Connect with us

Horoscopo

Los bioingenieros desarrollan un algoritmo para comparar células entre especies, con resultados sorprendentes

Published

on

Los investigadores crearon un algoritmo para identificar tipos de células similares de especies, incluidos peces, ratones, tenias y esponjas, que han divergido durante cientos de millones de años, lo que podría ayudar a llenar los vacíos en nuestra comprensión de la evolución.

Las células son los componentes básicos de la vida, presentes en todos los organismos vivos. Pero, ¿cuán similares crees que son tus células a un ratón? ¿Un pescado? ¿Un gusano?

La comparación de tipos de células en diferentes especies a lo largo del árbol de la vida puede ayudar a los biólogos a comprender cómo surgieron los tipos de células y cómo se adaptaron a las necesidades funcionales de las diferentes formas de vida. Esto ha sido de creciente interés para los biólogos evolutivos en los últimos años porque la nueva tecnología ahora hace posible secuenciar e identificar todas las células en organismos completos. «Básicamente, existe una ola en la comunidad científica para clasificar todos los tipos de células en una amplia variedad de organismos diferentes», dijo Bo Wang, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Stanford.

En respuesta a esta oportunidad, el laboratorio de Wang desarrolló un algoritmo para vincular tipos de células similares en distancias cambiantes. Su método, detallado en un artículo publicado el 4 de mayo de 2021 en eLife, está diseñado para comparar tipos de células en diferentes especies.

Para su investigación, el equipo utilizó siete especies para comparar 21 emparejamientos diferentes y pudo identificar los tipos de células presentes en todas las especies, así como sus similitudes y diferencias.

Comparación de tipos de células

Según Alexander Tarashansky, un estudiante graduado en bioingeniería que trabaja en el laboratorio de Wang, la idea de crear el algoritmo surgió cuando Wang una vez entró al laboratorio y preguntó si podía analizar conjuntos de datos de tipo celular de dos gusanos diferentes en los que el laboratorio esta estudiando. al mismo tiempo.

READ  La revolucionaria visión de Webb sobre los anillos ocultos de Urano

«Me sorprendió la seriedad de las diferencias entre ellos», dijo Tarashansky, autor principal del artículo y miembro interdisciplinario de Stanford Bio-X. «Pensamos que deberían tener tipos de células similares, pero cuando intentamos analizarlas usando técnicas estándar, el método no las reconoce como similares».

Se preguntó si se trataba de un problema con la técnica o si los tipos de células eran demasiado diferentes para coincidir de una especie a otra. Tarashansky luego comenzó a trabajar en el algoritmo para hacer coincidir mejor los tipos de células entre las especies.

“Digamos que quiero comparar una esponja con un humano”, dijo Tarashansky. “Realmente no sabes qué gen de la esponja corresponde a qué gen humano, porque a medida que los organismos evolucionan, los genes se duplican, cambian, se duplican nuevamente. Y ahora tienes un gen en la esponja que se puede vincular a muchos genes en humanos. «

En lugar de tratar de encontrar una coincidencia de genes uno a uno como los métodos de coincidencia de datos anteriores, el método de mapeo de los investigadores compara el gen de la esponja con todos los genes humanos potencialmente coincidentes. Luego, el algoritmo determina cuál es el correcto.

Tarashansky dice que tratar de encontrar solo pares de genes uno a uno ha limitado a los científicos que buscaban mapear los tipos de células en el pasado. «Creo que la principal innovación aquí es que tenemos en cuenta las características que han cambiado durante cientos de millones de años de evolución para realizar comparaciones a largo plazo».

«¿Cómo podemos usar genes que cambian constantemente para reconocer el mismo tipo de célula que también cambia constantemente en diferentes especies?» Dijo Wang, quien es el autor principal del artículo. “La evolución se ha entendido utilizando genes y rasgos de organismos, creo que ahora estamos en una coyuntura emocionante para superar las escalas al observar cómo evolucionan las células.

READ  No te pierdas el cometa Leonard y los meteoritos Gemínidas

Llena el arbol de la vida

Utilizando su enfoque de mapeo, el equipo descubrió una serie de genes y familias de tipos de células conservadas en todas las especies.

Tarashansky dijo que lo más destacado de la investigación fue la comparación de células madre entre dos gusanos planos muy diferentes.

«El hecho de que encontráramos coincidencias individuales en sus poblaciones de células madre fue realmente emocionante», dijo. «Creo que esto esencialmente ha desbloqueado mucha información nueva e interesante sobre cómo se ven las células madre dentro de un gusano plano parásito que infecta a cientos de millones de personas en todo el mundo».

Los resultados del mapeo del equipo también sugieren que existe una fuerte retención de características de neuronas y células musculares, desde tipos de animales muy simples, como esponjas, hasta mamíferos más complejos como ratones y humanos.

