viernes, 31 de enero de 2014

La velocidad del ciclo celular es clave para hacer que las células del envejecimiento joven de nuevo

axioma fundamental de la biología que solía ser que el destino celular es una calle de sentido único - una vez que una célula se compromete a convertirse en el músculo, la piel o la sangre sigue siendo siempre el músculo, la piel o las células sanguíneas. Esa creencia se volcó en la década pasada, cuando un científico japonés introdujo cuatro factores simples en las células de la piel y los devolvió a un estado similar al embrionario, capaz de convertirse en casi cualquier tipo de célula en el cuerpo.Esperanzado de terapias médicas revolucionarias que usan las propias células de un paciente, los científicos se apresuraron a aprovechar el descubrimiento en 2012 el Premio Nobel Shinya Yamanaka. Sin embargo, el proceso se ha mantenido lento e ineficiente, y los científicos han tenido dificultades para descubrir una explicación genética de por qué esto debería ser.
En la edición de 30 de enero de la revista de la célula , Yale School of Medicine los investigadores identificaron un gran obstáculo para la conversión de las células a su estado juvenil - la velocidad del ciclo celular, o el tiempo que tarda una celda de dividir.
Cuando el ciclo celular se acelera a una velocidad determinada, las barreras que impiden que el destino de una celda en un camino disminuyen. En tal estado, las células son fácilmente persuadidos a cambiar su identidad y convertirse en pluripotentes, o capaz de convertirse en varios tipos de células.
"Una analogía puede ser que cuando se aumenta la temperatura a grados suficientes, incluso una pieza muy dura de acero pueden ser maleable para que pueda darle una nueva forma fácil", dijo Shangqin Guo, profesor asistente de biología celular en el Centro Yale de Células Madre y autor principal del artículo. "Una vez que las células son el ciclismo muy rápido, no parecen hacer frente a las mismas barreras para convertirse en pluripotentes".
El equipo de Guo estudió las células que forman la sangre, que al dividir sufren cambios específicos en su ciclo celular para producir nuevas células sanguíneas.Células progenitoras de sangre que se producen normalmente sólo nuevas células sanguíneas. Sin embargo, la introducción de factores de Yamanaka veces - pero no siempre - ayudan a estas células que forman la sangre se convierten en otros tipos de células. El nuevo informe señala que después de este tratamiento las células que forman la sangre tienden a convertirse en pluripotentes cuando el ciclo celular se completa en ocho horas o menos, una velocidad inusual para las células adultas. Las células que permanecen más lentamente ciclo de células de la sangre.
"Este descubrimiento cambia la forma de pensar acerca de cómo cambiar el destino celular y revela que una función básica" mantenimiento de la casa 'de una célula, tales como su duración del ciclo celular, en realidad puede tener un gran impacto sobre el cambio de destino de una célula, "dijo Haifan Lin, director del Centro Yale de Células Madre.
El estudio tiene otras implicaciones que explicar el cuello de botella en la reprogramación que hace que sea difícil para producir células madre pluripotentes individualizados para la investigación y la terapia. Shangqin Guo señaló que muchas enfermedades humanas están asociadas con alteraciones en el establecimiento de la identidad celular adecuada, así como anomalías en el comportamiento del ciclo celular.

Preocupación en el cerebro: Investigadores encuentran nueva área vinculada a la ansiedad

