El equipo encontró que los pacientes con una variante particular del ADN en el cromosoma 8 entre los genes – PGCP y MTDH/AEG-1 – tienen un riesgo significativamente mayor para el desarrollo de la migraña. El equipo también descubrió una posible explicación para este fenómeno. Parece que la variante del ADN regula los niveles de glutamato – un producto químico, conocido como un neurotransmisor que transporta los mensajes entre las células nerviosas en el cerebro. Los resultados sugieren que una acumulación de glutamato en las uniones de las células nerviosas (sinapsis) en el cerebro pueden desempeñar un papel clave en el inicio de los ataques de migraña. La prevención de la acumulación de glutamato en la sinapsis puede proporcionar un blanco interesante para nuevos tratamientos que alivien la carga de la enfermedad.

La migraña afecta a aproximadamente uno de cada seis mujeres y uno de cada doce hombres, y se ha estimado que el trastorno cerebral más caro a la sociedad en la UE y los EE.UU

Aunque los investigadores en el pasado han descrito mutaciones genéticas que dan lugar a formas raras y extremas de la migraña, esta es la primera vez que un equipo ha identificado una variante genética que da lugar a la forma común de la condición.

“Esta es la primera vez que hemos sido capaces de asomarse en los genomas de muchos miles de personas y encontrar las claves genéticas para comprender la migraña común”, dijeron los autores.

“Los estudios de este tipo sólo son posibles mediante la colaboración internacional a gran escala – que reúne la riqueza de datos con la experiencia y los recursos adecuados – para que pudiéramos elegir esta variante genética. Este descubrimiento abre nuevas puertas para comprender las enfermedades humanas comunes”.

Los investigadores llevaron a cabo lo que se conoce como un estudio de asociación del genoma completo (GWAS) para acercar las variantes del genoma que podrían aumentar la susceptibilidad a la migraña. El equipo comparó los genomas de más de 3000 personas con migraña procedentes de Finlandia, Alemania y los Países Bajos con los genomas de más de 10.000 personas no migrañosos. Esto para detectar las diferencias que pudieran explicar la mayor susceptibilidad de un grupo a la migraña. Para confirmar su relación, el equipo comparó los genomas de un segundo grupo de más de 3000 pacientes con más de 40.000 personas aparentemente sanas.

El análisis estadístico reveló que una variación en el ADN encontrada en el cromosoma 8 MTDH/AEG-1 parece estar asociado con una mayor susceptibilidad a la migraña común. La variante parece alterar la actividad de MTDH/AEG-1 en las células, que regula la actividad del gen EAAT2: la proteína EAAT2 es responsable de eliminar el glutamato de las sinapsis en el cerebro. EAAT2 ya ha sido vinculado con otras enfermedades neurológicas, incluyendo la epilepsia, la esquizofrenia, el estado de ánimo y diferentes trastornos de ansiedad.

“Aunque sabíamos que el gen EAAT2 tiene un papel crucial en los procesos neurológicos en los humanos y potencialmente en el desarrollo de la migraña, hasta ahora, ningún vínculo genético ha sugerido que la acumulación de glutamato en el cerebro podrían desempeñar un papel en común en la migraña “, dijeron los autores”. Esta investigación abre la puerta a nuevos estudios para mirar en profundidad la biología de la enfermedad y cómo esta alteración en particular, pueden ejercer su efecto. ”

Una colaboración entre más de 40 centros de todo el mundo, dirigido por el Consorcio Internacional de Cefalea Genética (www.headachegenetics.org), produjo los resultados.

Referencia

Verneri Anttila, Hreinn Stefansson, Mikko Kallela, Unda Todt, Gisela M Terwindt, M Stella Calafato, Dale R Nyholt, Antigone S Dimas, Tobias Freilinger, Bertram Müller-Myhsok, Ville Artto, Michael Inouye, Kirsi Alakurtti, Mari A Kaunisto, Eija Hämäläinen, Boukje de Vries, Anine H Stam, Claudia M Weller, Axel Heinze, Katja Heinze-Kuhn, Ingrid Goebel, Guntram Borck, Hartmut Göbel, Stacy Steinberg, Christiane Wolf, Asgeir Björnsson, Gretar Gudmundsson, Malene Kirchmann, Anne Hauge, Thomas Werge, Jean Schoenen, Johan G Eriksson, Knut Hagen, Lars Stovner, H-Erich Wichmann, Thomas Meitinger, Michael Alexander, Susanne Moebus, Stefan Schreiber, Yurii S Aulchenko, Monique M B Breteler, Andre G Uitterlinden, Albert Hofman, Cornelia M van Duijn, Päivi Tikka-Kleemola, Salli Vepsäläinen, Susanne Lucae, Federica Tozzi, Pierandrea Muglia, Jeffrey Barrett, Jaakko Kaprio, Markus Färkkilä, Leena Peltonen, Kari Stefansson, John-Anker Zwart, Michel D Ferrari, Jes Olesen, Mark Daly, Maija Wessman, Arn M J M van den Maagdenberg, Martin Dichgans, Christian Kubisch, Emmanouil T Dermitzakis, Rune R Frants, Aarno Palotie. Genome-wide association study of migraine implicates a common susceptibility variant on 8q22.1. Nature Genetics, 2010; DOI: 10.1038/ng.652

Las secuencias del genoma liberado lo conforman cinco lecturas de una variedad de referencia del trigo y brinda a los científicos y los criadores que completan el 95% de todos los genes de trigo. Este es uno de los mayores proyectos de genoma realizado, y la liberación rápida de los datos públicos que se espera acelerar de forma significativa mediante el uso de la información para las empresas de mejoramiento genético.

“El tamaño del genoma del trigo es cinco veces más grande que el genoma humano y presenta un enorme desafío para los científicos. La secuencia del genoma es una herramienta importante para los investigadores y los mejoradores de plantas. Por lo tanto con poner a disposición del público nos estamos asegurando una investigación financiada con fondos públicos tenga la mayor repercusión posible. ”

“Esta es una contribución excepcional a los esfuerzos mundiales por completar el mapa del genoma trigo. Mediante el uso de la tecnología de secuenciación genética desarrollada en el Reino Unido ahora tenemos la capacidad para mejorar los cultivos del futuro o simplemente acelerar el proceso de la reproducción natural para seleccionar las variedades que pueden crecer en condiciones difíciles”.

