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¿Cómo llegan las mutaciones a ser compartidas por todas las células?


Tengo entendido que varios peligros pueden dañar el ADN de nuestras células y causar mutaciones.

Pero cada vez que me imagino esto, veo el daño que se está haciendo a uno de nuestros tejidos (por ejemplo, nuestros pulmones debido al tabaquismo o nuestra piel debido a los rayos ultravioleta).

Cuando pienso en esto, veo que ... muchas células en los pulmones de un fumador, o muchas células en la parte posterior del cuello de un bañista, pueden tener mutaciones en su ADN. Pero solamente las células de ese tejido tienen estas mutaciones ... las otras células de nuestro cuerpo no tendrían las mismas mutaciones.

En particular, los espermatozoides y los óvulos no tendrían las mismas mutaciones, por lo que las mutaciones debidas al tabaquismo y los rayos UV no deberían transmitirse a los niños.

¿Hay casos en los que las mutaciones que ocurren a lo largo de nuestra vida se propagan a todas las células, incluidos los espermatozoides y los óvulos, de modo que cada célula refleja la mutación y la mutación se transmite a nuestra descendencia?


Pregunta de bienes! Solo las mutaciones que ocurrieron cuando estábamos en las primeras etapas de desarrollo afectarán a todas las células. Por eso las madres embarazadas no deberían fumar. La razón de esto es que una célula se divide y se convierte en todas nuestras células, por lo que cualquier mutación en esa célula se transmite a las células formadas cuando se divide. Ese mismo principio explica su ejemplo de fumador. En el pulmón tenemos dos tipos de células que se denominan Tipo 1 y Tipo 2. Las células de Tipo 1 mueren constantemente a medida que envejecen y son reemplazadas por células de tipo 2 cuya función es dividirse continuamente para reemplazar las células de Tipo 1. Así que tenemos muchos tipos 1 y pocos tipos 2. Cuando el tipo 2 se divide, forman una celda de tipo 1 y una celda de tipo 2, por lo que las de tipo 2 nunca se agotan. Si el humo causa una mutación en las células de tipo 1, generalmente están bien porque morirán antes de que ocurran suficientes mutaciones. Por supuesto, algo que causa muchas mutaciones podría volverlo canceroso antes de morir, pero eso es raro. Ahora bien, si ocurre en las células de tipo 2, todas las células posteriores de tipo 1 o tipo 2 que produce la célula están mutadas.

Lo último que mencionaste son las mutaciones que ocurren en los óvulos y los espermatozoides. Al producir esperma, tienes lo mismo que el anterior. Una célula produce espermatozoides y una célula productora de espermatozoides. El esperma es como las células de tipo 1 y la célula productora de esperma es como el tipo 2. Entonces, las mutaciones los afectan como lo hacen arriba, donde una mutación en una célula productora de esperma es mucho peor. En cuanto a los óvulos, las mujeres nacen con todos los óvulos que tendrán y no hay células productoras de óvulos. Entonces, las mutaciones simplemente ocurren, y las mujeres mayores son las más mutaciones. Es por eso que cuanto mayor es una madre, el riesgo de padecer enfermedades genéticas como las bajadas es mucho mayor. Pero un hombre mayor solo tiene un ligero aumento de riesgo.

Las mutaciones que afectan a los óvulos y los espermatozoides tienden a ser realmente dañinas, ya que afectan a todas las células, por lo que estas células o "bebés" mueren antes de que la madre se dé cuenta de que está embarazada o de un aborto espontáneo. No he dado los nombres científicos de las cosas, pero si los solicita, les daré los nombres reales, pero espero que disfruten de los principios.


Esta película es la primera de una serie de dos partes sobre la evolución de nueva información genética. Aquí nos centramos en las mutaciones puntuales y # 8211 los mecanismos naturales más simples conocidos para aumentar la información genética de una población. Nuestra segunda película de la serie se centrará en las duplicaciones de genes y las mutaciones naturales # 8211 que aumentan la cantidad total de información genética. de un individuo.

Las mutaciones puntuales son pequeñas ediciones naturales en la secuencia de ADN o ARN de un individuo. Estas ediciones solo cambian un solo nucleótido (o letra) y se pueden pasar de padres a hijos. Si bien no aumentan la longitud del genoma de un individuo, sí aumentan la diversidad genética de una población: crean nuevos alelos.

En esta película, verá varios ejemplos de mutaciones puntuales beneficiosas observadas en el laboratorio, en animales domésticos y deducidas en animales salvajes. Estas mutaciones se consideran beneficiosas porque mejoraron las posibilidades de supervivencia y reproducción de sus huéspedes en sus entornos específicos.

Explora más

Enunciado claramente el artículo que detalla todos los experimentos de los que se habla en esta animación:

Artículos científicos sobre mutaciones puntuales en bacterias:

Artículo científico sobre mutaciones puntuales en perros:

Artículo científico sobre mutaciones puntuales en animales salvajes:

Para profesores

El contenido de este video cumple con los criterios de las siguientes ideas básicas disciplinarias definidas por los estándares de ciencias de la próxima generación. Utilice nuestros videos para complementar el plan de estudios del aula.

Escuela secundaria, Ciencias de la vida 1

De moléculas a organismos: estructuras y procesos.

Escuela secundaria, Ciencias de la vida 3

Herencia: herencia y variación de rasgos.

Escuela secundaria, Ciencias de la vida 4

Evolución biológica: unidad y diversidad.

Biología de Georgia 2

Cómo se expresa la información genética en las células.

Biología de Georgia 3

Cómo se transmiten los rasgos biológicos a las generaciones sucesivas.

Biología de Georgia 6

Colaboradores

Nuestros videos se benefician de la orientación y los consejos proporcionados por expertos en ciencia y educación. Esta animación es el resultado de la colaboración entre los siguientes científicos, educadores y nuestro equipo de creativos.

  • Jon Perry
  • Jeremías Deasey
  • Anthony Danzl
  • Romero mosco
  • Tyler Proctor
Asesores

Transcripción

¿Cómo evoluciona la nueva información genética? Parte 1: Mutaciones puntuales

En nuestras películas anteriores, aprendimos que la información genética (es decir, la información contenida en un tramo de ADN o ARN llamado "gen") ayuda a determinar el tamaño, la forma e incluso el comportamiento de una criatura viviente. Los seres humanos tenemos más de 20.000 genes que le dicen a nuestras células cómo construir y mantener nuestros cuerpos.

La información necesaria para construir una persona es obviamente diferente a la información necesaria para construir un hongo. Los biólogos, sin embargo, nos dicen que todos los seres vivos de la Tierra, incluidas las personas y los hongos, evolucionaron a partir de una criatura antigua y relativamente simple con mucha menos información genética que las plantas, los animales y los hongos que viven en la actualidad.

Si esto es cierto, ¿cómo evolucionó toda esta nueva información genética?

Todavía no sabemos con certeza cómo surgieron los primeros genes, pero a través de cuidadosos estudios genéticos de los seres vivos en la naturaleza, en el laboratorio e incluso en nuestros propios patios traseros, hemos descubierto muchas formas en las que evoluciona la nueva información genética. hoy dia.

En esta película veremos el mecanismo más simple: las mutaciones puntuales.

Una mutación puntual es cualquier cambio que solo afecte a un solo par de nucleótidos o letras en el código genético.

A menudo ocurren cuando las células se están reproduciendo, parecen ser en su mayoría aleatorias y son sorprendentemente comunes. Los estudios actuales sugieren que en los seres humanos, cada niño que nace tiene aproximadamente 70 mutaciones puntuales únicas.

La mayoría de las mutaciones son completamente neutrales, pero si uno aterriza en un lugar sensible del código genético, a menudo tiene un efecto negativo en la capacidad de la criatura para sobrevivir y reproducirse. La selección natural generalmente se encarga de estas mutaciones negativas, simplemente eliminándolas del acervo genético.

En raras ocasiones se producen mutaciones puntuales beneficiosas. Si bien los cambios que realizan no son tan extremos como a los que estamos acostumbrados en las películas, se han observado cambios increíbles.

Los investigadores del laboratorio del Dr. Richard Lenski, por ejemplo, presenciaron y documentaron cuidadosamente una mutación puntual beneficiosa que se produjo dentro de una población de bacterias E. coli. Una A de su código simplemente fue reemplazada por una T. Aquellos que portaban la mutación pudieron reproducirse más rápido de lo normal en el laboratorio. En menos de un año, superaron y causaron la aniquilación local completa de sus hermanos no mutantes.

En 1976, dos científicos informaron de una extraña mutación en Salmonella que ocurrió en uno de sus laboratorios. El bioquímico Michael Behe ​​evaluó recientemente su trabajo y clasificó el descubrimiento como una rara mutación de "ganancia de función". La mutación les dio a estos microbios la nueva capacidad de detectar y luego comer un azúcar raro llamado d-arabinosa.

Los microorganismos son interesantes, pero ¿qué pasa con los animales más grandes y complejos? ¿Pueden las mutaciones simples darles también nuevas características?

La mayoría de los perros domésticos y sus parientes salvajes, los lobos grises, tienen un pelaje bastante corto. Sin embargo, algunas razas de perros tienen un pelaje extremadamente largo.

Al estudiar cuidadosamente el código genético de más de 700 perros y luego comparar su ADN con el de los lobos, los científicos descubrieron una mutación de un solo punto en un gen llamado FGF5. Esta mutación puntual, que simplemente cambió una G por una T, es en gran parte responsable del pelaje largo que se encuentra en docenas de razas, incluidos el Shig Tzu, el Collie y el Pomerania.

Entonces, ¿qué pasa con las plantas y los animales silvestres? ¿Pueden sufrir también mutaciones positivas? La respuesta es: ¡por supuesto que pueden!

Los sapos de caña y sus parientes producen una toxina lechosa en una glándula detrás de las orejas que mata a casi cualquier animal que intente comerlos. La toxina actúa adhiriéndose y obstruyendo un poro de proteína especial que las células vivas usan para mover electrolitos esenciales dentro y fuera de sus cuerpos.

El Dr. Nicholas Casewell y sus colegas, descubrieron recientemente que varios tipos diferentes de animales, lagartos, serpientes e incluso erizos, han sufrido de forma independiente pequeñas mutaciones puntuales que modificaron la forma y la pegajosidad de sus proteínas transportadoras. Como resultado, las toxinas del sapo no se adhieren, lo que significa que estos mutantes ahora son inmunes al veneno.

¡La cena está servida, amigos!