Instituto Nacional de Salud Mental, más del 18 por ciento de los adultos estadounidenses sufren de trastornos de ansiedad, que se caracteriza como una preocupación excesiva o tensión que a menudo lleva a otros síntomas físicos. Los estudios previos de ansiedad en el cerebro se han centrado en la amígdala, un área conocida por desempeñar un papel en el miedo. Pero un equipo de investigadores dirigido por biólogos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) tenía el presentimiento de que la comprensión de un área diferente del cerebro, el tabique lateral (LS), podría proporcionar más pistas sobre cómo el cerebro procesa la ansiedad.Sus instintos valió la pena - con ayuda de modelos de ratones, el equipo ha encontrado un circuito neuronal que conecta el LS con otras estructuras del cerebro de una manera que influye directamente en la ansiedad.Nuestro estudio ha identificado un nuevo circuito neural que juega un papel causal en la promoción de los estados de ansiedad", dice David Anderson, el profesor Seymour Benzer de Biología en Caltech y autor correspondiente del estudio. "Parte de la razón que nos falta más eficaz y fármacos específicos para la ansiedad es que no sabemos lo suficiente sobre cómo el cerebro procesa la ansiedad. Este estudio abre una nueva línea de investigación sobre el sistema de circuitos del cerebro que controla la ansiedad."
Los hallazgos del equipo se describen en la versión 30 de enero de la revista de la célula .
Dirigido por Todd Anthony, un investigador senior en el Caltech, los investigadores decidieron investigar el llamado eje septohipocámpico porque los estudios anteriores habían implicado a este circuito en la ansiedad, y también habían demostrado que las neuronas en una estructura situada dentro de este eje - el LS - iluminado, o se activaron, cuando el comportamiento ansioso fue inducida por el estrés en modelos de ratón. Pero, ¿el hecho de que el LS está activa en respuesta a factores de estrés significa que esta estructura promueve la ansiedad, o significa que esta estructura actúa para limitar las respuestas de ansiedad tras el estrés? La opinión predominante en el campo fue que las vías nerviosas que conectan el LS con diferentes regiones del cerebro funcionan como un freno a la ansiedad, para amortiguar una respuesta a factores de estrés. Pero los experimentos del equipo muestran que todo lo contrario era cierto en su sistema.
En el nuevo estudio, el equipo utilizó la optogenética - una técnica que utiliza la luz para controlar la actividad neuronal - para activar artificialmente un conjunto de neuronas específicas, identificadas genéticamente en el LS de ratones. Durante esta activación, los ratones se volvieron más ansiosos. Por otra parte, los investigadores encontraron que incluso una breve activación, transitoria de esas neuronas podría producir un estado de ansiedad que dura por lo menos media hora. Esto indica que no sólo se trata de las células que participan en la activación inicial de un estado de ansiedad, pero también que un estado de ansiedad persiste incluso después de que las neuronas ya no están siendo activados.
"El rasgo contradictorio de estas neuronas es que a pesar de la activación de las causa más ansiedad, las neuronas son en realidad las neuronas inhibitorias, lo que significa que es de esperar que se apagan otras neuronas en el cerebro", dice Anderson, quien también es investigador del del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI).
Por lo tanto, si estas neuronas están cerrando fuera otras neuronas en el cerebro, entonces ¿cómo pueden incrementar la ansiedad? El equipo de la hipótesis de que el proceso podría implicar un mecanismo de doble inhibitoria: dos negativos hacen un positivo. Cuando tomaron un vistazo más de cerca exactamente donde las neuronas LS estaban haciendo las conexiones en el cerebro, vieron que estaban inhibiendo otras neuronas en un área cercana llamada el hipotálamo. Es importante destacar que la mayor parte de esas neuronas hipotalámicas eran, ellos mismos, las neuronas inhibitorias. Por otra parte, esas neuronas inhibitorias del hipotálamo, a su vez, conectado con una tercera estructura del cerebro llamada el núcleo paraventricular o PVN. El PVN es bien conocido para controlar la liberación de hormonas, como el cortisol en respuesta al estrés y se ha implicado en la ansiedad.
Este circuito anatómica parecía proporcionar una potencial vía de doble inhibidora a través del cual la activación de las neuronas inhibidoras LS podría conducir a un incremento en el estrés y la ansiedad. El equipo razonó que si esta hipótesis fuera cierta, entonces se espera que la activación artificial de neuronas LS para causar un aumento en los niveles de la hormona del estrés, como si el animal se subrayó. De hecho, la activación de las neuronas optogenetic LS aumentó el nivel de hormonas del estrés circulantes, en consonancia con la idea de que el PVN se está activando. Por otra parte, la inhibición de LS proyecciones al hipotálamo reduce realmente el aumento de cortisol cuando los animales fueron expuestos a estrés. En conjunto, estos resultados apoyan firmemente la hipótesis de la doble negación.
"La parte más sorprendente de estos resultados es que los resultados de la LS, que se creían principalmente para actuar como un freno a la ansiedad, en realidad aumentan la ansiedad", dice Anderson.
Conociendo el signo - positivo o negativo - del efecto de estas células en la ansiedad, dice, es un primer paso crítico para entender qué tipo de drogas que se podría querer desarrollar para manipular estas células o sus componentes moleculares. Si se hubieran encontrado las células para inhibir la ansiedad, como se pensaba originalmente, entonces uno quiere encontrar las drogas que activan estas neuronas LS, para reducir la ansiedad. Sin embargo, ya que el grupo encontró que estas neuronas en vez promueven la ansiedad, a continuación, para reducir la ansiedad un fármaco tendría para inhibir estas neuronas.
"Todavía estamos probablemente una década de distancia de la traducción de esta investigación muy básica en cualquier tipo de terapia para los seres humanos, pero esperamos que la información que este tipo de rendimientos de estudio sobre el cerebro pondrá el campo y la medicina en una posición mucho mejor de desarrollar nuevas terapias racionales para los trastornos psiquiátricos ", dice Anderson. "Ha habido muy pocos nuevos medicamentos psiquiátricos desarrollados en los últimos 40 a 50 años, y eso es porque sabemos muy poco acerca de los circuitos del cerebro que controla las emociones que van mal en un trastorno psiquiátrico, como depresión o ansiedad."
El equipo seguirá trazar esta área del cerebro con mayor detalle para entender más acerca de su papel en el control de la ansiedad inducida por el estrés.
"No hay escasez de nuevas preguntas que han sido planteadas por estos resultados", dice Anderson. "Puede parecer que todo lo que hemos hecho aquí es diseccionar un pedacito minúsculo de los circuitos del cerebro, pero es un punto de apoyo en una gran montaña. Usted tiene que comenzar a subir en algún lugar."


jueves, 30 de enero de 2014

Ideas que cambian el mundo

Un hallazgo científico puede ser astuto, atractivo o estrafalario y, aun así, no salir nunca del laboratorio. Para transformar el mundo, una idea tiene que abrirse camino desde la mesa de diseño hasta el proceso de fabricación; lo que en la jerga de Silicon Valley se conoce como «aumento de escala». El futuro es impredecible, pero cada una de las diez innovaciones que se presentan a continuación cuenta con una buena oportunidad de mejorarlo. El primer artículo, más extenso, describe un nuevo método para diseñar materiales átomo a átomo con ayuda de superordenadores. Las breves notas que completan las páginas siguientes incluyen, entre otros, un repaso a los nuevos metamateriales, que prometen una Internet superveloz o teléfonos móviles tan finos como tarjetas de crédito, terapias génicas para convertir la flora intestinal en una aliada inmunitaria, aviones y puentes compuestos de piezas ultraligeras desmontables, y antisépticos con el potencial de evitar 500.000 muertes infantiles al año. Búsquenlos dentro de unos años.
Materiales virtuales
Las ecuaciones de la mecánica cuántica y las simulaciones en superordenadores están permitiendo diseñar nuevos materiales átomo a átomo, sin necesidad de llevar a cabo ningún experimento previo.Por Gerbrand Ceder y Kristin Persson
Captura y petrificación del CO2Por Dave Levitan
Piezas ultraligeras acoplablesPor Marissa Fessenden
Robots blandosPor Larry Greenemeier
MetamaterialesPor Lee Billings
Uso terapéutico de los microbiosPor Katherine Harmon Courage
Chips contra el espionaje en la nubePor Charles Q. Choi
Kit de control de fármacosPor Daisy Yuhas
Pantallas flexiblesPor Charles Q. Choi
Antisépticos contra la mortalidad neonatalPor Dina Fine Maron