Completar el genoma requiere más lectura y un trabajo significativo en la anotación del conjunto de los datos de los cromosomas. A gran escala, los programas rápidos de secuenciación de este tipo se han hecho técnicamente posibles por la tecnología avanzada de las plataformas 454 Life Science de secuenciación de genomas.

“Los datos de la secuencia del genoma de esta variedad de referencia de trigo nos permitirá sondear las diferencias entre las variedades con diferentes características. Al comprender las diferencias genéticas entre las variedades con diferentes características se pueden desarrollar nuevos tipos de trigo más capaces de lidiar con la sequía, la salinidad o con condiciones de ofrecer un mayor rendimiento”.

Los datos de la secuencia puede ser utilizada por los científicos y los criadores de plantas para desarrollar nuevas variedades a través de reproducción acelerada convencionales u otras tecnologías.

“Las recientes alzas de precios a corto plazo en los mercados del trigo han demostrado la vulnerabilidad de nuestro sistema alimentario a los golpes y a la posible escasez. La mejor manera de apoyar una seguridad alimentaria es el uso de las estrategias modernas de investigación para entender cómo podemos ofrecer un aumento sostenible de los rendimientos de los cultivos, especialmente en la cara del cambio climático. secuenciación del genoma de este tipo es una estrategia absolutamente crucial, sobre la base de trabajos anteriores. El conocimiento de estas secuencias del genoma permitirá ahora los fitomejoradores poder identificar las mejores secuencias genéticas para utilizar como marcadores en los programas de mejoramiento acelerado”.

“En los últimos años la tecnología genómica ha avanzado hasta el punto que los científicos ahora pueden producir datos de la secuencia de las plantas con genomas tan grande como el trigo a un ritmo inimaginable hace unos años. Este es un logro impresionante, a pesar de los obstáculos significativos que aún se enfrentan al interpretar y comprender completamente la información “.

Una característica clave de esta investigación ha sido la liberación rápida de los datos en el dominio público para permitir que otros científicos y empresas dpuedan intervenir rápidamente y emplearla en aplicaciones prácticas

Referencia

Wheat Genome Sequencing Consortium: www.wheatgenome.org

La comparación del genoma completo, realizada por los biólogos evolutivos de la Universidad de California en Berkeley, descubrió más de 30 genes con mutaciones en el ADN que se han vuelto más frecuentes en los tibetanos que en los chinos Han, casi la mitad de los cuales están relacionados con cómo el cuerpo usa el oxígeno. Una mutación en particular aparece en menos del 10 por ciento de los chinos Han y casi en el 90 por ciento de todos los tibetanos.

“Este es el más rápido cambio genético jamás observado en los seres humanos”, dijo Rasmus Nielsen, profesor UC de Berkeley, quien dirigió el análisis estadístico. “Para un cambio muy fuerte, mucha gente habría tenido que morir simplemente por el hecho de que tenían la versión incorrecta de un gen.”

La mutación generalizada en los tibetanos está cerca de un gen llamado EPAS1, el llamado “gen super atleta” identificado hace varios años y llamado por algunas variantes del gen que se asocia con el desempeño atlético mejorado, dijo Nielsen. El gen codifica para una proteína implicada en la detección de los niveles de oxígeno y tal vez en el equilibrio del metabolismo aeróbico y anaeróbico.

Los nuevos hallazgos podrían conducir a los científicos al desubrimiento de nuevos genes que tengan un papel en cómo el cuerpo se ocupa de la falta de oxígeno, y tal vez explique algunas enfermedades, como la esquizofrenia y la epilepsia, asociado a la privación de oxígeno en el útero, dijo.

“Se busca una rápida evolución en los genes porque debe haber algo importante acerca de ese gen obligándolo a cambiar tan rápido”, dijo. “El nuevo descubrimiento es realmente la primera vez que la información evolutiva solo nos ha ayudado a identificar una importante función de un gen en los seres humanos.”

La adaptación a niveles bajos de oxígeno ha permitido a muchos pueblos, de los andinos a los tibetanos, que viven a gran altura. Cuando las personas que viven a altitudes normales se mueven por encima de los 13.000 pies, donde los niveles de oxígeno son un 40 por ciento más bajos que en el nivel del mar, por lo general se cansan fácilmente, tienen dolores de cabeza, producen bebés con bajo peso al nacer y tienen una tasa de mortalidad infantil más alta. Los tibetanos no tienen ninguno de estos problemas, a pesar de la saturación de oxígeno más bajos en la sangre y reducción de los niveles de hemoglobina. La hemoglobina, que da a la sangre su color rojo, se une y transporta el oxígeno a los tejidos del cuerpo.

Nielsen utilizó los datos sobre el genoma producida por el Instituto de Genómica de Beijing (BGI) en Shenzhen, centro insignia del genoma de China, para desentrañar los cambios genéticos asociados con estos cambios fisiológicos.

“Estamos buscando las huellas de la selección pasado para encontrar algo funcional en nuestro genoma”, dijo Nielsen

Los investigadores del BGI obtuvieron el ADN de 50 tibetanos que viven en la Región Autónoma del Tíbet de China y 40 chinos Han de Beijing. Los tibetanos vivían en dos aldeas situadas a altitudes de 4.300 metros (14.100 pies) y 4.600 metros (15.100 pies). Todos informaron de al menos tres generaciones de antepasados habían vivido en el mismo sitio. Después de obtener el consentimiento informado, los investigadores chinos tomaron muestras de sangre de los participantes y midieron la saturación del oxígeno, la concentración de los glóbulos rojos y el contenido de hemoglobina en su sangre.

De vuelta en el laboratorio, el equipo del BGI secuenciaron sólo los genes activos, o exones, de cada individuo. Esto implicó cortar el ADN en muchas piezas cortas, cada una secuenciadas alrededor de 18 veces con las máquinas de secuenciación del estado de la técnica Illumina, y luego fueron superpuestas para montar el genoma completo de cada persona.

Luego localizaron todas las mutaciones puntuales, llamadas polimorfismos de nucleótido único (SNP), en los años 90 y luego compararon los genomas tibetanos y Han separados a un grupo control de 100 europeos.

