Proyecto Marte: Observamos nuestras bacterias con los medios de la Estación Experimental del Zaidín

Concluimos la fase experimental de nuestro proyecto sobre Marte con una visita a la Estación Experimental del Zaidín, con dos objetivos. En primer lugar conocer las instalaciones del centro de investigación desde donde nos dirigen y asesoran en nuestros proyecto. En segundo lugar conocer visualmente a nuestras bacterias con los sofisticados  medios con los que cuenta este centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

El pasado 28 de mayo el alumnado de cuarto de ESO al llegar a la EEZ fuimos recibidos en su salón de actos por Manuel Espinosa, quién nos describió el centro y los grupos de investigación que lo conforman. Seguidamente nos dividimos en dos grupos, uno de los cuales fue con Manuel a hacer una visita a las instalaciones de la Estación Experimental del Zaidín mientras que el otro se dirigió a los laboratorios de microscopía donde fue atendido por Juan de Dios Alché. A media mañana, nos intercambiamos de modo que ambos grupos pudiéramos disfrutar de las mismas experiencias.

Por un lado visitamos las cámaras de cultivo, los invernaderos y distintos laboratorios de la EEZ. Observamos cultivos de diversas plantas, entre ellas Arabidopsis thaliana, una de las plantas con las que llevamos a cabo nuestros experimentos sobre crecimiento de plantas en análogos de suelo marciano. De esta manera podremos compara cómo crecen nuestras plantas con respecto a las que vimos y sacar conclusiones acerca de cómo influyen las condiciones a las que las hemos sometido en nuestro laboratorio.

Con Juan de Dios Alché aprendimos diversas técnicas para la preparación de microorganismos para su observación, por un lado para microscopía óptica de alta resolución y por otro para microscopía electrónica. En la visita nos explicó el fundamento de ambos microscopios y procedimos a la preparación de muestras para cada uno de ellos. Especialmente interesante fue la preparación de nuestras bacterias para la observación con el microscopio electrónico. Pudimos aprender como en lugar de los portaobjetos y cubreobjetos de vidrio usados en microscopía tradicional, se utilizan rejillas de metal de poco más de 3 mm sobre la que se dispone una película de plástico sobre la que se fijan nuestras bacterias. Estas fueron teñidas con ácido fosfotungstico para facilitar su visualización. Y ya sobre los microscopios conocimos las particularidades de cada uno de los instrumentos, destacando en el caso del electrónico cómo la fuente de iluminación son electrones que se aceleran y como se consigue aumentar la imagen miles de veces al pasar por lentes de naturaleza electromagnética, construidas con electroimanes. El resultado es una imagen proyectada sobre una pantalla de fósforo de la que un sistema informático también obtiene imágenes en un ordenador.

Las imágenes obtenidas fueron espectaculares. Abajo incluimos microfotografías de dos de las bacterias con las que trabajamos, las superiores obtenidas mediante microscopía óptica y la tercera por microscopía electrónica de transmisión.

Bacillus megaterium

Pseudomonas stutzeri

Pseudomonas stutzeri observada al microscopio electrónico. Destaca la presencia de flagelos.

Gracias a esta visita, y en relación con nuestro proyecto sobre Marte, tenemos más datos para valorar los resultados de nuestros experimentos así como imágenes que nos van a permitir hacernos una idea mucho más precisa de cómo son los microorganismos con los que trabajamos y que postulamos como candidatos a sobrevivir en las condiciones del planeta rojo. Desde aquí nuestro agradecimiento a la Estación Experimental del Zaidín y especialmente a Manuel Espinosa y a Juan de Dios Alché por hacerlo posible.

Proyecto Marte en el aula

Nuestras compañeras Natalia Díaz e Inmaculada Sánchez han preparado un bonito video sobre las actividades que desarrollamos desde distintos departamentos en el proyecto sobre Marte. Se presentan nuestras experiencias con bacterias y con los cultivos de plantas en suelos marcianos simulados, las que desarrolla nuestro compañero Jorge Rodríguez, del departamento de Química, el diseño de robots que dirige Marién Garrido y actividades desarrolladas en la Semana Solar. Una bonita forma de divulgar nuestras actividades.

Proyecto Marte: Tolerancia a la radiación ultravioleta

Sabemos que la atmósfera de Marte es muy tenue y por tanto no tiene capacidad para absorber la radiación que llega procedente del espacio. Esto convierte a la superficie de Marte en un ambiente inhóspito para la vida.