Las mutaciones puntuales son una excelente fuente de nueva información genética para una población. Las poblaciones de perros del pasado, por ejemplo, solo tenían información para el crecimiento de pelaje corto. Gracias a una mutación puntual, ahora tienen información para hacer cachorros con pelaje corto o pelaje largo.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que las mutaciones puntuales no suelen aumentar la cantidad total de información en el código genético de un individuo. En su lugar, editan lo que ya está allí, lo que significa que para el individuo, cuando se obtiene nueva información, se pierde la información anterior.

En nuestra próxima película, veremos un tipo especial de mutación llamado evento de duplicación. Estas mutaciones alargan drásticamente la genética e incluso pueden dar lugar a genes completamente nuevos.

Hasta entonces, soy Jon Perry, y estos eran solo algunos ejemplos simples de cómo evoluciona la nueva información genética, declaró claramente.


¿Qué es una variante genética y cómo ocurren las variantes?

Una variante genética es un cambio permanente en la secuencia de ADN que forma un gen. Este tipo de cambio genético solía conocerse como mutación genética, pero debido a que los cambios en el ADN no siempre causan enfermedad, se cree que la variante genética es un término más exacto. Las variantes pueden afectar uno o más componentes básicos del ADN (nucleótidos) en un gen.

Las variantes genéticas pueden heredarse de uno de los padres u ocurrir durante la vida de una persona:

  • Las variantes heredadas (o hereditarias) se transmiten de padres a hijos y están presentes a lo largo de la vida de una persona en prácticamente todas las células del cuerpo. Estas variantes también se denominan variantes de la línea germinal porque están presentes en el óvulo o los espermatozoides de los padres, que también se denominan células germinales. Cuando un óvulo y un espermatozoide se unen, el óvulo fertilizado resultante contiene ADN de ambos padres. Cualquier variante que esté presente en ese ADN estará presente en las células del niño que crece a partir del óvulo fertilizado.
  • Las variantes no heredadas ocurren en algún momento durante la vida de una persona y están presentes solo en ciertas células, no en todas las células del cuerpo. Debido a que las variantes no heredadas ocurren típicamente en las células somáticas (células distintas de los espermatozoides y los óvulos), a menudo se denominan variantes somáticas. Estas variantes no se pueden pasar a la siguiente generación. Las variantes no heredadas pueden ser causadas por factores ambientales como la radiación ultravioleta del sol o pueden ocurrir si se comete un error ya que el ADN se copia a sí mismo durante la división celular.

Algunos cambios genéticos se describen como variantes nuevas (de novo); estas variantes se reconocen en un niño pero no en ninguno de los padres. En algunos casos, la variante ocurre en el óvulo o el espermatozoide de un padre, pero no está presente en ninguna de sus otras células. En otros casos, la variante ocurre en el óvulo fertilizado poco después de que el óvulo y los espermatozoides se unen. (A menudo es imposible decir exactamente cuándo ocurrió una variante de novo). A medida que el óvulo fertilizado se divide, cada célula resultante en el embrión en crecimiento tendrá la variante. Las variantes de novo son una explicación de los trastornos genéticos en los que un niño afectado tiene una variante en cada célula del cuerpo, pero los padres no, y no hay antecedentes familiares del trastorno.

Las variantes adquiridas durante el desarrollo pueden conducir a una situación llamada mosaicismo, en la que un conjunto de células del cuerpo tiene una composición genética diferente a otras. En el mosaicismo, el cambio genético no está presente en el óvulo o los espermatozoides de los padres, o en el óvulo fertilizado, pero ocurre más tarde, en cualquier momento desde el desarrollo embrionario hasta la edad adulta. A medida que las células crecen y se dividen, las células que surgen de la célula con el gen alterado tendrán la variante, mientras que otras células no. Cuando una proporción de células somáticas tiene una variante genética y otras no, se denomina mosaicismo somático. Dependiendo de la variante y de cuántas células se vean afectadas, el mosaicismo somático puede o no causar problemas de salud. Cuando una proporción de óvulos o espermatozoides tiene una variante y otras no, se denomina mosaicismo de línea germinal. En esta situación, un padre no afectado puede transmitir una condición genética a su hijo.

La mayoría de las variantes no conducen al desarrollo de la enfermedad y las que sí lo hacen son poco frecuentes en la población general. Algunas variantes ocurren con suficiente frecuencia en la población como para ser consideradas una variación genética común. Varias de estas variantes son responsables de las diferencias entre las personas, como el color de ojos, el color del cabello y el tipo de sangre. Aunque muchas de estas variaciones comunes en el ADN no tienen efectos negativos en la salud de una persona, algunas pueden influir en el riesgo de desarrollar ciertos trastornos.


El poder de los genes y la línea divisoria entre la biología y el destino

Este es AIRE FRESCO. Soy David Bianculli, editor del sitio web TV Worth Watching, sustituyendo a Terry Gross. La forma en que entendemos y discutimos la identidad, el temperamento, el género, la orientación sexual y la disforia de género está siendo profundamente cambiada por nuestro nuevo conocimiento sobre el genoma humano. El estudio de la genética también está cambiando fundamentalmente nuestra comprensión de la enfermedad, desde la esquizofrenia hasta el cáncer. Se están desarrollando nuevos tratamientos contra el cáncer que abordan las mutaciones genéticas que causan el cáncer.

El invitado de hoy, Siddhartha Mukherjee, ha escrito un libro superventas llamado "Gene", que ahora está disponible en rústica. Cuenta la historia de la genética e informa sobre nuevos avances y cuestiones éticas resultantes de la manipulación genética. Mukherjee escribió el libro ganador del premio Pulitzer "El emperador de todas las enfermedades" sobre la historia del cáncer y sus tratamientos. Fue adaptado a una serie de PBS del mismo nombre. Es un oncólogo especializado en cánceres de la sangre y está desarrollando una terapia destinada a tratar ciertos cánceres modificando las células inmunitarias del cuerpo.

Mukherjee es profesor asistente de medicina en la Universidad de Columbia y médico oncológico del personal del Centro Médico de la Universidad de Columbia. Habló con Terry el año pasado cuando se publicó su libro por primera vez.

(SONIDO SINCRONIZADO DE LA TRANSMISIÓN ARCHIVADA)

Siddhartha Mukherjee, bienvenido a FRESH AIR. Entonces, ¿cómo nos está dando la genética una nueva comprensión de la enfermedad, un nuevo modelo mediante el cual comprender la enfermedad y tratarla?

SIDDHARTHA MUKHERJEE: Bueno, la genética realmente ha anulado la concepción clásica o tradicional de la enfermedad. Nosotros, ya sabes, solíamos pensar en la enfermedad como algo que nos pasaba. La genética nos permite comenzar a pensar realmente en la enfermedad como algo que sucede como resultado de nuestra interacción con el medio ambiente. Eso no quiere decir, seamos muy claros desde el principio, no quiere decir que todas las enfermedades sean genéticas. Y eso tampoco quiere decir que todas las enfermedades sean ambientales.

Pero es decir que muchas, muchas enfermedades, no todas, pero muchas, muchas enfermedades, dependen en gran medida de la intersección entre los genes y el medio ambiente. Y si omite una parte de esa ecuación, inevitablemente se perderá algo importante sobre esa enfermedad. No sabrá cómo tratarlo. No sabrás entenderlo. Y esa es una de las ideas centrales de este libro.

GROSS: Hablemos del cáncer, ya que eres oncólogo. Los cánceres siempre se han tratado según la parte del cuerpo o el órgano que han afectado. Entonces es como cáncer de mama, hígado, sangre, pulmón. ¿Qué nos muestra la genética sobre las similitudes y diferencias dentro de cada tipo de tumor en cada categoría, como las similitudes y diferencias de los tumores de cáncer de mama o las leucemias o, ya sabes, los cánceres de pulmón?

MUKHERJEE: Existe un grado sustancial de reorganización en la forma en que pensamos fundamentalmente sobre el cáncer que está sucediendo en este momento. Parte de ella se relaciona, o una gran parte de ella se relaciona a través de la genética. Si observa las mutaciones en cánceres individuales, puede encontrar, en realidad, que un cáncer de pulmón porta una mutación que comparte con, digamos, un cáncer de mama o comparte una mutación que comparte con la leucemia. La pregunta que se está haciendo ahora mismo en el campo, que es una pregunta importante, es si existe, por lo tanto, deberíamos reorganizar esta antigua clasificación anatómica del cáncer, ya sabes, cáncer de pulmón, cáncer de mama, y ​​basarla un poco más en una especie de clasificación mixta.

Sí, dices cáncer de mama, que tiene las siguientes mutaciones. Mi impresión general es que la clasificación anatómica no va a desaparecer. Creo que son cosas muy importantes que determina la anatomía. Hay genes que son específicos del cáncer de mama. Hay genes que son específicos del cáncer de pulmón. Pero va a ser muy refinado. Y ya lo estamos viendo con la genética. Entonces vamos a decir cáncer de pulmón pero con genética o genes que comparten algunas cosas con la leucemia.

Y, de hecho, podríamos tratar estos dos cánceres de manera similar: esta leucemia y el cáncer de pulmón de manera similar. Pero no creo que la clasificación anatómica vaya a desaparecer por completo. Es una clasificación muy importante que se mantendrá.

GROSS: Entiendo el concepto de que la quimioterapia es una sustancia tóxica que mata las células de rápido crecimiento. Y por lo tanto, puede matar las células cancerosas de crecimiento rápido y también matar muchas células sanas en el camino. Entonces entiendo lo que funciona y lo malo de la quimioterapia. Realmente no entiendo cómo se dirige a una mutación, como una mutación genética, con medicamentos, ¿o con qué? Como, ¿cómo estás?

MUKHERJEE: Bueno, el clásico.

MUKHERJEE:. Un ejemplo es que estas mutaciones genéticas producen productos, producen proteínas. Los genes producen proteínas. Producen ARN, que luego se usa para construir una proteína.Y estas proteínas realmente actúan como una especie de impulsores patológicos de una célula cancerosa. Ellos comandan o comandan una célula cancerosa y comienzan a hacer que se comporte de manera anormal. Y el truco consiste en crear una medicina, una droga, una molécula pequeña, podrían ser otras cosas, pero una molécula pequeña que va y se agranda en la hendidura de esa proteína y la apaga como una manita que apaga un interruptor. El punto clave aquí es que debido a que las células cancerosas tienen este gen mutado y, por lo tanto, producen la proteína anormal, las células normales no la tienen. Y ese es el escenario ideal.

