Grandes científicos de la Biología Celular: Christiane Nusslein-Volhard

 Información preparada por la alumna Lidia Maganto López  de la asignatura de Biología II: Biología Celular de primer curso del Grado de Biología de la Universidad Rey Juan Carlos.

Nació en el año 1942, en Magderburgo, Alemania. Estudió bilogía, bioquímica y física en la Universidad de Francfort.

Realizó su tesis doctoral en el año 1973 y dos años mas tarde ingresó en el laboratorio de Walter Gehring, en Suiza. En 1985 fue nombrada directora del área biológica del desarrollo.

Recibió el premio Nobel de medicina en el año 1995 por sus descubrimientos sobre el control genético del desarrollo precoz del embrión, aparte de recibir también numerosos reconocimientos y medallas en varias universidades.

Nusslein fue junto con el científico Eric Wieschaus, la única científica que estudiaba las mutaciones embrionarias de la mosca de la fruta. Estudió como los genes afectaban al desarrollo de los organismos y como podían causar defectos en el embrión. Ambos descubrieron en el huevo de la mosca una organización controlada por genoma materno de gradiente morfogenético (proceso por el cual se desarrollan en el embrión los organos adultos) se explican así  las malformaciones congénitas en el ser humano.

Información obtenida en wikipedia y mujeres que hacen la historia

Grandes científicos de la Biología Celular: Louise T. Chow

 Información preparada por la alumna Guiomar Fernández-Pacheco Moya de la asignatura de Biología II: Biología Celular de primer curso del Grado de Biología de la Universidad Rey Juan Carlos.

Nació en Hunan (China), en 1943, estudió Química Agrícola en la Universidad  de Taiwán y se graduó enquímica en el instituto de tecnología de California, actualmente es una profesora de Genética molecular y Genética Bioquímica en la Universidad de Alabama, Birmingham.  Ha recibido los premios American College of Physicans Awards (1996) por su distinguido logro en medicina, el UAB Medical Dean’s Award (2012), el UAB President’s Awards (1995 y 2015) y el Distinguished Alumna Awards por ser considerada su Alma Mater (2012). A pesar de todo, en 1993 no se le concedió el Premio Nobel de Medicina a pesar de su colaboración en el descubrimiento de la maduración del ARN.

Sus principales hallazgos los ha realizado junto a su marido Thomas Broker; en 1977 descubrieron losintrones, segmentos de ADN que son transcritos al ARN pero que nunca son traducidos a secuencias de proteínas. Se ha interesando en aclarar la organización de los genomas y la regulación de los genes de las procariotas, eucariotas y sus virus. Durante más de tres décadas sus estudios se han enfocado en el entendimiento del ciclo de infección del virus del papiloma en humanos, las interacciones del virus-huésped y los mecanismos de  la evolución de neoplásicos de los patógenos predominantes causantes de este cáncer para así poder acabar con este virus.

Tomado en http://academy.asm.org/ (American Sociaty for Microbiology) y el libro Mujeres en la ciencia y tecnología escrito por Rosa Mª y Teresa Claramunt Vallespí. UNED, 2012.

Grandes científicos de la Biología Celular: Narry Kim

 Información preparada por la alumna Guiomar Fernández-Pacheco Moya de la asignatura de Biología II: Biología Celular de primer curso del Grado de Biología de la Universidad Rey Juan Carlos.

Narry Kim nació en 1969 en Corea del Sur, es bioquímica y microbióloga, obtuvo su doctorado en la Universidad de Oxford donde estudió las funciones de proteínas retrovirales, después completó su postdoctorado en el laboratorio de Gideon  Dreyfuss en la universidad de Pensilvania, en 2001 volvió a la Universidad Nacional de Seúl donde estableció su propio laboratorio. Ha recibido los premios Thomson Scientific Citation Laureate Award (2007), Woman Scientist of the Year (2007), L’Oreal-UNESCO Women in Science Award (2008), Ho-Am Prize in Medicine (2009).

Su mayor contribución fue el trabajo de la biogénesis del micro-ARN. Su laboratorio se encarga de investigar cómo los micro-ARN son producidos y regulados, además de qué hace el micro-ARN para modular la señalización de las células y su destino. Su grupo de investigación  ha identificado diversos factores clave en la senda del micro-ARN incluyendo el Drosha y ha contribuido a un mejor entendimiento de cómo la regulación de la expresión génica mediada en el micro-ARN implica un manteamiento de la célula madre embrionario y desarrollo de la célula cancerosa. También descubrió la base molecular para el reconocimiento de pre-miARN.

Tomado en http://www.cell-symposia-rna-2014.com/ y wikipedia

Grandes científicos de la Biología Celular: Jill Farrant

 Información preparada por la alumna Guiomar Fernández-Pacheco Moya de la asignatura de Biología II: Biología Celular de primer curso del Grado de Biología de la Universidad Rey Juan Carlos.

