Durante la investigación, el genoma de 29 ratas pardas capturadas en la ciudad Nueva York fue comparado con el de nueve especímenes recolectados en la provincia de Heilongjiang, en el noreste de China, de donde es originaria esta especie. Como resultado del análisis del acervo genético de ambas muestras, los genetistas identificaron varios indicios de que el barrido selectivo (la mutación que incrementa la eficacia biológica de un organismo en relación a sus congéneres de la misma especie) en genes asociados con el metabolismo, la dieta, la morfogénesis de los órganos y el comportamiento locomotor, se inició después de la separación de la población ancestral.

Our preprint on "Genetic Adaptation in NYC Rats" is out, and we would appreciate your comments.

tl;dr: Seek a genetic basis for PIZZA RAT, and you shall find.https://t.co/iJPnMy1QRa w/ @nanditagarud Noah Rosenberg @PetrovADmitri @rattus_mattus @pleunipennings & @urbanevol pic.twitter.com/yS4Kon32Lv

— Arbel Harpak (@arbelharpak) February 8, 2020

Estos cambios a nivel genético, dicen los autores, muestran el proceso evolutivo sufrido por los roedores para adaptarse a los desafíos de coexistir con los seres humanos en las ciudades. Uno de los cambios genéticos que más ha llamado la atención de los investigadores es el relacionado con la dieta. Algunas de las mutaciones identificadas están directamente asociadas al consumo de alimentos ricos en azúcares y grasas altamente procesadas, lo que demuestra la gran capacidad adaptativa de estos roedores.

Tal y como lo explicó a ‘The Guardian’ Arbel Harpak, coautor del estudio y genetista de poblaciones de la Universidad de Columbia (Nueva York, EE.UU), “las ratas han cambiado de manera increíble en su comportamiento y en su dieta, al igual que las comunidades humanas han cambiado”. En Nueva York es posible “verlas comer ‘bagels’ y cerveza; en París les gustan los cruasanes y la mantequilla. Se adaptan de manera asombrosa”, agregó.

Shout out to Salad Rat, stubbornly sticking w her New Years resolutions well into February 👏👏👏 pic.twitter.com/32bnVBs9Fp

— Sarah Peele (@sarriepeele) February 5, 2020

Además, el estudio sugiere que tanto las ratas como los humanos han experimentado cambios similares a nivel genético como resultado de la vida en la ciudad, por lo que humanos y ratas tenemos la misma propensión a cierto tipo de amenazas para la salud como las causadas por los contaminantes, algunos patógenos y la vida en entornos altamente artificiales.

Muestra de ello se encuentra en la mutación del gen CACNA1C, que ha afectado el comportamiento social de las ratas y es el responsable de elevar la ansiedad entre los roedores. Por otra parte, este gen se ha asociado también con trastornos psiquiátricos en los seres humanos debido a la exposición al estrés durante los primeros años de vida. La investigación no es concluyente en cuanto al momento en el que la rata parda sufrió todas estas trasformaciones genéticas, por lo que se llevarán a cabo nuevos estudios para demostrar si han sido cambios recientes o se han dado a lo largo de cientos de años.

Los fallos se producen en la fase del pliegue de las hebras de ADN dentro del núcleo celular en cada organismo en desarrollo. El proceso es bastante simple pero es imprescindible que coincidan los respectivos tramos de cromosomas homológicos, o sea provenientes uno de la madre y otro del padre. Los estudiosos de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, EE.UU.) lo comparan con el proceso de abotonamiento de una camisa, donde sucede que un botón se abroche en el ojal que no le corresponde.

Un comunicado universitario difundido este 10 de octubre en la plataforma ‘Phys.org’ explica que en el cuerpo, el ADN —una molécula muy larga— tiene que doblarse de forma compacta y lo hace cada vez de una manera similar. Si bien el ADN humano es más complejo que el de un insecto, los problemas con la coincidencia de los cromosomas en los tramos paralelos son comunes y ocurren solo en casos especiales.