Y por lo tanto, usted sabe, su medicamento tendrá muy poco efecto, con suerte, en las células normales y tendrá un efecto profundo en las células cancerosas. Y ya tenemos medicamentos como este en el arsenal. Hay una droga llamada Gleevec. He escrito sobre eso. Otros han escrito, obviamente es increíblemente famoso, y hace exactamente eso.

Hay una hermosa descripción de Gleevec que alguien me describió una vez a Gleevec. Es como una flecha que atraviesa el corazón de esta proteína anormal que impulsa la célula cancerosa. Entonces, y no perfora el corazón de las células normales, en su mayor parte. Entonces ese es el escenario ideal. El escenario menos ideal es que, ya sabes, el medicamento no funciona con tanta especificidad, no es una flecha tan ajustada al talón de Aquiles de una célula cancerosa. Pero tiene algunos daños colaterales.

Pero el objetivo final es tener un fármaco que se encuentre en algún lugar entre la exquisita especificidad de una célula cancerosa y quizás una especificidad un poco más moderada, podría matar algunas células normales, pero no se acerca a la matanza indiscriminada que solía tener la quimioterapia.

GROSS: Entonces, al hablar sobre cómo la nueva comprensión de la genética está creando nuevas terapias contra el cáncer, quiero preguntarle sobre el trabajo que está haciendo ahora, que está relacionado con una determinada forma de cáncer de sangre en el que está modificando genéticamente las células T . Básicamente, estás modificando genéticamente el sistema inmunológico. ¿Podrías explicar lo que estás haciendo?

MUKHERJEE: Somos, nuevamente, días preliminares para este trabajo, lo que estamos tratando de hacer es reenfocar el sistema inmunológico en el cáncer.

Un poco de antecedentes aquí ayuda. La idea de que su propio sistema inmunológico podría combatir su cáncer tiene una larga historia. Parte de ella se detalla en "El emperador de todas las enfermedades" y condujo a terapias asombrosas para algunos cánceres, como el trasplante de médula ósea para las leucemias, aunque no funciona para muchos otros cánceres.

Entonces, la idea de que, de una forma u otra, su sistema inmunológico podría reenfocarse en su cáncer es una idea vieja. Pero realmente ha vuelto a la vida porque ahora tenemos una serie de nuevos medicamentos que nos permiten reactivar potencialmente el sistema inmunológico y hacer que reconozca y elimine las células cancerosas nuevamente. La idea surgió de algo muy interesante, y fue trabajada en la década de 1990 y 2000 por un montón de investigadores que demostraron que cuando surge un cáncer en un ser humano, podría hacerlo, no es cierto para todos los seres humanos, pero podría hacerlo escapando de alguna manera a la respuesta inmune: que había algo en la respuesta inmune que explicaba cómo, fundamentalmente, las células cancerosas habían escapado.

Y eso llevó a la hipótesis de que activaríamos el sistema inmunológico y, por lo tanto, podríamos reenfocarlo o hacer que se despierte y reconozca el cáncer nuevamente. Estamos probando variantes de eso en leucemia y MDS. Otras personas han demostrado que es muy eficaz, por ejemplo, en el melanoma o incluso en el cáncer de pulmón. Esas son las enfermedades en las que han sido particularmente eficaces. Y estamos probando algo de esto en la leucemia.

GROSS: ¿Entonces lo está probando en ratones ahora?

MUKHERJEE: Lo estamos probando en ratones. Lo estamos probando en tubos de ensayo. Hay toda una plataforma que estamos tratando de desarrollar para tratar de descubrir cómo podríamos llevar esto a la clínica.

GROSS: Entonces, ¿con qué estás interfiriendo genéticamente exactamente?

MUKHERJEE: Estamos interfiriendo con la forma en que las células T reconocen las células cancerosas. Estamos interfiriendo con la forma en que las células cancerosas pueden escapar de las células T, el tipo de capas y envolturas que colocan para escapar del sistema inmunológico. Entonces, y todos estos, en última instancia, son genéticos. Son genes que se activan, reprimen, que cambian de naturaleza, que permiten que ocurra este tipo de fenómeno de encubrimiento.

Y luego haremos ambas cosas. Ambos estamos activando, despertando el sistema inmunológico, como sacudiéndolo para despertarlo y estamos cambiando cosas en las células cancerosas que le permiten ocultarse contra el sistema inmunológico y así escapar.

BRUTO: Si acaba de unirse a nosotros, mi invitado es el médico y escritor Siddhartha Mukherjee. Y es el autor de "El emperador de todas las enfermedades", el libro más vendido sobre la historia del cáncer, la enfermedad y sus tratamientos que se adaptó a una serie de televisión pública. Tiene un nuevo libro llamado "El gen: una historia íntima". Tomemos un breve descanso aquí, luego hablaremos un poco más. Este es AIRE FRESCO.

(SONIDO SINCRÓNICO DE LA CANCIÓN DE LAS CABRAS DE MONTAÑA, "PEACOCKS")

BRUTO: Esto es AIRE FRESCO, y si acaba de unirse a nosotros, mi invitado es el oncólogo y escritor Siddhartha Mukherjee. Es el autor del nuevo libro "El gen: una historia íntima". Se trata de genética y medicina. También es el autor de "El emperador de todas las enfermedades", que fue una historia de cáncer y tratamientos contra el cáncer.

¿Cómo se hace la genética? Sé que no puede explicarme esto. Probablemente sea demasiado complicado. Pero, ¿cómo se producen cambios genéticos en las células cancerosas?

MUKHERJEE: Ya sabes, hacer cambios genéticos en las células solía ser muy complicado. Solíamos poder usar virus y llevar algunos genes a las células. Solíamos hacer: ser capaces de hacer mutaciones al exponer las células a, por ejemplo, rayos X. Pero si me preguntara hace 10 años, ¿puede cambiar este gen en particular en una célula? Yo diría que podría hacerlo, pero es bastante difícil de hacer.

Lo que sucedió en los últimos cinco años, y en realidad tiene 5 años, esta tecnología, esta tecnología nos ha permitido de una manera asombrosa entrar en una célula normal o una célula cancerosa, incluso potencialmente una célula madre embrionaria, y esencialmente de manera direccional o intencional. hacer una mutación en un solo gen de manera intencional.

Así que comparé esta tecnología con decir, ya sabes, es como decir que si imaginas el genoma humano como una vasta enciclopedia, de hecho, si realmente puedes imaginar el genoma humano como una vasta enciclopedia, contendría 66 conjuntos completos. de la "Encyclopaedia Britannica", pero repitiendo una y otra vez ACTGGCTCCGCC, etc.

Totalmente inescrutable para ti y para mí, pero por supuesto extremadamente escrutable para una celda. Lo que esta tecnología nos permite hacer, esencialmente, es entrar en esos 66 conjuntos completos de la "Encyclopaedia Britannica" y hacer que identifique una palabra en eso y cambiar esa palabra y dejar la mayor parte del resto de la enciclopedia intacta. Digo la mayor parte del resto porque todavía hay algunos efectos colaterales.

A veces te equivocas de lugar. La tecnología llega al lugar equivocado. Pero lo que le permite hacer es borrar una palabra y reemplazarla con una palabra ligeramente diferente. Y así de poderosa es la tecnología.

Entonces, por lo tanto, ahora podría preguntarme, lo que no podía preguntarme hace cinco años, ¿es fácil hacer un cambio de dirección o intencional en una celda? Y la respuesta yo diría: infinitamente más fácil hoy, infinitamente más fácil en comparación con lo que era hace 5 o 10 años.

BRUTO: Hay muchos problemas éticos relacionados con este tipo de tecnología. ¿Cuáles son algunas de esas cuestiones éticas que se plantean?

MUKHERJEE: Quiero decir, las preguntas éticas más importantes son: ¿deberíamos manipular el genoma humano cuando todavía no sabemos mucho sobre él? ¿Deberíamos cambiar los genes humanos? Y eso lleva a la pregunta de, ya sabes, ¿qué es la enfermedad? ¿Qué es una enfermedad genética? En "Gene", ofrezco una formulación simple en la que podríamos pensar. Digo, ya sabes, en lo que podríamos pensar: una pregunta en la que podría pensar es que vamos a cambiar algún material genético, ¿estamos seguros de que los beneficios superan el riesgo?

Quiero decir, ¿hay un sufrimiento verdaderamente extraordinario asociado con esa enfermedad? Ahora, la palabra sufrimiento extraordinario - la frase sufrimiento extraordinario - ya sabes, el sufrimiento extraordinario de una persona puede no ser el sufrimiento extraordinario de otra persona, pero al menos podemos usar la palabra extraordinario para decir que esta no es una tecnología casual. No deberíamos usar esto, obviamente, para cambiar la forma de los ojos o el color del cabello, etc. Entonces ese es uno.

La segunda idea es que solo deberíamos usar cualquiera de estas tecnologías, cualquier tecnología genética, y ampliaré esa idea en un segundo, cualquier tecnología genética cuando sepamos que el gen realmente produce esa enfermedad en un período relativamente de 1 a 1 manera. Te di algunos ejemplos antes. Dije, ya sabes, algunas enfermedades, sabes que cuando tienes la mutación genética, las posibilidades de que tengas esa aterradora enfermedad son altas. Son muy penetrantes. Entonces, la idea de que, ya sabes, no deberíamos usar estas tecnologías ni siquiera para hacer nada en enfermedades en las que no sabemos cómo interactúan los genes entre sí, cuáles son los niveles de complejidad, deberíamos tener mucho cuidado con esa idea. .

Y el tercer principio o la tercera arena es asegurarse de que haya opciones involucradas en esto, que nada de esto se haga por mandato. No se hace porque queremos que la gente actúe o se comporte de esta manera, pero hay un fenómeno de elección justificable. Así que puedes imaginar esto como un triángulo. Un lado del triángulo tiene la idea de un sufrimiento extraordinario. El otro lado del triángulo tiene la idea de una penetrancia completa o casi completa. Y el tercer lado del triángulo tiene la idea de una elección justificable. Mientras, creo, esos ... nos mantengamos dentro de ese triángulo, por así decirlo, al menos sabremos que no solo estamos manipulando el genoma humano de una manera totalmente insegura.

Pero incluso eso, realmente plantea una serie de cuestiones éticas y morales. ¿Cuánto deberíamos cambiar el genoma humano? ¿Deberíamos cambiarlo de una manera que nos lleve a áreas de las que no estamos totalmente seguros? ¿Deberíamos hacerlo alguna vez en una célula madre embrionaria que tiene la capacidad de convertirse en un embrión de pleno derecho? Hay barricadas empinadas en los Estados Unidos que nos impiden hacer muchas de estas cosas.

