martes, 23 de febrero de 2021

Colaboramos con el proyecto ¿Sueñan los pimientos con la medicina?

Uno de los proyectos que llevamos a cabo este año en colaboración con la Estación Experimental del Zaidín va encaminado a conocer la relación entre los pimientos y la salud.  Y una de las actividades a realizar es la encuesta que aquí adjuntamos y que tiene como objetivo ver lo que la ciudadanía conoce sobre estas hortalizas, sus variedades, su aporte nutritivo o sus posibles virtudes terapéuticas. Nuestra meta obtener la mayor cantidad posible de información y para ello es necesario que pasemos la encuesta al mayor número de personas. Por eso os pedimos que difundáis la actividad y colaboréis con el mayor número posible de entrevistas.

El cuestionario es anónimo para los participantes. Sin embargo, se ha incluido en el mismo un apartado al final llamado observaciones donde se puede hacer constar quién es responsable de haber pasado la encuesta a sus conocidos. La encuesta se puede cumplimentar desde esta misma página. Añadimos también el enlace a la misma por si resulta más fácil compartirla. 

Cuántas más encuestas consigamos, más precisos serán nuestros resultados. Por favor, colaborad.

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdr3vyODqIlcV5WPqUDX_JEUPYNg6XZx7uczifi348oh5uwAQ/viewform?usp=sf_link

miércoles, 17 de febrero de 2021

El misterioso caso de la capsaicina

Uno de los proyectos que tenemos este año va dedicado a los pimientos. Se trata de estudiar las propiedades saludables que tiene esta hortaliza y para ello estudiaremos diversas variedades de pimientos: el dulce, el boiro (una variedad de pimiento de Padrón), el jalapeño verde, el chile rojo y el habanero rojo. Nuestros progresos se pueden ver en el blog ¿Sueñan los pimientos con la medicina? 

Uno de los aspectos que nos hemos planteados es valorar si las variedades de pimientos que tenemos contienen sustancias inhibidoras del crecimiento de microorganismos. Tenemos experiencia en ello después de nuestros proyectos del curso anterior con los extractos vegetales y los aceites esenciales. Y la literatura nos dice que una de estas sustancias,  la capsaicina -a la vez responsable del sabor picante de los pimientos- la tiene. Y puesto que teníamos pimientos con distinto grado de acrimonia, era de esperar que alguno de ellos tuviera esta propiedad. Utilizamos la técnica de la difusión en disco; como sabéis, consiste en impregnar discos de papel de filtro grueso con los extractos y colocarlos sobre placas de Petri inoculadas con un césped de una serie de bacterias de prueba.

Y nuestros experimentos dieron resultados negativos. No aparecieron halos de inhibición alrededor de los discos. Como tampoco observamos halos alrededor de los discos impregnados únicamente con etanol al 70%, el solvente que hemos usado para obtenerlos. Este era uno de nuestros controles. Si tampoco hubiese habido crecimiento alrededor de estos últimos, no hubiéramos podido saber si la capacidad antimicrobiana se debía a los extractos o al etanol. En cualquier caso, con estos resultados hubiésemos podido concluir que nuestros pimientos no contenían compuestos antimicrobianos o no en la concentración suficiente como para dar lugar a los halos. Y hubiéramos acabado ahí.

Si no fuese porque teníamos otro tipo de control.

Y este control era la propia capsaicina, la sustancia para la que se ha descrito carácter antimicrobiano en la litetratura. Paralelamente al experimento anterior estudiamos el carácter inhibidor de la capsaicina a una serie de concentraciones dadas y los resultados fueron... ¡igualmente negativos! Y habíamos ensayado concentraciones capaces de matar células humanas en cultivo, tal y como nos comentó José Manuel Palma en la sesión anterior. Las concentraciones ensayadas iban desde 10 micromolar a 1000 micromolar.

Pero ¿y si estas concentraciones eran demasiado bajas para detener el crecimiento de las bacterias? Era una posibilidad. Y la forma de comprobarlo era muy fácil: aumentar la concentración de capsaicina con la que impregnábamos los discos. Y probamos con concentraciones 50 veces superiores, desde 1,6 mM hasta 50 mM. ¡Y los resultados fueron igualmente negativos! La falta de halos de inhibición se puede ver en la imagen de abajo.


¿Sería un problema del diseño experimental? ¿De la forma de preparar las placas? ¿De si las bacterias que utilizamos son realmente buenas indicadoras? Paralelamente llevamos a cabo experimentos similares, con la misma metodología, con extractos de cáscara de granada. Como mostrábamos en el blog del proyecto y en la imagen de abajo, se observaban halos de inhibición notorios frente a todas las bacterias ensayadas. No debía ser un problema del protocolo empleado con los extractos de pimiento.
 
Halos de inhibición de extractos de granada sobre un cultivo de Escherichia coli. Control con los disolventes empleados para la extracción.
 
No obstante, decidimos cambiar la técnica. Ahora íbamos a probar la difusión en pocillo. Para ello, perforábamos y extraíamos un disco de agar de la placa inoculada con las bacterias, creando un pocillo en el depositábamos el volumen apropiado de extracto de pimiento e igualmente de capsaicina, ésta a una elevada concentración, 50 mM.


