Los científicos de planta estadounidenses buscan el frente unido

Academia y la industria se unen para forjar el plan decenal.

La hierba perenne Miscanthus giganteus x tiene todos los ingredientes de una súper estrella de biocombustibles. Crece rápidamente, convierte la luz solar en biomasa diez veces más eficiente que el promedio de las plantas y tiene poca necesidad de fertilizantes.

Pero el señor x giganteus es un dolor de cabeza en el laboratorio. Su genoma tiene pocos marcadores para ayudar a los cultivadores a un seguimiento de los genes deseables, y se sabe poco sobre cómo se regula sus características importantes, como la tolerancia al frío y la eficiencia del agua. También es un híbrido estéril, lo que complica los intentos de mejoramiento genético. "Tiene una gran promesa," dice Neal Gutterson, presidente de Mendel Biotechnology, una empresa en Hayward, California, que es el desarrollo de la hierba como un cultivo de biocombustibles. "Pero desde una perspectiva de investigación, es tan dolorosamente subdesarrollada."

Gutterson espera que la primera Cumbre para trazar el futuro de la ciencia de las plantas en EE.UU. va a cambiar eso, animando a los investigadores para hacer frente a la naturaleza genómica de los nuevos cultivos para biocombustibles de una manera más sistemática.

La reunión de septiembre direccción, organizado por el Instituto Médico Howard Hughes en Chevy Chase, Maryland, es la idea de Gary Stacey, un experto en las interacciones host–microbe en plantas en la Universidad de Missouri en Columbia. Tras su paso por la presidencia del Comité de asuntos públicos de la Sociedad Americana de Biólogos Vegetales, en Rockville, Maryland, Stacey dio cuenta de que "estábamos hablando en el Congreso con voces demasiado disonantes. Estaba claro que teníamos que empezar a cantar himnos de la misma . " 

En la cumbre, Stacey pretende reunir a científicos de las universidades y la industria junto con representantes de organismos de financiación y las asociaciones de productores para elaborar un plan de diez años para la biología de las plantas. En la reunión la agenda son los temas de bioenergía y la informática, como objetivo primordial es de predecir cómo una planta con un determinado conjunto de genes se comportarán en diferentes ambientes. La lista resultante de las prioridades se debería poner en coordinación con la ayuda a través de una comunidad científica diversa y contribuir a orientar los fondos que recibe de una gran variedad de fuentes federales. "Es una idea muy inteligente", dice Karen Cone, director de programa en los EE.UU. National Science Foundation (NSF). "Se dará a la comunidad de ciencia de las plantas una oportunidad para articular una visión de futuro que influirá en las agencias de financiamiento."

   
Stacey comenzó presionando para la reunión de hace cinco años, tomando prestado un concepto de nosotros los astrónomos y astrofísicos de los EE.UU., que encuesta a su campo una vez en una década para identificar las prioridades científicas y posibles proyectos de rango. Con la cumbre de la planta, se espera tender un puente sobre una divisoria a veces mordaz entre los investigadores que se especializan en cosechas y los que trabajen con los sistemas modelo tales como thaliana de Arabidopsis, una mala hierba de rápido crecimiento con un pequeño genoma que sirva como referencia para las plantas que son más duras de estudiar. En ese momento, los investigadores de Arabidopsis ya tenía su propio proyecto de diez años: la Arabidopsis 2010, financiado por la NSF, que tuvo como objetivo identificar la función de cada gen de Arabidopsis para el año 2010.

Stacey dijo que la necesidad de la planificación general es ahora aún mayor porque la financiación para el proyecto de Arabidopsis 2010 se ha agotado y no se extenderá. Muchos investigadores de Arabidopsis esperan ahora a aplicar lo que han aprendido de las malas hierbas a las especies de importancia agrícola con genomas que antes se consideraban demasiado grande para hacer frente. "Es hora de avanzar en otras especies", dice el Cono Sur.

Como objetivos de la investigación es obtener límites de las especies más ambiciosa y transversal, los científicos de plantas tendrán que coordinar sus actividades. "Estamos cada vez más como las ciencias físicas en el sentido de que tenemos que tener proyectos más grandes con enormes cantidades de información", dice Gutterson. "Si no pensamos en ello antes de tiempo y crear interacciones a gran escala, no se puede avanzar en la ciencia con eficacia." 

Aunque las encuestas decenales de los astrónomos toman años para reunir, Stacey y los organizadores de la Sociedad Americana de Biólogos Vegetales esperanza para emitir un informe a principios de 2012, y luego lo distribuya a los miembros del Congreso y los organismos de financiación. El equipo ya ha elaborado una lista de una docena de temas que se abordarán durante los dos días y en general solicitudes de la comunidad después de la reunión.