En nuestro proyecto hemos valorado la supervivencia de nuestros microorganismos a la radiación ultravioleta. Para ello hemos colocado sobre placas de Petri 100 microlitros de cultivos de cada una de ellas y hemos dejado que se absorba. Posteriormente hemos tapado media placa con papel de aluminio y hemos irradiado durante un minuto con una lámpara de luz ultravioleta a 254 nm. Del mismo modo hemos repetido este experimento con tubos que contienen nuestro símil del suelo marciano esterilizado.

Ya tenemos resultados para nuestros cultivos en placa. Los tubos los dejaremos incubando durante varios días más. He aquí la imagen con las seis placas.

 

Como véis, las placas muestran un aspecto claramente diferente entre ellas. La que contiene Bacillus megaterium presenta un crecimiento de las bacterias distinto a las otras. ¿Cómo podemos interpretar estos resultados? ¿Qué creéis que ha pasado? ¿Tenéis algunas sugerencias con las que mejorar nuestros resultados? ¿Qué deberíamos hacer? Os espero en la sección de comentarios.

Update
Como habíamos visto, nuestros resultados no eran claros principalmente porque salvo en la placa de Bacillus megaterium no se extendieron bien las gotas con las bacterias. Probablemente irradiamos antes de que se secaran con lo que, aunque la luz ultravioleta afectase a las bacterias, las vivas se extendieron a lo largo de la placa dando los resultados que vemos.
Manuel Espinosa ha repetido el experimento en la Estación Experimental del Zaidín. Nos ha enviado una imagen con los resultados. La línea roja separa la porción irradiada de la no irradiada y se pueden ver claramente los efectos de la luz ultravioleta sobre el crecimiento de los microorganismos. ¿Qué podríamos esperar si las bacterias viviesen en la superficie de Marte?

Proyecto Marte: Tenemos un problema

El pasado miércoles valoramos de nuevo la supervivencia de nuestras bacterias a los cambios de temperatura que hay en Marte. Han pasado unos dos meses desde que iniciamos estos experimentos. Pero algo no ha ido bien. Os adjunto en primer lugar la imagen de hace un mes y en segundo lugar la que muestra el crecimiento de las bacterias tras el último experimento.

Para intentar aclarar qué está sucediendo con nuestras placas hemos tomado una muestra de todas ellas, salvo la de Escherichia coli en la que se observa un solo tipo de colonias similar a las obtenidas en el experimento anterior, y la hemos extendido en placa para ver los tipos de colonias que crecían y así poder compararlas con las de los otros experimentos. Esta es la imagen de las placas tras incubarlas:

¿Qué observamos en las placas? ¿Hay diferencias entre ambos experimentos? ¿En qué sentido? ¿Son coherentes los resultados con los supuestos que nos planteamos, es decir, que los cambios de temperatura pueden afectar a la supervivencia de nuestros microorganismos? ¿Qué ha podido pasar? ¿Qué podemos hacer para aclarar la situación?

La aparición de la vida en la Tierra y en el Universo

Sabemos que la propia evolución del universo explica cómo se originaron los elementos de la vida. Retrocediendo en el tiempo sabemos cómo evolucionó desde formas simples a otras más complejas. Sin embargo, el gran reto de la Biología es saber cómo se organizaron aquellas biomoléculas primigenias para dar origen a los primeros seres vivos. Este ha sido el tema de la conferencia impartida por Juan Antonio Aguilera Mochón, profesor del departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Granada y autor de diversos libros sobre el origen  y evolución de la vida en la Tierra y en el Universo.

Comentó como a esta pregunta se ha intentado dar respuesta desde diversos ámbitos. Posibles respuestas contemplan a Dios -algo no demostrable científicamente-, a un origen extraterrestre de la vida, lo conocido como la hipótesis de la panspermia o al origen propiamente terrestre. Otra cuestión muy importante es si la vida surge por azar o es algo inevitable. En cualquier caso, los seres vivos, por sencillos que fuesen, requerirían una serie de sistemas biológicos que habían de estar presentes en todos ellos: sistemas genéticos, sistemas de membranas que aíslen el contenido del medio externo y metabolismo.

La Tierra se originó hace unos 4.600 m.a. y la vida surgió relativamente pronto, hace unos 3.900 m.a. en un ambiente anóxico. En este entorno planteó dos posibilidades: vida en la superficie, como planteaban científicos como Oparin o Haldane, o en el fondo del mar, en la proximidad de chimeneas volcánicas que aportasen calor y catalizadores para las reacciones bioquímicas. Nuestras formas de vida se fundamentan en el carbono; el silicio, con estructura atómica similar, no tendría la versatilidad de este para formar las biomoléculas. También existen modelos en los que la vida podría estar basada en hidrocarburos en lugar de agua.

