Yo quiero ser Biotecnóloga de Plantas - Silvia Jurado Sánchez

Y yo quiero ser...Biotecnóloga de Plantas

(Por Silvia Jurado Sánchez)

Descarga capítulo pdf

Escucha y descarga en Audiocapítulo

Escucha música mientras lees, vete al final.

-¿Qué es esto verde que has puesto a crecer en la placa?

-¿Esto? Son células vegetales sin diferenciar, por eso no tienen forma. ¿Pero sabes una cosa? Son totipotenciales. Ahora le vamos a dar buenas condiciones para crecer y dependiendo de qué hormonas le suministremos haremos que se convierta en una raíz o en un tallo.

-¡Madre mía!, pero entonces, ¿es que puedes convertirlas en lo que tú quieras?

- Pues claro, esto es Biotecnología.

Este fue mi primer contacto con la biotecnología vegetal, y la verdad es que a mí aquello me pareció magia. Por aquel entonces yo ya estaba en la facultad estudiando Biología donde había entrado motivada por mi interés en la Genética y en la Biología Molecular en general, sin embargo desconocía todo el potencial que la Biotecnología me iba a ofrecer.

             En todas las disciplinas de la ciencia podemos encontrar algo de ciencia ficción, incluso como se dice muchas veces, que con la realidad se llega mucho más allá de lo imaginado, y la Biotecnología tiene mucho de esto. Como su propio nombre indica la Biotecnología es la aplicación tecnológica de los organismos vivos (o de sus derivados) para poder crear o modificar productos o procesos que tengan diferentes usos. Esta es la definición oficial que se cita en la Convention on Biological Diversity, Article 2. Use of Terms, United Nations. 1992. Seguramente como a mí, ésta definición no os habrá aclarado mucho y os hagáis todavía un montón de preguntas. Por un lado tenemos entonces los seres vivos, y por el otro cualquier desarrollo tecnológico o industrial que queramos combinar con los primeros, ¿y esto para qué sirve?... En realidad esta pregunta es muy difícil de responder y a la vez es lo que hace que sea un campo de estudio tan interesante, ya que la Biotecnología puede tener tantos usos como ideas se nos ocurran. De hecho es un campo tan amplio que vais a oír muchas veces hablar de la Biotecnología nombrada por colores para poder diferenciar entre distintas áreas. Así, a grandes rasgos, es habitual oír hablar de Biotecnología roja cuando el campo de estudio se centra en la medicina, Biotecnología gris si es sobre medio ambiente, Biotecnología azul cuando se ocupa del medio marino, Biotecnología blanca la involucrada en los procesos industriales y Biotecnología verde la centrada en agricultura. A primera vista es lógico pensar que la Biotecnología de plantas es una Biotecnología verde por definición, al fin y al cabo las plantas son verdes, ¿no?, pero en realidad las plantas son organismos tan interesantes que llegan a abarcar toda la escala de colores.

¿Qué es la Biotecnología de plantas?

La Biotecnología de plantas, también conocida como Biotecnología vegetal, es una rama de la biología que nos proporciona un campo de estudio que está en auge desde hace pocas décadas, aunque en realidad sus inicios son tan antiguos que se remontan a  la elaboración del pan, de la cerveza o los injertos en agricultura para obtener nuevas variedades de frutas. Combina las plantas con procesos tecnológicos pero poco tiene que ver en realidad con el propio cultivo de las plantas, sino más bien con el entendimiento de su biología para mejorarlas y/o aprovecharlas como herramientas para su uso industrial.

¿Qué es un biotecnólogo vegetal?

Los biotecnólogos somos esencialmente biólogos moleculares que nos valemos de otras disciplinas como la Ingeniería genética, la Bioinformática o la Virología (entre muchas otras) para poder editar la información genética de los organismos vivos, en este caso, de las plantas. Nuestro trabajo, ya sea en una Universidad investigando o en una empresa lo realizamos esencialmente dentro de un laboratorio. Ocasionalmente podemos hacer trabajo de campo, pero en algún momento volvemos a ponernos la bata blanca. Pero esto no es para nada aburrido, ¿o acaso en el reparto de la película el personaje más interesante no es siempre el del científico/a?

¿Qué es lo que podemos hacer los biotecnólogos de plantas?

Los biotecnólogos vegetales conocemos la fisiología y la anatomía de las plantas y la aprovechamos para hacer mejoras en muchos sentidos. Queremos, por ejemplo, mejorar los cultivos, con el fin de obtener cosechas más abundantes, más frutos y más sabrosos, más resistentes a las enfermedades, al estrés que éstas sufren por el entorno (conocido como estrés abiótico) o a las plagas de virus o insectos, o que su cultivo requiera condiciones para crecer menos exigentes y así poder sembrarse en zonas del planeta desfavorables o con pocos recursos. ¿Os imagináis desarrollar un alimento súper completo que pueda combatir la desnutrición y sea barato de obtener?, ¿cereales  que puedan alimentarse del aire?,  ¿plantas biónicas a partir de nanomateriales que sustituyen a la luz eléctrica? Pues sí, todas estas plantas ya existen gracias a la Biotecnología. Aunque también podemos hacer cosas chulas aunque menos transcendentales como plantas ornamentales fluorescentes que brillan en la oscuridad, o sandías sin pepitas. Todo depende de la idea que se tenga en la cabeza y del interés que pueda haber en el mercado para que financien tu proyecto.

Pero como hemos dicho antes, los biotecnólogos de plantas no nos centramos sólo en la mejora de las plantas en sí mismas para agricultura o alimentación, sino que también aportamos importantes descubrimientos en ecología y medicina. En biorremediación por ejemplo, conocida en nuestro sector como fitorremediación, permite, gracias a la cualidad que tienen las plantas de absorber múltiples sustancias, limpiar una zona contaminada con metales pesados o radiactivos de forma fácil y rápida, barata y que genera pocos residuos. Otro ejemplo son los biocombustibles, que son especialmente importantes porque reducen el volumen total de CO₂ que se emite en la atmósfera y son una alternativa muy beneficiosa para al medio ambiente. También la producción de compuestos de interés industrial es un área en auge. Hablamos aquí de celulosa, textiles, cosméticos o plásticos.

¿Y en medicina? Tradicionalmente las plantas han sido un aliado para combatir las enfermedades humanas, pero la biotecnología va un poquito más lejos de lo que conocemos como plantas medicinales. Las plantas que nosotros hacemos están modificadas genéticamente para producir proteínas de diseño, anticuerpos y vacunas, lo que da lugar a multitud de medicamentos. Por poner un ejemplo, así se ha obtenido una vacuna efectiva contra el ébola u hormonas como la hormona del crecimiento que podemos usar en personas y tienen la misma actividad que las que produciría nuestro propio cuerpo. ¿Esto quiere decir que las plantas pueden producir proteínas iguales a las humanas? Sí, pueden. Y esto ha dado lugar al uso de las plantas como biofactorías. Plantas que producen proteínas de diseño a nuestro gusto. No me podéis negar que esto no parece ciencia ficción.

¿Por qué vas a querer ser biotecnólogo de plantas?

Es un campo aplicado que nos permite trabajar en áreas muy diferentes como la ecología, la alimentación o la sanidad. Combina investigación con industria pudiendo desarrollar todo tipo de proyectos que tienen una utilidad directa, lo cual es muy reconfortante para los que nos gusta saber qué puede hacerse con los resultados de nuestras investigaciones. Además vuestros proyectos muchas veces parecerá que rozan la ciencia ficción y esto os va a permitir desarrollar toda vuestra creatividad.

Y no me podéis negar que las plantas son un regalo; no sólo producen oxígeno, son bonitas, nos ayudan a sanar, nos alimentan… además cuando hemos podido ver a nivel microscópico hemos descubierto que sus células son una fuente productora ideal. Imagínate todo lo que te queda por descubrir.

 Let’s go Magic, let’s go Science!

Descarga capítulo pdf

Silvia Jurado Sánchez

Doctora en Biología

Project Manager en AGRENVEC, S.L.

Escucha música mientras lees.