Una de las claves para el éxito de la cumbre, dice Gutterson, será la participación de los ecologistas, cuya experiencia se está convirtiendo cada vez más valioso, porque incluso los biólogos moleculares están acudiendo en masa a aprender más sobre cómo los genes y procesos estudian la función de los ambientes naturales. Stacey espera que los participantes en la cumbre, al igual que todos los científicos de plantas, promocionen sus especies favoritas, pero que espera que la unidad en los programas y tecnologías empujen. "El tono puede ser diferente, pero por una vez, podríamos reunir en la misma dirección."

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Cocodrilo del Nilo es de dos especies

Descubrimiento tiene implicaciones para la conservación y gestión de la especie emblemática.

El icónico cocodrilo del Nilo en realidad se compone de dos especies diferentes - y sólo son alejadas. Los grandes cocodrilos del Nilo del África oriental  (Crocodylus niloticus) es en realidad más estrechamente relacionados con las cuatro especies de cocodrilo del Caribe que a su pequeño vecino del África occidental, que ha sido nombrado suchus Crocodylus.

Cocodrilos momificados en tumbas del antiguo Egipto han ayudado a determinar que el icónico cocodrilo del Nilo es en realidad de dos especies.

Evon Hekkala de la Universidad de Fordham en Nueva York y sus colegas revelaron evidencia de la existencia de la segunda especie por la secuenciación de 123 genes que viven en los cocodrilos del Nilo y 57 especímenes de museo, incluyendo momias de cocodrilo con mas de 2.000 años de antigüedad.

Los resultados resolvierón el debate de siglos sobre la clasificación del cocodrilo del Nilo, y tienen implicaciones importantes para la conservación de ambas especies. "El documento ha generado un gran interés y apoyo", dice Grahame Webb, jefe del grupo de especialistas de cocodrilos de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza.

Las aguas infestadas de cocodrilos

Hekkala comenzó su trabajo cuando recibió una muestra del herpetólogo Michael Klemens de la Wildlife Conservation Society. En Chad, Klemens había tropezado con seis cocodrilos en un pequeño oasis y, por recomendación de su guía, saltó con ellos. Intrigado por su comportamiento dócil, Klemens tuvo el tejido de un muerto. Él envió la muestra al museo americano de la historia natural en Nueva York, en donde Hekkala y sus compañeros de trabajo la ordenaron.

"Me quedé en la secuenciación porque estaba convencido de que fue 100% equivocado", dice Hekkala. "No era ni siquiera remotamente relacionado con las muestras del cocodrilo del Nilo que había estado trabajando."

Hekkala y su grupo recolectó la mayor cantidad de muestras de cocodrilo del Nilo que pudieron encontrar, entre ellos varios de los antiguos animales momificados. Todas las momias fueron de C. suchus, lo que indica que los antiguos egipcios habían reconocido las diferencias entre los dos reptiles. 

El nombre de C. suchus fue acuñado en 1807 por el naturalista francés Geoffroy Saint-Hilaire, quien se destacó como una subespecie de cocodrilo del Nilo. Sin embargo, sus ideas no fueron aceptadas ampliamente. "Lo llamó el cocodrilo sagrado en uno de sus trabajos", dice Hekkala. "Hemos hablado de la propuesta como un nombre común."

Hekkala está trabajando ahora para describir formalmente la nueva especie. "Los cocodrilos son generalmente muy difíciles de diferenciar las características de su exterior". Aún así, los trabajos preliminares no publicados sugieren que C. suchus y C. niloticus tienen cráneos distintos, y la investigación en la década de 1970 por la industria del cuero sugieren que tienen diferentes patrones de escala.

Hekkala dice que sus resultados refutan la idea de los cocodrilos como "fósiles vivientes" que han permanecido inalterados durante millones de años. "Nuestro estudio muestra que el verdadero cocodrilo del Nilo en el este de África son tan jóvenes como los humanos. C. suchus es sólo un poco más."

Reducción de rango

El análisis del ADN momificado sugiere que ambas especies suela superponerse en todas partes de África. Esto ya no es el caso. "C. suchus parece que recientemente se ha extinguido a partir de un hábitat adecuado en el Nilo, quizá porque C. niloticus se hace más grande y es mucho más agresivo", dice Dietrich Jelden de la Agencia Federal Alemana para la Conservación de la Naturaleza en Bonn.

Mientras que C. suchus se retiraba hacia el interior seco del oeste de África, C. niloticus se hacia propagación a través del Atlántico hasta el Caribe. Desde el este de África, los cocodrilos podrían haber montado las corrientes que fluyen alrededor de la capa y el Caribe. "Los operadores utilizan las mismas durante el comercio de esclavos, por lo que la dispersión transoceánica no es realista", dice Hekkala, "sobre todo porque los cocodrilos pueden almacenar el esperma y se van sin comer hasta por 10 meses."

La reducción del tamaño de la C. rango suchus "tiene implicaciones inmediatas para la conservación. Las especies recién confirmados ya se está reduciendo y está bajo la amenaza de las industrias tales como la extracción de petróleo, así como del comercio no regulado de la piel y la carne de animales silvestres.

