Arxiu de la categoria ‘Genètica’

Tomàquets verds insípids

diumenge, 1/07/2012

Tomatoes_plain_and_sliced.jpg ¿Us heu preguntat mai com és que la majoria de tomàquets que trobem al supermercat són d’aspecte immaculat però alhora no tenen gust de res? Un cop més, la ciència pot haver resolt part del misteri. Un estudi, publicat aquesta setmana a la revista Science mostra com dècades de selecció per obtenir varietats de tomàquet d’un color uniforme han jugat en contra d’un gen implicat en la quantitat de sucre del fruit.

La tomaquera (Solanum lycopersicum), originària d’Amèrica del sud —probablement del Perú—, ja era cultivada a l’actual Mèxic abans de l’arribada dels espanyols i apreciada pel seu fruit carnós i suculent, que els asteques anomenaven tomatl. Actualment és cultivada arreu del món i es produeixen milions de tones de tomàquets cada any. Aquesta agricultura de proporcions industrials ens ha portat a collir-los de la planta quan encara no han madurat del tot i a que, durant els darrers 70 anys, se n’hagin anat seleccionant varietats que amb seu color verd clar uniforme marquen el punt just de la collita per tal que quan arribin al supermercat tinguin un color vermell impecable, però malauradament, també un gust força insípid. Els tomàquets de varietats silvestres, en canvi, menys uniformes, tenen un color verdós més fosc en la part superior del fruit, que fa més difícil precisar el moment en el qual han de ser collits.

Els autors de la investigació han pogut identificar el responsable d’aquesta diferència en la coloració dels tomàquets, el gen GLK2, que codifica un factor de transcripció (una proteïna que controla quan i on altres gens són actius) i han vist que, en els tomàquets silvestres, el gen GLK2 augmenta la formació de cloroplasts, els orgànuls cel·lulars on té lloc la fotosíntesi i que són plens de clorofil·la, el pigment verd que actua com a receptor de l’energia lluminosa. A continuació, els investigadors han analitzat el gen GLK2 en una dotzena de varietats cultivades de tomàquet provinents d’Europa i d’Àsia i, en totes elles, han identificat la mateixa mutació que inactiva el gen GLK2. Els tomàquets cultivats tenien menys cloroplasts i un menor contingut de sucre. Durant la fotosíntesi, les plantes sintetitzen compostos orgànics (entre els quals, hidrats de carboni), mitjançant l’energia de la llum, a partir de diòxid de carboni i aigua.

Així doncs, la selecció a favor d’un color uniforme va anar acompanyada de la selecció de varietats amb un contingut més baix de sucres, responsable en part d’un gust més dolent dels tomàquets. Els autors de l’article, van introduir una còpia intacta del gen GLK2 i van comprovar com la quantitat de sucres en el fruit madur augmentava un 40%. El contingut d’altres compostos, com ara els carotenoides (entre els quals el licopè, responsable del color vermell del tomàquet i de propietats antioxidants), també era més alt (un 20%) un cop incorporada la còpia intacta del gen.

Tot amb tot, la prova definitiva sobre si la còpia intacta del gen GLK2 és la responsable que els tomàquets tinguin més bon gust haurà d’esperar: una normativa del Departament d’Agricultura dels Estats Units va impedir que els investigadors tastessin els tomàquets transgènics produïts en la investigació. Les dades d’aquest article aporten, doncs, part de la solució al misteri dels tomàquets insípids. Altres investigadors, com l’expert en genètica del tomàquet de la Ohio State University, David Francis, que no ha participat en l’estudi, tot i destacar-ne els resultats, apunta però que el culpable de la manca de gust dels tomàquets és un sistema de producció que promou la collita quan els tomàquets encara són verds i que en modifica el procés natural de maduració, en el qual el midó es transforma en sucres.

L’agricultura no ha seleccionat sempre aquelles varietats de més bon gust i aroma i, sovint, han primat els criteris de producció, resistència al fred i a les plagues, entre d’altres. En les darreres dècades, l’agricultura intensiva ha anat acompanyada també, d’una reducció en el nombre de varietats de fruites i hortalisses que arriben a la nostra taula. Amb tot, els tomàquet, tomata, tomaca, tomacó, tomàtiga o tomàtic amb què en català anomenem el tomatl nàhuatl són un bell record eufònic d’aquesta diversitat gastronòmica perduda.