GROSS: Entonces, una vez que los genes se han alterado de alguna manera, ¿se puede transmitir alguno de esos cambios a la siguiente generación?

MUKHERJEE: De nuevo, una pregunta muy importante y complicada. En organismos simples como la levadura e incluso los gusanos, algunos gusanos simples, hay evidencia de que puede tomar este tipo de reacciones ambientales y transmitirlas de generación en generación. Las plantas también parecen poder hacer esto.

La cuestión en humanos es muy complicada. Existe alguna evidencia de que cuando hay una hambruna, se produce la regulación genética, los factores de transcripción cambian, los genes se activan y desactivan. Y luego reclutan otras marcas en el genoma, que potencialmente pueden transmitirse a través de una generación, tal vez a través de dos generaciones.

Aparte de eso en los humanos, hay muy poca evidencia de que la información ambiental se pueda transmitir a través de múltiples generaciones. Es muy importante tener cuidado con esto porque, por supuesto, la idea de que puede transmitir información a través de múltiples generaciones plantea la posibilidad de que Lamarck, ya sabe: las jirafas se vuelven más altas al estirar el cuello más tiempo o los animales pueden correr más rápido porque huyeron rápidamente de los animales. Y de alguna manera, esta información se transmite a su descendencia y puedes atajar la evolución. Eso rara vez es cierto y yo diría que casi nunca es cierto.

La información que puede pasar del medio ambiente al genoma es muy idiosincrásica. Sabemos muy poco sobre esto en humanos. En organismos simples y en plantas, hay evidencia de ello, pero hay una advertencia en el libro. De hecho, la sección comienza con esta idea. Dice una nota de precaución aquí que estos eventos son idiosincrásicos, son raros, y no deberían invitar a las fantasías de revertir, ya sabes, la evolución darwiniana por la evolución lamarckiana, que es ... simplemente no es verdad.

BRUTO: Hay un ejemplo en su propia familia de enfermedad hereditaria. Y también hay un ejemplo en su familia de gemelos idénticos. Y todo el mundo sabe que los gemelos idénticos plantean muchas preguntas sobre lo que se hereda y en función de la experiencia y el entorno en el que vive. Entonces, ¿qué estamos aprendiendo sobre los gemelos idénticos y su composición genética y cómo los genes los afectan y cómo el entorno les afecta a pesar de los genes?

MUKHERJEE: Esa es un área fascinante. Si un gemelo tiene esquizofrenia, la probabilidad de que el otro gemelo se convierta en esquizofrénico es sorprendentemente alta: cuatro, cinco, algunas personas dicen un poco menos, pero de 3 a 5 veces el riesgo de la población general. Entonces sabemos que si tienes genomas idénticos, las posibilidades de que desarrolles ciertas enfermedades son altas, aunque estas enfermedades, obviamente, pueden tener múltiples genes. El punto es que si usted y su gemelo tienen exactamente el mismo genoma, dé o acepte algunos cambios que ocurren con el tiempo y en el útero. Pero tienes esencialmente el mismo sustrato.

Y ahora estamos descubriendo cada vez más que esto se comparte entre múltiples genes. Una vez más, lo importante es darse cuenta de que para la mayoría de las enfermedades, no para todas las enfermedades, pero para la mayoría de las enfermedades humanas crónicas, ese número es aproximadamente el 20 por ciento, el 30 por ciento, ese número de, las posibilidades de que usted y su gemelo idéntico tengan la misma enfermedad. No es del 100 por ciento y, por lo tanto, una vez más, nos damos cuenta de que no son solo los genes.

Es una combinación de genes, más el medio ambiente, más factores desencadenantes, más el azar. Mientras recordemos esa fórmula, generalmente podemos ser precisos sobre la genética: genes más entornos más factores desencadenantes más forma. Eso nos permite tener cuidado al describir el hecho de que los genes son absolutamente importantes. Importan en enfermedades como la esquizofrenia, importan en enfermedades como la diabetes, en enfermedades, obviamente la forma en que se forma su cuerpo. Importan en enfermedades como la obesidad. Y, sin embargo, no todos son genes.

BRUTO: Entonces, a veces tienes una predisposición genética a algo, pero eso no garantiza que vas a conseguirlo.

MUKHERJEE: Un ejemplo clásico de eso, por supuesto, es el gen BRCA1. No todas las mujeres que tienen el gen BRCA1 desarrollarán cáncer de mama. Y, sin embargo, las posibilidades de que una mujer con un gen BRCA1 contraiga cáncer de mama son sorprendentemente más altas que la población general si no tiene BRCA1.

BIANCULLI: El autor y oncólogo Siddhartha Mukherjee habló con Terry Gross el año pasado. Después de un descanso, continuaremos su conversación. Y el crítico de cine David Edelstein reseña el galardonado documental "Last Men Of Aleppo" sobre voluntarios de emergencia en Siria y yo reviso dos nuevas series de televisión, la nueva comedia de Amazon de la creadora de "Transparent" Jill Soloway y la nueva adaptación de Netflix del clásico infantil. novela "Ana de las tejas verdes".

Soy David Bianculli, y esto es AIRE FRESCO.

(SONIDO SINCRÓNICO DE "CHORA TUA TRISTEZA" DE DAVID FELDMAN)

BIANCULLI: Esto es AIRE FRESCO. Soy David Bianculli en lugar de Terry Gross, de vuelta con más de la entrevista de Terry del año pasado con el autor Siddhartha Mukherjee. Su último libro, titulado "Gene", ya está disponible en rústica. También escribió el libro ganador del premio Pulitzer "El emperador de todas las enfermedades", una historia del cáncer y sus tratamientos. Es oncólogo en el Centro Médico de la Universidad de Columbia y está trabajando en el desarrollo de una terapia destinada a tratar ciertos tipos de cáncer modificando el sistema inmunológico del cuerpo.

La genética, dice, lo ha ayudado a comprender a su propia familia. Tiene dos tíos y un primo que eran esquizofrénicos, y su madre tiene una hermana gemela idéntica.

(SONIDO SINCRONIZADO DE LA TRANSMISIÓN ARCHIVADA)

BRUTO: Los genes en realidad están enseñando mucho a los científicos sobre la naturaleza del género y la identidad de género y tal vez sobre la orientación sexual. Permítanme comenzar con la orientación sexual. En los años 90 se habló de descubrir, como, un gen gay. ¿Qué piensan los científicos ahora? ¿Existe una explicación genética para la homosexualidad?

MUKHERJEE: Pregunta tremendamente importante y tremendamente controvertida, pero conocemos bastantes datos al respecto. Permítanme presentarles los datos y luego analizaremos esta idea en un segundo. Si toma gemelos idénticos, gemelos varones, las posibilidades de que estos gemelos varones compartan una orientación sexual son mucho más altas que los hermanos, por ejemplo.

Ahora, ¿qué nos dice eso? Eso nos dice que puede haber determinantes genéticos, dado que los gemelos idénticos tienen exactamente el mismo genoma, puede haber determinantes genéticos que determinen la orientación sexual de una persona. Ese número que - el - cuánto comparten no es el 100 por ciento. Entonces, en otras palabras, si un gemelo es gay, el otro gemelo no será necesariamente gay. No es exactamente igual al 100 por ciento.

Entonces sabemos que tanto los genes como las exposiciones intrauterinas o algunos otros factores, ambientes, tienen un efecto poderoso en esta sociedad. La cultura tiene efectos poderosos sobre esto, pero también sabemos que debe haber al menos algunos genes involucrados. Y si observa detenidamente los patrones, está claro que no hay ningún gen involucrado. No hay un solo gen gay, que probablemente estén involucrados múltiples genes. De hecho, ni siquiera me gusta el término gen gay. Creo que es una idea muy engañosa.

Es un gen que influye en la preferencia sexual y, por supuesto, la mayor parte de este trabajo se ha realizado en hombres. Hay muy, muy poca evidencia en las mujeres. Entonces sabemos que hay algunos determinantes genéticos, en plural, que están involucrados. Pero cuando la gente ha ido a buscar esos determinantes genéticos, la búsqueda no ha salido tan clara. Así que el resumen es básicamente que hasta ahora, no hemos encontrado - como dije, no me gusta la palabra o la frase - no hemos encontrado un gen gay. Y es poco probable que encontremos uno.

Probablemente habrá, como muchos fenómenos en la identidad humana, habrá múltiples determinantes genéticos que interactúan con el medio ambiente. Pero es muy importante tener claro estas ideas porque, de lo contrario, caemos en un lenguaje que es incorrecto y erróneo. Y luego fomentas una controversia sin sentido.

GROSS: Pero al decir que es probable que exista algún tipo de predisposición genética a ser heterosexual o gay, eso hace una contribución significativa a las discusiones sobre temas relacionados con los homosexuales y la igualdad matrimonial y cosas por el estilo.

MUKHERJEE: Sabes, de alguna manera, y me gusta pensar en "Gene" de esta manera, "Gene" es una súplica masiva por la igualdad y la ecuanimidad. Abunda la variación humana. Tenemos una gran cantidad de variación y aún no conocemos las consecuencias de esta variación.Pero también tenemos una gran cantidad de similitudes. Somos una especie joven. No hemos existido por mucho tiempo. Entonces, de hecho, hay similitudes profundas y algunas diferencias, y el gen es un alegato a favor de una especie de concepción radical de la igualdad humana.

GROSS: Hablemos de identidad de género. ¿Qué están aprendiendo los científicos genéticos sobre las personas que tienen la discrepancia entre su anatomía de género y su identidad de género?

MUKHERJEE: Entonces, en gran parte, la anatomía de género, ya seas hombre o mujer en términos de anatomía sexual, está determinada realmente por un gen regulador maestro. Es un factor de transcripción, como puedes imaginar, uno de estos genes maestros. Y, como era de esperar, se encuentra en el cromosoma Y. Si tienes el cromosoma Y y, por lo tanto, heredas el gen, nacerás varón. Tendrá, en gran parte, para la mayoría de las personas, tendrá la anatomía de género de un hombre. Si no tienes el gen, nacerás mujer y tendrás la anatomía de género, en su mayor parte, de mujer.

Ahora, pero de vez en cuando, este patrón cambia. Ocasionalmente, hay personas, seres humanos raros, donde heredas el cromosoma Y, pero no lo haces, tienes una mutación en ese gen SRY. Básicamente, para el ... usted nace con el cromosoma Y. Pero esencialmente, su anatomía, y en su mayor parte su identidad, es femenina. Eso nos enseña algo muy importante.

