Concurso de estudiantes: la búsqueda de la especie más rara de la Tierra Inspire article

Echa un vistazo a la extraña y maravillosa vida que hay en la Tierra a través de estas tres entradas ganadoras del concurso de escritura de Ciencia en la Escuela (Science in School).

En el número 36 de Science in School, invitamos a los estudiantes de toda Europa a participar en nuestro primer concurso de escritura y a contarnos sobre las especies más raras de la Tierra. Más de 80 estudiantes presentaron su trabajo pero solo tres entradas convencieron a los jueces de que sus organismos elegidos: la rata topo desnuda, la medusa Turritopsis dohrnii y el pólipo de agua dulce Hydra vulgaris, son sin duda las especies más raras de la Tierra. Casualmente, estas especies comparten una característica poco común que despertó la imaginación de muchos estudiantes, todas pueden desafiar al envejecimiento.

Nos complace compartir con todos vosotros las entradas ganadoras, junto con algunos comentarios de científicos que trabajan con estos organismos.

Categoría de edad: 4 – 10 años

La rata topo desnuda (Heterocephalus glaber)

Hayden Cookson (7 años), Reino Unido

Creo que el organismo más raro de la Tierra es la rata topo desnuda, porque los médicos piensan que puede ayudar a curar el cáncer. Esto es porque las ratas topo desnudas nunca padecen cáncer y la gente cree que son resistentes. Pueden mover sus incisivos individualmente o juntos como si fueran palillos.

Qué dicen los científicos…

El Dr. Ewan St John Smith es profesor de farmacología en la Universidad de Cambridge y director de la iniciativa sobre la rata topo desnuda de esta universidad, cuyo objetivo es reunir a expertos con el fin de encontrar explicaciones moleculares de la fisiología poco común de esta especie.

¿Por qué cree que la rata topo desnuda es tan inusual?

Exteriormente, las ratas topo desnudas parecen salchichas de Fráncfort con patas y dientes, pero más allá de esta apariencia tan graciosa se encuentra una biología fascinante que podría ayudar a los científicos a identificar nuevos tratamientos para múltiples enfermedades.

Las ratas topo desnudas son de sangre fría y viven en grandes colonias (normalmente de unos 80 individuos) lideradas por una hembra reproductora (la reina); una característica muy inusual para un mamífero. Las ratas topo desnudas pueden vivir hasta 30 años, mientras que un ratón de tamaño similar tiene una esperanza de vida de solo unos 3 años. ¿Cómo pueden vivir las ratas topo desnudas tanto tiempo? Una razón podría ser su alta resistencia al cáncer, una de las muchas características poco comunes que muestra esta especie.

Las ratas topo desnudas responden normalmente a estímulos mecánicos y térmicos, pero no sienten dolor frente a los ácidos. Las ratas topo desnudas también pueden sobrevivir durante largos períodos de tiempo sin oxígeno, debido a que sus células pueden usar fructosa para generar energía durante este tiempo.

¿Cómo utilizan la rata topo desnuda en su investigación?

Si entendemos las características poco comunes de la rata topo desnuda, podemos aprender más sobre la fisiología de otros mamíferos. Por ejemplo, al entender el mecanismo genético que está detrás de la insensibilidad de la rata topo desnuda al ácido, hemos comprendido mejor cómo funciona el dolor. Si los científicos logran determinar por qué las ratas topo desnudas son resistentes al cáncer, esto puede dar lugar al desarrollo de nuevos tratamientos contra él. Y si entendemos cómo las células cerebrales de la rata topo desnuda sobreviven sin oxígeno, podríamos desarrollar nuevos tratamientos para prevenir el daño cerebral en pacientes con accidentes cerebrovasculares; lo que ocurre cuando la sangre deja de llegar al cerebro, privando a las células de oxígeno y glucosa.

Recursos

• Lee más sobre la de vida de la rata topo desnuda en la página web del Smithsonian’s National Zoo.
• Aprende más sobre las extraordinarias características de la rata topo desnuda en este artículo de Wired.
• The Telegraph informa de cómo científicos descubrieron que las ratas topo desnudas pueden vivir 18 minutos sin oxígeno.
• Aprende más sobre la iniciativa de la rata topo desnuda de la Universidad de Cambridge.

