domingo, 10 de junio de 2018

Del fenotipo al genotipo: estudiamos el gen TAS2R38

En el cuarto curso de ESO estudiamos por primera vez la herencia biológica, la capacidad que tenemos los seres vivos de transmitir a la descendencia determinados caracteres. Algunos de ellos siguen patrones de herencia sencillos, es lo que conocemos como herencia mendeliana, y dentro de estos, algunos son muy fácilmente apreciables. Uno de ellos es la capacidad de reconocer el sabor amargo de una sustancia, la feniltiocarbamida o feniltiourea (PTC). Hay personas que al probar las tiras impregnadas en esta sustancia captan un sabor fuertemente amargo mientras que otras no notan absolutamente nada. Y como decimos, en un porcentaje muy elevado de los casos, el carácter presenta una herencia mendeliana simple. 
Tras la expresión de cada carácter existe una base molecular; es decir, los rasgos obedecen a la secuencia de nucleótidos en un gen, es decir, de un fragmento de ADN. Y este es precisamente el objetivo principal de este proyecto, que nuestros estudiantes descubran a qué se debe la diferencia en la capacidad de degustar dicha sustancia a nivel génico. Ello supondría valorar la sensibilidad a ese producto en ellos y en algunas de sus familias, averiguar su modo de herencia, extraer su propio ADN y llevar a cabo los procedimientos necesarios para obtener la secuencia del gen responsable -el gen TAS2R38- en personas sensibles e insensibles  de modo que comprobasen a nivel génico donde radican las diferencias. Y ello ha sido posible gracias a la colaboración del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (IPBLN-CSIC) y en particular a la amabilidad de los doctores Fuencisla Matesanz y Antonio Alcina.
Iniciamos la experiencia degustando en nuestro laboratorio las tiras de PTC junto a otras son la sustancia que actúan como control. En nuestro alumnado, un 80% detecta el sabor amargo -con distintas intensidades- y un 20% no lo captan. Algunos de nuestros estudiantes pasaron el test a sus familias; en una de ellas todos eran sensibles mientras que en otra ninguno de sus miembros notaba el amargo.
Seguidamente procedimos a la extracción de ADN de nuestros estudiantes a partir de las células de al mucosa bucal. Para ello se enjuagaron la boca con agua a la que se añadió una solución de detergente al 25% (V/V) en agua con sal al 3%. Posteriormente se precipitó con alcohol muy frío. El material genético se pasó durante unos minutos a una solución de alcohol al 70% para eliminar la sal y se almacenó en agua destilada.

Extracción de ADN en el laboratorio del IES Zaidín Vergeles

La siguiente fase del proyecto tuvo lugar en el Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra. Allí la doctora Fuencisla Matesanz nos enseñó a valorar la cantidad de ADN de nuestros extractos mediante un microespectrofotómetro y pudimos comprobar que todas nuestras muestras contenían material genético; ahora bien, el espectro indicaba que contenía impurezas. Por el contrario las muestras control que nos aportó mostraban picos muy definidos propios de ADN purificado.

Midiendo la concentración de nuestros extractos de ADN con un microespectrofotómetro en el IPBLN.

Seguidamente se procedió a amplificar nuestras muestras de ADN, para lo cual nuestro estudiantes prepararon lo necesario para llevar a cabo una reacción en cadena de la polímeras (PCR) siguiendo las instrucciones de Fuencisla Matesanz. Mientras se desarrollaba el proceso el doctor Antonio Alcina nos habló de los fundamentos teóricos de la PCR y posteriormente la doctora Matesanz nos explicó los fundamentos de las técnicas de secuenciación del ADN.
Seguidamente, y tras una breve visita por algunas de las instalaciones del centro, se procedió a realizar una electroforesis para comprobar si nuestras muestras se habían amplificado correctamente.

Preparando un gel de agarosa para la electroforesis de ADN.