El análisis reveló que el ancestro común de los tibetanos y los chinos se dividieron en dos poblaciones cerca de 2.750 años, con todo el grupo que se trasladó a la meseta tibetana. Este grupo finalmente se redujo, mientras que la población Han aumentó de forma espectacular. Hoy en día, los chinos Han son el grupo étnico dominante en China continental.

“No podemos distinguir mestizaje y la sustitución”, dijo Nielsen. “Los chinos Han y los tibetanos son tan diferentes el uno del otro como si los hubieran reemplazado por completo a los tibetanos alrededor de 3.000 años atrás.”

Los genomas de los tibetanos y los chinos Han son esencialmente idénticas en cuanto a la frecuencia de polimorfismos en los aproximadamente 20.000 genes, aunque unos 30 genes se destacó por grandes diferencias entre los tibetanos y los Hans.

“Hicimos una lista de los genes que cambiar más”, dijo Nielsen, “y lo que era fascinante era que, bingo, en la parte superior de la lista de los genes que más cambiaron estan relacionados con la respuesta al oxígeno. ”

El SNP, con el cambio más dramático en la frecuencia, del 9 por ciento en chinos Han a 87 por ciento en los tibetanos, se asoció con menor número de glóbulos rojos y los menores niveles de hemoglobina en los tibetanos. Esa variación se produjo cerca de un gen llamado EPAS1, que estudios anteriores sugiereron que está involucrado en la regulación de la hemoglobina en la sangre como respuesta a los niveles de oxígeno. La mutación puede estar en un factor de transcripción que regula la actividad de EPAS1.

Otras variantes muy seleccionados estaban cerca de los genes de las versiones fetales y adultos de los genes de globina, que producen las proteínas estructurales de la hemoglobina.

Dos otros genes que muestran un cambio dramático en la frecuencia se han relacionado con la anemia, mientras que varios otros genes han sido relacionados con enfermedades, como la esquizofrenia y la epilepsia, posiblemente causado por los niveles bajos de oxígeno en el útero.

Referencia

Xin Yi, Yu Liang, Emilia Huerta-Sanchez, Xin Jin, Zha Xi Ping Cuo, John E. Pool, Xun Xu, Hui Jiang, Nicolas Vinckenbosch, Thorfinn Sand Korneliussen, Hancheng Zheng, Tao Liu, Weiming He, Kui Li, Ruibang Luo, Xifang Nie, Honglong Wu, Meiru Zhao, Hongzhi Cao, Jing Zou, Ying Shan, Shuzheng Li, Qi Yang, Asan, Peixiang Ni, Geng Tian, Junming Xu, Xiao Liu, Tao Jiang, Renhua Wu, Guangyu Zhou, Meifang Tang, Junjie Qin, Tong Wang, Shuijian Feng, Guohong Li, Huasang, Jiangbai Luosang, Wei Wang, Fang Chen, Yading Wang, Xiaoguang Zheng, Zhuo Li, Zhuoma Bianba, Ge Yang, Xinping Wang, Shuhui Tang, Guoyi Gao, Yong Chen, Zhen Luo, Lamu Gusang, Zheng Cao, Qinghui Zhang, Weihan Ouyang, Xiaoli Ren, Huiqing Liang, Huisong Zheng, Yebo Huang, Jingxiang Li, Lars Bolund, Karsten Kristiansen, Yingrui Li, Yong Zhang, Xiuqing Zhang, Ruiqiang Li, Songgang Li, Huanming Yang, Rasmus Nielsen, Jun Wang, and Jian Wang. Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude. Science, 2 July 2010: Vol. 329. no. 5987, pp. 75 – 78 DOI: 10.1126/science.1190371

El estudio dirigido por Craig Venter y que será publicado en línea por la revista Science, ya había sintetizado químicamente un genoma bacteriano, y a su vez había trasplantado el genoma de una bacteria a otra. En esta ocasión unieron ambas metodologías para crear lo que ellos llaman una “célula sintética”, es decir, una célula que sea controlada por un genoma sintetizado en un laboratorio.

“Esta es la primera célula sintética que se ha hecho, y lo llamamos sintéticos porque la célula es totalmente derivada de un cromosoma sintético, hecho con cuatro botellas de productos químicos en un sintetizador químico, a partir de la información en una computadora”, dijo Venter.

“Esto se convierte en una herramienta muy poderosa para tratar de diseñar lo que queremos hacer en la biología. Disponemos de una amplia gama de aplicaciones en mente”, dijo.

Por ejemplo, los investigadores están planeando el diseño de algas que pueden capturar el dióxido de carbono y hacer nuevos hidrocarburos que podrían entrar en las refinerías. Ellos también están trabajando en maneras de acelerar la producción de vacunas. Hacer nuevos productos químicos o ingredientes de alimentos y la limpieza del agua son otros posibles beneficios, según Venter.

En el estudio de Science, los investigadores sintetizaron el genoma de la bacteria M. mycoides, y le añadieron unas secuencias de ADN como “marcas de agua” en el genoma para distinguirlo de los de origen natural.

Debido a que las máquinas actuales sólo pueden montar cadenas relativamente cortas de ADN a la vez, los investigadores insertaron las secuencias más cortas en la levadura, a continuación transfirieron las cadenas de tamaño mediano en E. coli y finalmente volvieron a la levadura. Luego de tres rondas de reunión, los investigadores lograron producir un genoma más de un millón de pares de bases.

Entonces, los científicos trasplantaron el genoma sintético de M. mycoides a otro tipo de bacteria, Mycoplasma capricolum. El nuevo genoma “sintetizado in vitro” fue exitosamente “capturado por las células receptoras. Aunque catorce genes se han suprimido o alterado en las bacterias trasplantadas y a simple vista las células parecian bacterias normales estas solo produjeron las proteínas del genoma de M. mycoides sintético.

“Este es un paso importante que pensamos, científica y filosóficamente. Ciertamente estamos cambiado los puntos de vista de las definiciones de la vida y de cómo funciona la vida”, dijo Venter.

Esta publicacion sin dudas comenzará una nueva era de discusión ética sobre la investigación de la biología sintética. Y a ustedes, ¿Qué les parece que podamos sintetizar nuevas células bacterianas con genomas hechos a la medida?