«Realmente sugiere que estos tipos de células aparecieron muy temprano en la evolución animal», dijo Wang.

Ahora que el equipo ha creado la herramienta de comparación de células, los investigadores pueden continuar recopilando datos sobre una amplia variedad de especies para su análisis. A medida que se recopilen y comparen más conjuntos de datos de más especies, los biólogos podrán rastrear la trayectoria de los tipos de células en diferentes organismos y mejorará la capacidad de reconocer nuevos tipos de células.

«Si solo tienes esponjas y luego gusanos y te pierdes todo lo que hay en el medio, es difícil saber cómo evolucionaron los tipos de células esponjosas o cómo sus ancestros se diversificaron en esponjas y gusanos», dijo Tarashansky. «Queremos llenar tantos nodos a lo largo del árbol de la vida como sea posible para poder facilitar este tipo de análisis evolutivo y transferencia de conocimiento entre especies».

READ  Autoridades legales insatisfechas con el espacio del juzgado y el cronograma del proyecto | Noticias, Deportes, Empleos

Referencia: «El mapeo de atlas unicelulares en Metazoa revela la evolución del tipo celular» por Alexander J Tarashansky, Jacob M Musser, Margarita Khariton, Pengyang Li, Detlev Arendt, Stephen R Quake y Bo Wang, 4 de mayo de 2021, eLife.
DOI: 10.7554 / eLife.66747

Otros coautores de Stanford incluyen a los estudiantes graduados Margarita Khariton y Pengyang Li, y Stephen Quake, el profesor Lee Otterson de bioingeniería y profesor de física aplicada y copresidente de Chan Zuckerberg Biohub. Otros coautores proceden del Laboratorio Europeo de Biología Molecular y de la Universidad de Heidelberg. Wang también es miembro de Stanford Bio-X y del Instituto de Neurociencias Wu Tsai. Quake también es miembro de Bio-X, Stanford Cardiovascular Institute, Stanford Cancer Institute y Wu Tsai Neurosciences Institute.

Esta investigación fue financiada por Stanford Bio-X, un premio Beckman Young Investigator y los Institutos Nacionales de Salud. Wang y Quake se basarán en este trabajo como parte de la Iniciativa Neuro-Ómica financiada por el Instituto de Neurociencias Wu Tsai.

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Horoscopo

Boeing envía por primera vez astronautas de la NASA a la estación espacial

Published

on

Boeing envía por primera vez astronautas de la NASA a la estación espacial

La NASA y Boeing se vieron obligadas a retirarse de un Intento de lanzamiento a la Estación Espacial Internacional. lunes debido a un problema de última hora con una válvula del cohete de la nave espacial.

La cápsula Starliner de Boeing estaba programada para despegar a las 10:34 p.m. ET desde la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida para su primer vuelo de prueba con tripulación. Los astronautas de la NASA Barry “Butch” Wilmore y Sunita Williams Estaban a bordo de la cápsula y atados a sus asientos cuando se canceló el intento de lanzamiento, aproximadamente dos horas antes del despegue programado.

Aún no se ha anunciado una nueva fecha de lanzamiento.

Los controladores de la misión declararon un lanzamiento «extinguido» después de que se detectara una anomalía en una válvula de oxígeno en el cohete Atlas V de United Launch Alliance, que la cápsula Starliner estaba programada para poner en órbita.

El vuelo tripulado de Starliner, cuando ocurra, será una prueba final crucial antes de que la NASA pueda autorizar a Boeing para vuelos de rutina hacia y desde la estación espacial.

Funcionarios de la NASA y Boeing dijeron que la seguridad era primordial para el primer vuelo de la nave espacial con humanos a bordo.

Este lanzamiento cancelado representa un nuevo revés para Boeing, que ya ha enfrentado años de retrasos y excesos presupuestarios con su programa Starliner. Está muy por detrás de SpaceX, que ha estado realizando misiones tripuladas hacia y desde la estación espacial para la NASA desde 2020.

El cohete Atlas V de United Launch Alliance con la nave espacial CST-100 Starliner de Boeing a bordo iluminado por reflectores en la plataforma de lanzamiento (Joel Kowsky/Nasa vía AFP - Getty Images)

El cohete Atlas V de United Launch Alliance con la nave espacial CST-100 Starliner de Boeing a bordo iluminado por reflectores en la plataforma de lanzamiento (Joel Kowsky/Nasa vía AFP – Getty Images)

La cápsula Crew Dragon de SpaceX y la nave espacial Starliner de Boeing se desarrollaron como parte del programa Commercial Crew de la NASA. La iniciativa comenzó hace más de una década, tras el retiro de los transbordadores espaciales de la agencia, para ayudar a empresas privadas a construir nuevos vehículos espaciales para llevar a los astronautas a la órbita terrestre baja.