miércoles, 29 de enero de 2014

Nuevo virus, inusualmente grande mata agente de ántrax

El virus fue aislado de las muestras obtenidas de las canales de las cebras que murieron de ántrax en el Parque Nacional de Etosha, Namibia. La bacteria del ántrax, Bacillus anthracis , forma esporas que sobreviven en el suelo durante largos períodos. Las cebras son infectados cuando van a recoger las esporas en pastoreo, y las bacterias se multiplican y cuando el animal muere, forman esporas que devuelven al suelo como el cadáver se descompone.
Mientras ántrax es causado por una bacteria que invade y mata a su huésped animal, bacteriófagos, literalmente "comedores de bacterias" son virus que invaden y destruyen los huéspedes bacterianos.
Lo primero que el equipo notó fue que el virus era un depredador voraz de la bacteria ántrax, dijo Holly Ganz, un científico investigador del Centro del Genoma UC Davis y el primer autor del artículo.
También notaron que el nuevo virus, llamado Bacillus fago Tsamsa, es muy grande, con una cabeza gigante, una cola larga y un gran genoma, que lo sitúa entre los mayores bacteriófagos conocidos.
Tsamsa infecta no sólo B. anthracis , pero también algunas bacterias estrechamente relacionadas, incluyendo cepas de Bacillus cereus , que pueden causar intoxicación alimentaria. La secuenciación del genoma permitió a los investigadores a identificar el gen de la lisina, una enzima que el virus utiliza para matar las células bacterianas, que tiene un uso potencial como un agente antibiótico o desinfección.
Los bacteriófagos son a menudo muy específicos de una cepa particular de bacterias, y cuando fueron descubiertos por primera vez en el siglo 20 hubo un gran interés en ellos como agentes antimicrobianos. Pero el descubrimiento de la penicilina y otros antibióticos eclipsó tratamientos de fagos en el oeste, aunque la investigación continúa en la Unión Soviética.
"Con la creciente preocupación sobre la resistencia a los antibióticos y las superbacterias, la gente está volviendo a mirar a los fagos", dijo dijo Ganz.
Una ventaja de los bacteriófagos es que debido a que tienden a ser muy específicas, que potencialmente puede apuntar sólo las bacterias "malas", dejando las bacterias beneficiosas ileso. Además, los fagos evolucionan con el anfitrión y tienen el potencial para superar la resistencia bacteriana, dijo el coautor Jochen Klumpp del Instituto de Alimentación, Nutrición y Salud, ETH Zurich.
Ganz comenzó el trabajo como científico postdoctoral en un equipo dirigido por Wayne Getz, Profesor de Ciencias Ambientales, Políticas y Gestión de la Universidad de Berkeley y en la Universidad de KwaZulu-Natal, Sudáfrica. La secuenciación del genoma del fago se realizó en la Universidad de California Davis después Ganz incorporó al laboratorio del profesor Jonathan Eisen.
Ganz dijo que esperaba que la publicación de información de la secuencia del fago permitiría a otros investigadores para investigar más y potencialmente desarrollar aplicaciones para el fago y sus proteínas.
"Es posible que lo utilizan para detectar el bacilo del ántrax o B. cereus ; utilizarlo como una alternativa a los antibióticos o como parte de un descontaminante, "dijo ella.