Referencia

Daniel G. Gibson, John I. Glass, Carole Lartigue, Vladimir N. Noskov, Ray-Yuan Chuang, Mikkel A. Algire, Gwynedd A. Benders, Michael G. Montague, Li Ma, Monzia M. Moodie, Chuck Merryman, Sanjay Vashee, Radha Krishnakumar, Nacyra Assad-Garcia, Cynthia Andrews-Pfannkoch, Evgeniya A. Denisova, Lei Young, Zhi-Qing Qi, Thomas H. Segall-Shapiro, Christopher H. Calvey, Prashanth P. Parmar, Clyde A. Hutchison III, Hamilton O. Smith, and J. Craig Venter. Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. Science, May 20, 2010 DOI: 10.1126/science.1190719

Los investigadores, dirigidos por Svante Pääbo del Instituto Max-Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, hicieron una comparación entre el genoma del Neandertal con los cinco genomas humanos conocidos hoy día de diferentes partes del mundo. Los resultados revelan una variedad de genes que son únicos en los seres humanos, incluyendo un puñado que se extendió rápidamente entre nuestra especie después de que los seres humanos y los neandertales se separaron de un ancestro común. Estos resultados ofrecen una lista de regiones genómicas y genes que pueden ser clave para comprender nuestra identidad humana.

Los científicos también encontraron que los humanos modernos y los neandertales lo más probable es que se cruzaron, en menor medida, probablemente como los humanos modernos neandertales encontrados en el Oriente Medio, después de salir de África.

“Tener una primera versión del genoma del Neandertal cumple un sueño de larga data. Por primera vez, podemos identificar las características genéticas que nos diferencia de todos los demás organismos, incluidos los más cercanos a nuestros parientes evolutivos”, dijo Pääbo.

El genoma del Neandertal promete ser una fructífera fuente de información sobre los eventos evolutivos que produjeron los humanos modernos y los neandertales”, dijeron los autores.

Los neandertales son nuestros parientes más cercanos de la evolución. Aparecieron por primera vez hace unos 400.000 años, se extendieron a través de Europa y Asia occidental, y se extinguieron hace aproximadamente 30.000 años.

El proyecto de la secuencia del genoma del Neandertal representa alrededor del 60 por ciento de todo el genoma. El material genético que se secuenció vino de los huesos a partir de tres neandertales individuales.

En el esfuerzo de secuenciación requirió de varios pasos para hacer frente a los desafíos de la secuenciación del ADN antiguo. Los investigadores quitaron la menor cantidad de material posible de los huesos mediante un taladro de dentista a fin de no dañar los fósiles, y que llevaron a cabo sus investigaciones de laboratorio utilizando piezas con condiciones estériles para evitar contaminar el material con el ADN de la actual los seres humanos día u otros organismos. También eliminaron el ADN microbiano mucho más abundante que había colonizado los huesos ya que los individuos murieron.

Los cientñificos encontraron que los seres humanos modernos y los neandertales están tan estrechamente relacionados que una comparación de sus genomas que se debe tener en cuenta el hecho de que para cualquier parte particular del genoma, un ser humano moderno y un hombre de Neandertal podrían ser más parecidos entre sí que dos seres humanos modernos entre sí.

La mayor parte de lo que sabemos sobre la variación genética entre los humanos de hoy se basa en las poblaciones europeas. Buscamos un panorama más amplio. Pääbo y sus colegas secuenciaron los genomas de los humanos de hoy en cinco días desde el sur de África, África Occidental, Papúa Nueva Guinea, China y Francia, y se compara el genoma del Neandertal con los genomas de estos individuos.

La secuencia del genoma del Neandertal demostró ser un poco más similares a los de los individuos no africanos.

Más concretamente, en cualquier punto elegido aleatoriamente en el genoma donde la secuencia de dos seres humanos de hoy fuera diferente, había una probabilidad ligeramente mayor que el genoma del Neandertal coincide con el de la persona no africana que de la africano. En esta línea de pruebas los autores informaron que la secuencia del genoma recientemente publicado de Craig Venter contiene segmentos que están más cerca de los del genoma del Neandertal, que a las referencias actuales del genoma del genoma, que incluye una mezcla de ADN con ascendencia de los africanos y los europeos).

Aunque otras explicaciones son posibles, uno de los más simples hipótesis es que los primeros humanos modernos se cruzaron con los neandertales en el Oriente Medio, después de salir de África y, antes de propagarse en Eurasia.

Los autores estiman que aproximadamente entre un 1 a un 4 por ciento del genoma humano moderno parece ser de los neandertales. Los modelos poblacionales han sugerido que cuando una población colonizadora se encuentra con una población residente, incluso una pequeña cantidad de entrecruzamiento puede ser ampliamente reflejado en la colonización del genoma de las poblaciones, en caso de que la población se expande de forma significativa. Así, el porcentaje relativamente bajo del ADN de Neandertal en el genoma humano moderno puede sugerir que el entrecruzamiento en realidad era bastante limitado.

Las comparaciones entre los humanos modernos y neandertales también produjo muchos otros resultados que en última instancia, puede ser más importante que el descubrimiento del mestizaje cuando se trata de comprender mejor sobre de nosotros mismos.

“Está bien pensar que algunos de nosotros tenemos un poco de ADN neandertal en nuestro genoma, pero, para mí, la oportunidad de buscar las pruebas de selección positiva que ocurrió poco después de las dos especies separadas es probablemente el aspecto más fascinante de este proyecto” dijo Pääbo.

Su equipo diseñó un método para buscar las regiones del genoma humano de hoy en donde los genes nuevos se han extendido a través de la población ya que las dos especies se separaron. Estos genes pueden tener probabilidades de mejorar los primeros seres humanos por la supervivencia o la reproducción.

Los investigadores revisaron los cinco genomas de los humanos modernos de todo el mundo en busca de las regiones genómicas con variaciones de la secuencia que se producen frecuentemente en los seres humanos pero no en los neandertales, lo que sugiere una selección humana específica. El equipo encontró 212 regiones de tal variación. Entre las 20 regiones con la mayor evidencia de la selección positiva fueron tres genes que, cuando mutaron, afectan el desarrollo mental y cognitivo. Curiosamente estos genes han sido implicados en el síndrome de Down, la esquizofrenia y el autismo.

Otras regiones en esta lista de 20 incluye un gen implicado en el metabolismo energético, y otra que afecta el desarrollo del esqueleto del cráneo, la clavícula y la caja torácica.