El equipo de investigadores comprobó que los cromosomas en algunas partes del cuerpo de la mosca se emparejan con más facilidad que en otras. Así, en los ojos de la mosca de la fruta el material génico normalmente se pliega de forma correcta y si se produce algún error, los cromosomas se ordenan fácilmente para corregir posibles problemas. Los científicos lo comprobaron al tratar los cromosomas de las larvas de ese insecto para que brillaran e hicieran visible el ‘abotonamiento’ adecuado o incorrecto.

Dentro del experimento, los autores perturbaron específicamente los genes que codifican la formación de los fotorreceptores (las células que permiten diferenciar los colores), pero el aparato génico normalmente reparaba las irregularidades. Eso no sucedía en el caso de las antenas (apéndices sensoriales de la cabeza), que resultaron más vulnerables a las alteraciones del pliegue cromosómico.

El equipo registró una variedad de mutaciones sorprendentes, ante todo, las piernas ‘extra’ que crecían a los insectos directamente en lugar de las antenas. A juicio de los autores, el conocimiento del misterio de cómo y en qué ocasiones falla la expresión génica puede mejorar la comprensión de las anomalías que conllevan enfermedades.

Estas advertencias se basan en los resultados de una serie de investigaciones espaciales fundamentales, que serán presentadas en la reunión del Comité Internacional de Investigación Espacial, a realizarse en julio en EE.UU.

Así, al observar cepas de bacterias de la especie Bacillus subtilis después de una estancia de 31 meses en el espacio, los investigadores hallaron un aumento de su resistencia a seis medicamentos antimicrobianos, de ocho estudiados. Por lo tanto, se puede concluir que tras recibir los microorganismos el impacto de una serie de factores desfavorables, inherentes al espacio abierto, las cepas más resistentes y agresivas sobreviven.

Varias series de experimentos se han llevado a cabo en la superficie del segmento ruso de la Estación Espacial Internacional (EEI) desde enero de 2005. Uno de ellos fue el experimento titulado ‘Biorisk’, como parte del cual aproximadamente cada seis meses se enviaban a la Tierra unas muestras de materiales de bioorganismos, alojados en un aparato especial instalado en la capa exterior de la EEI.

Para la prueba fueron escogidos 68 tipos de organismos, desde bacterias hasta vertebrados y plantas superiores (esporas de bacterias y hongos, plantas, semillas, huevos de crustáceos, larvas de mosquito, caviar seco de carpas dentadas, peces, etc.).

Los científicos rusos advierten que los microorganismos terrestres que mutaron durante su estancia en la superficie externa del EEI –y por tanto en el espacio exterior– pueden representar un peligro para la vida en nuestro planeta, lo que significa que esta amenaza debe tenerse en cuenta entre los requerimientos de la “cuarentena planetaria”.

“Dado que se ha demostrado que los organismos vivos pueden sobrevivir en el espacio exterior, hipotéticamente, en un futuro lejano, es posible la entrada de sustancias extrañas de otros planetas a la Tierra, así como a otros planetas desde la Tierra. Además, los microorganismos terrestres devueltos, que viajaron al espacio, visitaron otro planeta y de una manera desconocida se transformaron en su atmósfera”, dice el informe.

Los investigadores también afirman que se proponen utilizar los resultados de la investigación para desarrollar medidas que permitan proteger al planeta de tales amenazas. Los resultados de estos estudios no solo tienen un interés científico significativo, sino también una importancia práctica para la justificación de la estrategia de cuarentena planetaria durante la realización de futuros vuelos interplanetarios.

Los investigadores estudiaron genomas de células cancerosas en más de 50 niños con tumor de Wilms, neuroblastoma y rabdomiosarcoma. Ello les permitió rastrear los tipos de mutaciones de las células cancerosas y las cuatro principales estrategias de supervivencia de las mismas: tolerancia, coexistencia, competencia y caos.

“Las estrategias son fundamentales, ya que nos dan una idea sobre la capacidad de evolución que tiene un tumor en el momento del descubrimiento. Los pacientes con las dos primeras opciones tienen, por lo general, pronósticos positivos, mientras que las dos últimas estrategias están asociadas con el riesgo de recidiva”, afirmó el profesor Gisselsson Nord, quien dirigió el estudio.

Si competencia y caos existen en el tumor al inicio de la enfermedad, el riesgo de recidiva es superior al 50 %, recoge el trabajo.

