diumenge, 23 d’abril del 2023

L'evolució dels éssers vius

Segons diu la teoria de la Biogènesi tot ésser viu prové d'un altre ésser viu. Aquesta teoria, tal i com vam veure en el post sobre l'origen de la vida, permet arribar a la conclusió que tots els éssers vius van sorgir de les primeres cèl·lules que es van desenvolupar fa més de 4000 Ma. Però, com arribat els éssers vius a tenir una diversitat tan elevada a partir d'unes poques cèl·lules? Les teories sobre l'evolució dels éssers vius intenten donar resposta a aquesta pregunta. 

Fins al segle XIX i lligat al creacionisme la teoria imperant sobre els éssers vius era el fixisme.

El fixisme sosté que les especies es mantenen immutables en el temps, és a dir, que les espècies que habiten la Terra serien des del principi les que coneguem actualment i que no han patit cap mena de variació, és a dir, eren fixes. Alguns naturalistes com el botànic Carl von Linné, pare de la taxonomia, era defensor d'aquesta teoria. Però el fixisme tenia un problema anomenat fòssils. Els fòssils eren coneguts per l'espècie humana des de la prehistòria i en general havien estat interpretats des del principi correctament: restes d'éssers vius que havien viscut en altres èpoques. Així doncs, si tots els éssers vius eren immutables en el temps, quin era l'origen dels fòssils? A aquesta pregunta els defensors del fixisme van donar resposta amb la Teoria del catastrofisme

La teoria del Catastrofisme va ser defensada per George Cuvier, pare de la paleontologia a finals del segle XVIII. Aquesta teoria es basa en la idea que la Terra a anat sofrint catàstrofes naturals sobtades que acabaven amb la vida i permetia que d'altres n'aparegueren també de forma sobtada. Cuvier defensava que els nínxols ecològics buits eren ocupats per espècies provinents d'altres llocs de la Terra. Els creacionistes pensaven que qui tornava a omplir els nínxols era Deu. Aquesta teoria s'enfrontava directament amb el Gradualisme de Lyell, pare de la geologia, que defensava que els canvis a la Terra havien succeït de forma gradual. Així doncs, a finals del segle XVIII cada cop més naturalistes qüestionaven les teories fixistes.

El primer en proposar una teoria que implicava la transformació dels éssers vius va ser George Leclerc. Sostenia que els éssers vius es transformaven per acció de factors ambientals com l'alimentació, el clima o el medi físic. Aquestes idees transformistes van obrir les portes a les teories evolucionistes de Lamarck i posteriorment de Darwin.

dimarts, 16 de febrer del 2021

Enginyeria genètica: On està el límit?

La capacitat que ha adquirit l'ésser humà per modificar els éssers vius de forma primordial a través del DNA implica tota una sèrie de qüestions ètiques que no es poden obviar.

  • Què guanyem?
  • Què guanya la natura? 
  • Quin és el grau d'afectació? 
  • Coneixem la implicació més enllà de l'organisme modificat?
  • Quins problemes poden sorgir?
  • Per què hi ha tants detractors?
  • Què ens fa por?
  • Quina necessitat real hi ha?

Arguments a favor

  • Ens permet lluitar contra malalties: 
    • L'edició genètica en embrions (in-vitro) fills de persones que pateixen malalties genètiques poden evitar que la descendència perpetuï aquesta malaltia. (Alexandra Molina)

Arguments en contra

  • No coneixem com els OMG poden interactuar amb la resta d'éssers vius.


Fonts d'informació

Sternberg, S.H., "La revolución biológica de la edicióngenética con tecnología CRISPR", en ¿Hacia una nueva Ilustración? Una década trascendente. Madrid, BBVA, 2018.

dimarts, 3 de novembre del 2020

El cicle cel·lular, cromosomes i cariotip

Una de les característiques que fan de les cèl·lules la forma més bàsica de vida, és que són capaces de fer les tres funcions vitals:

Nutrició, Relació i Reproducció

Respecte a la nutrició ja sabem que la realitzen mitjançant l'adquisició de matèria del medi que els envolta transformant-la gràcies a una sèrie de reaccions químiques (respiració cel·lular i/o fotosíntesis) en tot allò que la cèl·lula necessita per sobreviure.

La relació, les cèl·lules les realitzen tot captant informació de l'exterior que processen elaborant la resposta adequada en cada ocasió.