“En todos estos casos se requiere mucho, mucho más trabajo. Esto es realmente sólo sirve para indicar en qué genes se debe ahora estudiar, y estoy seguro de que nosotros y muchos otros grupos van a hacer eso”, dijo Pääbo.

Los investigadores también utilizaron el genoma del Neandertal para producir la primera versión de un catálogo de las características genéticas que existen en todos los seres humanos de hoy, pero no se encuentran en los neandertales o los monos. Este catálogo será valioso para los científicos que estudian lo que diferencia a los humanos de otros organismos.

Referencia

Richard E. Green, Johannes Krause, Adrian W. Briggs, Tomislav Maricic, Udo Stenzel, Martin Kircher, Nick Patterson, Heng Li, Weiwei Zhai, Markus Hsi-Yang Fritz, Nancy F. Hansen, Eric Y. Durand, Anna-Sapfo Malaspinas, Jeffrey D. Jensen, Tomas Marques-Bonet, Can Alkan, Kay Prüfer, Matthias Meyer, Hernán A. Burbano, Jeffrey M. Good, Rigo Schultz, Ayinuer Aximu-Petri, Anne Butthof, Barbara Höber, Barbara Höffner, Madlen Siegemund, Antje Weihmann, Chad Nusbaum, Eric S. Lander, Carsten Russ, Nathaniel Novod, Jason Affourtit, Michael Egholm, Christine Verna, Pavao Rudan, Dejana Brajkovic, Zeljko Kucan, Ivan Gusic, Vladimir B. Doronichev, Liubov V. Golovanova, Carles Lalueza-Fox, Marco de la Rasilla, Javier Fortea, Antonio Rosas, Ralf W. Schmitz, Philip L. F. Johnson, Evan E. Eichler, Daniel Falush, Ewan Birney, James C. Mullikin, Montgomery Slatkin, Rasmus Nielsen, Janet Kelso, Michael Lachmann, David Reich, and Svante Pääbo (7 May 2010).  A Draft Sequence of the Neandertal Genome. Science 328 (5979), 710. [DOI: 10.1126/science.1188021]

Hace más de un año la búsqueda de la mascota por parte de la familia del presidente Obama generó un gran interés del público estadounidense, incluso el presidente bromeó que habia sido uno de los anuncios más difíciles que él de muchos de sus colaboradores. ¿La razón? La hija mayor de los Obama, Malia, padece de alergia a los perros. Afortunadamente la morfología canina es tan amplia que encontraron en los perros de aguas portugueses su solución ya que apenas sueltan pelo, lo que les convierte en una raza muy popular entre las personas alérgicas.

Para contestar la pregunta de por qué es tan diversa la morfología canina investigadores publicaron un ensayo en la la revista PLoS Biology discutiendo los avances en la comprensión de los mecanismos que controlan la morfología canina.

Existen más de 300 razas de perros en el mundo, incluidos las 170 reconocidas por la American Kennel Club. Todos son miembros de la especie Canis familiaris.

Los autores revisaron las características únicas del genoma canino que lo hacen particularmente bueno para los estudios genéticos. Estos estudios demuestran que las razas se pueden dividir en cinco grandes grupos según la antigüedad de sus antepasados.

Este ensayo pone de relieve las características únicas de la población canina que ofrecen ventajas para los estudios genéticos, así como los recientes avances en la genómica canina que muestran cómo los mecanismos genéticos de control de los rasgos que definen a un raza. Por ejemplo, la búsqueda de los genes para un rasgo destacado en más de una raza como las piernas cortas, se ha simplificado debido a la gran diversidad genética observada entre las razas. También es más fácil identificar genes que se correlaciones con las enfermedades en los perros.

Varias características del genoma del perro puede conducir a las grandes diferencias entre las razas domésticas, generando una mayor tasa de nuevas variantes no letales en el genoma del perro, las qye quedan “disponibles” para ser seleccionados por los criadores. En el artículo lograron correlacionar a muchos gen con un rasgo particular, como por ejemplo las piernas cortas características de las razas de perros salchichas, las diferencias de 30 veces el tamaño del esqueleto del perro, la textura y el color de la piel.

“El genoma del perro es un modelo extraordinario para el estudios genómicos debido a la gran combinación que se han generado por años en las prácticas de la cría selectiva. Esta singularidad de la especie caninca puede ser explicada por la capacidad de adaptación a sufrir cambios moleculares en su genoma”, dijo el co-autor Shearin Abigail, de la Universidad de Pennsylvania, estudiante de veterinaria.

Referencia

Shearin AL, Ostrander EA. Canine Morphology: Hunting for Genes and Tracking Mutations. PLoS Biology, 2010; 8(3): e1000310 DOI: 10.1371/journal.pbio.1000310

Los indígenas cazadores-recolectores del África meridional son el linaje más antiguo conocido de los humanos modernos. Por lo tanto conocer su genoma es  esencial para cualquier estudio sobrer la diversidad humana. ¿Qué sucedería si lo comparamos con el genoma de James Watson o J. Craig Venter, científicos representativos de la raza blanca?

Pues bien, científicos de varios continentes han secuenciado los genomas personales de cuatro bosquimanos que son líderes tribales de sus comunidades y con al menos 80 años de edad. Curiosamente, secuenciaron también el genoma de un representante muy querido de la etnia bantú el Arzobispo Desmond Tutu, quien, por su ascendencia Tswana y Nguni, es un representante ideal para la mayoría de los africanos del sur. Tutu fue un conocido luchador contra el Apartheid en los 80 y por su lucha le fue otorgado el Premio Nobel de la Paz en 1984.

El estudio identificó 1,3 millones de variantes genéticas (polimorfismos genñeticos) que los científicos antes no había observado. Estas variaciones genéticas revelan que los africanos del sur son muy diferentes genéticamente de los europeos, asiáticos y los africanos occidentales.

El estudio también revela niveles sorprendentes en las diferencias genéticas entre los participantes en el estudio individual. Webb Miller, profesor de biología y ciencias de la computación en Penn State, que ha realizado el análisis comparativo de los genomas, pone de relieve la singularidad genética de los bosquimanos: “En promedio, hay más diferencias genéticas entre dos bosquimanos en nuestro estudio que entre un europeo y un asiático. Para saber cómo los genes afectan a la salud, tenemos que ver la gama completa de la variación genética humana, y el sur de África es el lugar para buscar”.