En cualquier casos, todos los seres que hoy existimos provenimos de un antepasado común que no necesariamente tuvo que ser un solo individuo. Juan Antonio Aguilera se refirió a este como LUCA (Last Unique Common Ancestor). Probablemente las primeras formas de vida estuvieron basadas en el ARN, dada su capacidad catalítica.

Juan Antonio Aguilera concluyó diciendo que aunque no está aún claro el origen de la vida en la Tierra sí que lo está su destino. Dentro de unos miles de millones de años el Sol se convertirá en una gigante roja que engullirá a la Tierra. En ese momento la única opción de nuestros descendientes, si los hubiera, sería abandonar nuestro planeta y buscar un destino en otro lugar del universo.

Perspectivas de la evolución: un enfoque interdisciplinar

¿Se contempla la evolución desde la misma perspectiva desde las distintas disciplinas del conocimiento o cada una de ellas puede aportar matices que lleven a una concepción más completa del hecho evolutivo? Este es el planteamiento que ha reunido en nuestro instituto a Carlos Abia (físico teórico), Julio Aguirre (paleontólogo), Carmen J. García (antropóloga), Carmelo Ruiz Rejón (genetista) y a Isaías Largo (filósofo y teólogo) en una muy interesante mesa redonda en la que de un modo muy ameno y distendido han aportado sus ideas sobre la evolución biológica.
Carlos Abia habló del origen y evolución del universo y de la expansión acelerada del mismo; de cómo la evolución estelar ha dado lugar a los elementos que componen los seres vivos y cómo estos se combinan para dar moléculas orgánicas complejas. Sin embargo aún permanece la gran incognita: no se conoce cómo estas últimas se organizaron para formar seres vivos.

Julio Aguirre destacó que el aspecto más relevante con el que la paleontología contribuye al conocimiento de la evolución es a partir del registro fósil. A pesar de que es muy escaso -se ha conservado menos de un 1% de los organismos que han existido- marca las evidencias de la evolución y demuestra que somos parte de un linaje evolutivo. Comentó modelos como el del equilibrio puntuado, propuesto por el paleontólogo Stephen Jay Gould o ideas como la de la contigencia de la vida, algo que puede ser no no ser, como demuestran las extinciones en masa.

Carmelo Ruiz Rejón comentó el cambio de paradigma que supusieron las ideas de Darwin y Wallace en la biología y en el pensamiento actual con el concepto de selección natural. Años después, el conocimiento de la genética daria lugar al neodarwinismo o teoría sintética, el modelo más aceptado. Comentó teorías posteriores como el neutralismo, el mutacionismo o el saltacionismo que, más que alternativas, suponen complementos a esta teoría.
Carmen J. García resaltó que los cambios evolutivos que condujeron a la aparición de nuestra especie son los mismos que para el resto de los seres vivos, incluso para aspectos tan complejos como el comportamiento. Nuestra propia evolución nos ha hecho mirarnos a nosotros mismos, compararnos con otras especies próximas e incluso nos ha dado la posibilidad de intervenir tanto en nuestro  propio proceso evolutivo como en el de otros seres vivos. A la vez nos aporta una lección de humildad puesto que somos una especie más en todo este proceso y algunos de nuestros logros también los tienen especies cercanas. Aunque de ellos nos diferencia nuestra gran capacidad de observación, de asociación, la inteligencia... y todo ello hasta el punto que nos aterra saber tanto de nosotros mismos, y sobre todo, de entrever nuestro destino.

Isaías Largo comentó la necesidad de los seres humanos de comprender la realidad. Al principio acudiendo a los mitos, después a la razón mediante la filosofía. Aunque esta misma planteó la necesidad de un ente superior -el "nous" de Anaxágoras-, o lo que es lo mismo, la idea de un dios que se va a quedar para siempre. Se niega el cambio y Platón propone los mundos de las ideas y real, concepción adoptada por las tres grandes religiones monoteistas. Tras Aristóteles, Averroes o Santo Tomás de Aquino, que intentan aunar las verdades de la fe y la razón, la filosofía mira hacia la razón con Descartes y esto hace que surjan ideas como las de Darwin, en quien también se manifestó el conflicto ciencia-religión y quien acabo definiéndose como agnóstico.
Concluyó diciendo que la filosófía debe ver las diversas connotaciones de la teoría de la evolución, debe ser crítica del mito, de la superstición y del dogmatisno y debe dejar hablar a la ciencia.
Tras las intervenciones tuvo lugar un muy interesante turno de intervenciones que indudablemente hicieron que todos los que asistimos acabáramos con una visión mucho más amplia de la teoría de la evolución y de su impacto en nuestra sociedad y en pensamiento actual.