El cocodrilo del Nilo ha sido visto como un modelo para el uso sostenible de la fauna y varias naciones tenían planes para aumentar su cosecha de las especies por su piel. Descubrimiento de Hekkala podría poner a que. "Algunas personas van a ser muy infeliz", dice.

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Gen del cáncer de mama mantiene el ADN en secreto

El mecanismo BRCA1 puede explicar cómo otros supresores de tumor funcionan.

La proteína codificada por el gen supresor de tumores BRCA1 puede mantener el cáncer de mama y ovario en verificación, impidiendo la transcripción de las secuencias de ADN repetitivos, dice un estudio publicado hoy en Nature. Esta explicación reúne muchas teorías diferentes acerca de cómo el gen funciona y también podría arrojan luz sobre cómo funcionan otros supresores de tumor.

Desde el descubrimiento a mediados de los noventa que defectos en los genes BRCA1 vigorosamente predisponen a las mujeres con cáncer de mama y ovario, algunos investigadores han sugerido varias maneras en que la proteína podría impedir que las células se vuelvan cancerosos. Algunos se han centrado en su capacidad para reparar daños en el ADN, mientras que otros han estudiado cómo regula los puestos de control de ciclo celular, transcripción o proliferación celular. Pero hasta ahora, no ha surgido ninguna teoría unificadora de cómo estas diferentes funciones podrían prevenir el cáncer de mama y ovario.

El estudio publicado hoy " puede proporcionar una indicación de una función biológica que unifica al BRCA1, que podría estar en el corazón de su papel de supresor de tumor ", dice Ashok Venkitaraman, un biólogo de cáncer en el Centro de Investigación de Hutchison-MRC en Cambridge, el Reino Unido, que no estuvo implicado en el estudio.

Encabezada por Quan Zhu y Gerald Pao en el Instituto Salk de estudios biológicos en La Jolla, California, el grupo estudió las células de los ratones que carecen del gen Brca1 . Junto con los habituales problemas atribuidos a defectos de BRCA1 (en áreas tales como la regulación del ciclo celular y reparación del ADN), los investigadores también encontraron en estas células una sorprendente escasez de "centros de heterocromáticos", los paquetes densos de secuencias normalmente intranscritas, repetidoras de ADN cerca  de un cromosoma de centromere. Por el contrario, estas regiones de ADN fueron muy activas, agitando a grandes números de transcripciones de RNA llamados satellite repeats.

En las células normales, la proteína BRCA1 mantiene que estas regiones en silencio por las histonas de etiquetado, envasado o proteínas de ADN, con una molécula llamada ubiquitina. Cuando los investigadores añadierón complejos de ubiquitin–histone artificial a las células mutantes, las células se recuperarón, sugiriendo que este hecho fue la función de núcleo del gen Brca1. Por el contrario, las inundaciones de las células normales con repeticiones por satélite llevó en señas la identidad de inestabilidad genómica, como rupturas cromosómicas y acumulando mutaciones - todas probablemente características de la pérdida de BRCA1 en las células.

""La gente ha encontrado BRCA1 en muchos lugares, haciendo muchas cosas", dice Pao. "Todos estos procesos implican la heterocromatina, así que tal vez tenemos un mecanismo que permite la explicación de un gran número de observaciones que se han hecho sobre el BRCA1."

Aún no está claro cómo este mecanismo podría explicar la especificidad del supresor de tumores de mama y el tejido ovárico. Venkitaraman dice que es posible que estos tejidos son, por alguna razón, especialmente sensibles a la pérdida de la función de BRCA1.

El estudio también puede tener un significado mucho más amplio, dice Roger Greenberg, un biólogo del cáncer de la Universidad de Pennsylvania en Filadelfia, que no participó en la investigación. En enero, Daniel Haber y su grupo en la Harvard Medical School en Boston, halló repite satélite producido en muchos tipos de tejido diferentes de tumor, incluidos los que carecen de mutaciones BRCA1, lo que sugiere que múltiples vías han fracasado en el cáncer y ponen en peligro el mantenimiento de la heterocromatina.

Sin embargo, algunas preguntas siguen siendo desconcertantes sobre cómo el satellite repeats podría tener tales efectos de amplio alcance en los procesos celulares. "Eso no está del todo claro", dice Venkitaraman. "Por lo tanto estos resultados orientarán la labor de futuro".

También, señala, pacientes con defectos BRCA1 inicialmente tienen una copia mutante del gen y una copia normal, después pierden inicialmente la copia cuando se desarrolla el tumor.Pero debido a que los investigadores estudiaron las células que carecen por completo BRCA1, los hallazgos no explican por qué los pacientes son inicialmente predispuestos a los tumores, sino por qué los tumores se desarrollan después de la copia funcional del gen BRCA1 se apaga. "Necesitamos entender cómo una defectuosa Brca1 copia puede predisponer a personas a los tumores", dice Venkitaraman.

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