¡Y de nuevo hemos obtenido resultados negativos! Salvo un halo de inhibición que ha aparecido frente a Xanthomonas con el extracto de pimiento de la variedad Boiro, el resto de los extractos no muestra actividad, ni tampoco la capsaicina. ¿Y por qué aparece solo ante esta bacteria?
Como podemos ver, los misterios no son solo cosa de las novelas de intriga o de las películas. Nos enfrentamos a un auténtico misterio. ¿Por qué no observamos halos de inhibición con la capsaicina con ninguna de las técnicas que utilizamos? ¿Por qué ha desaparecido el efecto antimicrobiano de la capsaicina? Hay varias posibles explicaciones. Paula, una de las participantes en el proyecto, aportó una referencia bibliográfica en la que una cepa de la bacteria Xanthomonas era infectiva en un pimiento con alto grado de acrimonia y, por tanto, era de suponer que resistía a la capsaicina. Este tipo de resistencias se dan, pero no son demasiado frecuentes. ¿Vamos a tener cinco microorganismos resistentes simultáneamente a la capsaicina? Es muy poco probable. ¿Hemos alterado la capsaicina eliminado su actividad antimicrobiana? Podría ser ¿pero por qué los extractos de las variedades con más capsaicina tampoco dan halos de inhibición? Y así podríamos seguir haciéndonos más preguntas.
Como vemos, la ciencia nos aclara cosas pero a la vez nos despierta nuevos interrogantes. Si no surgieran éstos, probablemente no estaríamos participando del proceso científico a fondo, ni la humanidad hubiera avanzado tanto en la lucha contra las enfermedades ni en el desarrollo tecnológico. Y así las cosas, es ahora momento de emular al detective más famoso del mundo par resolver este auténtico misterio. Y al igual que él, no nos queda más remedio que recurrir a la ciencia. Como decía Sherlock Holmes: "Una vez descartado lo imposible, lo que queda, por improbable que parezca, debe ser la verdad". Pero con eso no bastará, tendremos que comprobarlo. Como hemos hecho con la capsaicina.

miércoles, 10 de febrero de 2021

Germinación en medios salinos: resultados

Germinación de semillas de Vigna unciculata en una solución de CaSO4 0,1M a las 48 horas.
 

Iniciábamos los tratamientos con nuestras semillas el pasado 8 de febrero. A las 24 horas, no había germinado ninguna de ellas. A lo largo de estos días hemos podido constatar cómo las semillas de carilla (Vigna unciculata), han sido las primeras en empezar a germinar; después lo han hecho algunas de maíz (var 1). Las tablas de abajo muestran la cantidad de semillas puesta para cada tratamiento y el número que van germinando en las fechas indicadas. A partir de ellas iremos valorando los resultados y exponiendo nuestras conclusiones y propuestas en los comentarios.

Número de semillas sometidas a cada uno de los tratamientos señalados (8 febrero 2021)

Número de semillas germinadas para cada planta y tratamiento a las 48 horas del inicio del experimento (10 de febrero de 2021).

Número de semillas germinadas para cada planta y tratamiento a las 72 horas del inicio del experimento (11 de febrero de 2021)

Número de semillas germinadas para cada planta y tratamiento a las 96 horas del inicio del experimento (12 de febrero de 2021)



lunes, 8 de febrero de 2021

Primera sesión experimental

Esta mañana hemos iniciado los experimentos sobre la germinación de nuestras semillas. Hemos preparado las cámaras de germinación con recipientes de plástico de los utilizados para almacenar alimentos. Hemos dispuesto en la base una hoja doble de papel absorbente y sobre ella hemos depositado las semillas en la cantidad que se indica en la tabla siguiente:

 

Como adelantábamos en la entrada anterior, estudiaremos la germinación de nuestras semillas a lo largo de los días con distintos tratamientos salinos: con agua destilada, cloruro sódico 0,5M y 1M, clorato potásico 0,1M y 0,2M y sulfato de calcio 0,1M y 0,2M. Hemos tenido que modificar las concentraciones que indicábamos en la entrada previa de este blog dada la baja solublidad del KClO3 y del CaSO4. En este último caso no se ha podido conseguir la disolución total de la sal en el agua, por lo que se ha añadido en este estado, con la solución completamente saturada y una parte del compuesto sin disolver.

Puesto que nuestro objetivo es comprobar si Pseudomonas putida, nuestra bacteria de elección, tiene algún efecto protector frente a los medios con alta concentración salina, se han hecho dos lotes, uno de ellos con las semillas sin tratar y el otro con las semillas inoculadas. Para este último, se ha introducido las semillas en tubos falcon a los que se les ha añadido 1 ml de cultivo en fase estacionaria de P. putida más 19 ml de agua, de modo que todas las semillas quedasen cubiertas. Se han mantenido sumergidas en la suspensión bacteriana durante 15 minutos.

 

Las semillas se han colocado regularmente espaciadas en los recipientes. Se han utilizado dos tamaños de recipientes; uno más grande para Vigna unguiculata (dada la mayor disponibilidad de semillas) y otro más pequeño para el resto. A los recipientes grades se les ha añadido 60 ml de la solución de sales; a los pequeños se les ha puesto 40 ml. Seguidamente se han cubierto con un papel absorbente doble y se han cubierto con su tapadera.

El siguiente paso será valorar el número de semillas que va germinando a lo largo de los días durante el resto de la semana. Una vez obtenidos estos resultados se procederá a la comparación de los resultados de los distintos tratamientos. En la imagen de abajo nuestros recipientes con las semillas.


sábado, 6 de febrero de 2021

¿Cómo estudiamos el efecto de los medios salinos sobre la germinación de las semillas?