La finalitat de la reproducció és l'obtenció de noves unitats cel·lulars a partir d'una d'inicial, és a dir, les cèl·lules es reprodueixen tot fabricant una còpia de si mateixes:

Però, perquè necessita la cèl·lula reproduir-se? En els organismes pluricel·lulars la reproducció cel·lular és imprescindible en processos tals com:
  • Regeneració de teixits: els teixits dels éssers vius es regeneren contínuament. Cada tipus de teixit es regenera a un ritme diferent, per exemple la pell triga 21 dies; mentre que l'epiteli de l'intestí prim són tan sols 3 o 4 dies. El fetge triga entre sis mesos i un any i les cèl·lules musculars triguen uns 15 anys en renovar-se.
  • Reparació de teixits: quan succeeix un traumatisme que produeix danys al teixit, com per exemple un tall a la pell, es fa necessari una regeneració del teixit que repari els danys ocasionats.
  • Creixement: Durant un temps determinat, les cèl·lules es divideixen a un ritme més elevat per tal de modificar el cos de l'individu i que adquireixi els trets característics dels individus adults de l'espècie.
  • Reproducció de l'individu: La finalitat d'aquest procés és la formació de nous individus.
Podem dir doncs, que en la vida de tota cèl·lula hi ha dos fases ben diferenciades:
  • Una fase intermèdia en la que la cèl·lula fa les funcions de nutrició i relació que anomenem interfase. És la fase de vida més llarga en la que el DNA està descondensat parcialment en forma de cromatina i s'està transcrivint per poder fabricar les proteïnes necessàries. Abans de finalitzar aquesta fase, el DNA es replica.
  • Una fase de reproducció (fase M) en la que la cèl·lula es dividirà. En aquesta fase el DNA està completament condensat en forma de cromosomes.

Cromosomes:
Els cromosomes són estructures tridimensionals fruits de la condensació extrema del DNA. Per poder fer la divisió cel·lular es fa necessari tenir el DNA organitzat en forma de cromosomes, ja que així és més fàcil repartir el mateix número de cromosomes a cada cèl·lula filla. Hem de tenir en compte que és imprescindible replicar el DNA, per aconseguir cèl·lules filles amb la mateixa dotació de cromosomes que la cèl·lula original.
Quan observem un cromosoma hem de tenir en compte que el que estem veient és el DNA duplicat, és a dir, cada barra vertical o cromàtide, es correspon a un joc complet de DNA. Si les dos cromàtides tenen el DNA corresponent al mateix cromosoma es diu que són cromàtides germanes.
A la imatge podem veure les diferents parts d'un cromosoma:


  • Telòmer: la part terminal d'un cromosoma
  • Braç curt: El braç més curt del cromosoma.
  • Centròmer: el punt central on s'uneixen les cromàtides germanes.
  • Braç llarg: el braç més llarg del cromosoma.

Els cromosomes es classifiquen segons la mida relativa dels dos braços:


A més els cromosomes també els podem classificar en funció de si determinen el sexe biològic de l'individu o no:

  • Heterocromosomes: Cromosomes que determinen el sexe biològic de l'individu. En els humans serien el cromosoma X i el cromosoma Y.
  • Autosomes: La resta de cromosomes d'una espècie i que determinen característiques d'aquesta espècie.

Cada espècie doncs tindrà un o dos heterocromosomes i la resta seran autosomes. El número i les característiques dels cromosomes són determinatives per a cada espècie i a aquest mapa se li anomena cariotip:

  • Cariotip: És el patró cromosòmic d'una espècie, ordenat d'una forma determinada, que expressa les característiques dels cromosomes i que és únic per a cada espècie.

En el cariotip següent podem identificar els 22 parells d'autosomes dels humans i al final, veiem els dos heterocromosomes, en aquest cas serien 2 cromosomes X que determinarien que es tracta d'una femella. 
Un altre exemple de cariotip ben conegut és el de la Drosophila Melanogaster, la mosca de la fruita amb només 4 cromosomes:

A nivell cel·lular, la relació entre el número de cromosomes de la cèl·lula original i les cèl·lules filles també permet fer una sèrie de classificacions:
La gran majoria de les cèl·lules humanes són cèl·lules que tenen la meitat de cromosomes originaris d'un progenitor i l'altre meitat originaris d'un altre progenitor. És a dir, cada cèl·lula del nostre cos té la meitat de cromosomes de la nostra mare i l'altre meitat del nostre pare. En el cas dels humans 23 cromosomes del pare i 23 cromosomes de la mare, en total 46 o 23 parells. A aquestes cèl·lules que tenen dos jocs complets de cromosomes s'anomenen cèl·lules diploides.
  • Cèl·lules diploides: Són aquelles cèl·lules que tenen la mateixa dotació cromosòmica que l'individu (2n cromosomes)
Però com és possible? Si quan una cèl·lula es divideix replica el seu DNA per tenir cèl·lules filles iguals a les cèl·lules originals com podem tenir la meitat de cromosomes del nostre pare i l'altre meitat de la nostre mare? No hauríem de tenir el doble de cromosomes? Però si tenim el doble seguim sent humans?
La clau està en una forma de divisió cel·lular que permet reduir a la meitat el número de cromosomes i generar el que s'anomenen cèl·lules haploides:

  • Cèl·lules haploides: són aquelles cèl·lules que tenen la meitat de dotació cromosòmica que l'individu (n cromosomes)

Aquestes cèl·lules són produïdes per un òrgans on es situen les anomenades cèl·lules germinals, és a dir, cèl·lules diploides que s'encarreguen de fabricar els gàmetes (òvuls i espermatozous) que serviran per a la reproducció sexual dels individus de l'espècie. Així doncs, els gàmetes o cèl·lules sexuals són cèl·lules haploides, amb la meitat de cromosomes, produïdes amb la finalitat de la reproducció sexual. Ja que sols si tenen la meitat de cromosomes podem mantenir la dotació cromosòmica característica de cada espècie.

La resta de cèl·lules del cos dels organismes pluricel·lulars, és a dir, totes aquelles cèl·lules que no són productores de gàmetes, són cèl·lules diploides que en reproduir-se produeixen també cèl·lules diploides. S'anomenen cèl·lules somàtiques.

divendres, 30 d’octubre del 2020

Activitat de cap de setmana

Aquest cap de setmana uns proposo uns deures que haureu de pujar al vostre bloc:

Cal que feu una taula comparativa entre la cèl·lula animal i la cèl·lula vegetal. Cal que seguiu la taula següent:

Poseu tots els orgànuls que hem comentat i totes les parts significatives, com la membrana, el nucli, el citoesquelet o la paret cel·lular. Indiqueu a cada cas si és o no pressent a cada tipus de cèl·lula i la seva funció.
Ànims que és molt fàcil!



dilluns, 28 de setembre del 2020

Els virus

Els virus són estructures infeccioses acel·lulars que necessiten de la maquinària d'una cèl·lula per reproduir-se ja que no tenen metabolisme propi. Per això són paràsits intracel·lulars obligats. 

Es creu que els virus van aparèixer al mateix temps que les cèl·lules ja que sembla ser que el material genètic dels virus prové de les replicacions successives dels àcids nucleics. L'anàlisi d'algunes proteïnes que tenen l'embolcall d'alguns virus fa pensar que provenen de llinatges de cèl·lules extintes actualment.

Els virus a grans trets estan formats per tres elements principals:

  • Embolcall extern complex: No es present a tots els virus i la seva funció és protegir el virió quan surt de la cèl·lula hoste. Està formada per una bicapa lipídica on s'insereixen les proteïnes d'embolcall específiques, és a dir, les proteïnes que permeten al virus adherir-se a la cèl·lula.
  • Càpsida proteica: Es tracta d'un embolcall proteic construït per estructures més petites anomenades capsòmers que contenen enzims necessaris per la replicació dels àcids nucleics.
  • Material genètic: Aquest material genètic pot ser DNA o RNA tant monocatenari com bicatenari.

La enorme varietat de virus fa molt complexa la seva classificació. S'utilitza un sistema taxonòmic, similar al que es fa servir en els éssers vius que es basa en el tipus de càpside, el tipus d'àcid nucleic, el tipus de proteïnes, com es repliquen, quins éssers vius colonitza i quin tipus de malaltia causa. Les families de virus no són monofilètiques, és a dir, no es poden classificar únicament en una família concreta ja que poden compartir característiques entre diverses families, per tant els virus són polifilètics fet que va fer sorgir diferents tipus de classificacions i moltes vàlides i integrables entre sí.

A grans trets podem classificar els virus segons el tipus material genètic en:

  • DNA bicatenari: DNA amb una doble cadena.
  • DNA monocatenari (-): DNA amb una sola cadena que no codifica proteïnes directament.
  • DNA monocatenari (+): DNA amb una sola cadena que codifica proteïnes.
  • RNA bicatenari: RNA amb una doble cadena.
  • RNA monocatenari (-): RNA amb una sola cadena que no codifica proteïnes directament.
  • RNA monocatenari (+): RNA amb una sola cadena que codifica proteïnes.
Segons la seva estructura podem trobar:

Polièdrics: la seva càpsida té forma polièdrica, com els icosaedres. Poden tenir una forma quasi esfèrica.

Helicoïdals: Els capsòmers es troben disposats en forma de hèlix.