READ  Autoridades legales insatisfechas con el espacio del juzgado y el cronograma del proyecto | Noticias, Deportes, Empleos

El primer vuelo no tripulado de Starliner en 2019 se vio frustrado por problemas de software, obligar a los controladores de la misión a acortar la prueba antes de que el vehículo pueda intentar encontrar y acoplarse a la ISS. Luego, un segundo intento se retrasó repetidamente debido a problemas en las válvulas de combustible, y no fue hasta 2022 que Boeing pudo lograr un Vuelo exitoso sin tripulación hacia y desde la estación espacial.

Este artículo fue publicado originalmente en NBCNews.com

Continue Reading

Horoscopo

La ISS puede ser más visible en el cielo nocturno durante todo mayo. He aquí cómo verlo

Published

on

La ISS puede ser más visible en el cielo nocturno durante todo mayo.  He aquí cómo verlo

Si el clima está despejado esta noche, lo invitamos a salir y mirar hacia arriba en cualquier momento, una o dos horas después del atardecer.

Si tiene la suerte de estar ubicado lejos de luces brillantes, tome un sillón largo o un sillón y póngase cómodo. Una vez que tus ojos se hayan adaptado completamente a la oscuridad, podrás contar varios cientos de estrellas de distintos grados de brillo.

Continue Reading

Horoscopo

Cómo un débil pulso magnético pudo haber reiniciado la evolución hace 600 millones de años

Published

on

Cómo un débil pulso magnético pudo haber reiniciado la evolución hace 600 millones de años

La investigación sugiere que el estado inusual del campo magnético de la Tierra durante el período de Ediacara podría haber influido significativamente en el desarrollo de vida compleja al alterar los niveles de oxígeno atmosférico. El estudio revela que este período experimentó el campo magnético más débil jamás registrado, lo que podría haber permitido una mayor oxigenación, sustentando formas de vida más grandes y activas. Esta mejor comprensión de la dinámica geomagnética y evolutiva ofrece una idea del potencial de vida en otros planetas. Crédito: SciTechDaily.com

La evidencia sugiere que un campo magnético débil hace millones de años podría haber impulsado la proliferación de la vida.

El período de Ediacara, que abarca aproximadamente entre 635 y 541 millones de años, fue un período crucial en la historia de la Tierra. Esto marcó una era de transformación en la que surgieron organismos multicelulares complejos, allanando el camino para la explosión de la vida.

Pero, ¿cómo se produjo esta oleada de vida y qué factores en la Tierra pudieron haber contribuido a ella?

Investigadores de la Universidad de Rochester han descubierto pruebas convincentes de que el campo magnético de la Tierra se encontraba en un estado muy inusual cuando los animales macroscópicos del período Ediacara se diversificaban y prosperaban. Su estudio, publicado en Naturaleza Comunicaciones Tierra y medio ambienteplantea la cuestión de si estas fluctuaciones en el antiguo campo magnético de la Tierra condujeron a cambios en los niveles de oxígeno que podrían haber sido cruciales para la proliferación de formas de vida hace millones de años.

Fauna de Ediacara

Investigadores de la Universidad de Rochester estudiaron el campo magnético de la Tierra durante el Período de Transformación de Ediacara, que se extendió hace aproximadamente entre 635 y 541 millones de años. La investigación plantea interrogantes sobre los factores que podrían haber impulsado la aparición de organismos multicelulares complejos, como la fauna de Ediacara, notable por su parecido con los primeros animales. Crédito: Ilustración de la Universidad de Rochester / Michael Osadciw

Según John Tarduno, profesor William Kenan, Jr. en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente, una de las formas de vida más notables del período de Ediacara fue la fauna de Ediacara. Se destacaban por su parecido con los primeros animales: algunos incluso alcanzaban más de un metro (tres pies) y eran móviles, lo que indica que probablemente necesitaban más oxígeno que las formas de vida anteriores.

READ  Enterrada en la Nebulosa Pata de Gato se encuentra una de las moléculas espaciales más grandes jamás observadas.

«Las ideas anteriores sobre la aparición de la espectacular fauna de Ediacara incluían factores genéticos o ecológicos, pero la proximidad con el campo geomagnético ultradébil nos motivó a revisar las cuestiones medioambientales y, en particular, la oxigenación de la atmósfera y los océanos», explica Tarduno. , quien también es decano de investigación de la Facultad de Artes y Ciencias y de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.

