¿Animal o planta? Con todos ustedes, Elysia chlorotica

Para que veáis que no solo sé hablar de plantas, hoy voy a hablaros de una babosa (si esperabais que os hablara de un animal más bonito lo lleváis claro :P).

Fuente de la imagen: dgw2.wordpress.com

Vale, os he engañado un poquito. Sí, se trata de una babosa, pero su aspecto de hoja y su capacidad de realizar la fotosíntesis la acerca al mundo vegetal. Elysia chlorotica es un molusco gasterópodo marino, de la familia Placobranchidae, famoso por ser el primer animal descubierto que es capaz de realizar la fotosíntesis sin estar asociado a otro organismo fotosintético. Su descubrimiento supuso un gran impacto para la comunidad científica ya que el hecho de que, por sí solo, este molusco sea capaz de realizar la fotosíntesis, supone que deben haberse producido fenómenos de transferencia horizontal de genes (HGT) desde un organismo fotosintético a un organismo heterótrofo animal.

Aunque suene complejo, la transferencia horizontal de genes es simplemente un fenómeno en el que un organismo transfiere material genético a otro. Hasta la fecha, se conocía que la HGT era frecuente entre procariotas, encontrándose también algunas evidencias entre procariotas y eucariotas (por ejemplo, se ha visto que algunos nematodos parásitos de plantas poseen genes similares a los de rizobios, bacterias simbiontes que estarían ocupando la misma planta). Sin embargo, entre eucariotas, este fenómeno es especialmente raro, habiéndose encontrado únicamente dentro del reino animal o dentro del vegetal, pero nunca entre ambos.

Vale, se ha producido una transferencia de algunos de los genes necesarios para la fotosíntesis, pero, ¿y qué hay de los cloroplastos? E. chlorotica se alimenta del alga xantofícea Vaucheria litorea, de la cual roba, literalmente, los cloroplastos. Por tanto, la babosa necesita alimentarse al menos una vez en su vida –aproximadamente de un año– de este alga para adquirirlos. ¡Pero ojo! El genoma de los plastos de este alga no posee la dotación completa de genes necesarios para la fotosíntesis (algunos se encuentran en el núcleo), lo cual supone una de las evidencia más sencillas –hay más– de la transferencia horizontal de genes nucleares del alga Vaucheria litorea al genoma nuclear de Elysia chlorotica. De hecho, se han encontrado algunos genes en el genoma nuclear del molusco (como psbO, que codifica la proteína estabilizante de manganeso o MSP de la cadena de transporte electrónico del PSII) que están ausentes en el genoma plastidial del alga.

Por último, os dejo un enlace a un vídeo de youtube en el que aparece E. chlorotica alimentándose del alga y robándole sus cloroplastos como quien no quiere la cosa. http://www.youtube.com/watch?v=aIyaxgBkToU

Porque, a veces, la evolución de las especies no es tan sencilla. Si no, que se lo pregunten a este animalito verde :)

Agradecimientos a Juan Luís, que también hizo conmigo este seminario para la asignatura de Bioquímica y biología molecular vegetal.

La ataxia y la Drosophila

Como muchos sabréis, son ya 2 años los que llevo en el laboratorio de Genética Molecular y Humana (MC) de la Facultat de Ciències Biològiques de la UV, así que vengo a contaros cuál es el motivo de contar tantas moscas. Y es… la ataxia de Friedreich (FA).

La FA es una enfermedad neurodegenerativa recesiva, que suele manifestarse durante la niñez o adolescencia, y afecta al sistema nervioso tanto central como periférico. Los pacientes desarrollan progresivamente una descoordinación de los cuatro miembros, trastornos del habla (disartria), pérdida de sensibilidad y signos piramidales (alteraciones de los reflejos motores), lo que los confina a vivir en una silla de ruedas. En un gran número de casos causa cardiomiopatías, afectando a la esperanza de vida de los pacientes.

La principal causa de esta enfermedad es la presencia de una expansión anormal del triplete de repetición GAA en el primer intrón del gen FXN, que causa un descenso en el nivel de transcripción del mRNA que codifica la proteína frataxina (dando lugar a un 5-30% del nivel normal de la proteína). Se trata, así, de la ataxia heredable más frecuente en la población caucásica. Aún así, la prevalencia de la enfermedad es baja (1 entre 50.000 personas), considerándose una Enfermedad Rara (ER).