Este proyecto ofrece una oportunidad única para comparar las ventajas de las tecnologías de secuenciación actuales, y demuestra que su combinación da lugar a datos más precisos “. Como las tecnologías de secuenciación está evolucionando rápidamente, el número de estudios de genómica está creciendo exponencialmente. “La genómica humana se está convirtiendo en un recurso médico realista y de gran alcance que ganará impulso en el 2010″.

Los investigadores esperan que estos genomas permitirán una identificación más precisa de las enfermedades causadas por raras variantes genéticas en los africanos del sur y también en la población mundial. Hasta la fecha, un enfoque de todo el genoma para determinar la susceptibilidad a las enfermedades genéticas se ha beneficiado de manera desproporcionada por el mundo occidental, en comparación con el continente africano, pero “Como resultado de este proyecto”, dijo Hayes “, los africanos del sur inmediatamente se incluirán en los estudios genómicos poblacionales”.

Los genomas estan a libre dispocisión de los científicos y se espera que los africanos del sur estarán mejor representados en los futuros estudios de cómo la variación genética influye en la eficacia de los medicamentos,  un campo de investigación conocido como farmocogenómica, que se basa en considerar los cambios en las secuencias del genoma humano durante el diseño de las drogas. La inclusión de estos genomas en los estudios farmocogenómicos se espera beneficie a los africanos del sur, que a menudo han sido mal representados por las farmacéuticas y que por lo tanto sufren de la efectividad de los fármacos, tales como los tratamientos anti-virales para el SIDA.

Los bosquimanos que participaron en este estudio son las primeras personas cuyos genomas han sido secuenciados y que todavía practican la recolección y la caza, lo que permite a los científicos a relacionar la fisiología única de los bosquimanos con las variantes genéticas detectadas en este estudio. “La disponibilidad del genoma de los bosquimanos y bantúes del Africa meridional permitirá a los investigadores a examinar uno de los pocos casos que quedan en el mundo de la alimentación y la coexistencia de grupos de agricultores”, dijo Schuster. Por ejemplo, el estudio identificó varias adaptaciones genéticas de los bosquimanos que les hacen mal a ciertos peligros de un estilo de vida agrícola, incluyendo las dietas altas en grasa y la exposición a la malaria.

Reflexiones personales

Hace unos años James Watson, uno de los descubridores de la estructura del DNA dijo unas frases muy polémicas sobre la supuesta supremacía blanca sobre la negra. “Todas nuestras políticas sociales están basadas en el hecho de que su inteligencia es la misma que la nuestra, cuando todas las pruebas demuestran que no es así”. Y remató su intervención añadiendo que “existe un deseo natural de que todos los seres humanos deben ser iguales, “pero la gente que tiene que tratar con empleados negros sabe que eso no es así”. Curiosamente el genoma de Watson fue secuenciado completamente y podriamos preguntarnos si estas diferencias estarían codificadas en el genoma.

Lamentablemente no puedo corrobar científicamente las afirmaciones de Watson, entre otras razones, pues aunque conocemos completamente la secuencia de su Genoma no  se conocen polimorfismos (cambios de secuencia) que esten relacionadas con una mayor inteligencia. Lo que si podemos hacer es ver a que enfermedades es propenso Watson a diferencia de los sudafricanos. Por ejemplo Watson no tiene el riesgo de contraer SIDA que tienen los africanos, de hecho presenta un genotipo rs9264942(C;C) que se asocia a una redución en un 90% de las posibilidades de infectarse con HIV.

Sin embargo, enfermedades modernas como la Diabetes y el Alzheimer afectarian más a la raza blanca y particularmente a Watson. “La única información que no quise conocer al recibir el análisis de mi genoma es la relativa al Alzheimer” dijo Watson en una entrevista. “Mi abuela tuvo esta enfermedad, mientras que mi madre murió muy joven, así que no tuvo tiempo. Pero no puedes hacer nada para evitarlo. No quiero saberlo, pero calculo que tendría entre un 10-20% de probabilidades”. Y en cuanto a la diabetes revisando los SNP de Watson vemos que, a diferencia de los africanos, tiene dos polimorfismos relacionados fuertemenrte con la Diabetes tipo 2 (rs7903146(C;T)) y tipo 1 (s9272346(A;G)).

Esto demuestra quizas que sus palabras sobre el África o fueron sacadas de contexto, o fueron dichas por el Dr. Watson bajo la influencia de algún fármaco, más que mal Watson tiene el genotipo rs1065852(T;T) lo que lo convierte en un pobre metabolizador de muchas drogas comunes como dextromorphan, sparteine, nortriptylina y codeine.

Así las cosas lo más probable es que los sudafricanos mueran de SIDA (es la segunda causa de muerte en la población activa en África) y que Watson lo haga  de diabetes o el exceso de algún medicamento, pero de lo que por ahora estamos seguros es que nuestra inteligencia y capacidad para triunfar en la vida están determinado por algo más que los genes.

Referencia

Stephan Schuster, Webb Miller, Aakrosh Ratan, Lynn Tomsho, Belinda Giardine, Lindsay Kasson, Robert Harris, Desiree Petersen, Fangqing Zhao, Ji Qi, Can Alkan, Jeffrey Kidd, Yazhou Sun, Daniela Drautz, Pascal Bouffard, Donna Muzny, Jeffrey Reid, Lynne Nazareth, Qingyu Wang, Richard Burhans, Cathy Riemer, Nicola Wittekindt, Priya Moorjani, Elizabeth Tindall, Charles Danko, Wee Teo, Anne Buboltz, Zhenhai Zhang, Qianyi Ma, Arno Oosthuysen, Abraham Steenkamp, Hermann Oostuisen, Philippus Venter, John Gajewski, Yu Zhang, B Pugh, Kateryna Makova, Anton Nekrutenko, Elaine Mardis, Nick Patterson, Tom Pringle, Francesca Chiaromonte, James Mullikin, Evan Eichler, Ross Hardison, Richard Gibbs, Timothy Harkins, Vanessa Hayes. Complete Khoisan and Bantu genomes from southern Africa. Nature, 2010 vol. 463 (7283) pp. 943-947.