Eso significa que en lo que respecta a la anatomía de género, incluso en lo que respecta a la identidad de género, hay un regulador maestro. Entonces nos dice que es un solo regulador maestro, y sabemos cuál es ese regulador maestro. Lo que también nos dice, y aquí es donde las cosas se ponen más interesantes, es que ese regulador maestro, ahora lo sabemos, comienza a reclutar cosas posteriores. No lo es, no actúa por sí solo.

Es como el comandante del ejército. Pero el comandante del ejército todavía tiene que haber reclutado su despliegue de todas las demás tropas, todas las demás, ya sabes, la jerarquía, por así decirlo. Y hay infinitas variaciones a lo largo de esa jerarquía. De modo que todavía podría tener, por así decirlo, el regulador maestro, una anatomía de género masculina dominante y una organización jerárquica diferente que fluye hacia abajo, lo que conduciría a variaciones leves o variaciones radicalmente diferentes en la identidad de género. En otras palabras, tendrás anatomía masculina, pero es posible que no tengas todos los mismos aspectos, o que las personas tengan diferentes aspectos de la identidad masculina.

Entonces, el punto aquí es que los genes pueden sentarse en picos o en pentáculos de cascadas o jerarquías y ordenar las cosas de manera intermitente: femenino, masculino. Pero la forma en que estos genes, esta información genética se filtra al individuo, la forma en que esta jerarquía se filtra hacia abajo en un individuo puede ser muy diferente de una persona a otra y, por lo tanto, crear el tipo de ondas o variaciones infinitas en la identidad humana que experimentamos. en la vida humana.

GROSS: Si acaba de unirse a nosotros, mi invitado es el oncólogo y escritor Siddhartha Mukherjee. Su nuevo libro se llama "The Gene". También es el autor de "El emperador de todas las enfermedades", que fue la historia más vendida de cáncer y tratamientos contra el cáncer. Tenemos que tomarnos un breve descanso aquí, pero luego volveremos. Este es AIRE FRESCO.

(SONIDO SINCRÓNICO DEL "EJE" DE JOAN JEANRENAUD)

BRUTO: Esto es AIRE FRESCO. Y si acaba de unirse a nosotros, mi invitado es el oncólogo y escritor Siddhartha Mukherjee. Su nuevo libro se llama "The Gene". Es una historia de la genética y cómo lo que estamos aprendiendo sobre genética se puede aplicar al tratamiento de enfermedades. Y también es el autor de "El emperador de todas las enfermedades", que fue una historia de cáncer y tratamientos contra el cáncer.

Entonces me gustaría pensar que la genética no significa que la biología sea el destino. En otras palabras, me gustaría pensar que solo porque naces con órganos sexuales femeninos no significa que estás genéticamente confinado a ser, ya sabes, menos fuerte o menos capaz que los hombres, que fue lo que, históricamente, se proyectó en mujeres.

Al mismo tiempo, me gustaría pensar que la genética puede ayudarnos a comprender a las personas que se identifican como trans, que nacieron con, digamos, órganos sexuales femeninos pero se identifican como masculinos o viceversa, nacieron con órganos sexuales masculinos pero se identifican como mujer. es mucho para preguntar? ¿Crees que la genética puede hacer ambas cosas, decir que la biología no es el destino cuando se trata de género, pero también ayudarnos a entender por qué algunas personas se identifican como trans?

MUKHERJEE: Por supuesto. La pieza central de este libro es que la biología no es el destino. Pero algunos aspectos de la biología y algunos aspectos del destino están dominados con mucha fuerza por los genes. Y hablamos de uno de esos aspectos, al menos. La anatomía del género está fuertemente determinada por los genes. Pero podría, no hay ninguna razón por la que eso no pueda reconciliarse con la idea de que hay mil variaciones que podrían influir en algún otro aspecto de su destino y biología. Y esa podría ser la naturaleza de su identidad.

Entonces, el hecho de que estos dos se consideren una especie de oposición mutua, la biología no es el destino y la biología es el destino, nos recuerda por qué debemos comprender los detalles. La verdad está en los detalles. Necesitamos entender los genes, qué son, cómo actúan, qué hacen, para poder hacer esa declaración de que, ya sabes, la biología no es el destino. Y la biología es parte del destino. Estos no se oponen mutuamente. Depende de lo que estés hablando. Depende de la pregunta que esté haciendo y de la respuesta que esté buscando.

Si no sabe cómo hacer estas preguntas y si no sabe usar el lenguaje de la genética o los genes, se engañará. Y una vez que te engañan, ahora entras en un discurso público tremendamente divisivo de una manera que es incorrecta.

BRUTO: Esa es una respuesta muy útil. Muchas gracias por eso. Quiero preguntarle sobre sus propios genes. ¿Ha decidido si desea o no hacerse una prueba genética usted mismo? Y debo mencionar aquí que hay antecedentes de esquizofrenia en su familia. Tenías dos tíos y un primo con esquizofrenia. Sabes, lo que los científicos están aprendiendo sobre la esquizofrenia es que tiene un componente genético, una predisposición genética. Entonces, ¿quieres hacerte la prueba de esa u otras enfermedades?

MUKHERJEE: Elegí no hacerme la prueba. Y probablemente optaré por no hacerme la prueba durante mucho tiempo, hasta que empiece a obtener información muy determinista de las pruebas genéticas. Nuevamente, recuerde esa idea de penetrancia de la que hablamos. Algunas variaciones genéticas predicen con mucha fuerza ciertas formas de enfermedad o ciertas formas de rasgos anatómicos, etc.

Creo que ahora mismo, para enfermedades como la esquizofrenia, no estamos ni cerca de ese lugar. Lo más que sabemos es que existen múltiples genes en la esquizofrenia familiar, del tipo que tiene nuestra familia. Esencialmente, no sabemos cómo mapear, por así decirlo. No existe una correspondencia uno a uno entre un genoma y las posibilidades de desarrollar esquizofrenia.

Y hasta que podamos crear ese mapa - y si podemos crear ese mapa alguna vez es una pregunta - pero hasta que yo - podamos crear ese mapa, ciertamente no seré probado porque esa - esa idea - quiero decir, esa es, nuevamente, la centro del libro. Eso te confina. Se vuelve predictivo. Te conviertes, es una palabra escalofriante que utilizo en el libro, te conviertes en un precursor (ph). Un previviente es alguien que ha sobrevivido a una enfermedad que aún no ha tenido. Vives a la sombra de una enfermedad que aún no has tenido. Es una idea muy orwelliana. Y creo que deberíamos resistirnos tanto como sea posible.

BRUTO: ¿Se sentiría así si fuera mujer y tuviera antecedentes de cáncer de mama en su familia?

MUKHERJEE: Pregunta muy difícil. Si yo fuera una mujer y tuviera antecedentes de cáncer de mama en mi familia y si la historia fuera lo suficientemente sorprendente, y, ya sabes, aquí hay un ... es un lugar donde un asesor genético ayuda. Si la historia fuera lo suficientemente sorprendente, probablemente secuenciaría al menos los genes que han estado implicados en el cáncer de mama, sin duda alguna.

MUKHERJEE: Se lo recomiendo a mis pacientes.

BRUTO: OK. Gracias por eso. Siddhartha Mukherjee, ha sido un placer hablar contigo. Muchas gracias.

MUKHERJEE: Gracias. Ha sido un placer estar en el programa.

BIANCULLI: El autor y oncólogo Siddhartha Mukherjee habló con Terry Gross el año pasado. Su último libro, titulado "Gene", ya está disponible en rústica.

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Smart Watch activa el transgén en células humanas (+ otras noticias en biología sintética esta semana)

Cuando los dispositivos portátiles se encuentran con la biología sintética, tiene una receta para el éxito de Silicon Valley. Ese podría ser el caso, al menos, de un nuevo estudio publicado esta semana en Comunicaciones de la naturaleza: los investigadores usaron el LED verde en un Apple Watch, que normalmente se usa para rastrear la frecuencia cardíaca, la presión arterial y los patrones de sueño, para desencadenar la liberación de una proteína terapéutica en las células humanas.

Cómo funciona: El estudio comienza con T. thermophilus, bacterias extremófilas que pueden crecer a 82 ° C. Estas bacterias tienen una proteína llamada carH que silencia los genes involucrados en la biosíntesis de carotenoides. CarH es un homotetrámero (un complejo de proteínas formado por cuatro subunidades idénticas) que, cuando se expone a la luz, se descompone en monómeros. CarH requiere una coenzima, vitamina B12, para funcionar correctamente.

Para este estudio, los investigadores tomaron la subunidad de vitamina B12 de carH y la fusionaron con un factor de transcripción sintético. Sin luz, carH mantiene el factor de transcripción de cerca, impidiendo que active los genes. Pero cuando una célula recibe una explosión de luz, carH se desmorona y se libera el factor de transcripción. Ese factor de transcripción liberado luego desfila por la célula y activa un gen.

En este artículo, los investigadores, dirigidos por Martin Fussenegger en ETH Zurich, Suiza, diseñaron carH para activar un gen, específicamente, que codifica el péptido 1 similar al glucagón, una proteína que inhibe la liberación de glucagón y reduce los niveles de azúcar en sangre. Llamaron a su sistema Glow Control (sistema de control de reloj inteligente operado por luz verde).

El equipo implantó en ratones 10 millones de células HEK293T que habían sido diseñadas para expresar carH y el factor de transcripción sintético. Luego, ataron un Apple Watch a la parte posterior de esos ratones.

Cuando el equipo encendió la luz verde del Apple Watch, las células HEK293T respondieron liberando péptido 1 similar al glucagón en los animales. Los ratones con el transgén terapéutico + Apple Watch habían reducido los niveles de glucosa en sangre y habían perdido peso después de 12 días.

Por qué es importante: Los fanáticos de Apple probablemente no serán diseñados con transgenes terapéuticos en el corto plazo. Pero este artículo sigue siendo intrigante porque muestra que la biología sintética puede interactuar con dispositivos electrónicos. Quizás las bacterias diseñadas, incrustadas en la ropa, podrían activarse de manera similar con un reloj inteligente para producir moléculas a pedido.

Los virus son maravillas biológicas. Decenas o cientos de proteínas se unen y se dan la mano, encerrando un fragmento de ADN o ARN que codifica más de esas proteínas. Es una danza molecular que ha evolucionado durante miles de millones de años.