Para poneros en contexto, las ER suelen estar poco estudiadas, debido en parte a la baja rentabilidad de los medicamentos (destinados a pocos pacientes), en parte a la dificultad que conlleva el estudiar algo poco común. No siempre es fácil disponer de pacientes con los que estudiar la enfermedad (trabajar con humanos siempre es difícil), de forma que los tamaños muestrales pueden no ser suficientes para un análisis estadístico en condiciones. Así, el estudio con organismos modelos es, no sólo útil, sino fundamental.

El hecho de que la frataxina sea una proteína muy bien conservada a lo largo de la evolución, permite el desarrollo de muchos organismos modelos para estudiar la FA, desde E. coli hasta el ratón. Gracias a ellos puede estudiarse la función de la frataxina, aunque a día de hoy aún continúa desconocida. Algunos estudios clave sugieren un papel potencial en la homeostasis del hierro, así como un papel como activador de la cadena respiratoria mitocondrial, como regulador del ensamblaje de los centros de Fe-S y/o en el fomento de defensas celulares contra especies reactivas de oxígeno.

No quiero enrollarme mucho más, así que sólo comentaros que en MC, en concreto, trabajamos con un mutante de Drosophila (una construcción de cosecha propia, de Josep xD) donde la expresión del gen de la frataxina (fh) ha sido suprimido con RNA de interferencia (de ahí que el mutante sea conocido por los amigos como fhIR). Estas moscas, de modo similar a humanos, presentan una menor esperanza de vida, habilidades de escalada o climbing (muy coñazo de medir xD) reducidas y una mayor sensibilidad al estrés oxidativo.

Todo esto para que veáis que las moscas no sólo sirven para ser liberadas en prácticas de Genética o de TAG, sino que nos permiten conocer (¡o al menos intentarlo!) la función de genes y proteínas, así como probar fármacos que puedan hacer más llevadera la vida de algunas personas.

Más información sobre las ER: CIBERER

Más información sobre Drosophila y la FA:

Bekenstein, U. y Kadener, S. “What can Drosophila teach us about iron-accumulation neurodegenerative disorders?” J Neural Transm. 118: 389–396. 2011.

Llorens, J.V., Navarro, J.A., Martínez-Sebastián, M.J., Baylies, M.K., Schneuwly, S., Botella, J.A. y Moltó, M.D. “Causative role of oxidative stress in a Drosophila model of Friedreich ataxia” The FASEB Journal. 21: 333-344. 2007.

Navarro, J.A., Llorens, J.V., Soriano, S., Botella, J.A., Schneuwly, S., Martínez-Sebastián, M.J. y Moltó, M.D. “Overexpression of Human and Fly Frataxins in Drosophila Provokes Deleterious Effects at Biochemical, Physiological and Developmental Levels.” PLoS ONE. 6: e21017. doi:10.1371/journal.pone.0021017. 2011.

"El bosc per a les persones"

Com alguns de vosaltres sabreu , aquesta darrera setmana he assistit a un curs d’estiu de la UJI anomenat “Els boscos mediterranis com a recursos educatius i ambientals en el medi rural”. Enmarcat en el context de l’Any Internacional dels Boscos que duu com a lema “El bosc per a les persones”, el curs intentava transmetre la idea de la necessitat de treballar per un desenvolupament humà per tal d’aconseguir la sostenibilitat ambiental. La informació, la sensibilització i la capacitació de les persones és necessària per tal que la gent puga actuar i protegir la natura.

Per a aconseguir una societat participativa cal produir un canvi en els valors, que la gent siga capaç d’entendre que els problemes del bosc també són un problema seu. De fet, és un error pensar que la problemàtica ambiental d’un territori es correspon únicament amb la problemàtica natural. Un exemple, per a entendre açò, és el del Parc Natural de Penyagolosa. El Pic de Penyagolosa (1814 m.), el segon més alt de la Comunitat, ha sigut i és un dels llocs més emblemàtics del nostre territori. No obstant això, no va obtindre la figura de protecció esmentada fins el 2006. Per què? Principalment per l’oposició de la gent. Actualment el PN està constituït pel Pic (diverses parcel·les de propietat privada) i un forest d’utilitat pública. No inclou, per exemple, el pla de Vistabella o El Rebollar, enclaus que curiosament sí que s’exalten a la Casa Forestal (el centre d’interpretació del Parc). En concret, El Rebollar consisteix en l’únic bosc de reboll (Quercus pyrenaica) present en el nostre territori. És tracta d’un bosc d’estrat silici (molt estrany a la Comunitat Valenciana), testimoni de temps més humits. Acompanyat per la pinassa (Pinus pinaster) i el pi roig (Pinus sylvestris), així com per Crataegus monogyna gegants (personalment, únicament els havia vist així en el Regne Unit i Eslovènia, en boscos pròpiament eurosiberians), el més curiós de l’assumpte és que a escassos metres d’aquestos boscos podem trobar matolls de timó, bruç, ginebró i demés plantes pròpiament mediterrànies i que bé poden trobar-se al costat de la mar. Doncs bé, com deia, aquesta zona no es troba protegida per cap legislació. I això és un problema ambiental. Un problema ambiental que consisteix en un problema social, en un concepte erroni de què és un Parc Natural, que desemboca en que aquesta formació tan especial siga més susceptible a qualsevol perill de desaparició. Amb açò no vull dir que un Parc Natural siga el millor del món, sinó que no té sentit una situació en la que la gent que òbviament respecta la seua terra (per què per alguna cosa s’ha conservat fins a l’actualitat) estiga en contra de la conservació d’aquesta (de que entre a formar part d’una figura de protecció com la de PN).