Acabo de regresar de Santa Cruz (Valle de Colchagua) donde se celebró el XXXI Congreso de la Sociedad Chilena de Microbiología y les comentaré algunas de las verdades microbiológicas que se ocultan detrás del vino. Estas verdades no solo las aprendí de las charlas de Eduardo Agosín y Sylvie Dequin en el simposio de microbiología sino que afortunadamente las pude comprobar con ellos catando los mejores ejemplares de la zona.

Pablo Neruda alguna vez escribió “El vino abre las puertas con asombro y en el refugio de los meses vuelca su cuerpo de empapadas alas rojas“. Para mi asombro, en una hermosa tarde de diciembre en Colchagua, el vino me abrió las puertas para una dia maravilloso. Aprendí del trabajo de unos colegas científicos que intentan descifrar y dominar lo que sucede durante “el refugio de los meses” que mencionaba Neruda y.para mi fortuna, el dia culminó con las mejores “alas rojas” que jamás me hayan empapado.

El vino es una bebida obtenida de la uva (variedad Vitis vinifera) mediante la fermentación alcohólica producida por la acción metabólica de las levaduras que transforman los azúcares del fruto en alcohol etílico y gas en forma de dióxido de carbono.

Si bien nadie discute la importancia de las levaduras en este proceso, nunca ha sido un blanco enológico para los mejoramientos del vino. El terroir, la exposición a la madera y la combinación de distintas variedades son las variantes preferidas por los enólogos para expresar sus ideas en el vino.

¿Por qué las levaduras no han tenido tanto protagonismo entre los enólogos?

En los 34 años que lleva mi padre y en los 12 que llevo yo en la elaboración de vinos, nunca una levadura comercial de calidad alteró las propiedades organolépticas del vino, nos confesó Aurelio Montes (hijo) enólogo de Viña Montes, una de las más embleméticas de Colchagua y de Chile. Es decir, siempre que se utilice alguna cepa reconocida de levadura vinifera, se lograrán buenas fermentaciones. Solo en el caso de la elaboración de los vinos blancos utilizamos una cepa diferente pues soporta mejor las bajas temperaturas que se utilizan en la fermentación de los mismos.

¿Es posible mejorar la calidad de los vinos mejorando las cepas de las levaduras o conociendo detalladamente todos los factores que influyen en la fermentación alcohólica?

Eduardo Agosin y Sylvie Dequin piensan que si y su trabajo demuestra que muchos aspectos importantes en la elaboración de los vinos como el contenido final de alcohol, glicerol y otros compuestos secundarios que aporten organolépticamente, pueden ser controladas modificando genéticamente las levaduras y/o estudiando desde un punto de vista global el trabajo que hacen las levaduras en diferentes condiciones fermentativas.

La levadura Saccharomyces cerevisiae es la encargada no solo de la elaboración del pan sino también del vino, sin embargo la variedad de la levadura “panera” que se utiliza en la elaboración del pan no puede ser utilizada en la elaboración de los vinos.

¿Por qué si son cepas de una misma especie no pueden ser utilizadas indistintamente? ¿Tienen alguna diferencia a nivel genómico?

Para responder esta pregunta el grupo de Sylvie Dequin secuenció completamente el genoma una de la levaduras comerciales que más se utiliza en la elaboración de los vinos, S. cerevisiae EC1118. Aunque muy parecidas de manera general, esta levadura diferían notablemente de las otras cepas de S. cerevisiae de laboratorio particularmente en 3 grandes regiones únicas. Curiosamente, estas regiones incluian 34 genes implicados en funciones claves de la fermentación del vino.

También demostraron que uno de estas regiones se originó a partir de una especie estrechamente relacionada con el género Saccharomyces, mientras que la otra de las regiones provenia de Zygosaccharomyces bailii, un contaminante principal de la fermentación del vino. Esta evidencia demostró la transferencia horizontal de genes entre especies de diferentes géneros que comparten un mismo nicho. Estos resultados apuntan a que el genoma de la levadura del vino esta en constante evolución a través de la adquisición de genes foráneos. Esto le ha permitido adaptarse a las condiciones que se dan en la fermentación vitivinícola como la alta concentración de azúcares y alcohol, la presencia de sulfitos y la ausencia de nitrógeno. En palabras de Eduardo Agosin “Estas cepas de levaduras son microorganismos transgénicos naturalemente, han adquirido fragmentos de ADN de individuos de otra especie”

¿Qué beneficios tiene el conocimiento del genoma de la levadura del vino?

El grupo de Sylvie Dequin ha utilizado esta información para modificar genéticamente las levaduras con el objetivo de lograr, por ejemplo, tener levaduras que al concluir la fermentación y logren una menor concentración de alcohol y/o una mayor cantidad de glicerol. Ambos aspectos muy deseados para obtener vinos de buena calidad.

Por su parte el grupo de Eduardo Agosin, director del Centro de Aromas de la Pontificia Universidad Católica de Chile ha aprovechado la secuenciación del genoma de la levadura del vino para estudiar las diferencias entre las cepas de laboratorio y las vínicas durante los procesos fermentativos mediante la biología de sistemas.

Un trabajo de este grupo demostraró que las diferencias de temperatura en la fermentación (15ºC y 30ºC) influyen fuertemente en el metabolismo del nitrógeno, en la respuesta al estrés térmico y en los niveles de trehalosa. Las respuestas diferenciales entre las cepas se centraron en la absorción del azúcar, el metabolismo del nitrógeno, y curiosamente en la expresión de los genes relacionados con las propiedades organolépticas.

Estos  estudios proporcionan una visión global de cómo los factores ambientales y las características genéticas de las levaduras pueden influir no solo en convertir el azúcar en alcohol, sino también de aportar en las propiedades organolépticas deseadas en los vinos de calidad.

Referencias

Novo M, Bigey F, Beyne E, Galeote V, Gavory F, Mallet S, Cambon B, Legras JL, Wincker P, Casaregola S, Dequin S. Eukaryote-to-eukaryote gene transfer events revealed by the genome sequence of the wine yeast Saccharomyces cerevisiae EC1118. Proc Natl Acad Sci USA. 2009; 106(38):16333-8. Epub 2009 Sep 9.