martes, 28 de enero de 2014

Una nota al pie a la evolución de dígitos

Hace mil quinientos millones de años, el primer animal terrestre de cuatro patas se arrastró fuera del mar a tierra firme. ¿Cómo reaccionaron los miembros esa criatura se arrastró sobre evolucionan a partir de las aletas de sus antepasados ​​a pescado? Esta pregunta ha intrigado a los biólogos de largo.
Figura 1. Expresión de genes Hox en los huesos de las extremidades de tetrápodos. Los huesos de una extremidad tetrápodo, que se muestra aquí en un brazo humano (izquierda), se producen después de dos oleadas de la activación de genes Hox durante el desarrollo temprano de la extremidad (rojo y azul, medio a la izquierda). En una etapa de desarrollo comparable, aletas de peces muestran sólo un dominio de la expresión de genes Hox (centro derecha), que posteriormente genera patrones óseas complejas. Es este dominio peces homóloga a la proximal o a la expresión de dominio distal en los tetrápodos? ¿Pueden los mecanismos reguladores subyacentes ayudar a establecer este tipo de relaciones evolutivas? Un estudio realizado recientemente en PLoS Biology se ocupa de estas cuestiones.
doi: 10.1371/journal.pbio.1001774.g001
Los registros fósiles indican que las piernas de tetrápodos evolucionaron paso a paso desde las aletas, y los estudios de expresión génica comparativos han proporcionado algunas ideas sobre cómo la mutación y la selección natural derivado huesos de las extremidades largas a partir de precursores de aleta. Pero el camino evolutivo que se extiende entre los elementos estructurales (radiales) de aletas de peces y los dedos de los pies y los dedos de los dígitos de tetrápodos se ha mantenido oculta. Son cifras tetrápodos homóloga a radiales pescado?¿Existía la capacidad genética para la diferenciación de dígitos en los antepasados ​​de pescado, o es exclusiva de los tetrápodos? En su reciente artículo de PLoS Biology, Denis Duboule, Joost M. Woltering, y sus colegas arrojan nueva luz sobre estas preguntas de un análisis comparativo de los mecanismos reguladores que controlan cuando y donde algunos miembros de la familia de genes Hox se activan y desactivan en el pez cebra aletas y extremidades del ratón.
Dos grupos de genes Hox, HoxA y HoxD, se sabe que la función de modelar la extremidad de vertebrados en desarrollo. En los animales de tierra, pero no en el pescado, HoxD tiene lo que se conoce como un "patrón de expresión bimodal," lo que significa que un subconjunto de los genes Hoxd dirige el desarrollo de los huesos largos en el lado proximal (cuerpo) de la muñeca o el tobillo, mientras otro subconjunto dirige el desarrollo de los huesos largos en el lado distal (es decir, los dígitos). Este patrón de expresión bimodal es debido a la interacción preferencial de los 3 'y 5' de genes en estos grupos Hox con regiones de ADN que flanquea sobre su propio lado de la agrupación. Estas regiones de acompañamiento contienen ADN no génica en la que se encuentran los llamados loci potenciadores de ADN que controlan la transcripción de genes. En el lado 3 'de los grupos HOXA y Hox D se sientan los potenciadores proximales, que regulan la expresión de genes proximales en el clúster en la parte proximal de la extremidad, y en el lado 5' son los potenciadores distales, que regulan la expresión de genes distales del clúster, lo que el patrón de segregación de 3 'y 5' de genes. Duboule y sus colegas decidieron averiguar si las acciones HOXA grupo esta característica de reglamentación conHoxD, razonando que si lo hace, que la bimodalidad se levantó antes de que los grupos Hox duplicado, indicando también que la capacidad de regulación para formar dígitos existía antes de los animales de tierra ' emergencia evolutiva del mar. Tal hallazgo daría fuerza al argumento de la homología entre los dígitos y radiales de aleta.
Al observar los patrones de expresión de los genes Hoxa en embriones de ratón y comparándolos con los patrones de expresión de los genes Hoxd, los investigadores determinaron que el grupo de genes HoxA en efecto, exponer biomodality, con un módulo de regulación dirigiendo el desarrollo de los dígitos y otro orquestar el desarrollo del segmento proximal de la extremidad. Aunque se observaron algunas diferencias en los detalles de la expresión de genes bimodal HOXA y HoxD, los investigadores llegaron a la conclusión de que este patrón es común a ambos estos grupos Hox y por lo tanto es anterior a la evolución de los tetrápodos de sus antepasados ​​de pescado.
Si ambos grupos HOXA y HoxD comparten la bimodalidad que se asocia con la regulación diferencial de los extremos proximal y distal del desarrollo de las extremidades de tetrápodos, es lo mismo ocurre con los grupos Hox que el desarrollo de la aleta directa en el pescado? Al observar los perfiles de interacción de los genes Hox en embriones de pez cebra, los investigadores descubrieron un patrón de distribución similar a la observada en el ratón, en el que los genes Hox situados en el borde de los grupos tienden a interactuar más con sus regiones de ADN que flanquean más cercanos, mientras que los en el centro de la agrupación interactuado con las regiones flanqueantes en ambos lados, lo que confirma la existencia de este patrón bimodal. Sus hallazgos apoyan la idea de que la estructura de la cromatina que subyace a este mecanismo de regulación existía antes de la evolución de las extremidades de tetrápodos y que los dígitos, por lo tanto, pueden ser homólogas a las estructuras de aleta distal en el pescado.
El equipo entonces insertado (en experimentos separados) pez cebra racimos HOXA y HoxD,junto con su flanqueo 5 regiones, en ratones. Sorprendentemente, en los embriones de ratón transgénicas resultantes, pez cebra expresión de genes Hox era específico a los extremos proximal y distal no tejidos de las extremidades en desarrollo (dígitos-asociado). Sobre la base de estos resultados, los autores concluyen que el panorama de la regulación bimodal que controla HoxA y expresión HoxD era de hecho en su lugar antes de que los peces y los tetrápodos se separaron, y que la evolución posterior de nuevos potenciadores le permitió ser reutilizados para lograr el desarrollo de dígitos tetrápodos.
Volviendo a la pregunta original: ¿hace esto que los radiales de aleta y dígitos homóloga? Eso, los autores decidieron, depende de las definiciones. Sus resultados demuestran claramente que los peces tienen tanto los genes como la arquitectura regulatoria necesaria para formar dígitos. Sin embargo, también muestran que el desarrollo de dígitos depende de alteraciones genéticas adicionales que se producen en el contexto de que preexistente panorama de la regulación. Duboule y sus colegas sugieren que a pesar de los radiales de pescado no son homólogos a los dígitos en el sentido clásico, los biólogos deben considerar pensar en términos de circuitería de regulación en lugar de los patrones de expresión al considerar si los rasgos han surgido a partir de una característica ancestral común.