Ahora, los investigadores han logrado desarrollar proteínas, en el laboratorio, que pueden formar "cápsides similares a virus" que absorben y almacenan moléculas de ARN que codifican más de sus propias proteínas.

Cómo funciona: Para el nuevo estudio, en Ciencias, los investigadores desarrollaron una proteína nucleocápsida a partir de Aquifex aeolicus. Esta proteína forma nanocontenedores de forma natural, compuestos por 60 subunidades individuales, pero no reconoce los ácidos nucleicos.

El equipo, dirigido por el grupo de Donald Hilvert en ETH Zurich, Suiza, adjuntó un péptido rico en arginina al Aeolicus proteína (este péptido reconoce y se une a un motivo de bucle de tallo de ARN llamado BoxB) y luego utilizó la evolución dirigida. 1 de cada 8 de las proteínas desarrolladas con el péptido rico en arginina podría capturar transcripciones de ARNm flanqueadas por etiquetas BoxB.

Para mejorar su diseño, el equipo utilizó a continuación la PCR propensa a errores para mutagenizar el gen que codifica su proteína evolucionada. A medida que mutagenizaron el ADN, las proteínas se hicieron cada vez más pequeñas, pero también mejoraron cada vez más en el reconocimiento de los motivos BoxB del ARN. La mejor variante, escriben los investigadores, "tenía nueve mutaciones nuevas". Las proteínas evolucionadas, al final, formaron cápsides icosaédricas de 240 subunidades que podrían captar y encapsular su propia secuencia de ARN codificante el 64 por ciento del tiempo. Esa es una gran mejora en comparación con las anteriores "cápsides similares a virus" elaboradas por biólogos sintéticos.

Por qué es importante: Mediante la ingeniería y luego la evolución de proteínas para formar nucleocápsidas que pueden tomar sus propias secuencias de ARN codificantes, los investigadores pueden estudiar mejor cómo evolucionan los virus de forma natural. Los científicos también pueden utilizar estas técnicas, potencialmente, para mejorar las nanocajas para la administración de fármacos.

Mycoplasma genitalium es una bacteria con solo 538 genes, 482 de los cuales codifican proteínas. Tiene el genoma más pequeño de todos los organismos de vida libre conocidos.

Debido a su pequeña estatura, M. genitalium es un "punto de partida" conveniente para identificar el conjunto mínimo de genes necesarios para la vida. El Instituto J. Craig Venter ya ha avanzado en ese frente su material sintético M. genitalium El organismo, de 2016, tiene solo 473 genes.

Desafortunadamente, la construcción de genomas mínimos en el laboratorio requiere un largo tiempo. Para acelerar el proceso, los investigadores suelen utilizar en silico, modelos computacionales para predecir qué subconjunto de genes de M. genitalium son necesarios de por vida.

Para un nuevo estudio en Biología sintética ACS, investigadores dirigidos por los grupos de Lucia Marucci y Claire Grierson en la Universidad de Bristol, Inglaterra, probaron diez "conjuntos mínimos de genes" diferentes para M. genitalium utilizando un modelo computacional de células completas.

Cómo funciona: Los diez conjuntos de genes variaron enormemente en tamaño; el "genoma teórico" más pequeño, diseñado por Anthony Forster y George Church en 2006, tiene solo 89 genes. Los conjuntos de genes más grandes, del Instituto Venter, tienen más de 250 genes.

Los investigadores ejecutaron simulaciones computacionales en cada uno de los conjuntos de genes utilizando el modelo de células completas de Markus Covert, disponible gratuitamente. Descubrieron que ninguno de los conjuntos de genes, como se describe, podía producir células viables.

Entonces, los investigadores, en este estudio, comenzaron a agregar genes a cada uno de los 10 conjuntos. Finalmente, pudieron hacer que las células "mínimas" se dividieran en sus simulaciones. El genoma "teórico" viable más pequeño tenía 259 genes, lo que es bastante similar a las predicciones del Instituto Venter hace casi dos décadas.

Por qué es importante: Este estudio es completamente computacional y se necesitan una serie de experimentos para determinar el genoma más pequeño requerido para una célula funcional en división. Sin embargo, este estudio es intrigante porque arroja luz sobre los rápidos avances biológicos que han tenido lugar en la última década.

Todos los genomas teóricos que simuló este artículo se introdujeron en 2013 o antes. Como tal, todos los conjuntos de genes habían descartado inadvertidamente genes que los científicos ahora saben que son esenciales, incluidos los genes para la segregación cromosómica y la producción de glicina. A medida que la biología avanza de manera fundamental, también lo hará la biología sintética.

Autoensamblaje dinámico de nanotubos de ADN compartimentados. Comunicaciones de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

Fabricación viva de materiales poliméricos funcionales semi-interpenetrantes. Comunicaciones de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

Biosensores microbianos de células completas: aplicaciones actuales, desafíos y perspectivas futuras. Biosensores y bioelectrónica. Enlace

Un sistema de evolución mediado por ARN sintético en levadura. Investigación de ácidos nucleicos (Acceso abierto). Enlace

(Perspectiva) Hacia una teoría de ingeniería de la evolución. Comunicaciones de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

Moléculas promiscuas para operaciones de archivos más inteligentes en el almacenamiento de datos basado en ADN. Comunicaciones de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

Definición de la arquitectura del genoma en resolución de pares de bases. Naturaleza. Enlace

Una biblioteca de levadura a escala genómica con expresión inducible de genes individuales. Biología de sistemas moleculares (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Los insectos modificados genéticamente con selección de sexo e incompatibilidad genética permiten la supresión de la población. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Ingeniería de deformación basada en CRISPR escalable y automatizada con microfluidos de gotitas. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

Síntesis enzimática de oligonucleótidos de ADN quimérico por en Vitro Transcripción con dTTP, dCTP, dATP y dGTP modificado con 2′-fluoro. Biología sintética ACS. Enlace

Diseño de un interruptor metabólico irreversible para la inducción escalable de la producción química microbiana. Comunicaciones de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

Diseño de detección de quórum sintético Lograr la estabilización de señal independiente del tiempo de inducción para la ingeniería metabólica dinámica de E. coli. Biología sintética ACS. Enlace

Producción del ingrediente de fórmula infantil 1,3-oleína-2-palmitina en Arabidopsis thaliana semillas. Ingeniería metabólica. Enlace

(Preimpresión) Uso de biosensores estructuralmente fungibles para desarrollar biosíntesis de alcaloides mejoradas. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Biosíntesis del precursor de cannabinoides, el ácido olivetólico superando los pasos que limitan la velocidad en Yarrowia lipolytica. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

Desarrollo de una red de regulación dinámica multicapa acoplada al crecimiento que equilibre el nodo malonil-CoA para mejorar (2S) -biosíntesis de naringenina en Escherichia coli. Ingeniería metabólica. Enlace

Combinando ingeniería metabólica y monoterpeno sintasa para de Novo Producción de alcoholes monoterpenos en Escherichia coli. Biología sintética ACS. Enlace

Producción de biocombustible a base de terpenos de alto rendimiento en Rhodobacter capsulatus. Biología sintética ACS. Enlace

Ingeniería de la permeabilidad de Halomonas bluephagenesis mejorado sus propiedades de chasis. Ingeniería metabólica. Enlace

Construcción de herramientas de ADN para hiperexpresión en Marchantia Cloroplastos. Biología sintética ACS (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Los loci de utilización de polisacáridos en Bacteroides determinan la aptitud de la población y las interacciones a nivel de la comunidad. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preprint) Un sistema de diferenciación sintonizable ligero para la creación y control de consorcios en levadura. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

La proteína puente diseñada con doble afinidad por la proteína morfogenética 2 ósea y el colágeno mejora la regeneración ósea para la fusión espinal. Avances de la ciencia (Acceso abierto). Enlace

Análisis comparativo de tres estudios que miden la fluorescencia de construcciones genéticas bacterianas diseñadas. MÁS UNO (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Distinguir entre modelos de expresión génica de mamíferos: modelos tipo telégrafo versus modelos mecanicistas. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Caracterización del crecimiento no exponencial y distribuciones de tamaño celular bimodal en Schizosaccharomyces pombe: un enfoque analítico. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) La adquisición de bucles de retroalimentación adicionales puede optimizar y acelerar la respuesta de la detección de quórum. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preprint) El modelado de células enteras en levadura predice las limitaciones del proteoma específicas del compartimento que impulsan las estrategias metabólicas. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) La dinámica global de las comunidades microbianas surge de las reglas de interacción local. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Preprint) El modelo Monod es insuficiente para explicar el crecimiento de biomasa en la fermentación de levadura limitada en nitrógeno. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

Diseño racional de ARNg basado en datos de unión a factores de transcripción. Biología sintética (Acceso abierto). Enlace

(Revisión) Control óptico de la degradación de proteínas dirigida. Biología química celular. Enlace

(Revisión) Genoma dirigido por el editor en vivo diversificación de bibliotecas. Biología química celular. Enlace

Enriquecimiento dirigido por Cas9 de elementos móviles mediante secuenciación de nanoporos. Comunicaciones de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

Imágenes de la transcripción nativa y la dinámica transcripcional en vivo utilizando una proteína Argonaute etiquetada. Investigación de ácidos nucleicos (Acceso abierto). Enlace

Aplicación de fuerza optoregulada a receptores celulares mediante motores moleculares. Comunicaciones de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

(Perspectiva) El panorama emergente de las tecnologías de secuenciación de proteínas de una sola molécula. Métodos de la naturaleza (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Komagataeibacter tool kit (KTK): un sistema de clonación modular para construcciones multigénicas y secreción de proteínas programada de bacterias productoras de celulosa. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

(Revisión) Biotecnología para diseños seguros de biocontención en una bioeconomía emergente. Opinión actual en biotecnología (Acceso abierto). Enlace

(Revisión) Tendencias bioinformacionales en biotecnología de la uva y el vino. Tendencias en biotecnología (Acceso abierto). Enlace

(Preimpresión) Atestación de procedencia de células humanas utilizando funciones físicas no clonables. bioRxiv (Acceso abierto). Enlace

SILENCIADOR GEN: Una nueva herramienta CRISPR puede alterar el epigenoma de las células humanas, desactivando la expresión génica durante meses. Espectro. Enlace

EL FUTURO DE BIOTECH: ¿Qué sigue para la biotecnología? George Church tiene una lote de predicciones, desde el secuestro de carbono hasta la síntesis de matrices para crear nuevas enzimas en masa. Biotecnología de la naturaleza. Enlace

ADN de HOPPIN ': La transferencia horizontal de genes está ocurriendo en vertebrados y los científicos no siempre entienden por qué. Revista Quanta. Enlace

CITOCINAS SINTÉTICAS: Una compañía llamada Synthekine está diseñando citocinas para que sean más específicas, reduciendo así los efectos secundarios terapéuticos. Biotecnología de la naturaleza. Enlace

STARTUPS SUIZOS: Las nuevas empresas suizas de biotecnología están en auge. Este artículo presenta el panorama. Labiotech.eu. Enlace

PRIMER PLANTAS: La eficiencia y la especificidad de los editores principales están mejorando rápidamente en las plantas, gracias en parte al laboratorio de Caixia Gao en la Academia de Ciencias de China. Naturaleza. Enlace

TRABAJO: Empress Therapeutics está contratando a un biólogo sintético para su sede en Cambridge, Mass. Solicite aquí.


