¡Bienvenido al segundo día del año nuevo! Estas breves noticias sobre los grandes desarrollos en 2020, deberían causarnos emoción.
Proteínas eléctricas
El Dr. Stuart Lindsey de la Universidad Estatal de Arizona es un experto en dinámica de moléculas individuales en biomoléculas. Los métodos más antiguos de observación de la estructura de la proteína, como la cristalografía de rayos X, solo dieron tomas instantáneas del mundo altamente dinámico, dice, donde las proteínas cambian rápidamente las conformaciones e interactúan de formas complejas. El transporte de electrones ha sido bien conocido en los casos de fotosíntesis y metabolismo. Pero hace unos años, su equipo se sorprendió al descubrir que una proteína común conducía electricidad. ¡La proteína estaba actuando como un alambre!
Otras observaciones revelaron que todas las proteínas conducen electricidad, incluso las que «no fueron diseñadas para hacer esto»─
Hasta hace muy poco, las proteínas se consideraban estrictamente como aislantes del flujo de corriente eléctrica. Ahora, al parecer, sus propiedades físicas inusuales pueden conducir a una condición en la que se sitúan sensiblemente entre un aislante y un conductor. (Un fenómeno conocido como criticidad cuántica puede estar en el centro de su comportamiento peculiar.) [Énfasis agregado].
El equipo de Lindsay descubrió, además, que la conducción ocurre solo cuando la proteína está unida a su ligando. «El conector correcto es la molécula que la proteína ha evolucionado para reconocer», dice en un video clip. Pero seguramente la especificidad implica diseño, no evolución, debido al ajuste fino del sitio activo al sustrato. La conducción se convierte en una señal relacionada con la función de la proteína. Dado que todas las proteínas se conducen de esta manera, este descubrimiento abre nuevas posibilidades para el análisis de proteínas, la secuenciación de genomas y las aplicaciones biomiméticas. Una vez más, las observaciones superan el letargo de pensar que no hay más misterios por ahí. Nuevas y fascinantes capas de diseño salen a la luz con cada mirada más cercana.
Sentido arácnido
Las redes de telarañas son ampliamente conocidas por estar hechas de uno de los materiales más fuertes pero más flexibles de la naturaleza: la envidia de los científicos de materiales. Incluso los niños saben también que las arañas de jardín tienen un «sentido arácnido» que puede detectar cuándo una presa ha sido atrapada por las vibraciones en la red. Han visto cómo la araña trota ágilmente sobre sus ocho patas directamente hacia el objetivo. ¿Cuántos sabían que la geometría de la red las lleva correctamente en dirección al origen de la vibración?
Las arañas pueden notar la diferencia entre las vibraciones del viento y las de las presas. Ahora, Siam News informa sobre un nuevo modelo que muestra que las arañas también pueden determinar la dirección y la distancia de la presa solo de las vibraciones. La mayoría de los modelos anteriores, dicen, eran unidimensionales. Un nuevo modelo bidimensional muestra que las vibraciones codifican información adicional.
«Al probar continuamente la web, la araña adquiere la respuesta dinámica de la web aproximadamente en un círculo centrado en el origen de la web, y con un radio significativamente pequeño con respecto a las dimensiones de la web», dijo Kawano. «Las simulaciones numéricas muestran que la identificación de la posición de la presa es bastante buena, incluso cuando la observación se toma en el conjunto discreto de puntos correspondientes a las ocho patas de la araña».
Quizás se harán más descubrimientos sobre diseños de animales con modelos que tengan en cuenta la información codificada en vibraciones.
Perspectivas en el 2020 sobre los cilios
Desde que los cilios se introdujeron como uno de los primeros ejemplos de Michael Behe de máquinas moleculares irreductiblemente complejas en 1996, se ha aprendido mucho más sobre ellas. Un nuevo informe de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill agrega otra capa de complejidad. Estas «antenas» celulares actúan como balizas de comunicación que afectan el cableado eléctrico de los nervios. Y si el «centro de señalización» del cilio no está conectado correctamente, pueden producirse enfermedades neuronales debilitantes.
«Nuestros experimentos demuestran que la señalización ciliar facilita los patrones apropiados de desarrollo y conectividad del tracto axónico», dijo Anton, miembro del Centro de Neurociencia de la UNC. «La interrupción de la señalización ciliar puede conducir a malformaciones del tracto axonal en JSRD». [Trastornos relacionados con el síndrome de Joubert.]
Aunque los cilios se encuentran en la mayoría de los tipos de células, su importancia en el desarrollo del cerebro se ha subestimado en gran medida, hasta hace poco.
