El genoma del pinzón cebra esconde las claves del lenguaje humano

Cuando son crías, los pinzones cebra disponen de un 'tutor de canto' que les enseña las nociones básicas del canto. Poco a poco, estas pequeñas aves van dejando atrás los balbuceos hasta que son capaces de reproducir esa melodía de una manera más refinada y, más tarde, enseñarla a su vez a sus crías. Todo este sistema de aprendizaje, sorprendente mente parecido al humano, está guiado por unos 800 genes que ha sido posible desentrañar gracias a la secuenciación de su genoma.

El que acaba de publicar la revista 'Nature' es el segundo genoma aviar que se conoce, tras el del pollo. Sin embargo, como resume uno de los investigadores españoles que ha participado en el hallazgo, Carlos López-Otín, "el del pinzón cebra no es un genoma más". Conocer las claves de su canto podría servir en el futuro para estudiar mejor patologías humanas relacionadas con problemas de comunicación, como el autismo, el Alzheimer o los tartamudeos.

De hecho, este pequeño pajarillo de origen australiano, conocido como el 'diamante mandarín' en las pajarerías (y como 'Taeniopygia guttata' en los libros de Zoología), es un viejo aliado de los neurobiólogos, que lo estudian desde hace 40 años por sus similitudes con el aprendizaje humano del lenguaje. Ahora, la colaboración de 20 laboratorios internacionales, entre ellos el de López-Otín en la Universidad de Oviedo, ha permitido descifrar el llamado 'libro de la vida', los más de 18.000 genes que componen su genoma (un tercio más pequeño que el humano).

De ellos, los investigadores (coordinados desde la Universidad de Washington por Wesley Warren) han centrado su atención en los más de 800 genes que modifican su expresión durante el proceso de aprendizaje y comunicación vocal. "Estudiando las aves en distintas fases [tomando muestras cerebrales y también con experimentos 'in vivo'] vimos que éstos son los genes que se modifican durante el canto", explica el investigador español, Premio Nacional de Investigación 'Santiago Ramón y Cajal' en 2009.

Lenguaje humano

Lo curioso es que para cada uno de ellos existe un 'equivalente' en el genoma humano, donde otros casi 1.000 genes son responsables de nuestro proceso de adquisición del lenguaje y verbalización. "Esto es sólo el principio", reconoce con cautela el investigador ovetense, "pero comparando la información de ambas especies podríamos saber qué genes están alterados en individuos con autismo u otros trastornos del lenguaje". De momento, sólo saben que estos genes son los que sufren modificaciones en este proceso, "pero no podemos decir cuáles son los más importantes".

Además, habrá que comparar también su genoma con el de la otra especie aviar secuenciada, el pollo (incapaz de aprender a cantar), para ahondar en las claves genéticas que determinan la comunicación verbal de las aves. En el caso del pinzón cebra (que toma su nombre de las franjas blancas y negras de su pecho), sólo los machos aprender a cantar (para atraer a sus compañeras de apareamiento); mientras que las hembras tienen la capacidad de aprender pero no la de vocalizar sonidos tan elaborados como las melodías de sus compañeros.

"Esta especie es la 'rata blanca' de los pájaros", explica a ELMUNDO.es Diego Gil, investigador experto en canto del Museo de Ciencias Naturales del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), "porque se cría muy fácilmente en cautividad y tienen la peculiaridad de que aprenden el canto de un modelo adulto, que no necesariamente tiene que ser el padre". A su juicio, este experimento permitirá seguir ahondando en la neurogénesis de estos animales y en su plasticidad cerebral.

Entre los científicos españoles que también han participado en esta secuenciación se encuentran Víctor Quesada, Gloria Velasco y Xosé Puente, del Instituto de Oncología de Oviedo, y que también han contribuido junto López-Otín al estudio de los genomas del humano, el chimpancé, el ratón y la rata. "Todos estos trabajos previos forman parte de nuestro 'entrenamiento' para poner en marcha nuestra contribución a la secuenciación del genoma del cáncer humano, que es el objetivo fundamental de nuestro grupo", apunta el catedrático de Bioquímica. Indirectamente, y dentro de muchos años, es probable que los pacientes con cáncer tengan algo que agradecerle al canto del pinzón cebra.

