La vida empieza con Juno e Izumo

Los investigadores describen por vez primera cómo el óvulo abre paso al espermatozoide

La clave de la fecundación está en dos proteínas

  Un espermatozoide humano intenta fecundar un óvulo  

El mecanismo inicial por el que un óvulo reconoce a un espermatozoide y le despeja el camino de entrada para ser fecundado dando lugar al estallido en cadena de reacciones bioquímicas que desemboca en la formación de una nueva vida (primero un cigoto, luego un embrión, más tarde un feto) ha dejado de ser un misterio para los investigadores.

Científicos del Wellcome Trust Sanger Institute describen por vez primera en Nature cómo el hasta ahora desconocido receptor Juno, que han encontrado en la superficie del óvulo, identifica a su ligando en la capa exterior del espermatozoide (la proteína Izumo). Lo hace bajo un sistema de llave y cerradura en el que, cuando se encuentran ligando y receptor, el óvulo abre la puerta de entrada al espermatozoide, lo que desemboca en la fusión de ambos a la vez que se cierra el paso a nuevos gametos masculinos (y posibles lesiones cromosómicas)

La descripción del inicio 

de la fecundación era uno 

de los secretos que desconocía

 la ciencia hasta el momento

Este procedimiento de comunicación intercelular se ha observado en ratones, pero el hecho de que tanto Juno como Izumo se hallen en los gametos humanos permite pensar en futuras aplicaciones tanto en tratamientos de infertilidad como en nuevos métodos anticonceptivos.

El enigma de lo que sucedía en el primer instante del encuentro entre un espermatozoide y un óvulo era, en realidad, una incógnita a medias. Al menos, desde el año 2005. Entonces, un grupo de investigadores japoneses identificaron el ligando en los espermatozoides (la llave) y denominaron a esta proteína Izumo por el santuario sintoista japonés del mismo nombre vinculado al matrimonio.

Entonces comenzó la búsqueda del receptor. Una compleja tarea que nueve años después ha concluido con el hallazgo de Juno, la cerradura molecular de la superficie del óvulo que permite el acceso del espermatozoide. Se trata del receptor de folato 4 (Folr4), y que, en este caso, ha sido bautizado como Juno en honor a diosa romana de la maternidad.

Un mecanismo de llave y cerradura permite la fusión de gametos

La búsqueda no fue una tarea sencilla. Para dar con Juno, los investigadores diseñaron una versión artificial de la proteína Izumo que usaron para emparejarla con moléculas candidatas de la superficie del óvulo. De esta forma advirtieron que Juno interactuaba con la copia de Izumo en la fase inicial de la fertilización. Una vez identificado el objetivo, había que confirmarlo. El paso siguiente fue desarrollar ratones modificados a los que eliminaron la proteína Juno de los óvulos. Comprobaron que estos roedores de laboratorio eran infértiles y que no tenían capacidad de fundirse con los espermatozoides, por lo que advirtieron que se trata de una proteína esencial en la fecundación entre mamíferos. El mismo resultado obtuvieron cuando, a la inversa, anularon la presencia de Izumo en los gametos masculinos.

“Es un trabajo realmente bueno que nos muestra un mecanismo biológico desconocido, de elevada calidad y que aporta numerosas pruebas”, sostiene Carlos Simón, catedrático de ginecología de la Universidad de Valencia y responsable de investigación del Instituto Valenciano de Infertilidad (IVI). “De momento es verdad que se ha demostrado solo en ratones, y el hecho de que las dos moléculas estén en los gametos humanos no implica que funcione igual”, añade. “Habrá que ver si el procedimiento descrito es tan relevante en humanos, yo voy a tratar de reproducirlo en cuanto pueda”, comenta.“Hemos resuelto uno de los misterios que permanecía durante más tiempo oculto en la biología al identificar las moléculas del óvulo y el espermatozoide que deben asociarse en el momento en el que somos concebidos”, apunta Gavin Wright, del Sanger Institute y autor principal del trabajo.

José Antonio Castilla 

sostiene que la inyección 

microespermática ya resuelve

 los prosibles problemas de comunicación entre 

Juno e Izumo

Además, Simón destaca las posibles aplicaciones que puede tener en el conocimiento de la infertilidad. “En los tratamientos de reproducción tenemos un 15% de casos fallidos en los que el espermatozoide no fecunda al óvulo; este trabajo podría explicarlos”. Si el mecanismo descrito es trasladable a las personas, también podría emplearse para nuevos abordajes en la contracepción: “Se podrían diseñar antígenos para bloquear los receptores ováricos (Juno) e impedir así que los espermatozoides se abran paso y fecunden el gameto femenino”.