Jill Farrant nació en 1961, es profesora de biología molecular y celular en la Universidad de Cape Town, Sudáfrica, ganó el Harry Oppenheimer Fellowship Award en 2010 y el L’Oréal-UNESCO Awards for Women in Science en 2012.

En la actualidad está investigando la habilidad de ciertas especies de plantas que son capaces de sobrevivir sin agua durante largos periodos de tiempo. Indicó que todas las plantas tienen los genes que activan la tolerancia a la desecación, pero la mayoría solo las utilizan cuando producen semillas. Según Jill Farrant, con la resurrección de las plantas se podrían encender estos genes en sus hojas y raíces cuando una sequía tiene lugar. Su principal objetivo es desarrollar la tolerancia a la sequía en los cultivos  para nutrir a las poblaciones de zonas áridas, además de conseguir posibles aplicaciones a la medicina.

Tomado de Wikipedia

EFECTOS DEL USO DE INSECTICIDAS EN COMUNIDADES DE PLANTAS ANUALES

 Información preparada por la alumna Gema Sánchez López-Baltasar de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica.

 

El empleo de insecticidas se conoce desde el siglo XVI, estos compuestos químicos son utilizados para controlar las plagas que ponen en peligro los cultivos (Moreno, 2003).

Muchos insecticidas como los piretroides o los insecticidas neonicotinoides son neurotóxicos (Sánchez-Bayo, 2011), es decir presentan efectos nocivos sobre el sistema nervioso. Si  éstos no son letales de forma directa, sí que pueden producir efectos crónicos e influir en su comportamiento. Algunos efectos observados son, la disminución de la reproducción, hiperactividad, disminución de la capacidad de vuelo (Haynes, 1988), diminución de la orientación, y una menor recolección de alimento (Rortais et al, 2005).

Este extendido uso de insecticidas y los efectos nocivos que provocan, están dando lugar a una disminución en el número de individuos y diversidad de los polinizadores (abejas, avispas, mariposas, polillas, etc.) (Kato & Kawakita, 2004), puesto a que se encuentran muy expuestos cuando visitan las plantas rociadas con estos insecticidas (Decourtye & Devillers, 2010). Esta exposición es dependiente del modo de aplicación de estos compuestos químicos; el uso de avionetas y pistolas fumigadoras, aumentan la intoxicación de los polinizadores por contacto directo, puesto que el insecticida se rocía en el follaje de la planta. En el caso de la  aplicación  en las semillas o en sustrato da lugar a la intoxicación por la ingesta del polen o néctar (Rortais et al, 2005).

Esta disminución en la abundancia de polinizadores es comparable con la disminución en el número de especies de plantas (Decourtye & Devillers, 2010). Esto es debido al mutualismo e interacción existente entre plantas y polinizadores (Kato & Kawakita, 2004).

Cuando desaparece la interacción entre ambas, suele disminuir el éxito reproductivo entre las plantas dando lugar a endogamias; también  es menor el número de semillas que genera y por tanto da lugar a una menor  viabilidad genética de las especies y de las comunidades (Bascompte  & Jordano, 2008). Por tanto cabe pensar que la disminución en el número de polinizadores que llega a las plantas anuales afectará a la diversidad de las comunidades y al funcionamiento de este tipo de ecosistemas terrestres (Observatorio de Agentes Polinizadores (APOLO), 2012).

Bibliografía

–    Bascompte, J. & P. Jordano (2008). Redes mutualistas de especies. Investigación y Ciencia, septiembre 2008: 50-59.

–    Decourtye, A., & Devillers, J. (2010). Ecotoxicity of neonicotinoid insecticides to bees. In Insect nicotinic acetylcholine receptors (pp. 85-95). Springer New York.

–    Haynes, K. F. (1988). Sublethal effects of neurotoxic insecticides on insect behavior.Annual Review of Entomology, 33(1), 149-168.

–    Kato, M., & Kawakita, A. (2004). Plant-pollinator interactions in New Caledonia influenced by introduced honey-bees. American Journal of Botany, 91: 1814-1827.

–  Moreno Grau, M. D. (2003). Pesticidas. Toxicología Ambiental. Evaluación de riesgo para la salud humana. 281-308.

–     Observatorio de Agentes Polinizadores (APOLO). (2012). Polinización y biodiversidad: estado actual del conocimiento. Accesible en http://apolo.entomologica.es/index.php

–    Rortais, A., Arnold, G., Halm, M. P., & Touffet-Briens, F. (2005). Modes of honeybees exposure to systemic insecticides: estimated amounts of contaminated pollen and nectar consumed by different categories of bees. Apidologie, 36(1), 71-83.

–   Sánchez-Bayo, F. (2011). Impacts of agricultural pesticides on terrestrial ecosystems.Ecological Impacts of Toxic Chemicals, 63-87.