Comenzamos la fase experimental de nuestro proyecto. Nuestros primeros ensayos irán encaminados a determinar el efecto de los entornos salinos sobre la germinación de las plantas y a valorar el posible efecto protector de los microorganismos. Las plantas cuyas semillas estudiaremos serán la carilla, una alubia (Vigna unciculata), y dos variedades de maíz (Zea mays). Las sales cuyo efecto probaremos serán el cloruro sódico, el clorato potásico y el sulfato de calcio. Las concentraciones a ensayar se indican en la tabla adjunta. La bacteria cuyo efecto protector valoraremos es Pseudomonas putida.

Prepararemos dos lotes de recipientes para cada tipo de planta. En todos ellos se colocará una base con dos hojas de papel absorbente sobre la cual se dispondrán las semillas, un mínimo de 16 en cada recipiente. En el primer lote las semillas no llevarán tratamiento bacteriano y únicamente serán humedecidas con agua destilada (el control) y con las soluciones de las distintas sales y concentraciones.

El tratamiento microbiológico de las semillas se hará con Pseudomonas putida. Es la bacteria más apropiada en función de los datos que habéis aportado tras la revisión bibliográfica. Para inocular las semillas las colocaremos dentro de un tubo falcon y se les añadirá 1 ml de cultivo bacteriano diluido en 19 ml de agua. Dejaremos actuar durante unos 15 minutos. Después se dispondrán regularmente espaciadas sobre la base de papel absorbente que habíamos colocado en el fondo del recipiente, se cubrirán con una nueva capa de papel y se humedecrán con la cantidad suficiente de agua destilada o de las soluciones de distinta conentración salina que estamos probando. A lo largo de los días siguientes se contará el número de semillas germinadas a las 24, 48 y 72 horas y se calculará la proporción de éstas respecto al total usado para cada tratamiento. Los datos se plasmarán en tablas como la de arriba.  Finalmente se compararán las proporciones entre semillas germinadas para cada concentración salina en función de si han sido o no  tratadas con Pseudomonas putida.

Y ahora una pequeña tarea, que parece más propia de una clase de Química, pero que es totalmente necesaria en un laboratorio de Biología. ¿Qué cantidad de cada sal tendremos que pesar para preparar medio litro (500 ml) de cada una de las disoluciones con la concentración molar que indicamos en la tabla de arriba? Con el cloruro sódico (NaCl) y el clorato potásico (KClO3) los cálculos son simples. Sin embargo, el sulfato de calcio del que disponemos es dihidratado y responde a la fórmula CaSO4·2H2O, por lo que deberemos tener en cuenta la presencia de esas dos moléculas de agua para calcular la cantidad a disolver.

Bacterias terrestres, contaminantes marcianos

A lo largo de estos últimos cursos hemos desarrollado diversos proyectos de índole astrobiológica con el objetivo principal de valorar la posibilidad de que microorganismos terrestres pudieran sobrevivir en Marte o en algún exoplaneta lejano cuyas condiciones ambientales recordasen a las de nuestro planeta. Prentendíamos ver si hipotéticas formas de vida extraterrestres, suponiéndoles una fisiología semejante a la de nuestros microorganismos terrestres, tendrían posibilidad de habitar en esos lugares. Era una forma de valorar las condiciones que tendrían hipotéticas bacterias marcianas.

Hace unos meses presentamos en el V Congreso virtual de Astrobiología de Colombia, en una sección dedicada a Astrobiología y Educación, nuestra comunicación titulada "¿Podrían sobrevivir microorganismos terrestres en Marte? Una experiencia educativa con alumnado de secundaria. En ella discutíamos que otra posible implicación de nuestro trabajo era valorar la posibilidad -y esta es mucho más real- de que microorganismos terrestres pudieran contaminar otros mundos viajando en los instrumentos espaciales, en el caso de que éstos no hubiesen sido convenientemente esterilizados. Es algo sobre lo que también existe abundante literatura científica y sobre lo que se han llevado a cabo experimentos en la Estación Espacial Internacional.

Las implicaciones de todo esto son importantes. Pensemos en que si, por ejemplo, se quiere estudiar la presencia de vida en Marte o en la Luna, bien presente o pasada, nuestros hipotéticos polizones microscópicos podrían dar falsos positivos. Y esto incluso en el caso de que no sobreviviesen si lo que se detecta es la presencia de materia orgánica o cualquier otro biomarcador.

Perseverance (ilustración). Fuente: Wikipedia
 

Este 2021 se presenta como un año de oro en la exploración de Marte. Dentro de unos días llegará al planeta rojo Perseverance, un rover parecido a Curiosity con experimentos específicos para intentar conocer si en Marte hubo vida. Y será el primero, pero no el último de toda una serie de instrumentos lanzados por diversos países que en los próximos meses o años llegarán a Marte. Quizá por eso vuelva a tener interés lo relacionado con la posible contaminación de entornos extraterrestres. Una prueba de ello es este artículo que ha publicado recientemente el diario El País y que Manuel Espinosa nos recomienda: Las misiones espaciales privadas elevan el riesgo de contaminación biológica. 

Algunos también muy interesantes se pueden leer en la edición inglesa de The Conversation:

Colonizing Mars means contaminating Mars - and never knowing for sure if it has its own native life.

Mars: how scientist prevent Earth´microbes from contaminating other planets.