Categoría de edad: 11 – 15 años

Turritopsis nutricula  (clasificada actualmente como Turritopsis dohrnii)

Ana Aragón, Sara Hidalgo y Xavi Valeri (13 años), España

Creemos que el organismo más raro que hay en la Tierra es Turritopsis nutricula, una medusa hidroidea de la familia Oceanidae. Es originaria del Mar Caribe, pero ahora se encuentra distribuida por todo el mundo, en todos los mares cálidos y tropicales. Desde que los científicos la vieron en Colombia, también se ha visto cerca de Japón y en el mar Mediterráneo.

Mide unos 4 – 5 mm de diámetro. Es alargada con una piel transparente y gelatinosa. Los organismos jóvenes tienen ocho tentáculos ¡y los adultos pueden tener entre 80 y 90 tentáculos! En su interior, tiene un gran estómago rojo ¡y puede brillar en la oscuridad! Los científicos creen que se debe a su toxicidad. Esta especie nos parece rara porque los científicos dicen que es inmortal, ya que no se reproduce de forma normal.

La reproducción se realiza de diferentes formas. Algunas especies son sexuales, pero otras son asexuales. Las medusas sexuales (macho y hembra) dejan caer su esperma y sus huevos en el agua, los que se fertilizan y dan lugar a las larvas. Cada una de las larvas busca un lugar en la arena y cuando toca el suelo, se convierte en pólipo. Cada pólipo crece y muestra algunos tentáculos, a continuación se divide en partes que flotan. En el agua, estas partes se unen con los tentáculos hacia abajo dando lugar a las medusas. La medusa crece y cuando es vieja, sus células empiezan a regenerarse y vuelve a convertirse en pólipo. Este proceso puede ocurrir en todas sus etapas de vida, es decir, esta especie tiene un ciclo de vida en el que puede convertirse de nuevo en pólipo una vez que ha alcanzado la madurez sexual.

Estudios en el laboratorio han demostraron que el 100% de estas medusas pueden volver a la fase de pólipo. Esta especie (Turritopsis nutricula) es la única medusa que tiene la capacidad de hacerlo, porque para volver a la fase de pólipo, la medusa debe tener algunas células específicas. Sin embargo, eso no significa que sea indestructible. Puede morir, por ejemplo, porque tiene alguna enfermedad o porque algunos depredadores se la comen. Los profesionales dicen que esta habilidad para evitar la muerte es probablemente única en el reino animal, y esta es la razón por la que creemos que este es el organismo más raro de la Tierra.

Qué dicen los científicos…

La Dra. Maria Pia Miglietta es profesora asistente en el departamento de biología marina en la Universidad Texas A&M en Galveston, Estados Unidos. En su laboratorio estudia la evolución y la genética de hidrozoos y medusas, incluyendo el desarrollo inverso de Turritopsis dohrnii.

¿Por qué cree que Turritopsis dohrnii es tan inusual?    

T. dohrnii es una especie con un ciclo de vida muy poco común. La mayoría de los organismos se reproducen, envejecen y mueren, pero T. dohrnii ha escapado de este destino. Cuando se enfrenta a condiciones estresantes, como la falta de alimento, un cambio repentino en la salinidad o daño físico; esta especie de medusa evita la muerte volviendo a la etapa de pólipo.

La medusa se asienta en el fondo del océano y se convierte en una masa de células similar a un quiste. Entre 24 y 72 horas más tarde, este grupo se transforma nuevamente en un pólipo, el que crece hasta convertirse en una colonia que puede producir cientos de nuevas medusas. Este proceso es una verdadera metamorfosis, aunque en la dirección opuesta al ciclo de desarrollo normal; y es el que le ha dado  a T. dohrnii el nombre de «la medusa inmortal».

Creemos que la capacidad de volver a la etapa de pólipo en condiciones desfavorables hace que esta especie sea capaz de viajar en el lastre de los barcos, colonizando nuevas zonas del planeta. Esto ayuda a explicar por qué T. dohrnii se ha encontrado en aguas marinas de todo el mundo, incluyendo Italia, Japón, Florida, Panamá, Brasil y California.