Yo quiero ser Bióloga Molecular - Patricia Sánchez Pérez

Y yo quiero ser...Bióloga Molecular

(Por Patricia Sánchez Pérez)

Descarga capítulo pdf

Escucha y Descarga en Audiocapítulo

Escucha música mientras lees, vete al final.

¿Por qué ser científica? Gran pregunta, que aunque parezca fácil de responder no lo es. ¿Por qué lo soy o estoy en proceso de serlo? ¿Ser científico se nace o se hace? Pues como todo en esta vida, un poco de todo, una de cal y otra de arena, un poco de dulce y otro de salado.

Todos nacemos “científicos”, no científicos como tal, de estos que descubren las ondas gravitacionales o fenómenos como el CRISPR, que ayudan a la edición génica y luego se quedan sin el Nobel. No, nacemos curiosos, exploradores de las pequeñas cosas, del mundo que nos rodea.

¿Quién no de pequeño ha intentado meter los dedos en un enchufe? ¿Ha observado cómo se comportan las hormigas? ¿Ha jugado a hacer mejunjes con el vino, café, coca-cola de los familiares en alguna comida o ha tenido la época del “por qué”? Eso es la esencia de un científico a grandes rasgos, “el explorar lo inexplorable” como dirían en la película de “UP”. Todos nacemos con esa curiosidad innata, si no, no hubiéramos evolucionado a lo largo del tiempo. Sin ella, no hubiéramos llegado a vivir como vivimos ahora, con todas las comodidades del mundo y seguiríamos en las cavernas hablando el “unka unka”.

A medida que vamos creciendo, que vamos descubriendo el mundo, ya sea por la sociedad o el ambiente en el que nos movemos, nos vamos especializando y centrando en lo que queremos ser. Nos decantamos por lo que realmente nos gusta y somos buenos en eso, y parece que esa curiosidad y esas ganas de experimentar se van perdiendo. Sin embargo, todos llevamos a un científico dentro, ya sea tanto de ciencias como de letras. Si uno vive con pasión lo que le gusta y tiene ganas de aprender, siempre mantendrá a ese niño explorador y curioso dentro, con ganas de seguir descubriendo el mundo.

No sólo se investiga en ciencia y medicina, se investiga en derecho, en psicología, en economía, en informática, en todo lo inimaginable. Por eso, no debemos obligar nunca a los más pequeños a estudiar una carrera que no les guste. Nunca hay que romper la ilusión por la curiosidad. Da igual que estudien física o filología, porque si realmente sienten pasión por lo que hacen, lo harán bien y lo transmitirán tanto a sus compañeros de trabajo como a sus familiares y amigos, o a las personas para las que trabajen.

Vale, sí, todo esto queda demasiado bonito para ser real, porque entonces si no, no habría tanta gente quemada y frustrada por su trabajo. ¿Entonces por qué hay gente que no es feliz en lo que hace? En realidad parte de culpa es por esta sociedad en la que vivimos. Nuestra sociedad se basa en ganar dinero y engañar a los demás para ver quién llega a lo más alto, en producir y vender sin valorar el trabajo que hay detrás. Se basa en la competitividad y en la lucha de unos contra otros. Se pierde esa esencia de las ganas de aprender, de explorar, de colaborar. Se pierde todo.

Yo, como Bióloga con Máster en Biomedicina Molecular y casi terminando la tesis doctoral, que a uno parece que se le llena la boca al decirlo, podría seguir acumulando títulos eternamente, y aún así, seguir frustrada o quemada. Los títulos dan igual si no se consiguen los resultados que se quieren para publicar o se obtienen, pero otro grupo “los pisa”. El trabajo y el esfuerzo no parecen ser ni valorados ni recompensados y no se consigue el puesto que se quiere. Dicen que la ciencia es un sacrificio.

La gente que hacemos la tesis, y sobre todo, en cosas relacionadas con laboratorio, nos dicen que el laboratorio está abierto 365 días al año, todos los días de la semana (incluidos fines de semana) durante las 24h del día. ¡Vaya! Pues sí que parece un sacrificio, sí. Pero ¿por qué tiene que serlo? ¿En qué punto cuando crecemos y entramos a esta jungla del mundo laboral, el trabajo se convierte de ser pasión a perdición y sacrificio? ¿Por qué perdemos esa esencia? A mí me gusta el tema en el que trabajo, me gusta porque estudio la vida. En concreto, estudio el corazón e intento indagar qué pasa cuando se genera un infarto. Intento responder al por qué las proteínas que investigo, parecen proteger frente al daño en el corazón. Estudio a nivel molecular lo que pasa en uno de los primeros niveles más básicos, pero que es más complejo de lo que parece. Este nivel es la base, la base de la vida, unas moléculas que se unen e interaccionan, que usan la química y la física para dar vías de comunicación entre ellas. Esto no se queda ahí, esto genera sistemas más complejos que dan lugar a algo con capacidad de reproducirse, de alimentarse, de generar otras cosas más grandes, de dar tejidos, órganos e individuos. Estos individuos hacen todo esto a una escala mayor, se relacionan con otros y generan manadas y/o sociedades dentro de un ecosistema, dentro de un mundo en el que vivimos y convivimos todos. Todo está relacionado, desde el virus (vivo o inerte, sin entrar en disputa) hasta una colonia de bacterias, desde estas hasta seres pluricelulares y desde estos a sociedades complejas y ecosistemas. Todos necesitamos de todos.

Volviendo a la pregunta del principio (sí, ya lo sé, me extiendo demasiado), realmente nunca pensé en estudiar Biología tal cual. Cuando eres pequeño y te preguntan qué quieres ser de mayor, muchos dicen médico, bombero, policía, pero yo realmente no lo sabía. Yo sólo sabía que me gustaba mirar cosas diminutas con el microscopio que me regalaron mis padres, hacer mejunjes después de las comidas u observar a los bichos cuando estaba sentada en algún parque, pero no sabía que existía la carrera de Biología. Según fui creciendo y aprendiendo más cosas, vi que me encantaban las “ciencias naturales”, más cuando pudimos bajar al “laboratorio” a hacer algunas pruebas con células vegetales o examinar la anatomía de un riñón o una cabeza de cordero. Cuando uno llega a Bachillerato, todo el mundo te empieza a agobiar con la nota, qué quieres estudiar, a qué Universidad vas a ir, que piénsatelo bien. Sinceramente, yo acabé hecha más lío, ya no sabía si quería estudiar química, farmacia, medicina, ambientales o biología. “Biología” que palabra tan amplia y nadie antes me había hablado de ella como para estudiar una carrera. Tras pensar y pensar, puse Biología en mi solicitud. Tras 5 cortos años, acabé la carrera y la volvería a repetir una y otra vez. Nunca pensé que esa gran desconocida, esa palabra que parece que lo tiene todo, pero que a la vez no cuenta nada, iba a ser mi favorita. Biología, fueron 5 años en los que disfruté estudiando, pensando, investigando, haciendo buenos amigos, sintiendo que podía saberlo todo, pero que a la vez no sabía nada. Se acabó y decidí que quería saber más. Hice un máster en Biomedicina molecular y luego me embarqué en la aventura de la Tesis. Tuve la oportunidad de poder seguir curioseando, de seguir aprendiendo, de realmente investigar. Puedo ver cómo se comportan unas células cuando les pongo un tratamiento, ver cómo esas células se comportan en un tejido y cómo éste se comporta dentro de un organismo y reacciona. Veo como todo está relacionado. Todo forma parte de un todo mayor, forma parte de la vida, de lo que de pequeña no sabía cómo expresar qué quería ser. Ahora lo sé un poco más, quiero ser bióloga, la persona que estudia la vida, desde las moléculas al organismo en sí.

Independientemente de a qué me dedique una vez finalice la tesis, y se me llene la boca diciendo que soy Doctora en Biomedicina Molecular, que suena bien la verdad, estoy orgullosa y no me arrepiento para nada de haber estudiado la carrera qué he estudiado. A pesar de que dedicarse a la ciencia, y más en España, es difícil, me gusta mantener esa ilusión y esa curiosidad por experimentar, por saber más, por descubrir el mundo. No quiero el premio Nobel ni ser una súper científica, quiero que no me quiten mis ganas de seguir siendo Bióloga Molecular.