Con nuestros estudios acerca de la supervivencia de nuestras bacterias en ambientes simulados marcianos pretendíamos conocer cómo podría ser esa hipotética vida microbiana marciana, en el caso de que existiera o hubiese existido. Pero nuestros experimentos también aportan luz a algo que es tremendamente real, y es valorar la posibilidad de que, sin las medidas apropiadas, pudiéramos contaminar biológicamente con microorganismos terrestres aquellos mundos que queremos explorar y debemos preservar.

sábado, 30 de enero de 2021

¿Qué bacteria promotora del crecimiento usaremos para cultivar nuestras plantas en suelos salinos?

Como comentábamos en la anterior entrada dedicada a nuestro proyecto, uno de sus objetivos es valorar la tolerancia de determinadas plantas (maíz y carilla) ante suelos con elevada concentración salina. El exceso de sales en los suelos causa en las plantas estrés osmótico y altera el equilibrio homeostático de las mismas con el resultado de un menor crecimiento de las mismas. El segundo objetivo es comprobar si determinados microorganismos podrían favorecer el desarrollo de las plantas en estos ambientes de alta salinidad. Y para ello, el primer requisito es que estas bacterias sean capaces de sobrevivir en medios con una elevada concentración de sales. 

Pseudomonas putida: imagen a microscopía confocal (izda.) y electrónica (dcha.). Cortesía de Juan de Dios Alché.

Nuestro punto de partida para seleccionar los microorganismos han sido los experimentos de tolerancia a sales -concretamente a clorato potásico- que llevamos a cabo en nuestro proyecto sobre Marte. Tras valorar estos resultados todos habéis coincido en que las bacterias más adecuadas son: Bacillus subtilis, Pseudomonas putida y Halomonas sp. Nuestra primera actividad ha sido investigar en la literatura si alguna de las anteriores pudiera tener un efecto promotor del crecimiento de las plantas en presencia de concentraciones elevadas de sales. Vuestras propuestas, así como la justificación bibliográfica, se pueden consultar en la sección de comentarios de la entrada anterior. Incluyo aquí las más citadas o las que parecen más relevantes.

Pseudomonas putida:
Costa Gutiérrez, S.B. (2019). Microflora de la rizósfera de soja en condiciones de alta salinidad: aislamiento y estudio de cepas de Pseudomonas putida benéfica frente al estrés salino. Enlace.
Hernández Montiel et al. (2020). Respuestas morfologías-productiva de plantas de pimiento morrón biofertilizadas con Pseudomonas putida y dosis reducidas de fertilizantes sintéticos en invernadero. Terra Latioamericana 38(3): 583-596. (Enlace).

Halomonas sp:
Desale et al. (2013). Plant Growth promoting properties of Halobacillus and Halomonas sp. in presence of salinity and heavy metals. Journal of Basic Microbiology, 54(8):781-791. (Enlace).
Tiwari et al. (2011). Salt-tolerant rhizobacteria-mediated induced tolerance in wheat (Triticum aestivum) and chemical diversity in rhizosphere enhance plant growth. Biology and Fertility of Soils, 47, article number 907. (Enlace).

Bacillus subtilis:
Sánchez López et al. (2016). Efecto de las PGPB sobre el crecimiento de Pennisetum clandestinum bajo condiciones de estrés salino. Rev. Colomb. Biotecnol. 16(1):65-72. (Enlace).
Calhabeu Ferreira et al. (2018). Bacillus subtitles improves maize tolerance to salinity. Ciencia Rural, v48:08. (Enlace)

Cultivar en suelos salinos es una necesidad en nuestro planeta. La acción antrópica, el calentamiento global por ejemplo, está aumentando la extensión de las zonas desérticas, en las que la alta concentración de sales en el suelo impide el crecimiento de las plantas. La investigación en este campo es, por ello, muy importante. Pero también puede ser un problema a resolver en el cada vez más que probable escenario de establecer colonias humanas en otros mundos, como la Luna o Marte. 
En proyectos anteriores hemos evaluado la supervivencia de microorganismos en las condiciones de Marte o el crecimiento de plantas en suelos marcianos simulados de naturaleza puramente volcánica. Pero en Marte hay otros materiales que igualmente podrían presentar este problema debido a la presencia de sales en el suelo. La historia de Marte en el pasado fue similar a la de la Tierra, con grandes extensiones de agua líquida que se evaporó dejando importantes depósitos de sales en el suelo. El cráter Gale, estudiado por el rover Curiosity, es una estructura de impacto que en su momento contuvo un lago que posteriormente se secó.

Cráter Gale en Marte. Reconstrucción del lago que primigeniamente ocupaba la estructura de impacto.

Nuestra tarea es ahora investigar sobre los suelos salinos de Marte. En lugares como el cráter Gale hay un importante depósito de arcillas y se ha descubierto la presencia de sales. Es ahora momento de investigar sobre los resultados obtenidos por los rovers en la superficie de Marte. ¿Cuáles son las sales más abundantes en Marte? ¿Dónde se han encontrado? ¿En qué concentración? ¿Cuál es la composición de los suelos en los que aparecen? ¿Hay suelos similares en la Tierra? ¿Se podrían cultivar plantas en esos suelos? 
Nuestros comentarios deberán venir refrendados por las pertinentes referencias bibliográficas. Es importante citar los trabajos de la forma apropiada. Existen diversos formatos para hacer una referencia bibliográfica. En nuestro caso podemos adoptar el siguiente:
Autores, año de publicación, título del artículo, nombre de la revista, volumen, número de la primera y de la última página.
Debemos tomar e incluir también la dirección de internet donde se ha localizado el trabajo para facilitar futuras consultas.

viernes, 15 de enero de 2021

¿Sueñan los pimientos con la medicina?