Així, la desinformació i la poca participació ciutadana són els dos grans problemes per a la conservació de la biodiversitat . Per tant, per a aconseguir una sostenibilitat ambiental cal treballar els tres pilars fonamentals: la gestió, l’educació i la participació. Soles així, mitjançant el canvi humà podrem aconseguir la millora del bosc i, per tant, el manteniment de la diversitat biològica.

Ser una planta es duro

Imaginaos vivir teniendo que soportar las condiciones climáticas que se presenten, sin posibilidad de poderos resguardar bajo la sombra en los días muy soleados o bajo un techo en los días de fuerte lluvia o granizo. Imaginaos tener que soportar cómo los bichos os devoran lentamente o los hongos os ponen cada vez más tristes. En definitiva, debido a su incapacidad para desplazarse, la vida de una planta debe ser muy dura. Sin embargo, encontramos plantas en los lugares más inhóspitos; desde en una pequeña ranura del techo de una parada de autobús hasta en el estrecho margen de tierra que queda al borde de una carretera de asfalto. ¿Cómo se las apañan?

En primer lugar, el fenotipo o apariencia de una planta está fuertemente ligado al ambiente en el que se encuentra, teniendo (por lo general) una menor importancia su carga genética que en el caso de los animales. Si hacemos crecer varios individuos de una misma variedad de planta en ambientes distintos, será frecuente encontrar diferencias claramente notables entre ellos. Todos hemos visto, por ejemplo, que el crecimiento se ve desviado hacia la luz o que, si la planta no dispone de suficiente agua, comienza a perder hojas y, las que quedan, son pequeñas con tal de reducir al mínimo la pérdida de agua por evapotranspiración. La planta se aclimata, pues, a las condiciones ambientales de un determinado lugar.

A nivel genético, los vegetales poseen genomas realmente enormes, claro que, si analizamos estos genes, muchos pertenecen a familias idénticas. Esto se traduce en que existan muchas proteínas con una función igual o similar (concepto que se entiende como redundancia funcional), de modo que, si un gen no se traduce adecuadamente a proteína, otro pueda estar cubriendo su función, asegurándose así poder sobrevivir. Además, las ploidías son frecuentes en plantas ya que un mayor material genético favorece los fenómenos de recombinación, además de disminuir el efecto de las mutaciones y permitir una mayor flexibilidad en el silenciamiento génico.

A nivel bioquímico, generalmente las plantas mantienen sus procesos metabólicos activos, siendo las señales del medio las que los desactivan (en animales suele ocurrir al revés). Este hecho les supone un mayor gasto energético, claro, pero también les permite responder rápidamente ante cualquier cambio. No es extraño, si se tiene en cuenta esto, que las fosfatasas tengan un papel importante en las rutas de transducción de señal en plantas, defosforilando componentes que se encuentran fosforilados y activos de manera constitutiva, mientras que en animales, son las quinasas las enzimas fundamentales en estas rutas (fosforilan, ante una señal, componentes que se encuentran defosforilados e inactivos). Si queréis ver un buen ejemplo de esto, podéis consultar la ruta de señalización del ácido abscísico o ABA, hormona implicada en procesos entre los cuales destacan la resistencia a la sequía o la inhibición de la germinación.

A grandes rasgos, creo que éstos son los conceptos fundamentales que permiten entender la fisiología y la biología molecular de las plantas, además de hacerla interesante. Mucha gente no estará de acuerdo conmigo en este último punto. De hecho, soy consciente de que me voy a convertir en la persona más impopular del blog con mis fisiologerías y mis moleculerías de plantas :P … ¡pero no me daré por vencida! (en la siguiente entrada mía tendréis imágenes de plantitas, me comprometo a ello, pero no podía empezar a escribir seriamente sin daros esta introducción :) ).