Descarga capítulo pdf

Patricia Sánchez Pérez

Estudiante de Doctorado en Biomedicina

Universidad Autónoma de Madrid

Escucha música mientras lees.

Yo quiero ser Genético Molecular de Plantas - José Pío Beltrán Porter

Y yo quiero ser...Genético Molecular de Plantas

(Por José Pío Beltrán Porter)

Descarga capítulo pdf

Escucha música mientras lees, vete al final.

Desde Yo quiero ser genético molecular de plantas. En mi caso esta afirmación fue más un punto de llegada que un arranque vital. Siempre me ha sorprendido conocer que algún artista o científico relevante sabía lo que quería ser de mayor a edades tan tempranas como los tres o cuatro años. Yo no lo sabía. Nací en una familia de químicos y de  profesores por lo que pronto me familiaricé con el uso de batas blancas y con los olores a productos químicos cuando acompañaba a mi padre, algún domingo, al laboratorio de Química Inorgánica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Valencia. Allí pude observar a profesionales como el soplador de vidrio que fabricaba ad hoc los instrumentos para realizar las reacciones químicas de síntesis o de análisis de productos. Aquel era un mundo mágico. Estudié Ciencias Químicas y aunque yo entonces no lo sabía, resultó ser muy recomendable para investigar en Biología Molecular.

Los productos naturales obtenidos de las plantas llamaron mi atención y despertaron el interés por conocer cómo y porqué producían las plantas sustancias con propiedades tan interesantes como las del ácido salicílico. Estaba decidido, realicé el doctorado en el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA) del CSIC investigando los cambios metabólicos producidos en los naranjos cuando los infectaba el virus de la tristeza. Tratamos de entender la biosíntesis de la callosa, un polisacárido que obtura los vasos floemáticos de los cítricos en respuesta a la infección. Como consecuencia de ello, los árboles siguen absorbiendo agua y nutrientes del suelo a través del xylema pero no pueden enviar las sustancias necesarias para el desarrollo de las propias raíces. Resultado fatal, los árboles se mueren. Aprendí mucha enzimología de la mano de Juan Carbonell, discípulo del bioquímico español Alberto Sols. Durante la Tesis también aprendí los fundamentos del método científico, cómo plantear hipótesis y cuestiones concretas que se puedan someter a experimentación, a realizar observaciones cuidadosas en condiciones que se puedan repetir por otros y que sirvan para su corroboración o refutación. Aprendí el valor de la duda, del cuestionamiento. También a evaluar la idoneidad del sistema experimental para responder con rigor a las cuestiones planteadas. Sobre todo aprendí que quería dedicar mi vida a la investigación del mundo de las plantas.

Trabajar con árboles a nivel bioquímico era complicado, así que seguí mi camino cambiando de sistema experimental y de problema. Me desplacé a la Montana State University para estudiar con Gary A. Strobel una enfermedad fúngica de la cebada causada por Rynchosporium secalis. El hongo patógeno producía toxinas  que reconocían receptores en las membranas celulares de las hojas de la cebada causando lesiones que reducían las cosechas. De nuevo, aprendí mucha bioquímica y muchas técnicas de aislamiento de sustancias y el uso de materiales radiactivos en el estudio de las interacciones toxina receptor. Una dificultad del trabajo consistía en la capacidad de mutar que tenía el hongo patógeno mientras lo cultivábamos en el laboratorio. A esto se añadía que las distintas variedades de cebada modificaban su susceptibilidad al patógeno. Aprendí que los genomas de las plantas y de los patógenos son flexibles y cambiantes, de forma que el concepto de resistencia a una plaga era temporal. Entre las poblaciones de patógenos siempre se generaba una estirpe capaz de vencer la resistencia de la planta huésped.

Volví a España tras dos años en Estados Unidos y tras pasar por el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Valencia me incorporé a la Unidad de Biología Molecular y Celular de Plantas del (IATA) en el CSIC en Valencia. Allí llamó mi atención un sistema experimental desarrollado por José Luis García Martínez para estudiar el control hormonal del desarrollo de frutos.  Las flores emasculadas de la planta de guisante tratadas con giberelinas producían frutos partenocárpicos indistinguibles de los obtenidos por fertilización salvo por la ausencia de semillas. Me propuse comprender los mecanismos de control de la entrada de asimilados en los frutos ya que podría descubrir principios básicos de la productividad de las plantas. De nuevo realicé múltiples experimentos de carácter fisiológico y bioquímico. Recuerdo con especial emoción los que realicé junto a Siegfried Jahnke en la Universität Essen utilizando plantas intactas de guisante a las que suministrábamos CO₂ marcado con C¹¹, un isótopo de vida muy corta producido en el ciclotrón médico del Klinikum. Era el sistema experimental perfecto para estudios de fisiología. Las hojas de guisante incorporaban el CO₂ y producían sacarosa marcada con C¹¹ que se movía por la planta para nutrir sus distintas partes. Nosotros tratábamos los ovarios con hormonas y estudiábamos su efecto sobre la distribución de asimilados mediante detectores externos que medían la radiactividad en las partes de la planta que deseábamos. Al cabo de tan sólo dos horas la planta estaba libre de radiactividad y podíamos comenzar otro experimento: la misma planta podía servir de control de sí misma comparando los resultados con los del experimento siguiente.

A principios de la década de 1980 se había producido un descubrimiento que cambiaría por completo la forma de estudiar la biología de las plantas. Jeff Schell y Marc Van Montagu en Europa y Mary D. Chilton en Estados Unidos explicaron el mecanismo molecular por el que la bacteria Agrobacterium tumefaciens era capaz de transferir genes bacterianos al genoma de las plantas. Nacía la genética reversa. Disponiendo de genes aislados en el laboratorio era posible introducirlos en las plantas y desvelar su función observando los efectos que causaban. Decidí que quería aprender este abordaje experimental y me trasladé al Max Planck Institut für Züchtungsforschung de Köln para trabajar con Heinz Saedler, Hans Sommer y Zsusanna Schwarz-Sommer en genética molecular del desarrollo floral. Abordamos el estudio de un mutante homeótico floral de Antirrhinum majus denominado Deficiens que desarrollaba sépalos en lugar de pétalos y carpelos en lugar de estambres. Era increíble, la mutación en un sólo gen provocaba esos cambios de identidad tan drásticos. Disponíamos de una serie alélica, fundamental para facilitar el análisis genético y en la planta había elementos transponibles activos que permitían el etiquetado de genes. No fue fácil.

Tras más de un año de experimentación extenuante conservo el recuerdo de la noche, cuando ya de madrugada, me di cuenta de que había realizado el experimento fundamental y tenía la prueba de que habíamos aislado el gen Deficiens. Es difícil explicar la emoción que sentí: me veo dando saltos de alegría en el laboratorio, sentía un hormigueo especial en los dedos. Estaba solo y no pude marcharme a dormir, esperé hasta que llegaron mis compañeros por la mañana para enseñarles los resultados y discutirlos. Fue maravilloso. Nuestro trabajo supuso, como reconocería la revista Nature, el comienzo de un nuevo campo científico, la genética molecular de las mutaciones homeóticas del desarrollo floral, que muy pronto daría lugar al conocido modelo ABC tras la incorporación al estudio del sistema experimental basado en Arabidopsis thaliana. A mí regreso a España, tras dos años, dediqué mi laboratorio al análisis genético y molecular del desarrollo floral en leguminosas campo en el que nos hemos convertido en un laboratorio de referencia internacional. Hemos aprendido mucho de duplicaciones génicas y de evolución floral en leguminosas y también hemos desarrollado herramientas biotecnológicas que nos permiten producir cosechas híbridas, aumentar el número de flores o producir frutos sin semillas. Actualmente estamos centrados en descubrir cómo producir más a partir de las plantas utilizando menos recursos y en condiciones ambientales desfavorables. Apasionante, quién me lo iba a decir cuando terminé mis estudios de Química.

Todo ha sido posible porque he tenido grandes maestros y grandes discípulos.

Descarga capítulo pdf

José Pío Beltrán Porter

Doctor en Ciencias Químicas

Profesor de Investigación del CSIC, Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP UPV-CSIC), Valencia.

Escucha música mientras lees.

