryptic sexuality in
Trypanosoma cruzi
J. D. Ramírez, F. Guhl, L. A. Messenger, M. D. Lewis,
M. Montilla, Z. Cucunuba, M. A. Miles y M. S. Llewellyn
Molecular Ecology 2012; 21(17):
4216-4226.
El artículo corresponde a un trabajo
realizado por Juan David Ramírez como
parte de su tesis doctoral dirigida por el
profesor Felipe Guhl. La enfermedad de
Chagas constituye un serio problema de
salud en las Américas, y en Colombia
se han reportado más de un millón de
individuos infectados. Aún no existe una vacuna efectiva contra esta
enfermedad y el tratamiento disponible es efectivo entre el 60 y el 85%
de los casos. Los resultados demuestran una gran diversidad genética
en el parásito Trypansoma cruzi, agente causal de la enfermedad. A
partir de aislamientos obtenidos en diferentes áreas geográficas del
país se pudieron obtener clones del parásito provenientes de diferentes
orígenes: insectos vectores, mamíferos silvestres (actúan como reservorios) y humanos habitantes en áreas endémicas. Se demostró por
primera vez que hay evidencias de reproducción sexual en aislamientos
encontrados en la naturaleza, lo que implica una enorme variabilidad
genética que debe tenerse en cuenta para el desarrollo de futuras vacunas, técnicas diagnósticas y nuevas moléculas de fármacos dirigidas
a blancos más específicos, teniendo en cuenta que diversos genotipos
son capaces de infectar diferentes tejidos del cuerpo humano.
http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-294X.2012.05699.x
[ Concurso de fotografía e imágenes ]
En este número, el concurso de fotografía e imágenes de Hipótesis se centro en el tema de Ciencias Biológicas para celebrar los sesenta años del
Departamento. El Comité Editorial de Hipótesis seleccionó Linternas en el mar como la fotografía ganadora entre las 17 recibidas. Participaron de
la selección Annelie Franke de Vergara, profesora del Departamento de Diseño, y Juan Gabriel Sutachán, diseñador de la Facultad de Ciencias.
A continuación se reseñan las fotografías finalistas.
Infraganti
Insecto reposando en fabulosa flor.
Tomada en un día iluminado con buen clima
en un jardín de Bogotá
Autor: Luis Alberto González Estigarribia,
fotógrafo ([email protected])
Lugar: Bogotá
Fecha: agosto de 2012
Paisaje hecho por el mar
Las olas me pintaron unos árboles en la arena
de una playa del Chocó.
Autor: Camila Navas Röthlisberger,
fotógrafa independiente
([email protected])
Lugar: Arusí, playa del Amargal, Chocó
Fecha: enero de 2013
Campanitas de Mycena
La fotografía retrata dos pequeños cuerpos fructíferos
de Mycena sp., mostrando detalles de vida que brotan
en todo lugar. La imagen fue tomada durante la salida
de campo del curso Biología de Organismos, 2013-1.
Autor: Andrea Peralta Mejía,
estudiante de la Universidad de los Andes
([email protected])
Lugar: Parque Nacional Natural Chingaza
Fecha: abril de 2013
Linternas en el mar
Estas anémonas parecen linternas de luz púrpura
en el mar.
([email protected])
Lugar: Isla de Providencia, Caribe colombiano.
Fecha: septiembre de 2012
Antes del salto
Una rana arlequín (Dendrobates histrionicus)
en la selva chocoana.
([email protected])
Lugar: Arusí, Chocó
Fecha: enero de 2013
[ hipótesis. Política editorial ]
La Facultad de Ciencias de la Universidad de los Andes se ha
esforzado por ofrecer nuevos espacios para divulgar los avances
científicos en las áreas de Ciencias Biológicas, Física, Química,
Matemáticas y Geociencias. La Revista Ciencias Biológicas, Física, Química, Matemáticas y Geociencias. La revista Hipótesis
nació en 2003 como resultado de este esfuerzo y se ha fortalecido dentro de la comunidad académica como una revista
de divulgación que tiene por objetivo comunicar los adelantos
científicos en un lenguaje claro y sencillo al alcance tanto de los
lectores especializados como de los no especializados.
La extensión de los artículos debe estar entre las 1.500 y 3.000
palabras. Las notas no deben superar las 1.000 palabras.
Para el envío de los archivos se deben adjuntar los textos y las
imágenes en una carpeta comprimida con el nombre del autor
seguido por un guion bajo y el título del texto. Se debe incluir la
información completa de todos los autores: nombre completo,
teléfono, correo electrónico, dirección, último título académico y
afiliación y cargo actual.
Estilo y edición
Hipótesis está dirigida a estudiantes, profesores, investigadores
e interesados que busquen enriquecer su bagaje intelectual sobre temas de actualidad científica. La revista se publica semestralmente en los meses de mayo y noviembre, y acepta artículos
y notas inéditos de autores nacionales y extranjeros. Los artículos recibidos son evaluados por el Comité Editorial, que verifica
la calidad temática y editorial del contenido. Las notas deben
estar escritas, preferiblemente, por estudiantes de pregrado
y posgrado. Se publican artículos y notas en español, inglés,
francés, portugués e italiano, y se permite su reproducción para
fines académicos, citando la fuente; para reproducciones con
otros fines se debe solicitar la autorización de la revista.
Hipótesis incluye en cada número un concurso de fotografía e
imágenes sobre ciencias naturales y exactas, abierto al público
general de la revista. La fotografía ganadora se publica en la
revista y en la página web, citando al autor.