“Estas dos estrategias se encontraron cuando analizamos tumores que reincidían. Parece que algunas células cancerosas están programadas desde el inicio para recidivar por si solas. Los tumores que reincidían a menudo tenían genomas radicalmente alterados en comparación con el tumor inicial del paciente”, señaló Nord.

Asimismo, el experto recordó que el tumor principal no debe considerarse representativo a la hora de seleccionar un tratamiento específico en caso de recidiva, porque el genoma del tumor cambia normalmente con el tiempo.

Ahora los científicos están analizando las estrategias que adoptan las células cancerosas en las primeras etapas del desarrollo de los tumores para, en primer lugar, estudiar cómo los tejidos del paciente influyen en el desarrollo de las células, y, en segundo lugar, evitar la posible recidiva de la enfermedad.

“Dos de los principales rasgos del ser humano son la ampliación de las dimensiones cerebrales y el lento crecimiento del sistema nervioso en el interior del útero materno”, explica David Haussler, profesor de la Universidad de California y coautor de la investigación. “Ahora sabemos que los mecanismos moleculares del desarrollo y las características del Homo sapiens tienen lugar durante las primeras etapas del desarrollo cerebral”, añade.

Según los expertos, los genomas de los humanos y de los chimpancés coinciden en un 99%, aunque nuestros sistemas nerviosos se desarrollan de manera diferente y padecen distintos problemas durante la vejez. Esta es la razón por la que la comunidad científica no puede utilizar a los primates para llevar a cabo estudios sobre las diferentes enfermedades que afectan al ser humano ni sobre su capacidad de adquisición del lenguaje y de un intelecto desarrollado.

Los científicos, que tenían por objetivo investigar la estructura de los diferentes genes en el primer cromosoma humano, creen que la razón principal por la que hombres y primates son diferentes desde el punto de vista genético radica, no tanto en la estructura de los genes, sino en la diferente actividad de distintas partes del cerebro.

El NOTCH2NL, como se denomina el nuevo gen descubierto, fue responsable del desarrollo de las neuronas así como de la formación de futuros tejidos cerebrales en el embrión de los humanos. Según la nueva investigación, los primates carecen de este rasgo, lo que podría explicar por qué el ser humano tiene un mayor desarrollo mental. Asimismo, todo parece indicar que este gen ‘de más’ apareció por error en el ADN de nuestros antepasados hace unos tres o cuatro millones de años como resultado de una serie de errores al copiar el primer cromosoma.

“El NOTCH2NL permitió que nuestro cerebro aumentara su volumen”, detallan los científicos. Más tarde, un segundo error en nuestro código genético generó un nuevo tramo en nuestro ADN —cambiando así de manera significativa el desarrollo del sistema nervioso humano— que fue copiado varias veces más durante la evolución de nuestros antepasados. Esto provocó que las células nerviosas empezaran a “madurar” más rápido y a dividirse menos.

“Como sucede a menudo en la historia de la evolución, un pequeño cambio en el funcionamiento de las células madre conlleva una gran consecuencia”, concluyen los investigadores.

“Para mi asombro, el injerto no solo sobrevivió, sino que dio lugar a estas estructuras bellamente organizadas”, declaró Ali Brivanlou, científico principal responsable del proyecto, aunque el embrión de injerto no vivió lo suficiente para desarrollarse más.

El desarrollo de las estructuras nerviosas y óseas en embriones se explica por la existencia en las células de un llamado ‘organizador’ que regula el crecimiento de los órganos.

The #BrivanlouLab has shown for the first time that a small cluster of cells in the human embryo dictates the fate of other embryonic cells. The discovery of this developmental “organizer” could advance research into many human diseases. https://t.co/JorCK77oTy pic.twitter.com/Faxf7VGx08

— Rockefeller Univ (@RockefellerUniv) 23 de mayo de 2018

“Una vez que se trasplante el ‘organizador’ humano en un embrión de pollo, el lenguaje que utiliza para instruir a las células de aves para desarrollar el cerebro y el sistema nervioso es exactamente el mismo que usan los anfibios y los peces”, agregó Brivanlou.