Yo quiero ser Biogeógrafa - Isabel Sanmartín Bastida

Y yo quiero ser...Biogeógrafa

(Por Isabel Sanmartín Bastida)

Descarga capítulo pdf

Escucha y Descarga en Audiocapítulo

Escucha música mientras lees, vete al final.

Mi interés por la Biogeografía nació cuando estaba realizando mi Tesis Doctoral en el Museo Nacional de Ciencias Naturales en Madrid. Estudiaba entonces un grupo de escarabajos "sanjuaneros", algunas de cuyas especies eran plaga de los olivos en Andalucía. Las hembras de estas especies eran ápteras (sin alas) y los machos vivían apenas uno o dos días (lo suficiente para reproducirse); las larvas ("gusanos blancos") eran los responsables de los daños en la agricultura, vivían tres años bajo tierra y se alimentaban de las raíces del olivo. Lo extraordinario era que este grupo de escarabajos, con escasa movilidad y corta vida adulta, había sido capaz de extenderse por todo el sur de la Península Ibérica, y sus parientes habían colonizado áreas tan alejadas como el Caúcaso o islas mediterráneas como Sicilia o Creta. ¿Cómo llegaron hasta allí? ¿Cuándo colonizaron estos escarabajos la Península Ibérica: recientemente o hace millones de años? La Biogeografía ("bio"=vida, "geografía"=descripción de la Tierra) es la ciencia que estudia dónde y cómo se distribuye la diversidad biológica en nuestro planeta y también el por qué, los mecanismos o procesos responsables. Por ejemplo, las regiones tropicales próximas al Ecuador albergan un mayor número de especies en comparación con las regiones templadas o las polares: ¿se debe esto a diferencias en el clima o a que la mayoría de las especies se originaron en esas regiones tropicales y sólo recientemente han colonizado regiones templadas y polares? Otro puzle biogeográfico: las aves ratites (superorden Paleognatha), a las que pertenecen el avestruz, el casuario, o el ñandú, carecen de la capacidad de volar y sin embargo ocupan casi todos los continentes del Hemisferio Sur – Nueva Zelanda, Australia, Sudamérica, África, y Nueva Guinea (Fig. 1a). ¿Cómo cruzaron el Mar de Tasmania o el Océano Pacífico estas aves? ¿Acaso podían volar sus ancestros y luego perdieron esta capacidad como sucede con muchas especies que habitan islas oceánicas? ¿O utilizaron "puentes de tierra" ahora sumergidos para cruzar entre continentes? Lo que resulta más interesante de la Biogeografía es que la respuesta implica a menudo encontrar evidencias en distintas ciencias, como la geología, la ecología, la biología molecular, o la paleontología.

Fig. 1. Biogeografía de las aves ratites (avestruz, causario, ñandú, etc), mostrando su distribución actual en los continentes del Hemisferio Sur (a) y la posición de estos continentes hace 150 millones de años (b).

Un poco de historia

Cuando Isaac Newton afirmó que "se había subido a los hombros de gigantes" para crear su revolucionaria Teoría de la Gravitación Universal, se refería a que se había basado en el conocimiento acumulado durante siglos por otros grandes matemáticos y pensadores. Esta verdad se puede aplicar a la Biogeografía, que nació como ciencia en la Era de la Exploración (siglos XVIII y XIX) y se alimentó de datos acumulados por científicos de la talla de Alexander von Humboldt, el gran viajero, o Charles Darwin y Alfred Wallace, los "padres" de la Teoría de la Evolución por Selección Natural, pero también de los grandes descubrimientos técnicos del último siglo, como el sonar. De hecho, la historia de la Biogeografía es la historia de pequeños grandes pasos. Empecemos desde el principio...Cuando el científico sueco Carlos Linneo (s. XVIII), el inventor de nuestro sistema para nombrar las especies con dos nombres (p. e."Homo sapiens"), se encontró con el dilema de explicar cómo era posible si las especies eran el producto de la creación divina, y por tanto inmutables, fueran tan diferentes, se le ocurrió la idea de que todos los animales y plantas se originaron en la "Montaña Paraíso", en la que habitaban diferentes altitudes, las cimas y laderas. Después del Diluvio Universal, estas especies se habrían dispersado por la superficie terrestre, colonizando aquellas regiones donde el clima se asemejaba al original, es decir, las especies de cima colonizarían las regiones polares de tundra, y aquellas de ladera, las llanuras y zonas bajas. La idea de que cada especie se origina en un área "ancestral" y luego migra para colonizar otras regiones fue adoptada por los "evolucionistas" del siglo XIX con una pequeña diferencia. Darwin y Wallace proponían que la distribución actual de los organismos es el resultado de una evolución en el espacio y a lo largo del tiempo, es decir, las especies no son inmutables como pensaba Linneo, si no que pueden cambiar y dar lugar a otras especies en su adaptación a un nuevo hábitat ("descendencia con modificación"). De esta forma, la Teoría de la Evolución por Selección Natural proporcionó el "motor biológico" a la Biogeografía: especies en distintos continentes podían compartir un ancestro común. El motor "geológico" tardaría, en cambio, casi dos siglos en descubrirse.

Darwin y sus coetáneos pensaban que el tamaño y la posición de los continentes no habían cambiado a lo largo del tiempo geológico. Sin embargo, cada vez un mayor número de evidencias señalaban lo contrario: por ejemplo, el encaje como un puzle entre los márgenes continentales de África y Sudamérica, o la correspondencia entre cadenas montañosas ahora sumergidas a ambos lados del Atlántico. La Teoría de la Tectónica de Placas, desarrollada a mediados del siglo XX, cambió esta idea: se descubrió que la superficie terrestre está dividida en placas, la litosfera, que se deslizan sobre la capa fluida del manto, la astenosfera, propulsadas por las corrientes de convección. Donde dos placas colisionan, se origina un cadena montañosa; en el punto en que se separan se forma un nuevo océano. Curiosamente, en este descubrimiento tuvo una gran importancia el uso del sonar durante la segunda guerra mundial: el geólogo Harry Hess, entonces tripulante de un submarino, descubrió en medio del océano abisal las dorsales o "grietas" oceánicas donde se forma el nuevo océano. Las consecuencias para la biogeografía fueron enormes. Por primera vez, el biogeógrafo disponía de dos tipos de mecanismos que permitían explicar las distribuciones "disyuntas": dispersión activa de las especies o transporte pasivo sobre los continentes en movimiento; estos actuarían como un "Arca de Noé", llevando consigo a las especies, o como un "barco vikingo funerario" en el caso de organismos extintos o fósiles. Para las ratites, su distribución en los continentes del Hemisferio Sur separados por océanos, podría explicarse porque estos formaban parte hace cien millones de años del antiguo supercontinente de Gondwana (Fig. 1b): el ancestro del grupo habitaba ese continente y  a medida que éste se fragmentó por tectónica de placas, sus descendientes habrían quedado aislados en distintas regiones. De hecho como veremos (Fig. 2a), las primeras filogenias apoyaron esta explicación.

La revolución molecular y el registro fósil: "rocks and clocks"

¿Y cómo es el trabajo de un biogeógrafo? Pues comienza reconstruyendo la historia evolutiva del grupo que se quiere estudiar, es decir, el árbol genealógico (filogenia) que establece el grado de parentesco entre las especies: ¿cuáles comparten un ancestro común?, ¿cuáles están más alejadas evolutivamente? Esto se complementa con información sobre la distribución actual de las especies para poder así reconstruir su evolución en el espacio y a lo largo del tiempo: ¿qué especies se originaron en la misma región?, ¿cuáles son el resultado de la colonización de una nueva región geográfica? Durante décadas, la reconstrucción de árboles filogenéticos se basó en la identificación de similitudes morfológicas entre las especies. Sin embargo, una misma estructura puede tener un origen distinto: por ejemplo, las aletas de tiburones y ballenas realizan una misma función pero evolucionaron de forma independiente como adaptación al medio acuático: esto se conoce como convergencia evolutiva. En las plantas, esto es muy frecuente porque debido a su dependencia con el medio físico, adaptaciones similares pueden encontrarse en especies no emparentadas, por lo que los rasgos morfológicos proporcionan poca información. Para solucionar esto, las filogenias modernas suelen basarse en el código genético de las especies. Si la mayoría de las mutaciones que se acumulan en el ADN son de tipo neutral y no confieren ventaja selectiva alguna, cuánto más tiempo haya transcurrido desde la separación de dos especies, mayor número de diferencias esperamos encontrar entre sus secuencias de ADN. Esta idea es la base de la hipótesis del "reloj molecular". Calibrando estas diferencias con el registro fósil, es posible obtener estimas del tiempo de divergencia entre dos especies, y distinguir si su distribución disyunta es debida a dispersión reciente o a la tectónica de placas. La aparición del reloj molecular a mediados del siglo XX supuso una verdadera revolución en biogeografía. Cuando empecé mi licenciatura, se pensaba que los moas - esas aves ratites gigantes que habitaban Nueva Zelanda y fueron exterminadas en el siglo XV por los maoríes - y los pequeños kiwis de Nueva Zelanda eran especies hermanas que habrían divergido de un ancestro común (Fig. 2a).