José Antonio Castilla, secretario general de la Sociedad Española de Fertilidad (SEC), es menos entusiasta. “No tenemos tan claro que la entrada del espermatozoide en el óvulo dependa solo de un receptor”, comenta el ginecólogo. Además, apunta que el hallazgo quizás sirva para conocer la causa que está detrás de algunos casos de infertilidad, pero detalla que ya existen herramientas para salvar la falta de comunicación entre espermatozoide y óvulo. El secretario general de la SEF relata que en buena parte de los tratamientos con fecundación in vitro se recurre a la microinyección espermática para fecundar al óvulo. Esta técnica consiste en introducir el espermatozoide en el óvulo con una inyección. Ni llave ni cerradura: una patada en la puerta del óvulo para forzar de forma expeditiva en el laboratorio la unión entre Juno e Izumo y su falta de entendimiento.

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El Suero de la Verdad

¿Existe realmente el suero de la verdad?

Todo el mundo miente. Esa frase, que popularizó el personaje televisivo "Doctor House", es absolutamente cierta. Queramos o no, todos mentimos, a veces sin darnos cuenta, como un mecanismo de defensa.

¿Qué pasaría si no pudiésemos mentir? Seguramente viste en películas el famoso suero de la verdad. Lo cierto es que no se trata de un invento ficticio, sino que de un compuesto que se utiliza actualmente, con resultados cuestionables.

El suero de la verdad, conocido científicamente como Tiopentato de sodio, era utilizado como un anestésico a principios de siglo, eso hasta que se descubrió que también tenía otro uso: Hacer que las personas dieran respuestas ciertas, sin lugar a mentiras o inhibiciones.

Cómo funciona el suero de la verdad

Si bien su efectividad no ha sido comprobada al 100%, el suero de la verdad si ha sido utilizado en investigaciones policiales y con prisioneros de guerra, pero no se le considera infalible ni confiable.

El Tiopentato de sodio nació como un anestésico que, si bien lograba calmar en algo el dolor, no dejaba inconsciente a las personas. Al quedar en un estado de semi conciencia, los médicos se dieron cuenta que daban respuestas inmediatas y sin censura a una serie de preguntas.

Justamente, lo que hace esta droga es remover las inhibiciones y paredes que todos levantamos de forma casi inconsciente. Los siquiatras lo usaron en soldados que volvían traumatizados de la guerra, pero tenían miedo de contar sus experiencias. Así, obtenían la información necesaria para ayudarles.

ISTOCKPHOTO/THINKSTOCK

La voz salió de los consultorios médicos y llegó a los detectives, que vieron en el Tiopentato de sodio un remedio mágico para conseguir confesiones criminales. Incluso, algunos gobiernos lo utilizaron para averiguar secretos en prisioneros de guerra.

Pese a su uso, el suero de la verdad nunca fue considerado como una prueba legal. Las confesiones obtenidas no podían utilizarse como pruebas, pero sí eran útiles para ayudar a las investigaciones.

¿Funciona realmente el suero de la verdad?

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La respuesta es si y no. Al eliminar las inhibiciones, la persona comienza a relatar una cantidad impresionante de hechos. Pero muchos de ellos son salidos de la fantasía que puede provocar un barbitúrico, por lo que es difícil extraer que secciones son ciertas o cuales corresponden a delirios.

Si alguien se niega a decir algo, es mucho más probable sacarle la verdad cuando está bajo el efecto del Tiopentato de sodio, pero también que exagere hechos o, simplemente, construya una historia ficticia.

¿Crees en que el suero de la verdad es útil?

ojocientifico

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Juegos para científicos

Un juego de ordenador para científicos
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El Instituto Howard Huges desarrolla un programa 'online' para diseñar nuevas proteínas

¿Quién ha dicho que los juegos de ordenador son una pérdida de tiempo? No se trata ya de que con el Tetris se mejore la visión espacial o que una buena partida al World or Warcraft ayude al pensamiento lógico. Los investigadores del Instituto Médico Howard Hughes de la Universidad de Washington han creado un juego online que consiste en plegar moléculas para formar diversas proteínas.

El juego recibe el nombre de Foldit! (¡Pliegalo!) es gratuito y a través de la red pueden participar personas de todo el mundo desde ciudadanos anónimos a grupos de grandes universidades como Berkeley. Para descargárselo hay que visitar Foldit!. Su objetivo es diseñar nuevas proteínas que podrían servir para crear nuevos medicamentos, aunque de momento los participantes prueban a componer las que ya se conocen.

La idea surgió como una prolongación de la investigación de David Baker, para comprender la forma en la que las proteínas (los ladrillos de construcción de las células) se pliegan en formas tridimensionales únicas. La predicción de las formas que tomarán las proteínas naturales es uno de los desafíos preeminentes de la biología, y el modelado de incluso una proteína pequeña requiere de la fabricación de trillones de cálculos. Durante los últimos tres años, voluntarios de todo el mundo (casi 200.000 personas) se han prestado a formar una red de ordenadores (Rosetta@home) para poder realizar esos cálculos.