Capsicum annuum
Capsicum annuum
Los pimientos (Capsicum annuum) son alimentos habituales en nuestra dieta. Existe un gran número de variedades, cada una de ellas con unas determinadas características culinarias. ¿Pero es esa la única utilidad que presentan estos frutos? Parafraseando a Philip K. Dick y al igual que hacían los androides en una de sus relatos más conocidos... ¿soñaría un pimiento con ser algo más que una simple hortaliza? ¿soñaría, por ejemplo, con tener utilidad terapéutica?

¿Sueñan los pimientos con la medicina? es el nombre del proyecto que desde el grupo de Antioxidantes, Radicales Libres y Óxido Nítrico en Biotecnología y Agroalimentación de la Estación Experimental del Zaidín y bajo la dirección del doctor José Manuel Palma Martínez vamos a desarrollar con nuestro alumnado de Anatomía Aplicada de primero de bachillerato. La promoción de la salud es uno de los objetivos principales de esta asignatura y este proyecto sin duda contribuye a ello a través de diversos enfoques como sus propiedades nutritivas, los efectos de su consumo o el uso de algunos de sus componentes como productos con actividad terapéutica para tratar diversas dolencias.

Este proyecto se enmarca dentro de la iniciativa del Consejo Superior del Investigaciones Científicas Cuenta la Ciencia, que en la Estación Experimental del Zaidín engloba a una serie de proyectos que se engloban bajo la actividad CAOS (Ciencias Agrarias On-line en Secundaria).

Ayer tuvimos nuestra primera sesión on-line con José Manuel Palma; nos acompañaron otros investigadores de la Estación Experimental del Zaidín. En ella pudimos conocer algunos de los hechos que justifican la elección del pimiento para este proyecto. Desde un punto de vista económico es la segunda hortaliza de mayor distribución en el consumo mundial; su importancia en la alimentación no deja lugar a dudas. En nuestro caso concreto, España es el quinto país del mundo en cuanto a la producción de pimientos y el segundo en cuanto a volumen de exportación. Desde un punto de vista culinario existen cientos de variedades de primientos, que a grandes rasgos podemos clasificar en dos grandes grupos: los dulces y los picantes. El sabor característico de estos últimos se debe a la presencia de un compuesto denominado capsaicina. Existe una amplia gama de variedades que se clasifican según su grado de pungencia, su picor, mediante la escala de Scoville. Pero además de contribuir al sabor de estas hortalizas, la capsaicina tiene otras aplicaciones que habremos de investigar; y puede que los pimientos contengan, además, otras sustancias con propiedades desconocidas aunque interesantes para la salud.

Estos principios son los que van a ir definiendo nuestro proyecto. Plantearemos una serie de tareas que habrá que ir resolviendo a lo largo de los próximos meses. Algunas requerirán documentarnos, bien bibliográficamente o a través de internet; otras estudiar los hábitos de consumo de pimientos en la sociedad; investigaremos su valor nutritivo, relacionaremos las distintas variedades con su contenido en capsaicina... Y también habrá lugar para experimentos de laboratorio. De todo ello iremos dejando constancia en este blog.

lunes, 11 de enero de 2021

Sobrevivir en mundos salados

Sobrevivir en mundos salados es el nombre del nuevo proyecto que vamos a llevar a cabo en nuestras clases a lo largo de los próximos meses en nuestras clases de biología y que hoy hemos comenzado. Auspiciado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas dentro de la iniciativa Cuenta la Ciencia, es una de las actividades que engloba CAOS (Ciencias agrarias on-line en secundaria) un conjunto de proyectos dirigidos desde la Estación Experimental del Zaidín. De nuevo contaremos con la dirección de Manuel Espinosa, nuestro científico de cabecera durante los últimos cursos. 

La alta concentración de sales en el suelo es muy nociva tanto para las plantas como para el resto de los seres vivos. Es una consecuencia más del calentamiento global que está empobreciendo los suelos e indirectamente haciendo que se pierda biodiversidad cuando se destruyen tierras vírgenes para dedicarlas al cultivo. Manuel Espinosa nos ha hablado de las dos posibles soluciones. Una de ella es cultivar especies más tolerantes a las sales, obtenidas bien mediante cruces dirigidos y selección artificial o mediante la modificación genética o transgénesis. La otra posibilidad es usar microorganismos para proteger a las plantas de los efectos tóxicos de la abundancia de sales. Ejemplo de estos es la bacteria Pseudomonas stutzeri MJL19, aislada de la única planta que crece en los suelos salados de Salinas Grandes, una región de Argentina donde solo crece ese vegetal; esta bacteria es conocida nuestra y la hemos utilizado en nuestros proyectos sobre astrobiología.