Fig. 2. Árbol filogenético de las ratites mostrando su grado de parentesco, basado en (a) rasgos morfológicos y (b) diferencias en su ADN.

Sin embargo, la reconstrucción de una nueva filogenia con ADN fósil de moas reveló que esto no era así, y que los kiwis estaban más cercanos al "ave elefante" de Madagascar, una especie extinta de ratite y el ave más grande que nunca ha existido (Fig. 2b). Es más, el reloj molecular mostró que los kiwis habrían colonizado Nueva Zelanda hace 60 millones de años, cuando este continente se había separado ya del supercontinente de Gondwana. ¿Cómo lograron estas aves no voladoras atravesar el Mar de Tasmania? Aquí interviene la paleontología – el estudio del registro fósil – que en los últimos años ha cobrado gran importancia en biogeografía. Los fósiles pueden proporcionar evidencias donde los datos moleculares o la distribución actual no pueden. Por ejemplo, el registro fósil nos dice que las ratites estaban presentes en Europa, y que hasta hace quince millones de años habitaban la Península Antártica (Fig. 1a). Dado que la tectónica de placas es un proceso gradual, es posible que después de la separación de Nueva Zelanda de Gondwana, existieran conexiones en forma de islas con la Antártida que habrían permitido a los pequeños kiwi colonizar Nueva Zelanda. ¡De todas formas, la filogenia de las ratites está lejos de ser resuelta! Nuevos datos moleculares procedentes del genoma – la totalidad del material genético que posee un organismo – pueden cambiar la filogenia mostrada en la Fig. 2b. Otro ejemplo de cómo el registro fósil puede cambiar nuestra visión biogeográfíca es Nueva Zelanda. La flora de este continente, rica en endemismos, se ha considerado tradicionalmente como un reducto de la antigua flora de Gondwana, que quedó aislada cuando Nueva Zelanda se separó de este supercontinente hace 80 millones de años. Esta visión de Nueva Zelanda como el “Mundo Perdido”, que conserva especies endémicas que datan de los tiempos de los dinosaurios (“ el continente donde el tiempo se detuvo”) se ha visto cuestionada por el registro fósil, que muestra que la flora neozelandesa del período cretácico es muy distinta a la actual y que las especies de plantas presentes ahora en Nueva Zelanda tienen sus parientes más próximos en Australia. Esto es porque cuando se abrió el Estrecho de Drake entre Sudamérica y la Antártida hace 32 millones de años, se formó la Corriente Circumpolar Antártica, que mueve aguas y vientos en el sentido de las agujas del reloj, de oeste a este alrededor de la Antártida. Semillas y pequeños animales son arrastrados regularmente por estos vientos desde Australia a Nueva Zelanda, lo que explicaría la semejanza entre las floras de estos dos continentes. Es más, de acuerdo con las reconstrucciones tectónicas, cerca del 80% de Nueva Zelanda se hundió bajo el océano hace 30 millones de años. La hipótesis actual es que la flora "gondwánica" de Nueva Zelanda desapareció durante esta transgresión marina, y las especies actuales son descendientes de otras que se dispersaron desde Australia. Esta hipótesis está apoyada por el reloj molecular, que sugiere un origen reciente para las especies neozelandesas.

El futuro: integración, integración, integración... y modelos matemáticos

La biogeografía es una ciencia no experimental: no podemos ver a la evolución en marcha porque típicamente conlleva tiempos que superan la longevidad humana, pero sí podemos deducir cómo actúa basándonos en la señal que deja en el registro fósil y las moléculas de ADN. El problema es que a medida que nos movemos atrás en el tiempo, cientos de millones de años, incluso esta evidencia acaba desapareciendo: el registro fósil se hace más escaso, eliminado por la erosión en los continentes, y los cambios en las secuencias de ADN se hacen tantos y repetidos que resulta imposible reconstruir su secuencia con fiabilidad. Es por eso que los "buenos" biogeógrafos necesitan ser "filtradores" y "sintetizadores", integrando múltiples tipos de evidencia: geológica, molecular, paleontológica, climática, para poder reconstruir el pasado. En nuestra ayuda viene la revolución informática: la posibilidad de contar con grandes bases de datos geográficos procedentes de satélites, pero también de modelos matemáticos, a veces complejos, para poder integrar toda la información. A pesar de todo, la biogeografía sigue siendo una ciencia bastante "especulativa": las posibilidades parecen infinitas y ¡por eso me gusta!

Descarga capítulo pdf

Isabel Sanmartín Bastida

Doctora en Biología

Departamento de Biodiversidad y Conservación

Real Jardín Botánico, CSIC

Escucha música mientras lees.

Yo quiero ser Ecóloga Evolutiva - María del Pilar López Martínez

Y yo quiero ser...Ecóloga Evolutiva

(Por María del Pilar López Martínez)

Descarga capítulo pdf

Escucha música mientras lees, vete al final.

Me hubiera gustado comenzar este texto con alguna anécdota entrañable de mi infancia que explicara de manera atractiva por qué me he dedicado laboralmente a la ecología evolutiva. Y no es que no las haya, que las hay y muchas, sino que realmente estoy convencida de que han sido las circunstancias las que, a fin de cuentas, han hecho de mí una bióloga interesada en el estudio de la ecología y la evolución de los seres vivos. Estudié biología, porque desde siempre me han gustado los animales. Pero han sido buenos profesores de la Universidad Complutense de Madrid los que además de enseñarme los conceptos académicos, me enseñaron a disfrutar con el trabajo de campo rutinario y la toma de datos. Fui afortunada y obtuve una beca para hacer mi tesis doctoral en el Museo Nacional de Ciencias Naturales, y aunque me gustaba mucho más el campo que el laboratorio, fue mi director de tesis realmente el que me ofreció trabajar con las adaptaciones ecológicas de un reptil subterráneo. Mis amigos y compañeros del departamento de Ecología Evolutiva donde disfruto de mi plaza de Investigadora, y demás colegas que posteriormente he ido conociendo en otros centros de investigación, congresos y reuniones han ido formándome y enseñándome a lo largo de mi carrera científica. Incluso, los editores y revisores de mis artículos científicos, con sus críticas constructivas, o no tanto, han influido en la calidad de mi currículum. Mi hija, que siendo como es, me ha dejado conciliar sin problemas mi vida laboral y personal. Y por supuesto Darwin y su teoría de la Evolución. Estas “circunstancias” que decía al comienzo, son las que han dirigido, a fin de cuentas, mi carrera investigadora. Sin todos ellos, la cosa nunca hubiera sido de la misma manera. Seguro.

¿Qué es la Ecología Evolutiva?