¿Cómo utilizan Turritopsis dohrnii en su investigación?

Mi grupo de investigación estudia el inusual ciclo de vida de T. dohrnii desde una perspectiva genética y celular. Estamos tratando de entender qué genes permiten a T. dohrnii evitar la senescencia, y estamos particularmente interesados en lo que sucede a nivel genético en la masa de células, similar a un quiste. El singular ciclo de vida de Turritopsis puede ayudarnos a comprender la biología del envejecimiento, la regeneración y la diferenciación celular.

Recursos

• Aprende más sobre el descubrimiento de la medusa inmortal y cómo los científicos están estudiando esta especie en el artículo ‘Puede una medusa descubrir el secreto de la inmortalidad?’ de The New York Times Magazine.
• Mira el vídeo de SciShow explicando cómo Turritopsis dohrnii extiende su ciclo de vida..
• Un estudio en 2008 comparó el ADN de medusas inmortales de aguas de todo el mundo y descubrió que todos los genes que los científicos investigaron eran idénticos. Lee más sobre este descubrimiento en la página web de National Geographic.

Categoría de edad: 16 +

Hydra vulgaris

Aleksandra Markowska y Halina Ravensdale (17 años), Polonia

Mira de cerca tu acuario ¿ves algo especial y peculiar?

Buscando el organismo más raro de la Tierra, pasamos varios días viajando a través de selvas, buceando en las profundidades de los océanos y congelándonos en el Polo Norte; antes de darnos cuenta de que el animal más raro podría estar más cerca de lo que habíamos pensado. Su capacidad para regenerarse después de ser cortado, su pésimo proceso de alimentación, y el hecho de que no experimenta senescencia y parece ser inmortal son pruebas de que Hydra vulgaris puede considerarse uno de los organismos vivos más raros.

Para entender completamente la forma extraordinaria en la que este animal se alimenta, debemos centrarnos en el exterior de su cuerpo. Una Hydra vulgaris suele medir entre 5 y 15 mm de largo, aunque pocas veces puede llegar a alcanzar los 3 cm. Tiene la forma de un pólipo. Su estructura simple, que consiste en un cuerpo cilíndrico, termina en varios tentáculos que sirven como arma. Los cnidoblastos tienen nematocitos que contienen neurotoxinas, las cuales son liberadas en forma de hilo oscuro para paralizar pequeños animales acuáticos. El otro extremo finaliza con un pie llamado disco basal utilizado para adherirse a las superficies. Lo sorprendente es que a diferencia de otros animales, Hydra vulgaris tiene que transformar su cuerpo para poder consumir una presa. La transformación comienza con la deformación de las células. A continuación,  aparecen unas fauces negras y tras la formación de la «boca»,  el animal succiona a la víctima paralizada y la ranura se cierra, desapareciendo así cualquier oportunidad de huida. Tan asombroso como parece, puede llegar a ser incluso más peculiar.

Ahora es el momento de observar. Puedes probar las capacidades de regeneración de la Hydra usando una hoja de bisturí estéril y cortándola en dos partes. Tras varias horas, notarás que la herida de su cuerpo no la ha matado. Al igual que la mitológica Hidra de Lerna, es capaz de reconstruir las partes separadas. Este increíble proceso se llama morfalaxis. El animal reorganiza su cuerpo para formar una nueva versión más pequeña de sí mismo, seguido por una nueva fase de crecimiento. Cuando cortamos una hidra, la parte con la cabeza y la parte con el pie se transformarán en un organismo completo con un nuevo pie y con una nueva cabeza, respectivamente. La parte sin pie y sin cabeza dará lugar a una nueva hidra con ambos. Ethel Browne trasplantó un hipostoma y un pie en la parte central de otra hidra y descubrió la existencia de un gradiente activador de la cabeza y del pie, el cual es responsable de la formación de una nueva cabeza o un nuevo pie cuando están dañados. Además también descubrió la presencia de un gradiente inhibidor, el cual impide que se forme más de una cabeza o más de un pie.