Per al virus el pollastre (o no)

diumenge, 16/01/2011

Investigadors de la Universitat de Cambridge i de l’Institut Roslin d’Edinburg han aconseguit generar pollastres modificats genèticament que, quan són infectats pel virus de la grip aviària (H5N1), són incapaços de transmetre la malaltia a altres aus. Aquests resultats obren una via interessant d’investigació per tal de poder fer front a un virus que afecta principalment les aus salvatges, però que representa una amenaça per a la producció d’aviram i un risc per a la salut humana.

Pollastre transgènic resistent al virus de la grip aviària H5N1

En l’estudi, publicat en el número d’aquesta setmana de la revista Science, els investigadors han generat pollastres transgènics que produeixen una molècula petita d’ARN en forma de llaç que actua com a esquer i inhibeix i bloqueja l’enzim polimerasa del virus H5N1, per tal d’impedir-ne la propagació.

Quan, en condicions experimentals, els pollastres transgènics són exposats al virus H5N1, s’infecten i moren, però no el transmeten a altres pollastres, siguin transgènics o no. D’aquesta manera, només uns quants pollastres resulten infectats i s’estronca la transmissió del virus a la resta d’aus estabulades. Segons el director de l’estudi, Laurence Tiley, l’objectiu final és aconseguir pollastres totalment resistents a la malaltia, i que també ho siguin per a altres infeccions virals de l’aviram com ara la malaltia de Newcastle i la de Marek.

L’ús d’aquests cassets d’expressió (fragments d’ADN que s’insereixen en el genoma de l’animal i en modifiquen alguna característica —per això l’anomenem transgènic— i que, en aquest cas concret, fan que els pollastres produeixin uns fragments d’ARN petits que actuen com a esquer per a la polimerasa del virus) podria ser una alternativa a la vacunació. Les vacunes únicament funcionen contra un subtipus del virus i han de ser actualitzades a mesura que el virus muta, en canvi si es tria adequadament la seqüència de l’esquer emprada per a produir els pollastres transgènics, hipotèticament es podrien obtenir pollastres amb una resistència duradora integrada en el genoma.

En el cas que ens ocupa, l’esquer que han triat són vuit seqüències curtes, una de cadascun dels vuit elements genètics del genoma viral, i en les quals s’uneix l’enzim polimerasa per a fer còpies del material genètic del virus per tal de produir més virus. Per fer front a aquesta estratègia, que en frena la replicació, el virus hauria de mutar la seva polimerasa i també les vuit seqüències seleccionades, fet poc probable; encara que, com afirmen alguns experts, els virus de la grip són autèntics professionals en la matèria. L’estudi publicat a Science vol demostrar que una tecnologia com aquesta és factible per fer front a infeccions d’un alt impacte en la ramaderia.

Tot i això, l’aplicació pràctica d’una tecnologia com aquesta per combatre la grip del pollastre té diverses dificultats. Entre d’altres, la premsa en contra i la mala recepció dels transgènics i altres organismes modificats genèticament per part de la societat, la dificultat en l’extensió/substitució a tot el món de les varietats de pollastre no transgènic, i en especial en alguns països subdesenvolupats, on la grip aviària és endèmica, i en els quals hi ha molts petits ramaders que no obtenen els animals dels grans criadors i distribuïdors mundials d’aviram.

Fotografia de Norrie Russell / The Roslin Institute

Som un més a taula

diumenge, 26/12/2010

El camí evolutiu que porta fins als humans moderns cada cop s’assembla menys a les representacions que, antigament, il·lustraven de manera simplista i lineal la progressió del mico a l’home; amb cada nova descoberta, el nostre arbre evolutiu es va transformant en un arbust més i més atapeït.

Els darrers dels nostres cosins que s’han afegit a l’arbre són els homes de Denisova (o denisovans), que van viure a l’Àsia probablement fa entre 400.000 i 50.000 anys. De moment, d’aquests hominins només se n’ha trobat un dit i una dent fòssils, en una cova de les muntanyes Altai (al sud de Sibèria); però gràcies a les tècniques actuals d’extracció d’ADN antic, el grup d’Svante Pääbo, a l’Institut Max Planck d’Antropologia Evolutiva de Leipzig, a Alemanya, —que ja va publicar al maig la seqüència del genoma neandertal— ha pogut presentar una primera anàlisi del genoma dels denisovans i comparar-lo amb el genoma del neandertal i de diversos humans moderns. I què hi han trobat? Entre altres coses, que el genoma de poblacions humanes actuals de Nova Guinea conté un 4,8% d’ADN denisovà.