Cuando a cualquiera le preguntan qué es la ecología es muy fácil que sepa responder. La ecología es la parte de la biología que estudia las relaciones de los seres vivos entre sí y con el medio en el que viven. Es una definición que hemos escuchado o leído en libros de texto muchísimas veces. Pero, ¿qué es la ecología evolutiva? La ecología evolutiva estudia las causas y las consecuencias de la diversidad de la vida. Analiza la diversidad de las características morfológicas, demográficas y de comportamiento en los organismos y el grado de adaptación de estos al medio ambiente, incluyendo su contexto social, e identifica las presiones selectivas que influyen o han influido en la evolución de las características que se observan en ese organismo en la actualidad. Existen, como vemos, 2 conceptos evolutivos que convierten a la ecología en ecología evolutiva. La selección natural y la adaptación. En la Teoría de la Evolución, Darwin afirmaba que la selección natural es el mecanismo, que ha hecho cambiar, evolucionar, a los organismos hasta su estado actual. El ambiente en el que viven los organismos va cambiando, y estos cambios generan problemas que los organismos deben resolver para poder crecer y reproducirse. Las soluciones a estos problemas son las adaptaciones. La adaptación, por tanto, es un proceso por el cual los organismos se adaptan a su ambiente y que afecta a su supervivencia y éxito reproductivo.

Fig. 1. Fotografía de Charles Darwin y de su libro On the Origin of Species, publicado el 24 de noviembre de 1859 donde se postula la teoría de la evolución por selección natural.

Créditos:De J. Cameron - Desconocido, Dominio público,  https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2649065

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49911

Una de las principales críticas que ha recibido más a menudo la teoría evolutiva es la idea errónea de que la evolución selecciona solamente a los individuos más fuertes y mejores de una población o de una especie. Sin embargo, esta afirmación no es cierta en ningún momento. La selección no favorece a los mejores, sino a los que mejor se adaptan a los cambios que se producen en el ambiente. La selección natural funciona por cambios ambientales y no va dirigida a ningún fin u objetivo. Es decir, la evolución no va encaminada a conseguir un resultado determinado. Así, se favorecen algunas adaptaciones en determinados momentos de la vida de un organismo, pero estas pueden ir en una dirección o en otra. Y no va encaminada a ningún fin concreto.

La ecología evolutiva es una ciencia multidisciplinar y se alimenta de otras ciencias tales como la genética, la química, la física, la geología, la geografía, etc. En nuestros trabajos de investigación utilizamos muchas herramientas matemáticas, como la estadística y también se utilizan modelos matemáticos que realicen simulaciones.

Existen diferentes niveles en los estudios de ecología evolutiva, que van desde el individuo hasta el estudio de poblaciones (individuos de una misma especie que comparten hábitat), comunidades (conjunto de poblaciones que comparten hábitat) o ecosistemas. Las principales áreas de investigación en ecología evolutiva, son la ecología del comportamiento animal, la evolución de las historias de vida, la selección sexual y el cuidado parental, las estrategias reproductivas, la ecología y evolución del parasitismo, la comunicación animal, y la biología de la conservación.

La ecología evolutiva es considerada por algunos una ciencia básica. Es decir, que la utilidad de sus estudios sería únicamente el aumento del conocimiento científico sobre un tema o una especie determinada. Sin embargo, la ecología evolutiva es también una ciencia aplicada, ya que es útil para intentar combatir algunos de los problemas de nuestra sociedad actual, como son la pérdida de hábitats, la conservación de las especies en peligro de extinción, el cambio climático, la propagación de plagas o enfermedades. El objetivo principal de los estudios ecológicos es proporcionar los conocimientos científicos necesarios para colaborar en la gestión y conservación de la biodiversidad.

Algunas cosas que investigo: Señalización Múltiple en reptiles

Mis investigaciones en ecología evolutiva se han basado fundamentalmente en los temas de selección sexual y comunicación animal. Me interesa especialmente conocer cómo los animales son capaces de comunicar a otros individuos de su misma especie o de otra, distintos aspectos tales como su estado reproductor, su salud, su estatus de dominancia, y cómo estas señales, especialmente las señales visuales y químicas, se mantienen evolutivamente. Me gustaría ilustrarlo con dos ejemplos de utilización de señales múltiples, visuales y químicas en 2 especies de reptiles con los que he trabajado frecuentemente.

Muchos animales producen señales sexuales diferentes o múltiples, incluso en distintos canales sensoriales (señales sexuales visuales o químicas a la vez). Nos preguntábamos por qué existe esta señalización múltiple y su función. En el caso del lagarto verdinegro (Lacerta schreiberi), los machos adultos tienen una coloración verde en el dorso, amarilla en el vientre y azul en la cabeza. Al analizar estos colores con un espectrofotómetro, encontramos que los machos más dominantes tienen los colores azules y verdes más brillantes. Estas coloraciones sirven, por tanto, para señalar el estatus de dominancia a otros machos. Sin embargo, los machos con mejor estado de salud tienen un color ventral amarillo más brillante, de manera que esta coloración sirve para señalar a las hembras la buena calidad genética de los machos. Estas señales visuales múltiples revelan diferentes mensajes dependiendo de si el receptor es macho o hembra.

Fig. 2. Macho de lagarto verdinegro (Lacerta schreiberi) en la sierra de Guadarrama con la coloración azulada en la cabeza típica de la época reproductiva.

Los machos de la lagartija carpetana (Iberolacerta cyreni) utilizan las secreciones de sus poros femorales como señales químicas múltiples. Analizando la composición química de estas secreciones mediante cromatografía de gases, encontramos que los machos con mayor tamaño corporal y más dominantes tienen también más colesterol en sus secreciones. Este compuesto, sirve, por tanto, para señalar el estatus de dominancia a otros machos. Por otro lado, los machos con mejor estado de salud y mejor condición corporal tienen mayores cantidades de provitamina D y de ácido oleico en sus secreciones y son más atractivos para las hembras. Esta información puede ser utilizada por las hembras para escoger pareja. Al igual que la coloración, las señales químicas múltiples revelan diferentes mensajes según el sexo del receptor. El desarrollo de estas señales, basado en diferentes mecanismos morfológicos y fisiológicos y compromisos, permite que sean señales fiables y honestas que son utilizadas para tomar decisiones relacionadas con la reproducción.

Fig. 3. Pareja de lagartijas carpetanas (Iberolacerta cyreni) en la sierra de Guadarrama. El macho, de coloración más verdosa, está cortejando a la hembra para intentar conseguir una cópula.

Quedan muchas cosas por hacer. Muchas hipótesis que comprobar, miles de experimentos que realizar, y muchos artículos por escribir. ¿Te apetece?

“No es la más fuerte de las especies la que sobrevive y tampoco la más inteligente. Sobrevive aquella que más se adapta al cambio”. Charles Darwin.

Fig. 4. Mi hija Ana y yo haciendo “trabajo de campo” en Kenia.

Descarga capítulo pdf

María del Pilar López Martínez

Doctora en Ciencias Biológicas

Investigadora Científica del CSIC. Museo Nacional de Ciencias Naturales

Editora de la revista e-VOLUCION de la Sociedad Española de Biología Evolutiva (www.sesbe.org)

Escucha música mientras lees.

Yo quiero ser Biotecnóloga - Mayte Conejero Muriel

Y yo quiero ser...Biotecnóloga

(Por Mayte Conejero Muriel)

Descarga capítulo pdf

Escucha y Descarga en Audicapítulo

Escucha música mientras lees, vete al final.

Sí, yo quiero ser biotecnóloga, quise ser biotecnóloga y gracias a ello soy la que soy hoy en día. Pero, ¿por qué ser biotecnólogo/a y no cualquier otra salida profesional?

Para intentar responder con más contundencia a esta pregunta, y para encontrar valores más allá de los sentimientos y de ese “algo” que te lleva a tomar determinadas decisiones en la vida, he planteado esta pregunta a mis alumnos y alumnas. Han sido varios los que han respondido a la pregunta cuestionando qué es la biotecnología; otros han indicado la novedad y expectativa de tener muchas salidas profesionales al ser una carrera universitaria relativamente novedosa y hay quien ha indicado que sería biotecnólogo/a para investigar; unos pocos/as han resaltado la idea de poder “crear inventos” (sobre todo medicamentos, y sobre todo la cura para el cáncer) y la han relacionado con esta profesión; y alguien ha indicado que para disfrutar tanto como lo hago yo ejerciendo mi profesión.

Bio ¿qué?

Si hubiera podido contar las veces que me han formulado la pregunta que da título a este apartado… Aún hoy en día, a menudo, cuando me preguntan qué he estudiado o a qué me dedico, y respondo con la pablara biotecnología o biotecnóloga, debo responder a esta pregunta…

La biotecnología es una ciencia multidisciplinar encargada del estudio y explotación de la materia biológica, los procesos y los sistemas encontrados en la naturaleza para explorar sus usos de una manera eficiente y mejorar la calidad de nuestras vidas.