Sin embargo, ni siquiera así conseguían dar con los calculos. "¡La gente escribía diciendo: `¡Oigan! ¡La computadora está haciendo cosas tontas! Sería fantástico si pudiéramos ayudar a dirigirla'", recuerda Baker en la web del Instituto, quien se encuentra en la Universidad de Washington (UW) donde desarrolló la red Rosetta y el algoritmo que usa para tratar de hallar las soluciones.

El hombre en ayuda de la máquina

Al contrario de lo que suele suceder, se pensó que el hombre podría ahora ayudar a los ordenadores a conseguir dar con una solución. Baker cuenta en la web del Instituto Hughes que no sabía cómo podría lograrlo hasta hace aproximadamente 18 meses, cuando fue de excursión al Monte Rainier con su vecino David Salesin, científico informático de la Universidad de Washington. Juntos buscaban una forma de hacer que Rosetta fuera más interactiva. Con un gusto inherente por la competición, Salesin pensó que un juego en Internet de múltiples jugadores era la forma de lograrlo. Para cuando volvieron de nuevo al coche, ya se habían decidido por esa idea. Salesin le dio a Baker los nombres de tres colegas, liderados por el científico computacional de UW Zoran Popovi?, que podrían ayudar a Baker a crear el juego.

Durante varios meses después, Popovi? y sus estudiantes Adrien Treuille y Seth Cooper, crearon el programa, y el equipo lo probó en pequeña escala. Un juego entre los equipos de la Universidad de California y de la Universidad de Illinois despertó fervor y vítores inesperados entre los espectadores. "Participaron 30 ó 40 personas", dice Baker. "La competición fue muy intensa".

Un juego para todos

Foldit! lleva a los jugadores a través de una serie de niveles de práctica diseñados para enseñar los fundamentos de cómo se pliegan las proteínas, antes de darles rienda suelta con proteínas verdaderas de la naturaleza. En la web del Instituto cuenta como "Nuestra meta principal era asegurarnos de que cualquier persona podría hacerlo, aunque no supieran qué era la bioquímica o el plegamiento proteico", dice Popovi?. Por el momento, el juego sólo utiliza sustancias cuyas estructuras tridimensionales han sido resueltas por los investigadores. Pero, Popovi? dice, "pronto introduciremos rompecabezas para los cuales no sabemos la solución".

Baker tiene mucha esperanza de que el juego acelere el a veces aburrido trabajo de la predicción de estructuras. Pero la parte del juego que lo entusiasma más hará su debut el próximo otoño, cuando los jugadores podrán diseñar proteínas completamente nuevas. Baker piensa que, con la habilidad de cualquier persona con una computadora y una conexión a Internet, el ritmo de descubrimiento podría aumentar vertiginosamente. "Mi sueño es que un niño de 12 años de Indonesia resulte ser un prodigio y construya una curación para el VIH", afirma.

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199 aniversario de Charles Darwin

Desde que la humanidad es humana nos hemos preguntado por el origen de la variedad de los animales y plantas que pueblan el planeta. Para una mentalidad religiosa, anclada en la mitología, la respuesta a cualquier pregunta sobre los orígenes, diferencias y semejanzas entre seres vivos era siempre la misma: 'es la voluntad de la deidad'. Hasta tal punto que origen y divinidades quedaron unidos en la mente de las gentes, formando una unidad, como la que formaban los cielos y los dioses. Las personas etiquetaban para su uso e interés los seres vivos, pero no se molestaban demasiado en preguntar de dónde venían.

Sin embargo los filósofos (amantes del conocimiento) que se molestaban en mirar de verdad no podían por menos que percibir similitudes intrigantes entre los animales, además de sus diferencias. Un gorrión es casi idéntico a otro gorrión, lo cual nos permite agruparlos juntos, pero también se parece mucho a un águila, porque ambos son aves. Analizando bajo la superficie, resulta que gorrión y águila son en muchos aspectos como los mamíferos, y en otros se parecen a los reptiles, que a su vez comparten características con los anfibios. Y así todo. Los seres vivos están claramente relacionados. Cuando se analiza su anatomía en detalle, aparecen profundos parecidos: todos los mamíferos tienen igual modelo de diente, sean musarañas o elefantes; todos los tetrápodos lucen en sus extremidades el mismo esquema, desde el ala de un ave a la pata de un caballo, la mano humana o la garra de un tigre; ciertos huesos de la mandíbula de los reptiles forman parte del oído de los mamíferos. Estos parecidos son un misterio.