A l’estudi, que s’ha publicat aquesta setmana a Nature, els investigadors presenten l’anàlisi del genoma seqüenciat a partir d’ADN extret del dit fòssil —de fa uns 50.000 anys— trobat a la cova Denisova. Les dades de la seqüència demostren que els denisovans estan emparentats amb els neandertals, en són una mena de cosins de l’est (els neandertals van ocupar bona part de l’actual Europa i del Pròxim Orient). Fa mig milió d’anys, l’ancestre comú de neandertals i denisovans va sortir d’Àfrica, però a diferència dels individus que van originar els neandertals europeus, d’altres van migrar cap a l’est i van donar lloc als denisovans de Sibèria. Ara fa uns 50.000 anys, els denisovans van creuar-se amb humans anatòmicament moderns provinents d’Àfrica que van migrar a través de les àrees costaneres de l’Àsia del sud i que són els avantpassats dels melanesis actuals de Nova Guinea.

En declaracions al diari The Guardian, el director de la investigació, Svante Pääbo, ha afirmat que una de les troballes més destacades de l’estudi és la constatació que durant el mateix període de temps en el qual els neandertals van habitar Europa, un altre grup d’hominins vivia a Àsia. En canvi, la relació amb els actuals melanesis ha estat del tot inesperada. Pääbo creu que això pot indicar que l’àrea on van viure els denisovans no quedava circumscrita a l’actual Sibèria: els humans moderns no únicament van tenir criatures amb els neandertals sinó que també es van creuar amb els denisovans i aquests nadons van ser adoptats en grups de sàpiens moderns. Tant en el cas dels denisovans com en el dels neandertals, les dades genètiques mostren que els humans anatòmicament moderns van creuar-se amb poblacions d’hominins preexistents.

Els neandertals van viure a Europa, part de Rússia i el Pròxim Orient, fa entre 240.000 i 30.000 anys (sempre segons el registre fòssil). De la comparació de la seqüència del genoma neandertal amb el genoma humà, Pääbo i col·laboradors van poder estimar que només un 2,5% del genoma humà (d’individus no africans) prové dels neandertals. L’ancestre comú de neandertals i humans moderns va viure fa uns 600.000 anys. Els humans anatòmicament moderns (Homo sapiens) van sortir d’Àfrica en diverses onades migratòries ara fa uns 100.000 anys i van acabar substituint les poblacions d’hominins anteriors que poblaven altres racons del món, com els neandertals (que van extingir-se al sud d’Europa fa 30.000 anys). Ara, amb l’anàlisi del genoma dels denisovans, s’afegeix un capítol més de la nostra història remota. La dent fòssil trobada a la cova Denisova també ha estat atribuïda als mateixos hominins (mitjançant la comparació de l’ADN mitocondrial: el material genètic que hi ha a l’interior dels mitocondris, les fàbriques d’energia de les nostres cèl·lules, i que s’hereta per via materna). Aquesta dent no comparteix cap característica morfològica derivada ni amb les dents dels neandertals ni amb les dels humans moderns, i reforça la idea d’una història evolutiva diferenciada per als denisovans.

Tot i que disposem de les dades del genoma denisovà, la seqüència d’ADN no ens explica com vivien aquest hominins. Seran necessaris, doncs, més fòssils (un crani, un esquelet complet, eines de pedra associades) per resoldre qüestions com aquesta, saber quina àrea geogràfica van ocupar i per què, quan i com es van extingir. Els paleoantropòlegs continuaran excavant la cova Denisova a la recerca de nous fòssils, i els genetistes, com Pääbo, se submergiran en les col·leccions dels museus, en les quals esperen identificar alguns dels fòssils humans enigmàtics que hi són abundants, en el cas (això sí) que en puguin extreure i seqüenciar l’ADN.

Fotografia dels fòssils: David Reich; Nature | Imatges de S. Pääbo i esquema: Wikimedia Commons

Telòmers i ratolins: podem rejovenir-nos?

divendres, 10/12/2010

A finals de novembre, uns investigadors bostonians van publicar a Nature els resultats d’un estudi en el qual havien aconseguit revertir l’envelliment dels teixits en ratolins modificats genèticament. Cal dir, però, que d’entrada els ratolins eren una soca modificada portadora d’una mutació que n’accelerava l’envelliment i, per tant, el que feia la nova modificació genètica era corregir el defecte previ i revertir el procés de degeneració induïda.