Fig. 1. Algunas ramas que intervienen en la interdisciplinariedad de la Biotecnología.

Ante tal definición, queda patente que la biotecnología ha existido siempre. Así, procesos como la fabricación de vino, pan, queso o yogurt, son y han sido biotecnología, la denominada hoy en día biotecnología tradicional.

La biotecnología de los colores. Los colores de la biotecnología. Aplicaciones.

Ante la definición del apartado anterior, por tanto, la biotecnología no es una nueva ciencia, sino una ciencia multidisciplinar, que compendia múltiples ámbitos de múltiples ciencias de múltiples sectores. Así, se definen los colores de la biotecnología como las aplicaciones o ámbitos en los que interviene, que como se podrá ver, son muchos y muy variados:

Fig. 2. Clasificación de la biotecnología por colores.

-Verde: ámbito de la agricultura como campo de explotación. En este color la biotecnología se encarga de la generación de nuevas variedades de plantas de interés, alimentos, biofuel, biofertilizantes y biopesticidas…Color controvertido en algunos aspectos dado los movimientos a favor y en contra de la transgénesis (los famosos OGMs, transgénicos u organismos genéticamente modificados).Pero también muy importante para la obtención de medicamentos de alto valor, con interés médico, biosanitario o industrial.

-Azul: en el que la biotecnología explota los recursos del mar para la obtención de productos con interés industrial. Aunque es aún un color por investigar con mayor profundidad y explotar, ya han sido muchos los medicamentos y, sobre todo, cosméticos, obtenidos a partir de esta fuente.

-Gris: en este caso la biotecnología trata de obtener beneficios a partir del medio ambiente, desarrollando profundamente, y más en los últimos tiempos, técnicas y métodos para el mantenimiento de la biodiversidad (incluyendo técnicas de clonación, almacenamiento de genomas, etc.) y la eliminación de elementos contaminantes, conocido como biorremediación (empleo de microorganismos para la eliminación de compuestos no deseables).

-Blanco: o biotecnología industrial (en industria textil, química, papelera, entre otras), en la que se intenta que los procesos sean más eficientes o menos contaminantes y se producen e investigan nuevos materiales menos contaminantes en vista al mantenimiento sostenible de nuestro planeta.

-Rojo: ámbito en el que la biotecnología se encuentra inmiscuida en la medicina (y de la que es base fundamental), en la que trata de desarrollar e investigar nuevos medicamentos, nuevas vacunas y antibióticos, nuevas enfermedades, terapias, etc. Como ejemplo de técnicas que se emplean en los hospitales de nuestras ciudades tenemos la terapia génica o la medicina regenerativa, entre otros, que tan buenos resultados están aportando y salvando tantas enfermedades y vidas.

Biotecnólogos/as

La biotecnología ha existido siempre, pero, ¿las personas que la empleaban eran biotecnólogos/as? Algunos definen a los biotecnólogos (o conocidos como biotecs) como profesionales que “estudian la biología, la ciencia de los seres vivos, asociada a la tecnología”. Pero realmente son los que se encargan, nos encargamos, del desarrollo y aplicación de diferentes técnicas que nos permitan explotar la materia biológica, así como los procesos y sistemas que existen naturalmente en nuestro entorno, en nuestra naturaleza, para obtener beneficios y mejoras aplicadas al ser humano y su entorno. Por tanto, hasta que no surgió la carrera universitaria especializada, la biotecnología, los que la ejercían o empleaban, con o sin conocimiento real sobre ella, de manera tradicional, no eran catalogados como biotecnólogos/as.

Pero ahora ya sí podemos serlo, de manera que si tú quieres serlo, y te decides a estudiarlo en España, te conviene saber que puedes hacerlo en las Universidades de Madrid, Valencia, País Vasco, Zaragoza, León (ciudad donde comenzó esta no nueva profesión), Elche, Oviedo, Sevilla, Barcelona, Murcia, Extremadura, Cádiz, Almería, Salamanca, Lleida o Vitoria, entre otras…Eso sí, no olvides que la nota de corte llega a ser de 12,5 puntos en algunos casos. Y que tendrás asignaturas de múltiples ámbitos de estudio (algebra, cálculo, química, física, fisiología, medicina nuclear, radiodiagnóstico, informática, entre otras…) y múltiples prácticas de laboratorio (aunque dependerá de los planes de estudio de cada universidad en concreto) en las que podrás averiguar en qué color deseas especializarte y qué aplicación futura desear fomentar.

¿Para qué?

Hay quien relaciona la biotecnología con la idea de ganar dinero, de ser autor de algún medicamento que salve a muchas personas y te haga ganar mucho dinero, o con la idea de crear alguna aplicación o técnica con un gran ámbito de aplicación. Hay quien relaciona esta profesión con docencia e investigación en general. Aunque se debe tener en cuenta que en el ámbito de la investigación son muchos los/as profesionales de la Química, Física, Biología, Medicina, e Ingeniería, entre otras ramas, que se dedican a aplicar sus conocimientos para avanzar en ciencias, para desarrollar nuevos productos, nuevos materiales, nuevos dispositivos, etc.; y esto es porque de la combinación de conocimientos de múltiples áreas es de donde surgen proyectos, ideas, prototipos, modelos y productos con fundamento, con éxito. 

Fig. 3. Fotografía de trabajo en el laboratorio.

Sin embargo, toda profesión a la que decidas dedicar tu vida es todo eso y mucho más. Mucho más que dinero, mucho más que determinados logros puntuales, mucho más que un trabajo con el que pasamos los días hasta nuestra jubilación. La pasión que sentimos por nuestra profesión es ese “algo” que nos remueve, que nos hace que nos sintamos especiales ejerciendo, desarrollando una labor y no otra. Ese “algo” que hace que seamos mejores, los mejores de acuerdo a nuestras posibilidades. Dicen que es bueno guiarse por los sentimientos, por las intuiciones, por las corazonadas que te indican que algo irá bien, siempre que la razón te lo consienta. Y es que, ante todo, además de conceptos, procedimientos y conocimientos de los que somos responsables los profesores para con nuestro alumnado, el lema que siempre intento transmitir es “hagas lo que hagas, hazlo con pasión”. Así, elige siempre razonada y pasionalmente cada una de las decisiones que debas tomar en la vida, y más aún la de tu futuro profesional, en definitiva, tu vida.

Descarga capítulo pdf

Mayte Conejero Muriel

Doctora en Cristalización y Cristalografía

Biotecnóloga y Profesora de Secundaria y Bachillerato

Escucha música mientras lees.

Yo quiero ser Biólogo Computacional - Paulino Gómez-Puertas

Y yo quiero ser...Biólogo Computacional

(Por Paulino Gómez-Puertas)

 Descarga capítulo pdf

  Escucha música mientras lees, vete al final.

En los inicios de la biomedicina, una gran parte de los procedimientos experimentales se realizaban en animales o directamente en personas. Baste recordar los inicios de las vacunas con los ensayos de Edward Jenner, inoculando a un niño con un virus vivo (y mortal) en 1796, o los niños que viajaron en barco portando en su cuerpo la vacuna de la viruela para que el virus atenuado llegase vivo a América en 1803. Hoy en día todo esto se consideraría inaceptable y nos horrorizaría que así se siguiese haciendo. Aunque la experimentación animal sigue existiendo, por suerte hoy en los laboratorios se utilizan con frecuencia técnicas que se valen de modelos experimentales como los cultivos celulares (células animales o humanas que crecen en frascos de plástico) o directamente las llamadas técnicas "in vitro" (experimentos que se realizan dentro de un tubo de ensayo). Pero hay un paso más que todavía podemos dar: ¿y si pudiéramos prescindir de todos los modelos experimentales? Aquí es donde la biología computacional tiene mucho que decir (bueno: todavía no mucho, pero sí que lo hará en los próximos 10 años). Ahora mismo se pueden generar modelos computacionales capaces de simular a escala atómica reacciones químicas catalizadas por enzimas virales, bacterianas o humanas. Y con esta información podemos diseñar fármacos (que funcionan). Todo ello dentro de un ordenador. Como si fuese el entorno virtual de un videojuego realista hasta el mínimo detalle. Dentro de pocos años podremos simular células enteras y, quién sabe, organismos enteros: un cuerpo humano virtual donde realizar ensayos de todo tipo sin riesgo ni daño para nadie.