Para los creyentes de toda deidad, la respuesta a este misterio era y será siempre la misma: es la voluntad de la divinidad. Pero para filósofos y naturalistas esta explicación es insuficiente. Los animales se agrupan por parecidos, y se separan por diferencias de un modo consistente y sutil. Los estudiosos empezaron a pensar que unos animales podían, tal vez, transformarse, cambiando sus estructuras, pasando de una forma a otra. Estas ideas, sin embargo, tropezaban con una barrera infranqueable: no se conoce mecanismo alguno capaz de transformar hoy en día a un pez en reptil, o a éste en ave o mamífero. Sin saber de qué manera podría haberse producido esa transformación, la idea era ridícula. Especialmente cuando la explicación alternativa (dios lo quiere) era apoyada con frecuencia y contundencia por las autoridades civiles, por la violencia si era necesario.

Y entonces llegó Charles Darwin: un tímido estudiante de teología convertido en naturalista que tuvo la inmensa suerte de realizar un largo viaje alrededor del mundo que le permitió ver con sus propios ojos muchas de las maravillas de la vida en el planeta, y sobre todo tuvo mucho tiempo para pensar. Con lo que pudo observar, ciertas ideas radicales (y dudosas) sobre economía de Thomas Malthus, la idea de tiempo profundo producto de sus estudios con su mentor Adam Sedgwick y su lectura de los Principios de Geología de Charles Lyell, además de su experiencia en la crianza de animales domésticos, Darwin supo comprender el mecanismo de este fenómeno, explicando el procedimiento por el que un ser vivo podía acabar dando lugar a otro diferente.

Funciona así: todos los seres vivos tienen muchos descendientes, todos casi iguales, todos diferentes. A unos les va mejor en la vida que a otros, y estos triunfadores tienen más descendencia, que hereda sus diferencias y obtiene así una ventaja en su propia lucha por la vida. Los descendientes son como los progenitores pero ligeramente distintos; una idea simple. Cuando pasan miles, centenares de miles, millones y decenas de millones de años y de generaciones este motor sencillo es capaz de transformar la aleta de pez en la pata de un reptil, y ésta en la pierna de un mamífero, que se convierte en la aleta de una ballena y acaba cumpliendo la misma función que la aleta original, pero de forma diferente. Sin perder en sus características el rastro de cada uno de los cambios. Elegante y poderoso.

Darwin llamó a su teoría 'descendencia con modificación', y a su motor 'selección natural', por analogía con la 'selección artificial' de los criadores de vacas, perros o palomas, que escogen cuál se reproduce y cuál no en función de sus intereses. La teoría era sólida, y potente, pues permitía entender con facilidad la sorprendente variedad de los seres vivos, y sobre todo, sus misteriosos parecidos. Un antecesor común de toda la vida explica por qué todos usamos el mismo esquema químico básico (ADN, proteínas, lípidos, azúcares); un pez tuvo la primera aleta con quiridio, y por eso lo heredamos todos los tetrápodos; el primer mamífero tuvo un molar tribosfénico que sus descendientes hemos adaptado de mil y una formas, porque las diferencias de hábitat y modo de vida explican todo lo que separa a ratones, osos, gatos y humanos. El misterio central de la biología, el juego de parecidos y diferencias entre los seres vivos, puede explicarse. Ya no hace falta un creador de la vida para comprenderla.

De ahí el genio de Charles Darwin, el primer humano que comprendió la naturaleza de verdad, y de ahí su posición central en la ciencia de la biología, y en nuestro conocimiento del universo. De ahí la férrea oposición a su idea desde quienes creen en un creador, dado que el misterio central de la biología era su único refugio, una vez expulsadas las deidades del cielo por la física y la astronomía. Contraviniendo el postulado central de toda religión, la fe sin pruebas, muchos creyentes sinceros y benévolos se han empeñado y se siguen empeñando hasta hoy en denigrar y rechazar una explicación de la naturaleza viva, sólo porque les roba lo que consideran una prueba de la existencia de la divinidad. Darwin, tímido y bondadoso en lo personal, era consciente de lo que esperaba a su teoría y a él, por crearla. Por eso dudó durante 20 años, y por eso quiso rodear su hipótesis central de tantos datos y tan robustos razonamientos que fuera capaz de sobrevivir a las polémicas que le aguardaban. Hombre religioso en su vida personal, su honestidad intelectual le obligó sin embargo a publicar una tesis que sabía le acarrearía el odio de muchos eclesiásticos y el rechazo de las iglesias del mundo, que sigue hasta la actualidad.

Hoy se cumplen 199 años del nacimiento de Charles Darwin, que encajó las piezas básicas del rompecabezas de la vida de modo tan ingenioso y sutil que los nuevos descubrimientos, desde la bioquímica a la genética, desde la paleontología a la ecología, refuerzan su esquema básico al clarificar los detalles de lo ocurrido en nuestra historia planetaria. Merece la pena recordar y homenajear a quien regaló a la especie humana una de sus cumbres intelectuales: el entendimiento del cómo hemos llegado hasta aquí.

fuente: Retiario