Woltering JM, Noordermeer D, Leleu M, Duboule D (2014) Conservación y Divergencia de Estrategias Regulatorias en Hox Loci y el Origen de Tetrapod Dígitos doi: 10.1371/journal.pbio.1001773

La ciencia contemporánea se nutre de las redes de colaboración, pero estos también se puede encontrar en la historia de la ciencia en los lugares más inesperados

La ciencia contemporánea se nutre de las redes de colaboración, pero estos también se puede encontrar en la historia de la ciencia en los lugares más inesperados en otros lugares. Cuando Mendel volvió su atención a la herencia en los guisantes que no era un monje aislado, sino el último de una línea de investigadores de Moravia y agricultores que habían estado pensando acerca de la herencia por medio siglo. Muchos de los principios de la herencia ya había sido esbozado por Imre Festetics, un criador de ovejas húngaro activo en Brno. Festetics, sin embargo, se vio obstaculizada en última instancia por la naturaleza compleja de los rasgos de su estudio, los aspectos de la calidad de la lana que ahora que sabemos que es poligénica.Sea o no Mendel era consciente de las ideas de Festetics, los dos hombres fueron productos de un mismo entorno animado del siglo 19 en Moravia que combina la teoría y la práctica agrícola para descubrir finalmente las reglas de la herencia.

Introducción

"Por su propia, trabajar con los incansables esfuerzos si se quiere entender lo que son las reglas impuestas por la naturaleza para sí mismo."
Imre Festetics
La mayoría de los estudiantes todavía se les enseña que la disciplina de la genética comenzó con Mendel, y se sorprenderían al saber que muchos de los principios centrales se formularon antes de Mendel nació, también en Brno, donde Mendel trabajó más adelante, ya través del estudio de las ovejas en vez de guisantes . Puesto que un solo individuo puede ser acreditado para la genética pre-mendeliana, es el conde Imre (Emmerich) Festetics [  ] (1764-1847), un criador de ovejas con sede en Hungría, que sigue siendo tan oscura hoy como Mendel es famoso. Festetics sí mismo ( Figura 1 ) fue en gran medida el producto de un ambiente intelectual bien establecido que había surgido en Moravia (ahora parte de la República Checa) a finales del siglo crisol vigorosa 18 de agricultores prácticamente mentalidad pero a menudo altamente educados con colectivos acceso a una amplia gama de recursos materiales y financieros.
Figura 1. Conde Imre Festetics hacia 1819.
Retrato de Oelenhainz August Friedrich, pintura original que se encuentra en Kőszeg Museo de la Ciudad (N º 55.11).
doi: 10.1371/journal.pbio.1001772.g001
Los ganaderos siempre han tenido interés en la reproducción y una conciencia de la importancia de la filiación o "sangre". Antes de la mitad del siglo 18, sin embargo, en general se cree que el clima, el suelo, etc-factores que serían hoy llamar "ambiental "-tenido de lejos el mayor influencia en las características de los animales de una región determinada a través de múltiples generaciones. Si bien se sabe que las razas se podrían mejorar mediante el cruce con animales de otros lugares con características deseables, el deterioro progresivo de las funciones presentadas en las generaciones posteriores fue visto como evidencia de la influencia dominante de las condiciones locales, o "pastos." Hasta cierto punto, esto experimentación inhibido con la cría, ya que las ventajas obtenidas del cruce fueron vistos como inherentemente temporal.
Este punto de vista comenzó a cambiar a finales del siglo 18 como algunos criadores experimentados aumentado dramáticamente el éxito en la producción de los animales se adaptan perfectamente a los propósitos comerciales, como la carne o la producción de lana, y fueron capaces de mantener estas razas indefinidamente sin aparente degeneración. Con mucho, el más exitoso de ellos fue el criador de ovejas Inglés Robert Bakewell (1725-1795), cuyo famoso "New Leicester" ovejas ( Figura 2A ) tenían una forma de barril con eficacia diseñada para maximizar la cantidad de carne obtenida para una cantidad dada de la alimentación. El éxito de Bakewell reside en su enfoque muy metódico para cerrar la endogamia (endogamia con familiares de primer grado), y ayudó a fomentar la creencia en desarrollo que la raza era más importante que "los pastos." Con el enfoque correcto, ahora al parecer, la "sangre" de ciertos animales pueden llegar a ser "fijo" para ciertos rasgos deseables [1] .
Figura 2. Fotografías históricas.
(A) New Leicester (Dishley) ram en forma de barril de Robert Bakewell, creado a través de la endogamia en su granja en Ile de France, Leicestershire. Ilustración grabada vintage, Trousset enciclopedia (1886-1891). (B) La enorme biblioteca de la familia Festetics, que consta de 90.000 volúmenes y la única biblioteca aristocrática restante en Hungría. Es hoy en día funciona como museo, abierto al público. Foto proporcionado amablemente por 3dpano.hu. (C) El castillo de Festetics en Keszthely en el lago Balaton, donde se aloja la biblioteca familiar. Imre Festetics leído y estudiado aquí, a pesar de vivir y de cría de ovejas en la ciudad de Kőszeg. Foto proporcionado amablemente por 123rf.com. (D) Los miembros de la abadía de Santo Tomás en Brno sobre 1862. Gregor Mendel está de pie segundo por la derecha, mientras que Cyrill Napp se asienta segundo desde la derecha. Foto proporcionada amablemente por Jiří Sekerák del archivo de Mendelianum, Museo de Moravia, Brno, República Checa.
doi: 10.1371/journal.pbio.1001772.g002
Bakewell ganado una excelente reputación a nivel nacional e internacional por haber aprovechado con eficacia el poder de la "herencia" [1] , aunque el concepto en sí aún no se había formulado de manera que reconoceríamos hoy [2] . Fue, sin embargo, muy reservado acerca de sus métodos, y aunque bien leído en cuestiones prácticas que no era académico y desde luego no tenía ambiciones para investigar las leyes abstractas de la naturaleza. El descubrimiento de las leyes de la herencia sería sí misma a una exitosa fertilización cruzada entre la experiencia práctica acumulada de los agricultores y la comunidad científica. Esa reunión de las mentes era poco probable en Inglaterra, donde el eminente naturalista Sir Joseph Banks considerado Bakewell con recelo [2] , por lo que sería la aplicación de métodos de Bakewell a la producción de lana en Moravia por Ferdinand Geisslern (1751-1824) que con el tiempo llevarlos a la atención de un público de mentalidad científica.