¿Qué fue primero, el organismo o los aminoácidos?

Así que estoy estudiando mucho para intentar prepararme para el curso de biología que empiezo en octubre y tuve un pensamiento mientras leía sobre los aminoácidos esenciales. Entonces, si deben comerse, ¿cómo consume una planta los aminoácidos esenciales? Además, ¿de dónde habrían venido / cuándo habrían evolucionado para ser consumidos para ayudar a construir las proteínas que son necesarias para la vida en primer lugar? Se parecía un poco a la antigua pregunta: ¿qué fue primero el huevo o la gallina? Lol una explicación sería muy apreciada !!

Los autótrofos, como las plantas y las algas, conservan la capacidad de producir todos los aminoácidos que necesitan y todos los aminoácidos esenciales (EAA) que necesitan los animales (aunque a menudo no en las mismas proporciones que los animales). Muchos hongos y bacterias también retuvieron todas estas vías.

Pero con el advenimiento de los heterótrofos animales (metazoos), se perdieron las vías de biosíntesis más largas o más difíciles de los EAA. Los primeros animales podían depender de las plantas y las algas para obtener estos aminoácidos. Si en todas las situaciones de inanición, un animal temprano muere por falta de calorías antes de que la falta de EAA se convierta en un problema, entonces no hay beneficio de supervivencia al mantener estas vías.

Esta pérdida de función ocurrió muy temprano en la evolución de los metazoos. (Casi) todos requieren el mismo conjunto de nueve EAA, lo que significa que la pérdida de estas vías probablemente ocurrió muy poco después de que surgieran los estilos de vida heterotróficos. Las únicas excepciones conocidas son algunos anenomas marinos, que recuperaron la vía derivada del shikimato para los EAA aromáticos, no a través de la evolución espontánea, sino a través de transferencias de genes de bacterias y dinoflagelados.

Los metazoos como nosotros en realidad conservan algunos de los genes de las enzimas en la biosíntesis de EAA. Estas enzimas quizás cumplieron múltiples funciones en el antepasado común de los metazoos, y aunque se perdieron sus funciones en la biosíntesis de EAA, sus otras funciones siguieron siendo lo suficientemente importantes como para conservar los genes.

Un ejemplo evolutivamente más reciente de este tipo de pérdida metabólica de función es el requerimiento nutricional de vitamina C de todos los primates, incluidos los humanos. Hace unos 61 millones de años, se produjo una mutación en el gen de la l-gulono-lactona oxidasa, el último paso en biosíntesis de vitamina C, en nuestro antepasado. Pero para los animales que comían fruta todo el día todos los días, no importaba. Los seres humanos aún conservan un gen altamente mutado y no funcional (también conocido como `` pseudogen '', una especie de fósil genético) para esta enzima, pero para nuestros antepasados ​​no importaba mucho hasta que algunos comenzaron a emprender largos viajes en barco sin plantas frescas. comer.


Mutaciones que alteran el cuerpo en humanos y moscas

Me convertí en escritor científico, alrededor de 1980, porque no pensé que las moscas con patas saliendo de sus cabezas (mi investigación de doctorado) tuvieran mucho que ver con la salud humana o la biología. Así que cuando vi las palabras "Una transformación homeótica humana" en el índice de la edición de mayo del American Journal of Human Genetics, me quedé tan fascinado como una persona normal recibiría una copia de People with a celebrity on la cubierta.

De las mutaciones homeóticas y los expedientes X

Una mutación homeótica mezcla partes del cuerpo, de modo que a una mosca le crece una pata en la cabeza, antenas en la boca o luce un par de alas dobles. La designación de partes del cuerpo comienza en el embrión temprano, cuando las células se parecen pero ya están predestinadas, gracias a gradientes de proteínas "morfógenas" que programan una región particular para elaborar estructuras particulares. Mezcle los mensajes y una pierna se convierte en una antena o, como en el artículo de AJHG, un niño desarrolla dos mandíbulas superiores, en lugar de una superior y una inferior.

Una vez conocí a los mutantes homeóticos de Drosophila melanogaster íntimamente, mientras mapeaba arcaicamente sus genes. Poco después de dejar el laboratorio de Thom Kaufman en la Universidad de Indiana (donde escribí una novela romántica sobre la mosca de la fruta, además de mi tesis), el postdoctorado Matt Scott y su compañera de estudios de posgrado Amy Weiner se dirigían a la homeobox, una base de 180 secuencia que codifica una parte de la proteína que se une a otras proteínas que activan conjuntos de otros genes, creando un embrión, sección por sección.

Pronto, aparecieron homeocajas en todo tipo de genomas, afectando las posiciones de pétalos, patas y segmentos larvales, los genes misteriosamente dispuestos en sus cromosomas en el orden preciso en el que se despliegan en el desarrollo. Los mutantes homeóticos incluso protagonizaron un episodio de The X-Files.

Las mutaciones homeóticas causan algunas enfermedades humanas. En los linfomas, los glóbulos blancos se desvían hacia el linaje equivocado, y en el síndrome de DiGeorge, el timo y las paratiroides faltantes y los oídos, nariz, boca y garganta anormales hacen eco de las anomalías en Antennapedia, la mosca de piernas en la cabeza en la foto. Los dedos adicionales y fusionados y diversas alteraciones óseas también se derivan de mutaciones homeóticas.

Por desgracia, ningún homeótico humano me pareció tan atractivo como una mosca de dos alas, hasta que vi fotos de los rostros diminutos de los niños con la mandíbula superior inferior.

Dos mandíbulas superiores

El descubrimiento de las mutaciones homeóticas que convierten una mandíbula inferior (mandíbula) en una mandíbula superior (maxilar) comenzó con un pediatra astuto. Michael L. Cunningham, MD, PhD, director del Centro Craneofacial Infantil de Seattle, quien también tiene entrenamiento en anatomía y embriología, estaba examinando la mandíbula de una niña con lo que se conocería como síndrome auriculocondilar o SCA.

La afección, descrita originalmente en 1978 y también llamada síndrome de "orejas de signo de interrogación", puede torcer las orejas en la forma de dichos signos de puntuación y altera el desarrollo de la articulación temporomandibular y la mandíbula. La cabeza y la boca son tan pequeñas que los niños deben someterse a cirugías para poder respirar y comer normalmente. El SCA es una enfermedad rara: menos de 1 de cada 50.000 recién nacidos la padece.

El Dr. Cunningham notó, al examinar a la niña en 1998, que la mandíbula inferior tenía áreas óseas inusuales que se fusionaban con sus pómulos. “Ver su mandíbula haciendo eso nos dio la idea de que su mandíbula inferior tenía el patrón de una mandíbula superior. Y el hecho de que su madre también estuviera afectada me hizo pensar que habíamos encontrado una condición nueva ”, dijo.

A lo largo de los años, cuando el equipo del Dr. Cunningham cuidó a la niña, notó que se formaba tejido carnoso dentro de su boca a ambos lados de la mandíbula que parecían mitades de un paladar blando duplicado con una úvula en cada lado, que es exactamente lo que ellos estaban, simplemente en el lugar equivocado. “Era obvio que su mandíbula inferior tenía el patrón de un maxilar y un cigoma (pómulo)”, recordó.

Secuenciación del exoma completo

La búsqueda para encontrar una mutación causal comenzó, como suelen hacer tales búsquedas, con un modelo animal: el Dlx5 / Dlx6 ratón. Las mutaciones en este gen Hox causan una mandíbula pequeña y malformada en los ratones, una "malformación de mano / pie partida" en los humanos, y patas y antenas que aparecen donde no pertenecen, o faltan donde pertenecen, en las moscas.

Pero cuando el grupo y los colaboradores de Cunningham secuenciaron Dlx5 / Dlx6 así como un gen descendente llamado endotelina, en el paciente y en algunos otros, los genes no tenían mutaciones. Algo más estaba causando la mandíbula extrañamente duplicada / deficiente de ACS.

El siguiente paso: la secuenciación completa del exoma, gracias a la colaboración con Mark J. Rieder, PhD, del departamento de ciencias del genoma de la Universidad de Washington y colaboradores de Francia, Australia, San Francisco y Tucson. Compararon las partes de los genomas que codifican proteínas en tríos de padres e hijos de cinco familias, consultando algunos pedigrí adicionales que proporcionaron otros investigadores.

Los resultados fueron notables, en algunos aspectos.

Primero, los investigadores descubrieron "dos causas genéticas distintas de un solo síndrome de malformación humana ... en la misma vía ... en un experimento", dijo Cunningham, refiriéndose a los genes llamados PLCB4 y GNAI3. Ambos afectan la vía de señalización de la endotelina, pero a través de diferentes rutas: PLCB4 mutaciones inactivan la estimulación, mientras que GNAI3 las mutaciones potencian una señal inhibitoria. Las pistas vinieron del pez cebra con mandíbulas similares y un PLCB4 mutación. los GNAI3 la mutación, sin embargo, no tenía contraparte animal conocida. (Los investigadores aún no saben exactamente cómo las mutaciones causan SCA).

El segundo resultado inesperado fue que todas las mutaciones en ambos genes afectan a aminoácidos que son idénticos en todos los vertebrados, moscas e incluso hongos, lo que indica que los genes son esenciales para la vida multicelular.

En tercer lugar, las mutaciones no están en Hox genes, pero en sus controles.

La fotografía más grande

El descubrimiento de dos genes detrás del SCA seguramente ayudará en el diagnóstico de este síndrome y otros relacionados. Pero las implicaciones son más amplias, de cuatro formas.

# 1 EVOLUCIÓN Cuando la mutación descarrila el desarrollo de manera similar en especies tan diferentes como un ser humano y una mosca, el descenso de un ancestro común es una explicación mucho más lógica que los repetidos cambios genéticos idénticos o que un Creador lo deje caer.