Pero hablando de astrobiología, existen proyectos como Mars One, que plantean establecer colonias humanas en Marte. En ellas serían muy importantes los cultivos en suelos marcianos. En Marte, son muy abundantes los suelos de naturaleza volcánica; a valorar la posibilidad de cultivar plantas en suelos de esta naturaleza dedicamos nuestros trabajos de cuersos anteriores. Pero en Marte existen también otras zonas de naturaleza sedimentaria; estas se formaron en épocas muy antiguas en las que había agua líquida en la superficie del planeta rojo. Cuando esta se perdió, se originaron suelos con depósitos de sales. Así lo ha podido constatar el rover Curiosity en el cráter Gale. Entre aquellas se han detectado cloruro de sodio, sulfato de calcio y cloratos y percloratos, estos últimos muy tóxicos para los seres vivos pero con capacidad de originar salmueras, la única posibilidad de que en la actualidad haya agua líquida en Marte. Cultivar plantas en Marte puede requerir proteger a las plantas de sus efectos tóxicos.

Nuestro proyecto va a tener una doble vertiente. Por un lado tendremos que desarrollar una labor de investigación bibliográfica acerca de los efectos de las sales sobre las plantas, de cómo los microorganismos pueden protegerlas en ambientes salinos o de qué se conoce acerca de la composición salina de los suelos de Marte. Por otro lado desarrollaremos una fase experimental en la que comprobaremos el efecto de diversas sales sobre la germinación y el desarrollo de las plantas; las sales serán cloruro sódico, clorato potásico y sulfato de calcio. Las plantas serán maíz (Zea mays) y carilla (Vigna unguiculata). Valoraremos también el posible efecto protector de los microorganismos. Para ello seleccionaremos una bacteria de las que empleamos en nuestros proyectos anteriores sobre Marte. La imagen siguiente muestra la tolerancia de diversos microorganismos ante distintas concentraciones crecientes de clorato potásico.

En base a estos resultados previos y la información que podamos encontrar en la bibliografía sobre los efectos de estos microorganismos sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas, justificaremos nuestra elección. De igual modo, ahora mismo estamos en la fase de definición del proyecto, por lo que también os pedimos vuestras aportaciones y así como propuestas y diseño de experimentos. Tenemos nuestro espacio para ello en los comentarios del blog. Y para acabar, una imagen de nuestros cultivos en suelo marciano simulado del proyecto anterior.


lunes, 23 de noviembre de 2020

Edición genética mediante la tecnología CRISPR-Cas

 
Esta mañana, en nuestra clase de biología hemos podido aprender acerca de la importancia de la tecnología CRISPR en la edición genética y de sus repercusiones, entre ellas la concesión del premio Nobel de Química de 2020  a las investigadoras Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna. En estos momentos de pandemia y de confinamiento ello ha sido posibles gracias a la videoconferencia impartida por el doctor Francisco Martínez-Abarca, investigador de la Estación Experimental del Zaidín (CSIC). La charla ha sido seguida en nuestro laboratorio por el alumnado presencial y desde casa por aquellos que esta semana reciben las clases on line. Además ha participado en la actividad el alumnado de los ciclos formativos de Química así como alumnado del IES Francisco Ayala y público externo al instituto.

A lo largo de la charla, Francisco Martínez-Abarca nos ha detallado los antecedentes de estos procedimientos, las variantes que existen en los distintos sistemas, sus aplicaciones así como las experiencias dirigidas por este investigador con alumnado de secundaria en un proyecto cuyo objetivo principal era detectar las secuencias CRISPR en la bacteria Vibrio vulnificus; todo ello de una manera muy amena y perfectamente adaptada a nuestro alumnado.

Tras la conferencia, ha venido un interesante turno de preguntas donde los asistentes han planteado sus inquietudes acerca de las posibilidades de esta tecnología, los aspectos éticos de la misma o las perspectivas de futuro, entre otras cuestiones.

Queda ahora hacer nuestra reflexión personal de todo lo aprendido en la clase de hoy y compartir nuestras ideas en este blog. Y, como no, plantear todas las dudas que nos hayan quedado por preguntar o puedan surgir tras la charla, y que de aquí trasladermos al doctor Martínez-Abarca. Esperamos, pues, vuestros comentarios.

La actividad se ha desarrollado en el marco de La Noche Europea de los Investigadores, evento organizado por la Fundación Descubre. Desde esta entidad se nos pide participar en una encuesta de valoración de la misma, la cual os pedimos que realicéis. Podéis acceder a ella desde este enlace: encuesta sobre la actividad.

martes, 17 de noviembre de 2020

A propósito de La Noche de los Investigadores: El Nobel de Química 2020. La tecnología CRISPR

 
Entre las actividades previas a la celebración de La Noche Europea de los Investigadores va a tener lugar en nuestro instituto el próximo lunes 23 de noviembre de 9:15 a 10:15 la conferencia titulada El Nobel de Química 2020: La tecnología CRISPR, impartida por el doctor Francisco Martínez-Abarca, investigador de la Estación Experimental del Zaidín. Dada la situación actual debida a la pandemia de covid-19, la charla tendrá lugar mediante video conferencia, a la cual se podrá acceder mediante el siguiente enlace: http://meet.google.com/xdo-xsgz-taj.
 
El sistema CRISPR es una herramienta presente en bacterias para defenderse de ataques de virus que se ha demostrado de gran utilidad en los procesos de edición genética. Se trata de una tijera molécular que permite cortar específicamente el ADN en regiones muy específicas. El descubrimiento de este sistema se debe al investigador español Francis Mójica y los estudios de su aplicación a la edición del genoma han llevado a la concesión del premio Nobel a las investigadores Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier.
 
Se incluyen a continuación algunos vídeos que nos pueden servir para ir preparando la charla. Aunque están en inglés, está la opción desde youtube de activar los subtítulos.
 