Un planeta con moléculas de la vida

Un planeta extrasolar con las moléculas de la vida
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Animación del nuevo planeta descubierto . NASA.
Bautizado como HD 209458b, tiene un tamaño superior a Júpiter
Es el segundo exoplaneta en el que se detectan compuestos orgánicos
Efe Washington
Actualizado miércoles 21/10/2009 11:51 horas
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El descubrimiento de vida en otros mundos parece estar cada día más cerca. Científicos de la NASA han logrado detectar moléculas básicas para la actividad biológica en un planeta extrasolar gaseoso, en un avance hacia lo que el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la agencia espacial estadounidense ha calificado como la meta de encontrar un cuerpo cósmico en el que pueda haber organismos vivos.
La NASA indicó en un comunicado que el planeta no es habitable, pero tiene una actividad química, que si ocurriera en un planeta rocoso como la Tierra, podría indicar la presencia de vida.
"Este es el segundo planeta fuera de nuestro sistema solar en el que se ha descubierto agua, metano y dióxido de carbono, elementos potencialmente importantes para los procesos biológicos en planetas habitables", dijo Mark Swain, científico del JPL. "La detección de compuestos orgánicos en dos exoplanetas plantea ahora la posibilidad de que sea habitual hallar cuerpos similares con moléculas vinculadas a la vida", añadió.
El exoplaneta fue identificado como HD 209458b, un gigantesco cuerpo gaseoso más grande que Júpiter que orbita una estrella a 150 años luz, en la constelación de Pegaso. En diciembre del año pasado, los científicos del JPL descubrieron dióxido de carbono en otro exoplaneta gaseoso del tamaño de Júpiter identificado como HD 189733b. Observaciones anteriores realizadas por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer habían revelado que en ese planeta también hay vapor de agua y metano.
400 exoplanetas conocidos
El anuncio del descubrimiento de moléculas orgánicas en el planeta HD 209458b se realizó después de que un grupo internacional de investigadores informara de la detección de otros 32 nuevos exoplanetas desde el observatorio de La Silla, al norte de Chile. Esa cifra eleva a alrededor de 400 el número de planetas detectados más allá del sistema solar. Swain y su equipo científico llevaron a cabo su hallazgo mediante el uso de instrumentos espectroscópicos con los que descompusieron la luz proveniente del planeta para identificar sus componentes químicos.
La presencia de las moléculas orgánicas fue detectada con la cámara infrarroja del Hubble y el espectrómetro del Spitzer midió su cantidad, señaló el comunicado. "Esto demuestra que podemos detectar moléculas que intervienen en el proceso de la vida" en planetas más allá del sistema solar, dijo Swain.
Además, agregó, los científicos tienen ahora la posibilidad de comparar las atmósferas de los dos exoplanetas para establecer sus diferencias y similitudes. Swain indicó como ejemplo que la cantidad de agua y dióxido de carbono es similar en ambos pero HD 209458b muestra una mayor abundancia de metano que HD 189733b. "La mayor cantidad de metano nos puede decir algo. Tal vez signifique que existe algo especial respecto a la formación de este exoplaneta", añadió.
A comienzos de este año la NASA lanzó al espacio la sonda Kepler, cuya misión central es buscar planetas rocosos que pudieran tener características similares a la Tierra. Según los astrónomos, pasarán más de diez años en esa misión antes de que se pueda encontrar un planeta que pudiera albergar señales de vida como la de la Tierra.
Y cuando ocurra la detección de compuestos orgánicos, "eso no significará necesariamente que existe vida en ese planeta porque hay otras formas de generar esas moléculas", aclaró Swain. Según el científico, los exoplanetas están demasiado lejos de la Tierra como para enviar sondas hasta ellos y la única forma de estudiarlos es a través de los telescopios, cuyos sistemas espectroscópicos son un importante instrumento para determinar su composición química y su dinámica.