A través del estudio –publicado esta semana en la revista Nature– los investigadores trataron de entender el complejo proceso del desarrollo de importantes órganos humanos como el cerebro, los pulmones, el hígado y la estructura ósea para poder aplicar la ingeniería inversa a las enfermedades que los afectan.

Si bien el estudio ha sido aclamado como un paso en el avance de la medicina regenerativa, varios comentaristas en línea han criticado a los investigadores, tachando al experimento de poco ético.

“¿Ético? No lo creo. Tenemos que dejar de jugar con la naturaleza”, escribió un comentarista acorde a otras muchas publicaciones que tildaron la investigación de “enfermiza” e instaron a parar este tipo de experimentos.

Para estos experimentos, realizados el año pasado en la Tierra, no se utilizaron muestras de roca lunar traídas por las misiones Apolo de la NASA, sino suelos simulados, compuestos de las mismas partículas que los originales. No obstante, incluso en pequeñas cantidades, el polvo lunar es tóxico y potencialmente mortífero, reveló el estudio, cuyos resultados recoge un artículo publicado en la revista ‘GeoHealth’.

La Luna no tiene atmósfera, recuerdan los científicos. Por eso su suelo es constantemente bombardeado por partículas cargadas, provenientes de las capas superiores del Sol, que proporcionan a la corteza lunar una potente carga electrostática. Y una de las consecuencias es que el polvo abunda en radicales libres.

Investigaciones previas han demostrado que aspirar cenizas volcánicas, polvo de tormentas o de minas de carbón, puede causar bronquitis, sibilancias, irritación ocular y cicatrización del tejido pulmonar. Además, las partículas se acumulan en las vías respiratorias y las más pequeñas de ellas se infiltran en los alvéolos de los pulmones. El polvo puede dañar el ADN de las células, causar mutaciones y provocar cáncer.

Todos esos efectos conocidos han sido sometidos a prueba y medidos en este nuevo estudio. El polvo, lo suficientemente fino como para inhalarlo, mató las células cultivadas de los pulmones humanos con tanta “eficacia” que los investigadores ni siquiera pudieron estimar el daño para el ADN. Entre tanto, las neuronas de ratón no solo morían en masa, sino que también sufrían cambios genéticos significativos.

Los investigadores no están seguros de qué manera el suelo lunar simulado mata las células, pero sospechan que la culpa es de la respuesta inflamatoria que provoca dentro de ellas, o de los radicales libres que despojan los electrones de las moléculas e impiden que la célula funcione correctamente.

La autora principal del estudio, la genetista Rachel Caston, comentó al sitio web universitario que las futuras misiones tripuladas para explorar la Luna y “más allá” implican peligros para la salud de los astronautas, que son aún más graves “que los riesgos inmediatos del espacio en sí”. Serían de la misma naturaleza que los experimentados por los tripulantes de la misión Apolo 17.

Después de inhalar el fino polvo durante su viaje a la Luna en 1972, el astronauta Harrison Schmitt catalogó la reacción de su organismo como “fiebre del heno lunar”: tenía estornudos, ojos llorosos y dolor de garganta. Los síntomas de aquella tripulación fueron efímeros, pero los investigadores admiten que el polvo lunar podría afectar la salud a largo plazo, incluyendo mutaciones genéticas.

Esta circunstancia confirmaría que las mutaciones somáticas —los cambios no hereditarios— juegan un papel en el envejecimiento y la degeneración cerebral y podría explicar el deterioro de las capacidades cognitivas de las personas con el paso de los años.

Para llegar a esa conclusión, los científicos tomaron ADN de 161 neuronas individuales de 15 cadáveres neurológicamente sanos con edades comprendidas entre cuatro meses y 82 años, así como de nueve personas con trastornos neurodegenerativos que provocan un envejecimiento cerebral acelerado.

El análisis de esas muestras demostró que las mutaciones cerebrales se producen a medida que nos hacemos mayores y se acumulan a un ritmo superior en personas con trastornos genéticos que causan degeneración cerebral temprana.

“La pregunta era si las enfermedades neurodegenerativas están, como el cáncer, relacionadas con la mutación del ADN”, comentó Christopher Walsh, uno de los especialistas, quien explicó que planean analizar otras enfermedades cerebrales degenerativas para reforzar sus descubrimientos.