Gene editing and beyond
 

Genome editing with CRISPR-Cas9
 

How CRISPR let us edit our DNA by Jennifer Doudna
 

También os incluyo un enlace a un texto publicado en OpenMind por mi profesor de genética, Manuel Ruiz Rejón, en el que, además de explicar esta tecnología y sus aplicaciones, ya adelantaba hace unos años como estos descubrimientos concederían el premio Nobel a Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier (CRISPR-Cas: algo más que unas tijeras moleculares).
Y como siempre, os animo a utilizar la sección de comentarios para vuestras dudas, valoraciones, aportaciones, etc.

viernes, 13 de noviembre de 2020

Nuestro proyecto sobre microorganismos y Marte en el V Congreso Internacional de Astrobiología Virtual de Colombia

Estudiar la posibilidad de que bacterias terrestre pudieran sobrevivir en Marte fue el objetivo principal de un proyecto educativo que desarrollamos en este instituto conjuntamente con la Estación Experimental del Zaidín (CSIC). Los resultados del mismo ya tuvimos la oportunidad de hacerlos públicos en el número 8 de la revista High School Students for Agricultural Science Research, editada por la EEZ.

En esta ocasión, los aspectos didácticos y educativos del proyecto han sido presentados en un póster en el V Congreso Internacional de Astrobiología Virtual que se celebra estos días en Colombia, en la sección Astrobiología y Educación. Se puede acceder a una versión con mayor resolución a través de este enlace.

La presentación del póster se hizo mediante el video que a continuación se incluye. 


Nuestro agradecimiento a Manuel Espinosa, a la Estación Experimental del Zaidín y a todos cuantos participaron en este proyecto que han llevado la ciencia que hacemos en nuestro instituto más allá de nuestras fronteras.


martes, 13 de octubre de 2020

Retomamos nuestro análisis de la pandemia: la segunda oleada

Desde muy pronto estuvo muy claro. No era cuestión de si tendríamos o no más oleadas de la pandemia causada por el SARS-Cov-2, sino de cuándo nos afectaría la próxima. Algunos investigadores pronosticaban que el nuevo brote llegaría durante el próximo invierno; otros advertían que se podría adelantar a este otoño. Como así ha sido. Y los datos estadísticos, comparados con la primera oleada, son abrumadores. Tal y como hicimos durante los meses de confinamiento en el último trimestre del curso pasado, continuaremos con el estudio de la evolución de la pandemia en Andalucía.

Evolución de los contagios por coronavirus en Andalucía. Casos diarios y frecuencias acumuladas.

La figura de arriba muestra la evolución de los casos diagnosticados de covid-19 desde que la pandemia llegó a Andalucía hasta el 12 de octubre, con los últimos datos a fecha de hoy aportados por la Consejería de Salud. Se diferencian claramente las dos oleadas, separadas por un periodo determinado por una baja frecuencia de contagios durante los meses de verano. Como se puede apreciar, los datos que arrojan las estadísticas oficiales de la Junta de Andalucía muestran un mayor impacto de la segunda oleada.

Evolución del número de fallecidos por covid-19 en Andalucía. Muertes diarias y frecuencias acumuladas.

La figura de arriba muestra la evolución de los fallecidos por covid-19. Igualmente se diferencian ambas oleadas, pero en este caso el impacto sobre los fallecidos es menor en la segunda manifestación de la pandemia que en la primera. En ambos casos asistimos a un aplanamiento de las curvas durante los meses de verano, como se puede observar en la representación de las frecuencias acumuladas. En esta segunda pandemia los datos aún no muestran indicios de que estemos llegando a doblegar la curva.

Tendencia de los contagios y los fallecimientos en Andalucía desde el inicio de la pandemia.

Durante el curso pasado pusimos en práctica un método sencillo para evaluar la marcha de la pandemia. Ajustábamos los datos de cinco días consecutivos a una recta y utilizábamos el valor de la pendiente para calcular la tendencia de la pandemia. Cuanto mayor fuese este valor peor era la marcha de la pandemia pues el incremento de contagios crecía de una manera más rápida. Alternativamente, cuanto más bajos fuesen los valores, menor sería la intensidad con la que se transmitia la enfermedad.

Los resultados confirman lo que se ha comentado en la valoración de las dos primeras gráficas: un aumento enorme en la tendencia de los diagnósticos positivos de coronavirus que sin embarno no se acompaña del aumento consiguiente, tal y como se observa en la primera oleada, en la tendencia de los fallecimientos. Como podemos ver llama la atención en la evolución de este indicador, con respescto a los positivos, la continuas subidas y bajadas de los valores según un patrón de oscilación semanal, explicado por la menor frecuencia de diagnósticos o de comunicaciones depositivos durante los fines de semana. También es destacable el brusco incremento en la tendencia observado en los últimos días.

Para la interpretación de estos datos puede ser interesante conocer los resultados del estudio de seroprevalencia realizado en el mes de junio en la población española. Con éste se pretendía estimar que proporción de la población había estado en contacto con el coronavirus y por tanto había desarrollado anticuerpos detectables frente al mismo. El resultado para nuestra comunidad autónoma a fecha 22 de junio indicó que un 3% de la población dio positivo en los tests. Se considera que la Andalucía tiene aproximadamente unos 8.450.000 habitantes. Ese mismo día, las estadísticas oficiales mostraban un total de 17.771 afectados por covid-19. El día 12 de octubre de 2020, este número se ha elevado hasta los 85.321 positivos.