Complexos o mixtes:  Estan formats per una càpsida icosaèdrica amb una cua de tipus helicoïdal. Molts virus bacteriòfags són així.

Els virus també es poden classificar segons si tenen o no l'embolcall lipídic i segons l'organisme que infecten: bacteris, protoctists, fongs, plantes, animals i fins hi tot altres virus.

Els virus són capaços de disseminar-se de moltes formes diferents i cada tipus de virus es transmet d'una forma concreta. Alguns necessiten la intervenció del que s'anomena vector de transmissió, és a dir, un ésser viu que actua disseminant el virus però al que no l'afecta la seva presencia. Aquests virus solen afectar a les plantes (fitòfags) o als animals (hematòfags). Recordem el cas del virus del Zika o el del virus del Nil que es transmet mitjançant els mosquits.

Altres virus no necessiten cap vector de transmissió ja que han desenvolupat estratègies per sobreviure un temps a l'ambient fora del cos hoste. Es el cas del virus de la grip (influenza), els virus dels constipats (rinovirus i coronavirus), el de la varicela o sarampió que es transmeten mitjançant els aerosols i les gotetes de saliva que expulsem al respirar. També es poden transmetre mitjançant la via ora-fecal (norovirus) o per contacte directe amb mans, aliments o aigües contaminades (rotavirus) que solen provocar gastroenteritis. Molts virus també es transmeten per contacte directe amb la sang o per via sexual. És el cas del VIH o el virus de l'hepatitis B o C.

I com actuen els virus? Doncs bé, a grans trets, els virus quan detecten, mitjançant les proteïnes que tenen a l'embolcall, una cèl·lula compatible s'acoblen i injecten el material genètic al seu interior (en el cas de bacteris) o s'introdueixen directament dins la cèl·lula fins arribar al nucli (en el cas de les cèl·lules eucariotes). Un cop el material genètic del virus arriba al material genètic de la cèl·lula hoste, aquest "reprograma" el material genètic de la cèl·lula hoste per a que fabriqui còpies del virus. És a dir, el material genètic del virus comença a replicar-se al mateix temps que la cèl·lula fabrica les càpsides de proteïnes que necessita el virus. Un cop esgota els recursos de la cèl·lula hoste, aquesta entra en apoptosis, és a dir, es trenca la membrana, mor i s'alliberen els virus en l'organisme per continuar infectant d'altres cèl·lules. 

Com reacciona el nostre cos?

Davant la infecció d'un virus, el nostre cos desencadena una resposta immunitària que implica tant una resposta innata (resposta no específica) com una resposta humoral (resposta adaptativa en la que estan implicats els anticossos). La resposta humoral sol ocasionar una immunitat permanent per a la majoria d'infeccions, ja que és una resposta específica.


Per evitar les infeccions víriques només tenim dos possibilitats:

  • Prevenció:
    • Vacunes: Es tracta de substàncies dissenyades per provocar la resposta humoral del cos i per tant obtenir una immunitat permanent. Poden fabricar-se mitjançant tres sistemes:
      • Virus vius però inactivats de manera que no provoquen la malaltia. 
      • Fragments de virus amb les proteïnes necessàries per activar el sistema immunitari.
      • Virus innocus modificats genèticament per expressar les característiques del virus que ens interessa i així provocar l'activació del sistema immunitari.
    • Mesures anti-contagi i/o de barrera: Depenent de com es transmet el virus només podem recorrer a mesures amb les que evitem el contacte amb el virus com 
      • Ús de mosquiteres o repel·lents (evitem el contacte amb insectes hematòfags), 
      • Desinfecció de fruites i verdures abans de consumir-les crues, 
      • Cuinar correctament els aliments, 
      • Sanejament d'aigües de consum humà, 
      • Rentat de mans a consciència desprès d'anar al lavabo i de tocar substàncies que puguin contenir virus (com un canvi de bolquers).
      • Rentat de mans a consciència desprès d'esternudar, tossir o  sonar-se el nas.
      • Ús de mascaretes.
      • Ús de preservatiu.

Si no hem pogut evitar la infecció només ens queda pal·liar els símptomes i esperar que el nostre cos superi la infecció. Depenent de la gravetat potser necessitem suport vital i medicaments anomenats antivirals

Els antivirals són medicaments específics que s'ha descobert actuen sobre alguns virus reduint la infecció i ajudant al sistema immunitari a lluitar contra el virus. Són medicaments poc comuns que no serveixen per a tots els virus i que tampoc es poden utilitzar en tots els casos. Per tant, la millor manera de lluitar actualment contra les infeccions víriques continuen sent la prevenció i les vacunes.