La Sociedad de Criadores de Ovejas "en Moravia

Brno, capital de Moravia, (Brünn, en Mähren, a los alemanes) se había desarrollado como el centro de una próspera industria de la lana en el siglo 18 y se llegó a conocer como "la Manchester de Austria," en referencia a la edad de edad, preeminencia de Manchester en la producción de lana Inglés. Criadores de ovejas locales en Brno fundaron primera sociedad de cría de animales del mundo, conocido más bien pomposamente como "La Asociación de Amigos, expertos y defensores de la cría de ovejas para la consecución de un avance más rápido y más profunda de esta rama de la economía y de la fabricación y aspectos comerciales de la industria de la lana, que se basa en ella, "pero por lo general llaman la Sociedad de Criadores de Ovejas" (SBS) (Schafzüchtervereinigung). La SBS se centró en los problemas prácticos de la industria de la lana y publicó una revista semanal, Oekonomische Neuigkeiten und Verhandlungen (ONV; Actualidad Económica y Anuncios), editado por el secretario de la sociedad cristiana Carl André (1763-1832), la figura principal en el desarrollo de ciencias naturales y agrícolas en Moravia en ese momento. Las reuniones anuales atrajeron a una amplia gama de participantes, no sólo de Moravia, sino también de las regiones vecinas de Hungría, Bohemia y Silesia. Muchos miembros tenían amplias bibliotecas de libros y revistas científicas, conde (1778-1836) colección de HF Salm-Reifferscheidt, por ejemplo, numerado 59.000 volúmenes. André y su familia tuvieron pleno acceso a estos recursos, ya su hijo Rudolf (1792-1825) fue más tarde para escribir un libro sobre la cría de ovejas.
Imre Festetics era otro miembro destacado de la sociedad y tenían acceso a una enorme biblioteca ( Figura 2B ) de libros agrícolas de propiedad de su hermano mayor (György Festetics, 1755-1819) alojado en su castillo ( Figura 2C ) en Keszthely en el lago Balaton.Incluía las obras del joven, Culley, Sinclair, y Marshall, así como las encuestas de condado del Consejo de Agricultura en Londres [3] , [4] , las mismas publicaciones que habían influido en Bakewell. Sobre la base de este conocimiento, György Festetics fundó la Universidad Georgikon (1797), la primera escuela de agricultura en Europa, y aún existe como una facultad de la Universidad de Panonia. La SBS, sin duda, reunió a un grupo inusualmente progresista-pensamiento de las personas interesadas en el avance de la industria textil a través de la mejora de los rasgos de lana en ovejas. Las reuniones anuales eran verdaderos crisoles científicos de su tiempo, y un enfoque en el olvido-de gran debate y el descubrimiento científico.

Ovejas de consanguinidad: El gran debate

Entre 1816 y 1819, los miembros de la SBS debatieron ampliamente la asociación de los rasgos de lana (color, fitness, densidad, etc), y cómo combinar efectivamente rasgos útiles en la progenie de cruces [1] . El tema más controvertido fue el papel de la endogamia. El austriaco barón JM Ehrenfels sostuvo que "la herencia" fue controlado por "leyes fisiológicas de la naturaleza" (Physiologische Gesetze der Natur), ilustrando su punto con referencia a la raza española Merino. La calidad de la lana se había observado a disminuir cuando fueron criados ovejas fuera de España, y Ehrenfels atribuido esto a las condiciones climáticas.También creía que la endogamia actuaría en contra de la "plasma principal" de la organización animal (Hauptplasma der thierischen Organización) disminuir directamente la aptitud lana [5] .Contrariamente a Ehrenfels, Imre de Festetics cree que la herencia estaba estrictamente controlada por factores intrínsecos, y la endogamia podría utilizarse para concentrar estos factores y hacer la herencia de rasgos más predecible. Sus hipótesis se basan en sus propias experiencias prácticas y sus observaciones de la cría de ovejas Merino. Influenciado por la Bakewell denominado enfoque a menudo como "la cría de entrada y en"-que había ganado rápidamente popularidad entre los criadores europeos interesados ​​en la producción de lana fina, Festetics había empezado a criar ovejas en 1803 en su finca en Hungría. Después de experimentar con métodos rigurosos de endogamia durante más de una década que había llegado al punto en que no podía comprar mejores animales de reserva que la suya. Otros volvieron su atención a sus resultados, los cuales él publicitadas en las reuniones de la SBS, a menudo con humor refiriéndose a ellos como Brunni Juhos Társaság, o "el montón sheepy Brno". [6] .
André intentó resolver el debate entre Ehrenfels y Festetics. Estuvo de acuerdo en el valor de la endogamia como propone Festetics, aunque tenía dudas sobre su potencial, y pidió Festetics resumir sus puntos en un papel similar al de Ehrenfels. Festetics aceptó el reto, la confianza de que sus 15 años de experiencia en la cría le permitiría respaldar sus afirmaciones. Esto resultó en una serie de artículos publicados en 1819 [7] , [8] .