A la luz de los datos disponibles: ¿Qué podemos decir sobre ambas oleadas? ¿Cómo interpretamos los resultados? ¿Hay diferencias en la evolución de ambas oleadas? ¿A qué se puede deber el incremento tan enorme observado en la tendencia de los contagios? ¿Qué es los que a vuestro juicio está fallando? ¿A qué se debe este empeoramiento de la pandemia? Son muy importantes vuestras valoraciones y vuestras aportaciones. Esperamos vuestros comentarios.

jueves, 18 de junio de 2020

Ciencia escolar en tiempos de coronavirus

Este año 2020 quedará grabado de un modo indeleble en nuestra memoria para el resto de nuestras vidas. ¿Quién podía pensar que viviríamos una pandemia que en tan solo unos meses llegaría a afectar a millones de personas en todo el mundo y a causar cientos de miles de fallecimientos? ¿Quién nos iba a decir que íbamos a acabar confinados en nuestras casas, cambiando sustancialmente nuestros hábitos de vida, qué dejaríamos de ir presencialmente a nuestro instituto y a desarrollar en tiempo record nuevos métodos con los que seguir desarrollando nuestro proceso de enseñanza y aprendizaje?
En este escenario, en el que teníamos que trabajar desde la distancia, era muy difícil imaginar que pudiéramos concluir aquellos proyectos de investigación que poníamos en marcha unos meses antes y para los que imprescindiblemente teníamos que utilizar nuestro laboratorio. El coronavirus nos obligaba a dejar allí nuestros microorganismos, nuestros cultivos, nuestros aceites esenciales, nuestros extractos vegetales y quizá también nuestra ilusión por concluir nuestros proyectos para este curso.
A pesar de todo ello, entre todos hemos demostrado que ante las situaciones difíciles aún nos crecemos más. No solo hemos podido avanzar en nuestras clases, sino que además hemos sido capaces de continuar con nuestra actividad investigadora desde nuestros hogares, volcándonos en otras facetas de la investigación científica: estudiar los resultados que teníamos hasta entonces, revisar la bibliografía, discutir nuestros hallazgos... e incluso embarcarnos en la última etapa de todo trabajo científico: dar a conocer y publicar los resultados.
El SARS-Cov-2 no ha podido vencer en esta batalla. Hoy se ha publicado en la página web de la Estación Experimental del Zaidín, centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas el número 9 de la revista High School Students for Agricultural Science Research, que incluye dos artículos elaborados por el alumnado de la asignatura de Anatomía Aplicada de primero de bachillerato de nuestro instituto, el IES Zaidín Vergeles. En uno de ellos se estudia el efecto antimicrobiano de los aceites esenciales de plantas; en el otro hemos investigado la actividad antibacteriana de extractos etanólicos en diversas plantas de nuestro entorno próximo. En ambos, nuestro objetivo era encontrar sustancias capaces de inhibir el crecimiento de bacterias patógenas de plantas.
Hemos tenido la inmensa satisfacción de formar parte de un número que también incluye los artículos que describen los resultados de otros proyectos desarrollados en la Estación Experimental del Zaidín en el marco del proyecto PIIISA y que tratan temas tan interesantes como la detección de secuencias CRISPR en bacterias, la producción de compost o el microbioma del polen del olivo.
Es el momento de agradecer al doctor Manuel Espinosa Urgel su dedicación tanto a la dirección de nuestro proyecto como al haber hecho posible la publicación de este número en tiempos tan complicados. Igualmente a la Estación Experimental del Zaidín, así como a nuestro instituto, por facilitar estas actividades tan necesarias para el desarrollo cientifico de nuestros jóvenes. Pero especialmente a nuestro alumnado, a nuestros chicos y chicas, que a pesar de las dificultades que hemos vivido, han sabido continuar con sus investigaciones y han sido capaces de plasmar su interés y su ilusión por la ciencia en estos dos excelentes artículos.



Se puede acceder al número completo de la revista y a las ediciones anteriores a través de estos enlaces a la Unidad de Cultura Científica de la Estación Experimental del Zaidín:
https://ucc.eez.csic.es/educacion-cientifica/high-school-students-for-agricultural-science-research/



lunes, 15 de junio de 2020

Nuestras actividades sobre la pandemia, en Canal Sur Radio

El pasado miércoles tuvimos la enorme satisfacción de volver a participar en el programa de ciencia El Radioscopio, que emite Canal Sur Radio, hablando sobre las actividades relacionadas con la pandemia que hemos llevado a cabo durante el confinamiento. Conversamos durante unos veinte minutos acerca de cómo hemos trabajado los bulos científicos, de cómo hemos aprendido a interpretar la curva de la pandemia o incluso a desmentir noticias como la del origen de coronavirus en un laboratorio.
Magnífica fue la intervención de Marta Roldán, nuestra alumna de cuarto de ESO, que expuso de manera brillante su trabajo sobre el impacto psicológico de la pandemia en la población española y que todos vosotros conocéis.
De nuevo reconocer toda vuestra colaboración con nuestro blog y todos los esfuerzos que habéis hecho durante el confinamiento, tanto en beneficio de la salud de todos como en aprender e implicaros en un conocimiento que salva vidas. E igualmente agradecer a Susana Escudero y a Emilio García que se hagan eco de las actividades que realizamos en nuestro instituto.
Os dejo el enlace a la grabación del programa y os invito a escucharlo:
El Radioscopio en confinamiento. La curva.