Pizarro F., Jewett M., Nielsen J., Agosin E. (2008) Growth temperature exerts a differential physiological and transcriptional response in laboratory and wine strains of Saccharomyces cerevisiae. Applied and Environmental Microbiology, 74, 20, 6358-6368

La decoloración de los corales es el blanqueamiento de estos debido a una ruptura de la simbiosis (dos organismos cuya vida en común los beneficia a ambos) con unas pequeñas algas fotosintéticas. Estas criaturas unicelulares residen dentro de los tejidos del coral y proporcionan al organismo huésped hasta con un  90 por ciento de su energía. Es la energía solar, los productos químicos derivados de las algas que dan a las especies de coral del mundo un arco iris de colores vivos.

Desafortunadamente, las colonias de coral de gran valor ecológico están siendo amenazadas en todo el mundo por unas bacterias (Vibrio coralliilyticus), que vive en los océanos. Cuando el microbio se convierte en virulento, puede infiltrarse en los corales y desalojar a las algas, causando que el coral pierde su pigmentación. Si la simbiosis se rompe el tiempo suficiente, el coral se muere de hambre.

Los científicos ambientalistas han demostrado en los experimentos de laboratorio que la virulencia de V. coralliilyticus depende de la temperatura, es decir provocan la decoloración a temperaturas superiores a 24 grados Celsius (75 grados Fahrenheit). Estos hallazgos han hecho surgir la preocupación de que la temperatura del océano cada vez mayor, ya sea a través de los cambios estacionales naturales o las tendencias del cambio climático, pueden conducir a un mayor riesgo de decoloración de los corales. Durante las últimas dos décadas, se ha informado de que cerca del 30 por ciento de los arrecifes de coral del mundo, y sus ecosistemas adyancentes, han sido severamente degradados por la decoloración.

En un artículo publicado en la revista Ciencia y Tecnología Ambiental, el equipo de investigación describió cómo utilizar la resonancia magnética nuclear (RMN) para estudiar los cambios metabólicos en el patógeno V. coralliilyticus con las fluctuaciones de la temperatura. La técnica permitió el descubrimiento de pequeñas moléculas del metabolismo de los compuestos relacionados que se correlacionan con diferentes condiciones biológicas. En este estudio, cuando aumenta la temperatura de 24 a 27 grados Celsius aumentaron los niveles de tres compuestos – la betaína, el glutamato y el succinato – que ayudan a regular la producción de energía y la presión osmótica, un mecanismo para mantener la integridad celular en la bacteria. Estos cambios metabólicos pueden ser las claves para saber por qué el pequeño cambio de temperatura puede convertirse a la bacteria causante de la decoloración de los corales. Los investigadores esperan que estos hallazgos conduzcan a una mejor comprensión de las relaciones simbióticas que existen en los corales sanos y los posibles efectos sobre las relaciones en las cambiantes condiciones ecológicas.

Referencia

oroujerdi et al. NMR-based microbial metabolomics and the temperature-dependent coral pathogen Vibrio coralliilyticus. Environmental Science & Technology, 2009; 43 (20): 7658 DOI: 10.1021/es901675w

“El tiempo en la botella”, así como el nombre de la mítica botilleria santiaguina, podría titularse este artículo publicado en la revista Nature por el profesor Richard Lenski y sus colegas al documentar el proceso de evolución de la bacteria E. coli luego de 40.000 generaciones.

El experimento comenzó en el año 1988 mediante el crecimiento ininterrumpido de la bacteria. Según la premicia darwiniana  si una mutación genética de una célula da una ventaja adaptativa en la competencia por el alimento, esta mutación debe dominar toda el cultivo. Mientras que la teoría de Darwin de la selección natural ha sido apoyado por otros estudios, que nunca antes habia sido estudiado por tantas generaciones y con tanto detalle a nivel genético.

“Es más bonito ahora a ser capaces de mostrar con precisión cómo la selección ha cambiado el genoma de estas bacterias, paso a paso por decenas de miles de generaciones”, dijo Lenski.

Equipo de Lenski periódicamente congeló las bacterias para su posterior estudio, y la tecnología que se ha desarrollado para permitir la secuenciación completa de los genomas facilitó el trabajo. En el punto medio del estudio (20.000 generaciones) los investigadores descubrieron 45 mutaciones entre las células supervivientes. Estas mutaciones, según la teoría de Darwin, deben haber conferido alguna ventaja, y eso es exactamente lo que encontraron los investigadores en este artículo. Los resultados en la sucesión de mutaciones permitieron a estos organismos ser más eficientes y predominar en su entorno.

“El acoplamiento entre la evolución genómica y la adaptación es compleja y puede ser contrario a la intuición”, Lenski concluyó. “El genoma fue evolucionando a lo largo de una tasa sorprendentemente constante, incluso cuando la adaptación de las bacterias disminuyó. Pero de repente la tasa de mutación aumentó, y una  nueva relación dinámica se estableció”.

Una mutación que participan en el metabolismo del ADN surgió en torno a la generación 26.000, esta mutación trajo consigo  que la tasa de mutaciones en el resto del genoma aumentara drásticamente. El número de mutaciones saltó a 653 en la generación de 40.000, pero los investigadores suponen que la mayoría de las mutaciones finales de la evolución no eran útiles a la bacteria.

Las mutaciones genéticas implicadas en la replicación del ADN humano están implicados en algunos tipos de cáncer. Muchos de los patrones observados en el experimento también se producen en ciertas infecciones microbianas, y la progresión del cáncer son procesos evolutivo fundamentalmente similares “, observó Jeffrey colaborador de Barrick. “Así que lo que aprendamos aquí nos puede ayudar a comprender mejor el curso de estas enfermedades”.

Este experimento no sólo es útil para entender el ritmo y el modo de evolución, sino también servirá como un marco para aplicaciones prácticas en la biotecnología, como la mejora del rendimiento o la productividad de una cepa industrial “.

Miles de generaciones más tarde, el experimento de MSU continúa evolucionando. “Como muchos experimentos en la ciencia, el estudio responde a algunas preguntas, pero plantea muchas otras nuevas”, dijo Lenski.

Referencia

Jeffrey E. Barrick, Dong Su Yu, Sung Ho Yoon, Haeyoung Jeong, Tae Kwang Oh, Dominique Schneider, Richard E. Lenski & Jihyun F. Kim. Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli. Nature, 2009; DOI: 10.1038/nature08480