# 2 SECUENCIACIÓN DE EXOMAS COMPLETOS Se avecina la obsolescencia. “La secuenciación del exoma es tan poderosa que las mutaciones pronto dejarán de ser lo que buscamos. Las mutaciones serán fáciles de encontrar, incluso aburridas. Es la biología la que será difícil de descifrar: función de las proteínas, regulación de la expresión, epigenética y biología del desarrollo ... aquí es donde pasaremos cada vez más de nuestro tiempo ", dijo Cunningham.

# 3 MI OPCIÓN DE CARRERA Me di cuenta, con el elegante trabajo sobre la doble mandíbula en el que se ve un maxilar desde dos perspectivas, que las mutaciones homeóticas son una metáfora de mi carrera: usar mi conocimiento de la genética para comunicar los resultados de la investigación, en lugar de investigar moléculas y mecanismos.

# 4 ORGANISMOS MODELO El descubrimiento de las mutaciones detrás de ACS ilumina el valor de la investigación sobre organismos modelo. Estaré escribiendo comunicados de prensa para la próxima Reunión de Organismos Modelo para la Biología Humana - Genética del Cáncer de 2012 en Washington, D.C., del 17 al 20 de junio. Espero ser invitado al blog del mundo de los gusanos, el pez cebra, las ranas y los ratones y, por supuesto, la noble mosca de la fruta.

Las opiniones expresadas son las del autor (es) y no son necesariamente las de Scientific American.


Seguimiento de mutaciones de pico de SARS-CoV-2: evidencia de una mayor infectividad de D614G

Resumen. & # 160 Una variante del SARS-CoV-2 que lleva el cambio de aminoácido de la proteína Spike D614G se ha convertido en la forma más prevalente en la pandemia mundial. El seguimiento dinámico de las frecuencias variantes reveló un patrón recurrente de aumento de G614 en múltiples niveles geográficos: nacional, regional y municipal. El cambio ocurrió incluso en epidemias locales donde la forma D614 original estaba bien establecida antes de la introducción de la variante G614. La consistencia de este patrón fue estadísticamente significativa, lo que sugiere que la variante G614 puede tener una ventaja de aptitud. Encontramos que la variante G614 crece a títulos más altos como viriones pseudotipados. En los individuos infectados, G614 se asocia con umbrales de ciclo de RT-PCR más bajos, lo que sugiere cargas virales de las vías respiratorias superiores más altas, aunque no con una mayor gravedad de la enfermedad. Estos hallazgos arrojan luz sobre cambios importantes para una comprensión mecanicista del virus y respaldan la vigilancia continua de las mutaciones de Spike para ayudar en el desarrollo de intervenciones inmunológicas.


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¿De dónde se origina realmente la sangre Rh negativa, ya que he visto varios sitios que hablan de sangre reptil y sangre de los dioses? ¿De qué se trata todo eso y hay algo de verdad en lo que se dice?

-Un adulto curioso de California

¡Qué pregunta más interesante sobre la sangre Rh negativa! Sería genial pensar que nuestros antepasados ​​humanos se criaron con reptiles y / o dioses. Sin embargo, no hay evidencia que respalde esto.

De hecho, la sangre Rh negativa es un rasgo común que algunas personas tienen y otras no. De esta manera, no es más extraño que diferentes colores de ojos o cabello.

Entonces, ¿de dónde provienen este tipo de diferencias? ¡Vienen de nuestro ADN!

Recuerde, el ADN es el manual de instrucciones que nos hace quienes somos. Existe ADN que controla nuestro color de cabello y ojos, nuestro tipo de sangre y casi todo lo demás sobre nosotros.

Tenemos diferentes rasgos debido a pequeñas diferencias en nuestro ADN. Y cuando miramos a las personas Rh negativas y Rh positivas, vemos el tipo de diferencia habitual. No es necesario invocar extraterrestres, dioses o reptiles. Es simplemente biología.

Entonces, ser Rh negativo no es más extraño que tener ojos azules o cabello rojo. Pero algunas personas piensan que debe ser especial debido a los efectos que a veces puede tener sobre el embarazo.

Cuando una madre Rh negativa está embarazada de un niño Rh positivo, el sistema inmunológico de la madre puede atacar la sangre del bebé. Esto puede hacer que el bebé se enferme gravemente o incluso muera. Esto se llama enfermedad hemolítica del recién nacido o HDN.

HDN hace que parezca que la madre está rechazando al niño. Como si la madre y el niño fueran de diferentes especies.

Pero no lo son. Mamá tiene una diferencia de ADN normal que puede tener efectos negativos en su embarazo.

Esta diferencia probablemente se ha mantenido porque también tiene algunos puntos buenos. Algunos investigadores piensan que puede hacer que las personas sean más resistentes a ciertos parásitos como Toxoplasma. En algunas situaciones, lo bueno de la resistencia a los parásitos triunfa sobre lo malo de los problemas del embarazo.

Para el resto de esta respuesta, me enfocaré en cómo surgen las diferencias en el ADN y cómo pueden extenderse por toda la población. Al final, verá que ser Rh negativo es solo una diferencia de ADN ordinaria que sucedió de la manera en que este tipo de cosas suelen suceder.

El ADN puede cambiar y cambia

Como indiqué antes, cada uno de nosotros tiene un conjunto diferente de ADN que nos hace únicos a nuestra manera especial. Las diferencias que vemos en el ADN de cada persona se deben en última instancia a mutaciones.

Una mutación es simplemente un cambio en el ADN. Y ocurren todo el tiempo.

Por ejemplo, las mutaciones pueden ocurrir cuando las células se dividen para producir nuevas células. Cada vez que una célula se divide, necesita copiar su ADN. Ocasionalmente, se produce un error y la nueva célula tiene un cambio de ADN.

Cosas externas como la luz ultravioleta del sol también pueden causar mutaciones al dañar el ADN. La celda normalmente puede solucionar estos problemas, pero a veces no hace su trabajo a la perfección y el error permanece. Ahora hay una nueva mutación.

Si este tipo de cambios ocurren en un óvulo o un espermatozoide, pueden transmitirse a la siguiente generación. Lo crea o no, de aquí es de donde provienen todas las maravillosas variaciones que vemos a nuestro alrededor. Incluyendo tener sangre Rh negativa. (Haga clic aquí para obtener información sobre cómo un individuo hereda genéticamente el Rh negativo).

No todos los cambios en el ADN son malos

Cuando piensas en una mutación, probablemente pienses en arañas gigantes atacando San Francisco. O enfermedades terribles como la fibrosis quística o el cáncer.

Pero no todas las mutaciones son malas.Pueden tener efectos positivos y negativos en el cuerpo y son importantes para la evolución de la vida. Estas variaciones genéticas (como se llaman las mutaciones establecidas) nos ayudan a evolucionar y mantenernos fuertes como especie.

El color de los ojos es un gran ejemplo de cómo las mutaciones del ADN pueden provocar variaciones genéticas. Al principio, casi todas las personas tenían ojos marrones. Luego, con un solo cambio de ADN, el azul, el verde, el avellana y todos los demás colores de ojos se hicieron posibles.

Otro buen ejemplo tiene que ver con grupos de personas que consumen mucho almidón. Nuestros cuerpos digieren el almidón usando algo llamado amilasa.

Hace mucho tiempo, la dieta humana tenía muy poco almidón. Entonces producimos muy poca amilasa.

A medida que las culturas comenzaron a comer más almidón, a las personas que tenían una mutación que les hizo producir más amilasa les fue mejor. Tuvieron más hijos y, finalmente, su mutación se convirtió en la norma.

Esto no sucedió en culturas que continuaron comiendo muy poco almidón. La mutación de la amilasa no se volvió común, por lo que la mayoría de ellos todavía producían muy poca amilasa.

Al observar nuestro ADN, podemos ver historias similares sobre la digestión de la leche o el trato con el aire enrarecido de la meseta tibetana. Existe una mutación poco común que se vuelve común a medida que las condiciones cambian para favorecer la mutación. Así es como la especie humana puede evolucionar en todo el mundo.

Este tipo de cosas tiene sentido para estas mutaciones. Pero, ¿qué pasa con Rh? ¿Cómo es posible que algo que hace que mamá hiera y, a veces, incluso mate a su hijo, se propague entre la población? Al tener algunas ventajas que superan a las desventajas.

El Yin y el Yang de Rh

La sangre Rh negativa es muy rara y existen pros y contras de tener este tipo de sangre. Como mencioné anteriormente, tener sangre Rh negativa puede causar problemas durante el embarazo a la madre y al niño. Pero no es necesariamente del todo malo.

Una idea es que las personas Rh negativas pueden ser resistentes a algunos de los efectos del parásito Toxoplasma. Este parásito puede invadir nuestro cuerpo y dañar el cerebro, especialmente en los bebés.

Parece que las personas Rh negativas pueden verse menos afectadas por este parásito. En áreas con mucho Toxoplasma, ser Rh negativo podría ser una ventaja. Los efectos menos graves del parásito pueden superar los efectos sobre el embarazo.

Las personas Rh negativas también pueden ser resistentes a otros virus o parásitos que aún no hemos descubierto. ¡Aún queda mucho por entender!

Si bien todavía no tenemos un control sólido sobre todas las ventajas de tener sangre Rh negativa, entendemos bastante bien las ventajas de la anemia de células falciformes (SCA). El SCA es una enfermedad genética que afecta a millones de personas en todo el mundo.

Las ventajas de la anemia de células falciformes (SCA) se comprenden mucho mejor. El SCA es causado por una mutación del ADN que afecta a los glóbulos rojos. Bajo ciertas condiciones, estos glóbulos rojos se forman en forma de hoz y causan todo tipo de problemas. La mayoría de las personas con SCA mueren demasiado temprano en la vida. No hay mucha ventaja ahí.

La ventaja proviene de las personas que son portadoras de la enfermedad pero que no la padecen. Estas personas se denominan portadoras y son resistentes a la malaria.

La idea es que los beneficios de ser portador superen el costo de tener un hijo ocasional con SCA. Al menos en áreas donde la malaria es común.

Sin duda, algo similar está sucediendo con ser Rh negativo. La resistencia al Toxoplasma puede ser suficiente o puede haber otras ventajas que aún no conocemos.

¡Ahí vas! Gran pregunta y, con suerte, esta respuesta confirma el hecho de que la sangre Rh negativa se origina a partir de una mutación en el gen RHD. ¡Espero que toda esta nueva información te anime a descubrir tu tipo de sangre!