Manuel Rodríguez -director del instituto-, Jamila Al Rachidi -presidenta de la AMPA, Carlos Abia, Isaías Largo, Carmen J. García, Julio Aguirre, Antonio Quesada, Carmelo Ruiz Rejón y Francisco Martínez-Abarca, investigador de la EEZ que nos acompañó en la actividad.

Se puede acceder al contenido de la mesa redonda desde este enlace.

De cómo la teoría de la evolución llegó a Granada

Este martes 30 de abril ha sido un día con importantes actividades dentro de nuestra semana científica. Se ha iniciado con la conferencia titulada Darwin y nosotros, pronunciada por el catedrático de Ciencias Naturales y antiguo director del Museo de Ciencias Naturales del IES Padre Suárez, Luis Castellón Serrano. Luis es el último ocupante de la cátedra de ciencias de ese instituto que varias generaciones antes ocupara Rafael García y Álvarez, uno de los pioneros en difundir las ideas de Darwin en España y el primero en Granada. En la actualidad es el presidente de la Asociación Nacional para la Defensa de los Institutos Históricos.

Le habíamos hecho un encargo complicado que sin embargo resolvió con una gran maestría y elegancia. Le pedimos que hablase, como así hizo, de cómo las teorías evolutivas llegaron a una sociedad granadina del siglo XIX donde se encontró grandes obstáculos como los protagonizados por el arzobispo Monzón -que llegó a organizar una quema pública de sus obras- y de la historia del proyecto más personal de Luis, la recuperación de todo el legado de García y Álvarez y la organización del mismo en un trabajo inmenso, y probablemente no lo suficientemente reconocido, que cristalizó en el magnífico museo que él dirigió durante años y que es todo un referente en la historia de la ciencia en Granada.

Espléndida y muy amena conferencia seguida con gran interés por el alumnado de Biología y Geología de primero y cuarto de ESO como se pudo comprobar con la gran cantidad de preguntas al ponente y en la que contamos con la presencia de nuestra compañera María Ángeles Rubio Prats, recientemente jubilada y quien también participó, junto a Luis Castellón, durante varios años en las tareas divulgativas del museo. Desde aquí nuestro reconocimiento.

El Enigma Agustina y la identificación de microorganismos

Un baúl que aparece en el palacio de El Pardo y que perteneció a Franco... Una tesis doctoral escrita por una mujer de la que no hay registros...  Unos discos antiguos de pizarra... Fotos, recuerdos... Todos estos elementos son el punto de partida de una investigación que finalmente sacará a la luz quien fue Agustina Ruiz Dupont. 

Este es el argumento de la película documental El Enigma Agustina, realizado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía sobre una gran desconocida de la historia de la ciencia española, una mujer coetánea de Marie Curie, Albert Einstein, Werner Heisenberg -a los que conoció personalmente- y discípula de Blas Cabrera, quizá el físico más importante que ha dado la ciencia en nuestro país. 

Y la gran fortuna de poder proyectar en nuestra Semana Solar esta película que está triunfando en festivales y salas de exposición de todo el mundo y de que haya sido presentada por dos de sus realizadores y actores, Emilio J. García y Manuel González, miembros del Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC). 

Y en lo puramente científico una más que interesante conferencia impartida por el investigador del departamento de Microbiología y Sistemas simbióticos de la Estación Experimental del Zaidín (CSIC) Francisco Martínez-Abarca, a la que asistió el alumnado de la familia profesional de Química y el alumnado de Biología y Geología de cuarto de ESO que participa en el proyecto de microbiología y Marte. A lo largo de la charla desgranó la evolución que han seguido los métodos de identificación de microorganismos en un recorrido que se iniciaba en Pasteur y Koch y finalizaba en las actuales técnicas basadas en la genómica, con la aplicación de técnicas como la reacción en cadena de la polimerasa o la secuenciación del ADN, y en la proteómica. Una magnífica charla en la que destacó el papel que los técnicos tienen en la investigación y en la necesidad de que se formen en estos procedimientos.