Fig. 1. Los modelos tridimensionales de las moléculas biológicas son capaces de simular movimientos reales dentro del ordenador.

Pero vamos despacio. ¿Cómo llegué a dedicarme a la biología computacional? Yo nací en 1965, cuando todavía no habían aparecido ni las terminales de vídeo ni los teclados electrónicos. En la película "2001: Una odisea del espacio", estrenada en 1968, el ordenador "HAL 9000" no tenía teclado (lo introdujeron de tapadillo en la segunda parte, estrenada en 1984). De niño yo no podía soñar en convertirme en biólogo computacional: no existía tal concepto. Quería ser biólogo a secas. Recuerdo algunos veranos, con 10-11 años, en los que buceaba en el río Duero, a su paso por Covaleda, en Soria, recolectando datos en un cuaderno con lo que observaba del comportamiento de unos animalillos que me llamaban mucho la atención: las larvas de tricóptero (o gusanos de canutillo).Años más tarde comencé mis estudios de biología en la universidad, donde descubrí que lo que me gustaba era la biología molecular. Y donde decidí que quería ser investigador. Durante los años de tesis doctoral, en el departamento de la universidad, teníamos una terminal de ordenador ¡por cada planta del edificio! para compartir entre todos. Y fue en esa época, aproximadamente en 1990, cuando aparecieron los primeros PCs. Con el sueldo de tres meses de beca me compré uno de aquellos aparatos (con 20 megabytes de disco duro), con los que se podía escribir la tesis sin necesidad de usar la máquina de escribir. Y que también se podían programar: eso lo cambiaba todo. Diez años más tarde estaba ya trabajando con imágenes virtuales de proteínas y localizando mutaciones en modelos tridimensionales de moléculas biológicas que giraban en la pantalla del ordenador.

¿Cómo se trabaja hoy en un laboratorio de biología computacional?

Los laboratorios de biología computacional tienen los mismos objetivos que cualquier laboratorio de biología molecular: entender el funcionamiento de los sistemas biológicos y utilizar ese conocimiento para mejorar nuestro mundo (por ejemplo, curando  enfermedades o modificando cultivos para hacerlos resistentes a la sequía). La diferencia reside en las técnicas que se utilizan: únicamente procesadores y bases de datos. Al entrar en un laboratorio de biología computacional lo que únicamente se ve son ordenadores y gente que se afana delante de las pantallas (y una máquina de café). Además, los ordenadores que hay en la sala no son realmente los que están trabajando: son únicamente terminales con las que conectarse a las verdaderas máquinas de cálculo, situadas en salas especialmente acondicionadas. Y, dentro de estas máquinas, los investigadores están generando un mundo que pretende ser una imagen virtual del mundo físico. Se fabrican ácidos nucleicos y proteínas. Se les dota de movimiento gracias a complejos cálculos en los que se analizan y simulan las fuerzas que gobiernan las interacciones entre átomos dentro de las moléculas. En este mundo virtual, las distancias se miden en millonésimas de centímetro y los átomos chocan, se atraen y se separan en escalas de tiempo de trillonésimas de segundo. Y gracias a estos movimientos de los átomos que las componen, las proteínas se agitan, giran, se unen a otras proteínas, intervienen en reacciones químicas. En esencia, se simula cómo ocurren realmente todas estas acciones en las células del universo real.

Fig. 2. Modelo tridimensional de un dímero de una proteína bacteriana (FtsZ). En color azul las cargas electrostáticas positivas. En rojo las negativas.  En el hueco que hay en medio (en color verde) encajan los compuestos virtuales que inhibirán su funcionamiento, impidiendo que la bacteria prolifere.

Para ello hay que comenzar estudiando los planos. Algunos investigadores trabajan con secuencias de ácidos nucleicos de increíble longitud: cientos de millones de palabras con las letras AGCT a las que hay que encontrar un sentido. Encerrados en ellas se encuentran los esquemas del universo virtual. Hay que saber interpretarlos para poder construir correctamente las proteínas. Y para interpretar también los errores que provocan alteraciones como el cáncer o los defectos congénitos responsables de las enfermedades raras.

Una parte muy interesante del trabajo es la simulación detallada de las reacciones enzimáticas que ocurren dentro de las proteínas. Queremos ser capaces de imitar en nuestro mundo virtual hasta el último detalle de los pasos que transforman un compuesto químico en otro. Y entender cómo se las apañan las proteínas para facilitar estas violentas reacciones en el interior de algo tan delicado como una célula. Este espacio tridimensional está lleno de pequeñas moléculas cargadas de energía, de átomos metálicos o de moléculas de agua que interaccionan con todos ellos e intervienen en las reacciones. Es una tarea larga que ya está dando sus frutos, por ejemplo, en la simulación de determinadas proteínas bacterianas que se utilizan como blanco en el diseño de antibióticos de nueva generación.

Con toda esta información, los investigadores construyen, entre otros proyectos, un sistema automático de síntesis de fármacos. Para ello utilizan imágenes tridimensionales de los volúmenes de las proteínas e intentan encajar en los huecos que aparecen en su superficie millones de compuestos químicos de una forma sistemática. No solo hay que tener en cuenta que el tamaño y la forma de los compuestos sean adecuados. También hay que pensar a escala atómica: aquí las cargas electrostáticas son importantes y simularlas adecuadamente no es sencillo. Pero pese a todo se están obteniendo buenos resultados, en particular en el diseño de nuevos antimicrobianos dirigidos contra bacterias multiresistentes. Y también en el descubrimiento de posibles nuevos antitumorales.

Fig. 3. Un compuesto virtual encajando en el hueco de la fig. 2. Este compuesto es capaz de detener la división de bacterias multiresistentes creciendo en el laboratorio. En un futuro, podrá servir para curar infecciones graves en pacientes.

¿Qué tengo que estudiar para ser un biólogo computacional?

En los laboratorios de biología computacional trabajan juntos expertos en muy diferentes áreas, en un ejemplo excelente de interdisciplinaridad: Físicos desarrollando métodos de simulación cada vez más exactos y más rápidos del movimiento de los átomos en moléculas biológicas; Químicos y Farmacéuticos diseñando y analizando características de metabolitos y futuros fármacos; Biólogos realizando simulaciones de macromoléculas y sus redes celulares de interacción y Médicos integrando la información molecular en nuevos métodos terapéuticos y de diagnóstico. Y, por supuesto, Informáticos manejando la cada vez más ingente cantidad de información y los procesadores cada vez más complejos y rápidos (ojo: los procesadores cuánticos están ya a la vuelta de la esquina y programarlos no es sencillo).

¿Cuál es el futuro de la biología computacional?

Es difícil saber cuál será el futuro de una ciencia. Los pasos que se dan cada año son de gigante. Pero, como comentaba al principio, el futuro a medio y largo plazo es construir una réplica exacta y funcional de una célula o un organismo real en el mundo virtual, con todos los átomos interaccionando unos con otros de la misma forma que lo hacen en el universo físico. Cuando esto se consiga, no hará falta realizar más experimentos en tubos de ensayo o en placas de Petri: bastará una buena conexión a internet para ensayar el efecto de millones de compuestos sobre una proteína, o sobre una vía metabólica, y escoger el mejor de ellos para sintetizarlo como fármaco (antitumoral, antibacteriano, antiviral,...). O para analizar el efecto de una mutación en el organismo, ensayar a continuación la mejor manera de revertirla y decidir así qué terapia génica es la más adecuada para cada paciente con una enfermedad rara.

Hoy es casi ciencia ficción; pero por poco tiempo.

  

Descarga capítulo pdf

Paulino Gómez-Puertas

Doctor en Bioquímica y Biología Molecular

Científico Titular CSIC. Centro de Biología Molecular "Severo Ochoa" (CBMSO, CSIC-UAM), Madrid.

Escucha música mientras lees.