Leyes genéticos de la Naturaleza

Festetics formulan una serie de reglas de herencia y fue el primero en referirse a ellas como "leyes genéticas de la naturaleza" ("Die Genetische Gesätze der Natur"). Al hacerlo, se utiliza el término "genética", por primera vez, 80 años antes de que William Bateson lo hizo en su carta personal a Alan Sedgwick. Festetics crearon este nuevo término para distinguir claramente sus reglas de la herencia, o "leyes genéticas" de las "leyes fisiológicas" de Ehrenfels. Cuatro reglas de Festetics (originalmente en alemán) se pueden traducir de la siguiente manera:
  1. Los animales sanos y robustos son capaces de propagar y transmitir sus características específicas.
  2. Rasgos de los abuelos que son diferentes de las de la progenie inmediata pueden reaparecer en generaciones posteriores.
  3. Animales que poseen características deseables que han sido heredados por muchas generaciones a veces pueden tener con rasgos divergentes descendencia.Tal progenie son variantes o fenómenos de la naturaleza, y no son adecuadas para la propagación adicional si el objetivo es la herencia de rasgos específicos.
  4. Una condición previa para la aplicación exitosa de la endogamia es escrupulosa selección de los animales de reserva. (En mi opinión este es el punto principal).[Nota insertada por CC André].
En estas "Leyes Genéticos," Festetics fue el primero en reconocer empíricamente la segregación de los caracteres de la segunda generación híbrida [9] . Él también relacionó la herencia (Vererbung) con la salud y el vigor de forma independiente de los factores externos, haciendo hincapié en el papel de la endogamia (combinado con una fuerte selección) en la estabilización de la herencia de caracteres para preservar o desarrollar nuevas razas [10] .Para ilustrar el concepto que utilizó las ovejas y las razas de caballos, como ejemplos, a pesar de que también se aplica a la especie humana, considerando las poblaciones de las aldeas húngaras aisladas, en las que él había observado características degenerativas mentales y físicas. Observaciones de Festetics destacaron importantes correlaciones entre la variabilidad, la adaptación y el desarrollo. También tomó nota de las consecuencias de la selección y de su papel en la herencia, en la creencia de que la variabilidad y se conecta a sus leyes postuladas de la genética, actuando juntos en la cría, así como en los procesos naturales que controlan las poblaciones de diferentes animales, incluyendo los seres humanos.

El impacto de Festetics

No hay duda de que las leyes de Festetics fueron derivados empíricamente y se producen fundamentalmente por la necesidad práctica de producir ovejas con mejores características de la lana. Aunque inicialmente había ningún intento de representar matemáticamente, se desprende de sus publicaciones posteriores que Festetics era consciente de la importancia de la aplicación de tales métodos. Rudolf André diseñado un dispositivo micrométrico que podría ser utilizado para evaluar los diferentes rasgos de lana. Festetics reaccionaron diciendo: "Creo que en la ciencia de cultivo de una nueva era está a punto de surgir, a partir de la medición de rasgos finos de lana que se puede evaluar con exactitud matemática." En un artículo publicado un año más tarde él abogó por la importancia de la la aplicación de las evaluaciones matemáticas en la cría de animales [11] .
En este tiempo "la herencia" como tal no tenía ningún significado biológico [2] . Como Sandler y Sandler [12] señalan, no había aún hay una distinción clara entre los conceptos de herencia y el desarrollo. Los científicos contemporáneos consideraban la herencia como una etapa en un proceso continuo de desarrollo, y nunca consideraron que los eventos de transmisión podrían ser separados y estudiados por separado [13] . Las leyes de Festetics muestran que él estaba muy cerca de hacer esta distinción crucial entre la herencia stricto sensu y el "desarrollo" sensu lato. Por desgracia, sus rasgos de elección, como la densidad de lana y longitud, eran complejas y están sujetas a la herencia poligénica. Para cuantificar plenamente sus observaciones y llegar a las mismas conclusiones que Mendel tarde hizo con rasgos monogénicos, habría sido necesario que Festetics haber tenido acceso a las técnicas precisas y métodos estadísticos modernos como loci de rasgos cuantitativos (QTL) la cartografía [14] .Por tanto, cualquier intento de analizar sus datos utilizando métodos del siglo 19 le habría llevado a un callejón sin salida.
La inevitable pregunta que surge es si Festetics y Mendel eran conscientes del trabajo de los demás. No hay evidencia directa de que Mendel nunca leer o citarse el trabajo de Festetics, a pesar de estar disponibles en la biblioteca, en Brno, donde realizó su investigación. Sin embargo, la ley de segregación de Mendel es esencialmente la prueba matemática de la regla Festetics '"b." Ley de Mendel establece que durante la producción de gametos, los dos ejemplares de cada factor hereditario se segregan de manera que las crías adquieren sólo un factor de cada padre. Mendel demostró esto en la observación de la reaparición de los rasgos de los abuelos en la segunda generación de guisantes. ¿Es esto una coincidencia o no Mendel diseñar precisamente un experimento para probar una observación empírica anterior?Aunque los dos hombres eran una generación de diferencia, algunas de las respuestas a las preguntas Mendel estaba pidiendo estaban en la biblioteca que se utiliza continuamente. Tanto Festetics y Mendel eran miembros de la Sociedad de Historia Natural de Brno, al mismo tiempo, a pesar de su superposición fue breve, ya que Festetics murió apenas un año después de Mendel se convirtió en un miembro. En 1865 Mendel leyó su ponencia en la reunión anual de la sociedad y que se publicó un año más tarde en el proceso [15] . Aunque nunca sabremos si Festetics influyó directamente Mendel, ambos hombres eran productos de la misma comunidad, y Mendel bien pueden haber estado al tanto de las ideas FESTETICS '. Elmodus operandi de esta comunidad refleja mucho a la de las redes de investigación en colaboración modernas, con individuos poderosos y bien financiados capaces de reunir a científicos de diferentes disciplinas para responder a preguntas específicas con profundas implicaciones teóricas y comerciales.