Introduciendo las muestras obtenidas tras la amplificación por PCR en el gel para electroforesis bajo la supervisión de la doctora Fuencisla Matesanz (IPBLN, CSIC)

Desafortunadamente los resultados no fueron satisfactorios y ninguna de nuestras muestras se amplificó correctamente. Por el contrario, las muestras control sí lo hicieron adecuadamente. A pesar de repetir de nuevo la PCR los resultados no fueron mejores, por tanto no teníamos muestras para secuenciar en gen TAS2R38..
Afortunadamente la doctora Matesanz nos proporcionó las secuencias de tres genes que correspondían a tres muestras de control, dos de ellas provenientes de individuos sensibles al sabor amargo y una de ellas insensible. Los electroferogramas de la porción del gen en la que radican las diferencias se muestran a continuación. El primero corresponde a una persona incapaz de captar el sabor amargo mientras que los dos últimos pertenecen a personas que sí lo captan. 

Electroferogramas con la secuencia de ADN del gen TAS2R38 en individuos insensibles a la PTC (figura superior) y sensibles a dicha sustancias (figuras media e inferior).

Y ya que tenemos las secuencias, sólo nos queda buscar las diferencias entre los individuos. ¿Hay alguna diferencia entre los dos gustadores? ¿Seríamos capaces de obtener las proteínas correspondientes y ver en qué aminoácido o aminoácidos radican las diferencias? Esto son algunas de las preguntas a las que tendremos que responder cuando elaboremos nuestros informes científicos; la guía para la actividad se encuentra en la página de la asignatura en la plataforma Moodle del instituto.
Nuestro más sincero agradecimiento a los doctores Fuencisla Matesanz y Antonio Alcina y al Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (CSIC) por hacer posible está fantástica experiencia.

Referencias
PTC: The genetics of bitter taste.

lunes, 4 de junio de 2018

Exoplanetas parecidos a la Tierra: el índice de similitud con la Tierra (ESI)

Un parámetro útil para determinar si un exoplaneta puede ser candidato a albergar nuestra vida bacteriana es el Índice de Similitud con la Tierra (IST o ESI, por sus iniciales en inglés). Este es un parámetro que mide el parecido de un exoplaneta a la Tierra que se calcula en base a distintas variables: la temperatura del exoplaneta, el radio, la densidad, el flujo de la estrella o la velocidad de escape del mismo. Puede tener distintas expresiones.
En cualquier caso es necesario hacer constar que este valor indica el parecido que existe entre el exoplaneta y la Tierra para los parámetros considerados. Variará entre 0 (no se parece en nada) y 1 (es idéntico a la Tierra). Que exista más o menos parecido no quiere decir que albergue vida; no es una medida directa de habitabilidad, pero si que nos puede proporcionar una idea para descartar algunos exoplanetas candidatos que sean muy diferentes a la Tierra. 
La tabla que se adjunta muestra los valores de varios exoplanetas junto a la temperatura estimada de los mismos. Están tomados del catálogo de exoplanetas habitables del Laboratorio de Habitabilidad Planetaria, de Arecibo.


Catálogo de exoplanetas habitables. Planetary Habitability Laboratory. Arecibo.

miércoles, 30 de mayo de 2018

La belleza oculta

En estos días se puede disfrutar en el hall del instituto la exposición Fotografías micriobiológicas: la belleza oculta, que amablemente nos ha cedido el departamento de Microbiología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada. Ella nos acerca a través de imágenes de gran calidad a distintos aspectos de la biología de los microorganismos (bacterias, virus, algas), de los antibióticos o de interesantes propiedades como la biomineralización y su aplicación a la conservación del patrimonio monumental.


La exposición se completado con actividades dirigidas a nuestro alumnado en las que han podido cultivar microorganismos a partir de muestras de distinta procedencia. Se ha comprobado la presencia de microorganismos en el aire, exponiendo placas durante una hora al aire en distintos ambientes, en el suelo, en objetos de uso cotidiano (llaves, anillos, móviles..), en hojas de las plantas o en la boca, el pelo o en los dedos de nuestros jóvenes. 




El resultado ha sido una serie de placas, algunas de las cuales se muestran en la imagen adjunta, en la que se puede comprobar la gran diversidad que presenta la morfología de las colonias y, por ende, la gran variedad de microorganismos que conviven con nosotros.