Los científicos ahora saben que los cilios perciben el entorno que los rodea, y los cilios disfuncionales estropean el crecimiento axonal y la conectividad durante el desarrollo fetal.
Las descripciones de Behe se relacionan principalmente con cómo se construyen los cilios y cómo funcionan. Si estos científicos de la UNC buscan comprender la «manipulación precisa de la señalización ciliar», sería oportuno que los científicos del DI vayan más allá de la anatomía y la fisiología de los cilios, y exploren también el contenido de la información en las señales.
Formas transicionales
Contempla una forma de transición: no en un diagrama de árbol de Darwin, sino dentro de un solo organismo: un ciempiés. Científicos japoneses en la Universidad de Tohoku observaron con interés cómo esta criatura pasa de caminar a nadar. Los científicos «decodificaron el mecanismo de control motor flexible subyacente a la locomoción anfibia, o la capacidad de caminar en tierra y nadar en el agua, en el ciempiés». Lo que se aprende en este sencillo ejemplo podría estudiarse en animales más complejos que hacen transiciones entre medios .
El videoclip incrustado muestra la transición suave del ciempiés entre tierra y agua sin perder el ritmo, ya que las patas dan paso a ondulaciones de todo el cuerpo en el agua. Los científicos se dieron cuenta de que se requieren sistemas de control para lograr esto. Cada miembro debe estar en comunicación con el cerebro, para enviar y recibir señales, y para saber cuándo cambiar de módulo. A continuación se explica:
Mecanismo de control sugerido a partir de experimentos de comportamiento. Se puede seleccionar el modo «caminar» o «nadar» en cada parte. Cuando una señal de «natación» proviene del cerebro, se envía posteriormente y se selecciona el modo «natación» en cada parte del cuerpo. Sin embargo, se anula mediante el modo «caminar» en el punto donde la pierna hace contacto con el suelo. Luego, la señal de «caminar» se envía a continuación.
En breve…
Los microARN (miARN) están llegando a la mayoría de edad. ¿Cuán específicas son sus interacciones con los ARN mensajeros (ARNm) y qué papel juegan en la regulación génica? Investigadores del Instituto Whitehead de Investigación Biomédica encontraron «sorprendente individualidad de los microARN» y están tratando de identificar objetivos donde los miARN se unen a los ARNm, informa Phys.org. Esto podría representar un salto cuántico en la comprensión de la genética. «En conjunto, estos hallazgos pintan una imagen mucho más rica de la represión génica mediada por miRNA», dice el artículo.
El «ADN basura» continúa aumentando su utilidad. Los científicos de la Universidad de Otago están encontrando genes activos en el ADN no codificante, informa Phys.org en otro artículo reciente. Encontrar módulos activos de enzimas codificadas en regiones que se consideran «variantes no funcionales» de genes representa «un descubrimiento fundamental», concluye el profesor Barry Scott de la Universidad de Massey. Otro avance es el descubrimiento de que las «enzimas modulares» pueden generar más de un producto. «Los científicos en muchos campos, incluida la medicina, deberían regresar y echar un vistazo a los» genes basura «previamente descartados, porque algunos de estos pueden producir productos bioactivos útiles», aconseja Scott.
Deshaciendo la devolución. ¿Podría la reprogramación genética superar la sordera? La Enfermería de Ojos y Oídos de Massachusetts está experimentando con métodos para regenerar las células ciliadas en el oído interno, informa Medical Xpress. La buena ciencia debería traer beneficios positivos. A veces eso implica eliminar los errores de los módulos programados que han fallado. «El aspecto más significativo del estudio actual es el hecho de que el oído interno de los mamíferos completamente maduros aún conserva la capacidad de dividirse y regenerarse si está suficientemente reprogramado«, comenta el Dr. Zheng-Yi Chen. Si tienen éxito, métodos similares de reprogramación podrían funcionar en las retinas de los ciegos y el sistema nervioso central de los paralíticos. Debido a que las piernas funcionales son mejores que las muletas, los diseños originales son mejores que los accesorios artificiales, y serían más satisfactorios para los pacientes. Quizá la ciencia descubra capacidades involucionadas para la regeneración, y encuentre formas de reprogramarlas también.
El futuro parece brillante para la ciencia guiada por el diseño. Estas son algunas formas en que los defensores del Diseño Inteligente podrían tomar la iniciativa en 2020.
Artículo originalmente publicado en inglés por Evolution News
Crédito de la imagen: Editada por el traductor del artículo Guillermo Cuadra