Efectos de los metales pesados en las plantas

 Información preparada por el alumno Daniel Alejandro Truchado Martín de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica.

 

El término “metales pesados” se refiere a un conjunto de elementos metálicos y a algún semimetal, que no son esenciales (no forman parte de la materia viva) y presentan un efecto tóxico para los seres vivos. Algunos ejemplos son el cadmio (Cd), el plomo (Pb) o el mercurio (Hg).

Las plantas no son una excepción, y la presencia de metales pesados en el suelo tiene una serie de efectos negativos sobre ellas. Sin embargo, también presentan una serie de mecanismos de resistencia a este tipo de contaminantes.

Entre los efectos negativos, se puede encontrar una inhibición del crecimiento de la planta, ya sea de las raíces como del resto de órganos. También tienen lugar un gran número de daños estructurales, puesto que la presencia de metales pesados en el interior de las células provoca la aparición de especies reactivas de oxígeno (ROS), produciendo estrés oxidativo. Esto, además, produce una inestabilidad de las membranas celulares.

Los metales pesados también afectan a la planta en sus actividades fisiológicas y bioquímicas. En el caso de la anhidrasa carbónica, el átomo de zinc presente en su centro activo es reemplazado por uno de metal pesado, produciendo una gran disminución de su actividad. Lo mismo sucede con varias de las enzimas implicadas en el ciclo de Calvin. Otros efectos negativos de los metales pesados en plantas son la disminución del contenido en clorofila y del potencial hídrico en las hojas, o el cierre estomático, con la consiguiente falta de CO2 para llevar a cabo una correcta fotosíntesis.

En cuanto al banco de semillas de un medio contaminado, también se ve afectado de forma negativa por la presencia de metales pesados. La mayoría produce un retraso en la germinación, y en algunos casos como con el plomo, la germinación es inhibida. Cuando la germinación tiene lugar, los embriones presentan tales alteraciones morfológicas y/o fisiológicas que, en muchos casos, acaban muriendo.

En relación a los mecanismos de resistencia frente a metales pesados, las plantas poseen una gran variedad de ellos. A nivel celular, la planta puede bloquear o reducir el flujo de entrada del metal pesado mediante la regulación de transportadores de membrana. También puede darse un bombeo extracelular del metal. Otro mecanismo de resistencia consiste en quelar al metal en el interior de la célula para que no interfiera con el metabolismo, o incluso llegar a bioacumularlo en vacuolas para expulsarlo posteriormente.

Las plantas poseen tres tipos de moléculas capaces de quelar al metal pesado: el glutatión, las fitoquelatinas y las metalotioneínas. El glutatión es un tripéptido que contiene cisteína. Puede unirse al metal y ser excretado posteriormente, o puede atenuar el efecto de la producción de ROS producidas por la presencia del metal en las células. Las fitoquelatinas son oligopéptidos formados por la condensación de varias moléculas de glutatión. Se unen al metal para evitar que produzca daños a la célula y son las más abundantes de las moléculas capaces de quelar metales pesados. Por último, las metalotioneínas son proteínas ricas en cisteína (al igual que las anteriores, con grupos –SH que se van a unir al metal). Su expresión es inducible por el metal pesado.

Los tres tipos de moléculas van a secuestrar el metal pesado para luego ser excretado al medio externo.

Algunas plantas pueden precipitar o inmovilizar el metal pesado en la superficie o en los tejidos de la raíz para así impedir que llegue a la parte aérea.

Un grupo de plantas pertenecientes a varias familias distintas reciben el nombre de hiperacumuladoras, ya que son capaces de absorber entre el 0,1 y el 1% de su peso seco del metal pesado y acumularlo en sus partes aéreas sin sufrir efecto fitotóxico. Esto es posible gracias a la rápida translocación del metal a las hojas y su posterior detoxificación y secuestro en ellas.

Con algunos metales como el Hg, algunas plantas son capaces de absorberlo junto con el agua del suelo, metabolizarlo y liberarlo mediante transpiración en forma de dimetil mercurio a través de los estomas.

Estas últimas propiedades han sido muy utilizadas para la fitorremediación, con el objetivo de eliminar la presencia de un metal pesado de suelos contaminados.

 

Bibliografía:

Cobbett, C. 2002. Phytochelatins and Metallothioneins: Roles in Heavy Metal Detoxification and Homeostasis. Annual Review of Plant Biology. 53: 159-182

Navarro-Aviñó, J. P., Aguilar, I. & Lopez-Moya, J. R. 2007. Aspectos bioquímicos y genéticos de la tolerancia y acumulación de metales pesados en plantas. Ecosistemas. 16: 10-25

Rascio, N. 2011. Heavy metal accumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting? Plant science. 180: 169-181

Sunil Kumar, S. & Shyamasree, G. 2013. Effect of heavy metals on germination of seeds. Journal of Natural Science, Biology and Medicine. 4: 272-275