A mesura que ens fem vells, moltes de les nostres cèl·lules deixen de dividir-se. Quan això passa, no es produeix el recanvi necessari per mantenir aquells teixits (com per exemple la pell) en els quals, durant bona part de la vida adulta de l’organisme, noves cèl·lules havien substituït les velles, i els teixits van perdent progressivament les seves funcions; d’aquí l’envelliment.

Hi ha diversos factors —intrínsecs i extrínsecs— que intervenen en l’envelliment de l’organisme; en coneixem uns quants i d’altres els intuïm. Els científics sospiten que un dels factors que contribueixen a que les cèl·lules deixin de dividir-se té a veure amb l’escurçament dels telòmers. Però, què són els telòmers? Els telòmers són uns fragments d’ADN a l’extrem dels cromosomes formats per la repetició d’un hexàmer, una seqüència de sis lletres d’ADN (TTAGGG) que ha estat afegida al cromosoma per l’enzim telomerasa.

Perquè us en feu a la idea, l’enzim telomerasa afegeix una mena de caputxó d’ADN als extrems dels cromosomes (que també són fets d’ADN) per protegir-los de l’escurçament que pateixen cada vegada que les cèl·lules es divideixen. En les cèl·lules de l’adult, l’enzim telomerasa no és actiu i per això, després de moltes divisions, els telòmers es van escurçant fins a un punt en què es creu que les cèl·lules deixen de dividir-se.

En un altre extrem, trobem les cèl·lules tumorals en les quals l’activitat telomerasa és alta i contribueix a la seva immortalització. Aquestes cèl·lules poden dividir-se de manera incontrolada sense patir per l’escurçament dels telòmers.

Voleu més proves del paper dels telòmers en l’envelliment? Fa uns anys, Ronald DePinho (un dels signants d’aquest nou estudi) i col·laboradors de la Harvard Medical School, a Boston, van generar una soca de ratolins modificats genèticament, en els quals s’havia eliminat el gen de la telomerasa. Els ratolins morien als 6 mesos d’edat (i no als 2-3 anys com ho fan en condicions normals). En aquests ratolins, la manca de telomerasa provocava una atròfia progressiva dels teixits, una disminució del nombre de cèl·lules mare —i, per tant, de la capacitat de regeneració dels teixits— i la fallada dels òrgans; en definitiva, l’absència de telomerasa n’accelerava l’envelliment.

El que s’ha presentat en el nou estudi és el procés invers. Partint de ratolins que no tenien telomerasa, els científics es van preguntat què passaria amb el procés d’envelliment accelerat si els la tornaven a activar: s’alentiria? s’estabilitzaria? o bé, fins i tot, es podria revertir? Per a analitzar-ho, els científics van tornar a afegir la telomerasa al genoma dels ratolins, però ho van fer de manera que únicament era activa quan se’ls administrava una droga. Així van poder obtenir ratolins en els quals la telomerasa continuava sent inactiva durant tot el desenvolupament i, per tant, patien un procés d’envelliment. Al cap de mig any, els investigadors van activar la telomerasa dels ratolins i van analitzar què passava.

El procés d’envelliment no tan sols s’aturava, sinó que fins i tot feia marxa enrere: els ratolins tornaven a ser fèrtils, òrgans com ara el fetge recuperaven la mida normal i es generaven noves neurones al cervell. En declaracions a Science, DePinho, director de l’estudi, afirma que “la capacitat de revertir l’envelliment dels ratolins mutants ens indica que les cèl·lules encarregades de la regeneració dels teixits no moren quan el rellotge dels seus telòmers s’atura, sinó que probablement es mantenen en un estat inactiu fins que poden tornar a l’acció.”

Ara, però, caldrà veure si aquesta descoberta pot tenir els mateixos efectes en animals que sí que tenen telomerasa, i en els quals el procés d’envelliment segueix un curs normal. Podria l’activació de la telomerasa alentir l’envelliment en aquest cas? La descoberta pot tenir aplicacions en salut humana, en òrgans com el fetge en els quals es creu que la telomerasa juga un paper important en la regeneració del teixit després de lesions produïdes per una hepatitis o per l’alcoholisme.

Tot i això, caldrà tenir en compte els efectes tumorigènics d’una activació elevada de la telomerasa. En el cas dels ratolins que ens ocupa, els nivells de telomerasa un cop tractats tornaven a ser els normals i no van desenvolupar tumors.