LA TERRA PUEDE CHOCAR CON MARTE DENTRO DE 5 MILLONES DE AÑOS

El Sistema Solar parece un modelo de estabilidad. Fenómenos como los eclipses pueden pronosticarse con precisión, y los movimientos de los planetas por sí mismos pueden predecirse con exactitud en los próximos de millones de años. Sin embargo, hay cierto caos, al que se le atribuyen variaciones en las órbitas de los planetas, que podrían producir colisiones entre éstos.

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Representación artística de una colisión entre la Tierra y Marte. J Vidal-Madjar / NASA
Ahora, científicos de Observatorio de Paris y de la Universidad de California han determinado, de acuerdo con un nuevo estudio numérico, que estas desviaciones pueden literalmente ser incluso más asombrosas.
Así, han determinado cómo la Tierra puede colisionar con Mercurio, Marte o Venus. Y advierten que si bien no hay necesidad de preocuparse (pues en caso de que esa colisión tenga lugar las posibilidades son relativamente pequeñas), no será hasta unos cuantos miles de millones de años.
Anteriormente se realizaron estudios de orbitas planetarias basados en simulaciones estadísticas (ecuaciones promedio para el estudio del movimiento de los planetas). Sin embargo, estas ecuaciones se vuelven defectuosas cuando se considera una colisión planetaria. En el estudio, publicado en el último número de 'Nature', Jacques Laskar y Michael Gastineau usaron un modelo no promedio que toma en cuenta la relatividad general de todo el sistema solar en los próximos 5 mil millones de años.

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Representación artística del aproximamiento entre la Tierra y Venus. J Vidal-Madjar / NASA
Los científicos revisaron 2501 escenarios de posibles colisiones y encontraron que unos 25 (un uno por ciento) conducían a un trastorno con la órbita de Mercurio, y uno de éstos conducía a una colisión con la Tierra. Las simulaciones indicaron que Mercurio, a pesar de su pequeño tamaño, supone un gran riesgo para el orden actual.
En otro escenario, que tendría lugar dentro de 3 mil millones de años, se vio a Marte y a la Tierra orbitar a menos de 794 kilómetros, además de cinco casos en los que Marte podría ser expulsada del sistema solar en los próximos 5 mil millones de años.
Por otra parte, encontraron una colisión entre 2 cuerpos celestes en casi 200 escenarios, de los cuales 48 incluyen a la Tierra.
Simulaciones con ordenador

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Representación artística de una colisión entre la Tierra y Venus. J Vidal-Madjar / NASA
Los científicos presentaron los resultados de su estudio con una gran cantidad de simulaciones por ordenador. En él se muestra que las órbitas de los planetas terrestres (Mercurio, Venus, Tierra, y Marte) tienen aproximadamente un 99 por ciento de posibilidades de mantener su actual y puntual mecanismo en los próximos 5 mil millones de años.
Las continuas interacciones por atracciones gravitacionales entre planetas degradan sus repetitivos y predecibles movimientos. Con el tiempo, un sistema de órbitas puede volverse más desordenado, de forma que los planetas colisionen con una estrella u otro planeta.

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Representación artística de una colisión entre la Tierra y Venus. J Vidal-Madjar / NASA
En las últimas décadas los ordenadores han facilitado el conocimiento de los mecanismos celestiales. Las predicciones orbitales obtenidas de la integración numérica de las ecuaciones de movimiento de los planetas pueden de hecho convertirse en caóticas en unos 5 millones de años.
Los ordenadores ahora son lo suficientemente rápidos para poder producir modelos del sistema solar a través de los 5 mil millones de años de vida del Sol. Una de las cuestiones que ha surgido de todo esto, desde un punto de vista dinámico, es que el Sistema Solar es la suma de dos sistemas de planetas. Los gigantes gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano, y Neptuno) constituyen una constelación extremadamente estable, mientras los rocosos planetas terrestres tienen un equilibrio mucho menos sólido.