INDICACIONES PARA LOS AUTORES
Hipótesis acepta artículos y notas inéditas de autores nacionales
y extranjeros. Los artículos y notas deben estar escritos con un
estilo de redacción sencillo y claro, que los haga accesibles a un
público no especializado, y deben tener como propósito general
destacar información de gran interés de las ciencias básicas. En
la sección de notas se dará preferencia a aquellas escritas por
estudiantes de pregrado y posgrado.
Se recomienda el uso de notas a pie de página solo en los
casos en que se requiera una explicación más detallada. Las
citas dentro del texto deben estar numeradas entre corchetes
y debidamente relacionadas en detalle en la sección de referencias, al final. De igual forma, se deben numerar las referencias
entre corchetes según el orden en que se citaron en el texto.
A continuación se presentan algunos ejemplos de referencias
bibliográficas.
Libro
[1] Marco D, ed. Metagenomics. Theory, methods and aplications.
Norfolk: Caister Academic Press; 2010.
Capítulo de libro
[2]Charles T. The potential for investigation of plant-microbe interactions using metagenomics methods. In: Marco D, ed. Metagenomics. Theory, methods and aplications. Norfolk: Caister
Academic Press; 2010.
Artículo de revista
[3] Viaud M, Pasquier A, Brygoo Y. Diversity of soil fungi studied by
PCR-RFLP of ITS. Mycological Research 2000; 104(9): 10271032.
Presentación y extensión
Imágenes
Los artículos y notas, junto con las imágenes, deben ser enviados por correo electrónico a [email protected], o
mediante el formulario en línea de la página web de la revista.
Además, deben estar escritos en Word, a espacio sencillo, con
fuente Times New Roman de 12 puntos.
Se recomienda el uso de imágenes para dinamizar el texto. De
cada una de las imágenes, cuadros, gráficos o fotografías debe
citarse la fuente, y el autor debe gestionar el permiso de reproducción, si fuera necesario. •
Núm. especial 2013 / 3.000 ejemplares
ISSN 1962-729X
ISSN ONLINE 1794-354X
© Universidad de los Andes
Para la reproducción total o parcial de esta obra
solicitar la autorización de la Revista.
Comité editorial
Silvia Restrepo Restrepo
Decana
Adriana Rosillo
Coordinadora de Investigaciones
Catalina González
Profesora Departamento de Ciencias Biológicas
Editor invitado
Felipe Guhl
James Weston
Profesor Departamento de Química
Coordinadora editorial
Carolina Hernández
Facultad de Ciencias
Carrera 1.a núm. 18A-10 / Apartado aéreo: 4976,
Bogotá, D. C., Colombia
Teléfonos: (571) 332 4533, 339 4949, 339 4999,
ext. 2700
[email protected]
Alexander Cardona
Profesor Departamento de Matemáticas
Juan Manuel Pedraza
Profesor Departamento de Física
Juan Pablo Rincón Pabón
Estudiante de Posgrado
Indexada en:
Ediciones Uniandes
Carrera 1.a núm. 19-27, edificio AU 6, Bogotá, D. C.,
Colombia
Teléfonos: (571) 339 4949, 339 4999, ext. 2181, 2071,
2099
[email protected]
Ulrich’s Periodicals Directory
Dialnet
Fotografías
Juan Gabriel Sutachán
Corrección de estilo
Precio de venta: $12.000
Edgar Hernán Ordóñez Nates
Diagramación
Andrés Leonardo Cuéllar V.
Fotografías de la carátula: archivo del Departamento
de Ciencias Biológicas y de la Facultad de Ciencias
http://hipotesis.uniandes.edu.co
3Editorial
5Notas
12 Ciencias Biológicas en Uniandes:
Sesenta años de compromiso con la docencia y la investigación
Felipe Guhl
22 El Departamento de Ciencias Biológicas hoy
Carlos Daniel Cadena
33 El futuro de las Ciencias Biológicas
Silvia Restrepo
40
Mosquitos, minería y petróleo. Lysinibacillus sphaericus:
la versatilidad de un microorganismo en beneficio del ambiente
y la salud pública
50 El uso de nuevas tecnologías de la genómica para defender
nuestros cultivos
César Augusto Medina Culma, Adriana Jimena Bernal Giraldo
Nohora Elízabeth Hoyos es Bióloga de la Universidad de los Andes con
estudios en Biología Molecular de la Universidad de Yale. Fue jefe de
Biología Experimental en el Instituto Nacional de Cancerología y Directora General de la Asociación Colombiana para el Avance de la Ciencia.
Ha sido cogestora de importantes leyes y políticas públicas en ciencia y
tecnología en el país, y lideró el proyecto para la creación del Programa
Nacional para la Apropiación Social de la Ciencia y la Tecnología que
opera desde hace quince años: Maloka. Actualmente es la presidente
hipótesis • Número especial • 2013 • Universidad de los Andes
CONTENIDO
ISSN 1692-729X • Número especial • 2013 • Universidad de los Andes • Facultad de Ciencias
Apuntes científicos uniandinos
58 Ecología y la importancia de lo invisible
Patrick Venail, Martha J. Vives
67 Los primates no humanos como ingenieros ecosistémicos
Pablo R. Stevenson
72 La belleza está en los oídos del que la oye
Sandra Victoria Flechas, Adolfo Amézquita
79 Un coral a la conquista de los océanos profundos
87 Lo que siempre se quiso saber sobre el sexo y hasta ahora lo
podemos contar: el caso de Trypanosoma cruzi
95 Una revisión de la biología del Didelphis marsupialis
y su relación con el mal de Chagas y la leishmaniasis
Julián David Aponte Quimbay
102 Entrevista con Nohora Elízabeth Hoyos
106Noticias
111 Artículos destacados
116 Concurso de fotografía e imágenes
117 Política editorial
60 años del Departamento
de Ciencias Biológicas
Precio de venta $12.000

60 años del Departamento de Ciencias Biológicas

Transcripción

Documentos relacionados