Pero si estos resultados no hubieran sido ya los suficientemente llamativos, nos hemos llevado grandes sorpresas al observar con mucho más detalle las colonias bacterianas que han aparecido. Formas curiosas, crecimientos fractales, combinaciones de formas y colores que nos han permitido comprobar la belleza oculta que pueden llegar a mostrar los organismos microscópicos y que da nombre a esta magnífica exposición. Desde aquí expresar nuestro agradecimiento al departamento de Microbiología de la Facultad de Ciencias de la UGR y en particular a la doctora Eva Valdivia por hacer posible estas actividades.






viernes, 25 de mayo de 2018

Buscamos exoplanetas para nuestras bacterias

Ya hemos concluido la fase experimental de nuestro proyecto por este curso. Tras una última reunión con Manuel Espinosa en la que revisamos nuestros resultados y valoramos los experimentos realizados ya sabemos mucho más acerca de las condiciones de vida que requieren nuestras bacterias.  Es hora de que busquemos un posible hogar para ellas entre los muchos exoplanetas que se conocen y cuyas características se pueden encontrar en las distintas bases de datos que hay para planetas extrasolares.
Una de ellas es The Extrasolar Planets Encyclopaedia. En esta base de datos, en la opción Diagramas (enlace) podemos hacer representaciones gráficas de exoplanetas en función de las variables que escojamos. Se pueden representar hasta cuatro variables distintas en el mismo gráfico que seleccionaremos en el menú de la derecha de la pantalla. En el gráfico adjunto se han seleccionado los exoplanetas en función de la temperatura calculada, la metalicidad de la estrella en torno a la cual giran y el tamaño comparado con el radio terrestre. Pulsando sobre cada punto que aparece en el gráfico nos mostrará una descripción del resto de características conocidas de los exoplanetas. Un punto de partida interesante es trabajar con las temperaturas estimadas y considerar el rango en el que podría haber agua líquida.



Otra es Open Exoplanet Catalogue. En esta base de datos podemos seleccionar directamente del menú que aparece a la izquierda la lista de planetas que orbitan en la zona de habitabilidad de su estrella, y en la que por tanto habría condiciones para encontrar agua líquida. En el comando Show options podemos construir una tabla con las características que nos interesen sobre los exoplanetas y contrastar cuáles serían compatibles con la supervivencia de nuestras bacterias; la obtendríamos pulsando en Enviar consulta.







Y una vez visto todo esto, estamos en condiciones de buscar otros mundos para nuestros microorganismos. Para ello es necesario contrastar las condiciones que requieren para vivir con las existentes en los exoplanetas. Por tanto nuestra tarea es seleccionar exoplanetas candidatos para cada bacteria en particular y justificar por qué hemos hecho esa elección. Los resultados se presentarán como comentarios a este post.

miércoles, 9 de mayo de 2018

Viajes extraordinarios

Dos de los Viajes Extraordinarios más emblemáticos de Julio Verne son De la Tierra a la Luna y Viaje al Centro de la Tierra. En esta Semana Solar dedicada a ellos no podían faltar determinadas actividades. El diseño y lanzamiento de cohetes de agua, llevado a cabo por Javier (departamento de Física y Química) y Alejandro (departamento de Tecnología) y por Óscar (Laniakea M&C) y la exhibición de volcanes químicos organizada por los departamentos de Biología y Física y Química. Los resultados, como se puede comprobar en el video adjunto, fueron espectaculares. 


martes, 24 de abril de 2018

Verne y Vida en el Universo

Realmente ha sido una mañana espectacular en lo científico. Hemos comenzado con una espléndida representación de nuestro alumnado de segundo de bachillerato de francés en la que Jules Verne -Trini Montiel- ha presentado en este idioma y en castellano las principales obras que componen los Viajes Extraordinarios, portadas por sus compañeros a modo de anuncios vivientes. Ha sido la antesala a la charla de Daniel Guirado (IAA-CSIC) que con el título Viajes Extraordinarios nos ha llevado maravillosamente a lo largo de lo científico y no científico que compone a algunas de las novelas más conocidas y no tan conocidas -como el caso de Héctor Servadac-. Una conferencia amena y entretenida amenizada con alguna que otra canción sobre ciencia interpretada por el mismo.