"Lo que es heredada y cómo?"

En 1820 CC André, la figura principal en la configuración del entorno intelectual de la SBS, se trasladó a Stuttgart, dejando Johann Karl Nestler (1783-1842) volver a centrar el debate unos años más tarde en los intentos por comprender la herencia. Nestler cabo extensos experimentos con animales y la herencia de plantas y fue jefe del Departamento de Historia Natural y Agricultura de la Universidad de Olomouc, donde había estudiado previamente Mendel. En 1836, más de una década después de que el debate sobre la FESTETICS "leyes genéticas de la naturaleza", se celebró una reunión improvisada de la SBS para discutir "la capacidad de la herencia de los animales de reserva nobles." Uno de los oradores fue el nuevo abad de St. Thomas ' Abbey, Cyrill Napp Franz (1792-1867). Napp hizo la observación importante que "... la herencia de las características del productor (Erzeuger) a la producida(Erzeugten) consiste sobre todo en la afinidad mutua por el parentesco de los animales emparejados. Como resultado de esto, un carnero elegido para la oveja debe corresponder a la misma, tanto en interior y exterior de la organización. [16] ". Él reconoció así el papel de la" organización interna "de los animales en la determinación de sus" formas externas ", y más tarde pasó a hacer una pregunta fundamental: "¿Qué deberíamos haber estado tratando no es la teoría y el proceso de cría. Pero la pregunta debe ser: lo que se hereda y cómo [17] "Él estaba formulando efectivamente el tema de la investigación genética de las plantas para posteriormente ser llevada a cabo por Mendel?. Inspirado por esto, Nestler solicitó experimentos de cruce específicamente diseñados para abordar estas ideas [18] , [19] , e incluyó la palabra "herencia" en el título de un libro que publicó en 1837 [20] .
Muchos investigadores han tratado de revelar la motivación para el diseño experimental de Mendel [21] , [22] . ¿Estaría interesado en los fundamentos teóricos de las leyes de la herencia o, simplemente, con el objetivo de crear híbridos? Monaghan y Corcos [23]cuestionan la influencia de los criadores de Moravia en los experimentos de Mendel. Sin embargo, como se muestra por Wood y Orel [19] , es evidente que muchos intelectuales en Brno debatían activamente tanto en aspectos teóricos y empíricos relacionados con la herencia. La abadía de Santo Tomás estaba bien equipado para la investigación científica, y la mayoría de los hermanos disfrutaron de una rica vida intelectual [22] . Napp fue el mentor de Mendel en Brno ( Figura 2D ), la promoción activa de la enseñanza de la agricultura y dando conferencias que Mendel asistió en 1846 [21] . Profesores de Mendel tenían una fuerte influencia sobre él, con Napp le headhunting efectiva para el monasterio en 1843 [19] , [24] .Napp estaba interesado en la herencia como un problema en sí mismo, y envió a Mendel a la Universidad de Viena para ganar experiencia específica en 1851-1853. Luego lo puso a trabajar en la cuestión de la naturaleza de la herencia. Napp y Nestler eran principales figuras que conforman la investigación la herencia en Brno. Ambos habían leído los papeles de Festetics y lo citado, y parece probable que Mendel habría oído hablar de estas obras de sus maestros.

Conclusiones

Aunque se tambalea al borde de la visión, el trabajo de Festetics no condujo inmediatamente a un gran avance en nuestra comprensión de la herencia [2] . En su lugar, se hundió en la más completa oscuridad durante más de 170 años hasta su redescubrimiento por Orel [25] .Festetics no descubrieron la genética factoriales o "mendeliana" antes de Mendel, pero sin duda sentó las bases para su posterior descubrimiento [9] . Si Mendel es el padre de la genética, en este contexto, Festetics tiene una fuerte pretensión de ser el abuelo, después de haber introducido el término "genética" ya en 1819. Desafortunadamente, con algunas excepciones, Festetics rara vez se menciona en la literatura científica contemporánea o en los libros que abordan la historia de la genética. No obstante, hizo una enorme contribución al contexto intelectual en Brno en que los intereses de Mendel en la herencia y la hibridación se levantó. Mendel-, mientras que, sin duda, de gran talento-no era un "genio solitario" más de lo que era Festetics. Ambos hombres eran parte de una comunidad científica-con eficacia una red dedicada a la solución del problema de la herencia de la investigación. El trabajo iniciado por Festetics parecía haber llegado a un punto muerto hasta que Mendel llegó a Brno y, ya sea por accidente o diseño, selecciona la herramienta adecuada para los guisantes de trabajo con caracteres discretos y tiempos de generación más corto que los ovinos.

Agradecimientos