Los misterios magnéticos de la Tierra

Aproximadamente a 1.800 millas debajo de nosotros, el hierro líquido burbujea en el núcleo externo de la Tierra, creando el campo magnético protector del planeta. Aunque invisible, el campo magnético es esencial para la vida en la Tierra porque protege al planeta del viento solar, es decir, del flujo de radiación solar. Pero el campo magnético de la Tierra no siempre ha sido tan poderoso como lo es hoy.

Los investigadores han sugerido que un campo magnético inusualmente débil puede haber contribuido al surgimiento de la vida animal. Sin embargo, examinar el vínculo ha sido difícil debido a los datos limitados sobre la intensidad del campo magnético durante este tiempo.

Fauna de Dickinsonia Ediacaran

Huella fósil de Dickinsonia, un ejemplo de la fauna de Ediacara, encontrada en la actual Australia. Crédito: Shuhai Xiao, Virginia Tech

Tarduno y su equipo utilizaron estrategias y técnicas innovadoras para examinar la intensidad del campo magnético estudiando el magnetismo encerrado en antiguos cristales de feldespato y piroxeno de la roca anortosita. Los cristales contienen partículas magnéticas que preservan la magnetización de la formación de minerales. Al datar rocas, los investigadores pueden construir una línea de tiempo del desarrollo del campo magnético de la Tierra.

READ  La revolucionaria visión de Webb sobre los anillos ocultos de Urano

Aproveche las herramientas de vanguardia, incluido un CO2 láser y el magnetómetro del Dispositivo de Interferencia Cuántica Superconductora (SQUID) del laboratorio, el equipo analizó con precisión los cristales y el magnetismo encerrados en su interior.

Un campo magnético débil

Sus datos indican que el campo magnético de la Tierra, en ocasiones durante el período de Ediacara, era el campo más débil conocido hasta la fecha (hasta 30 veces más débil que el campo magnético actual) y que la intensidad del campo magnético ultradébil duró al menos 26 millones de años.

Un campo magnético débil facilita que las partículas cargadas del sol eliminen átomos ligeros como el hidrógeno de la atmósfera, provocando que escapen al espacio. Si la pérdida de hidrógeno es significativa, es posible que quede más oxígeno en la atmósfera en lugar de reaccionar con el hidrógeno para formar vapor de agua. Estas reacciones pueden provocar una acumulación de oxígeno con el tiempo.

Fauna Fractofusus Ediacara

Impresión fósil de Fractofusus, un ejemplo de la fauna de Ediacara, encontrada en lo que hoy es Terranova, con un centavo canadiense cerca para escalar. Crédito: Shuhai Xiao, Virginia Tech

La investigación de Tarduno y su equipo sugiere que durante el período Ediacárico, el campo magnético ultradébil provocó una pérdida de hidrógeno durante al menos decenas de millones de años. Esta pérdida puede haber provocado una mayor oxigenación de la atmósfera y la superficie de los océanos, permitiendo el surgimiento de formas de vida más avanzadas.

Tarduno y su equipo de investigación descubrieron previamente que el campo geomagnético se recuperó durante el período Cámbrico posterior, cuando la mayoría de los grupos de animales comenzaron a aparecer en el registro fósil, y que el campo magnético protector se restableció, permitiendo que la vida floreciera.

READ  Los astrónomos predicen que la basura espacial de SpaceX llegará a la Luna

«Si el campo extraordinariamente débil hubiera permanecido después del Ediacara, la Tierra podría ser muy diferente del planeta rico en agua que es hoy: la pérdida de agua la habría secado gradualmente», dice Tarduno.

Dinámica básica y evolución.

El trabajo sugiere que comprender el interior de los planetas es crucial para considerar el potencial de vida más allá de la Tierra.

«Es fascinante pensar que los procesos en el núcleo de la Tierra podrían, en última instancia, estar relacionados con la evolución», dice Tarduno. «Mientras pensamos en la posibilidad de que haya vida en otros lugares, también debemos considerar cómo se forman y crecen los interiores de los planetas».

Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Cómo el débil campo magnético de la Tierra ayudó al surgimiento de vida compleja.

Referencia: “El casi colapso del campo geomagnético puede haber contribuido a la oxigenación atmosférica y la radiación animal durante el período de Ediacara” por Wentao Huang, John A. Tarduno, Tinghong Zhou, Mauricio Ibañez-Mejia, Laércio Dal Olmo-Barbosa, Edinei Koester, Eric G. Blackman, Aleksey V. Smirnov, Gabriel Ahrendt, Rory D. Cottrell, Kenneth P. Kodama, Richard K. Bono, David G. Sibeck, Yong-Xiang Li, Francis Nimmo, Shuhai Xiao y Michael K. Watkeys, mayo 2, 2024, Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente.
DOI: 10.1038/s43247-024-01360-4

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.

Continue Reading

Trending