Y después la mesa redonda ¿Vida en el Universo? ¿Pero qué vida? Óscar Cordón (UGR), Manuel Espinosa (EEZ-CSIC), Emilio García (IAA-CSIC), Óscar Huertas (Laniakea Management and Communication) y Enrique Iáñez (UGR) nos han llevado magistralmente por los entresijos de la vida en el Universo. Desde las distintas definiciones que intentan explicar la vida hasta las condiciones que en el Universo han permitido su aparición, el origen de la misma en la Tierra, las formas extremas y poco conocidas que aparecen en nuestro planeta y que podrían ser candidatas a habitar otros o la posibilidad de vida más allá del silicio que constituye los circuitos en los que viven algoritmos informáticos bioinspirados. Una auténtica satisfacción. Y un lujo que tales ponentes visiten nuestro instituto y nos dediquen su tiempo. Pero también hay que destacar el interés del alumnado asistente, como ha quedado patente en las más que interesantes preguntas que han seguido a las intervenciones. A todos millones de gracias.



Pero tras las explicaciones vienen los deberes. Emilio nos deja dos preguntas que tenemos que contestar. En primer lugar, ¿cómo creemos que sería la vida extraterrestre en caso de existir? Hagamos una descripción de la misma. Y en segundo lugar, ¿cómo sabemos que no somos parte de un gran programa informático creado por ingenieros, de una realidad virtual carente de vida propia en la que imaginamos ser seres vivos y en la que se ha implementado hasta nuestras sensaciones más íntimas? ¿Cómo demostraríamos que esto no es así y que somos reales? Las preguntas son lo suficientemente interesantes como para que dediquemos un poquito tiempo a pensar y escribir algunos comentarios.

lunes, 23 de abril de 2018

Inauguramos la XXI Semana Solar

Cita ineludible en nuestro instituto. La última semana de abril, la Semana Solar. Esta mañana han dado comienzo las actividades programadas para la XXI Semana Solar, dedicada a las Ciencias y a las Letras, dirigida -como ha indicado uno de nuestros conferenciantes- a romper barreras y establecer puentes entre ambas visiones de la realidad.
Manuel Rodríguez Garzón, director del instituto, ha procedido a la inauguración de la misma y tras él, la conferencia inaugural. Miguel Botella, antropólogo forense, catedrático de Antropología de la Universidad de Granada, ha dado una bellísima charla acerca de la labor tanto investigadora como humanitaria que desarrolla año tras año en Qubbet el Hawa, en Assuán, Egipto. Nos ha transportado a más de 2000 años antes de Cristo y nos ha descrito la forma de vivir y de morir de las personas que entonces habitaban la región. Nos ha presentado a Saremput, gran gobernador de esa época, hemos visto las lesiones causadas por el cáncer de mama más antiguo jamás datado y que él mismo ha descubierto. Hemos sabido que más de la mitad de la población morían siendo niños, y algunos de los que sobrevivían alcanzaban a una edad temprana cargos importantes pero también morían jóvenes. A través de sus huesos nos ha contado historias maravillosas. Y también nos ha hablado de las nuevas técnicas de estudio de las momias y de cómo se vive allí hoy día.
Tras la charla, un turno muy interesante de preguntas por parte del alumnado que han permitido saber todavía más cosas sobre el Antiguo Egipto.




Y después del recreo nueva conferencia. En esta ocasión, Dulcinea Otero -traductora con decenas de libros científicos traducidos- y David Galadí -astrónomo del Centro Hispano Alemán de Calar Alto- han hablado acerca del complejo proceso de la traducción de textos científicos, destacando cómo un traductor debe saber ciencia para realizar efectivamente su trabajo y como un científico también debe traducir. Han advertido de errores comunes en los textos traducidos, como los referentes a cifras, unidades o el empleo de palabras -que no por haberse hecho de uso común- son inadecuadas desde un punto de vista lingüístico.
Y paralelamente, la Gymkana de la energía que organiza el departamento de Tecnología con una participación excelente del alumnado, la actividad de realidad virtual que acompaña a la exposición De la Tierra al Universo, cedida por la Fundación Descubre, y las exposiciones de producción propia de nuestro instituto junto a otras actividades.