Es bien sabido, que los seres humanos reemplazan las células de la piel cada tres semanas. Imagina lo fantástico que sería si pudiéramos intercambiar todas las demás células de nuestro cuerpo con la misma rapidez, lo que daría lugar a la inmortalidad. Eso es exactamente lo que hace Hydra vulgaris: escapa de todo el proceso de envejecimiento, pérdida de fertilidad y muerte. Es necesario enfatizar la existencia de un patrón específico en la naturaleza: los animales que tienen descendencia antes, también mueren antes. Las hidras tienen progenie tras un par de días, por lo tanto deberían morir a la edad de un mes pero no es así. Para entender este fenómeno en profundidad, tenemos que saber qué está sucediendo a nivel molecular. El intercambio continuo de las células de Hydra es causado por la capacidad de autorrenovación de sus células madre. Un equipo de investigación con sede en Kiel, Alemania, descubrió que el gen FoxO (también presente en humanos) es responsable de mantener la actividad de estas células.

Los hidrozoos podrían ser un objeto de estudio en medicina. La investigación llevada a cabo por un grupo de estudiantes en la University College London, Reino Unido, encontró que los genes asociados a enfermedades neurodegenerativas son exactamente iguales en humanos y en hidras. Los hidrozoos poseen genes asociados específicamente a la enfermedad de Huntington y a la enfermedad del Alzheimer. Los científicos continúan observando hidrozoos con la creencia de que son capaces de reemplazar los genes degenerados, curándose a sí mismos de estos trastornos.

En resumen, consideramos estos pólipos de agua dulce como los animales más raros de la Tierra, no solo por su extraño exterior o sus extraños hábitos alimenticios, sino también porque estas diminutas criaturas podrían ayudarnos a superar obstáculos, como los que se observan en pacientes con enfermedades neurodegenerativas, para los cuales los médicos aún no han encontrado solución.  

Qué dicen los científicos…

La Dra. Eva-Maria S Collins es profesora asociada de física y biología celular y del desarrollo en la Universidad de California, San Diego, Estados Unidos. Su investigación tiene como objetivo utilizar enfoques cuantitativos y biofísicos para responder preguntas biológicas sobre regeneración y desarrollo embrionario. Para sus estudios, trabaja con dos organismos regenerativos fascinantes: la planaria de agua dulce y el cnidario Hydra vulgaris.

¿Por qué cree que Hydra vulgaris es tan inusual?

A primera vista, el pólipo de agua dulce Hydra vulgaris es un animal bastante discreto, incluso puede ser confundido con una planta. Pero no dejes que te engañe, la apariencia de esta pequeña criatura, de solo unos milímetros de largo, tiene capacidades increíbles: si cortas una parte de su cuerpo o incluso si separas al animal hasta obtener una sopa de células individuales, se regenerará en una nueva Hydra. Además, es posible separar y recombinar tejidos de diferentes individuos de Hydra, generando animales quiméricos con distintas características.

Debido a la gran capacidad de regeneración de la Hydra, esta especie también se puede reproducir asexualmente a través de la gemación; y los individuos puramente asexuales parecen desafiar al envejecimiento por completo. El comportamiento alimentario de la Hydra también es poco común; dado que carecen de una boca abierta permanentemente, la Hydra tiene que abrir un agujero en su «cara» cada vez que quiere alimentarse.

¿Cómo utilizan Hydra vulgaris en su investigación?

La anatomía simple de la Hydra, la transparencia óptica, la facilidad de manipulación y las capacidades regenerativas poco comunes la convierten en un modelo excelente para estudiar cuestiones biológicas fundamentales. Por ejemplo, al entender cómo la Hydra se regenera a partir de células reagregadas, podemos descubrir importantes principios sobre cómo las células se autoorganizan, lo que también puede desempeñar un papel importante en la formación de patrones durante el desarrollo embrionario en otros organismos.

Mi grupo de investigación está sobre todo interesado en cómo las fuerzas mecánicas (como la forma en que las células se separan y se atraen entre sí y su entorno extracelular) guían el comportamiento de las células y la organización de los tejidos. Si entendemos cómo se regulan los comportamientos celulares, podemos utilizar este conocimiento para dirigir el comportamiento de células madre para reparar tejidos enfermos o dañados, el objetivo de la medicina regenerativa.

Recursos

• Observa cómo se separan las células de Hydra cuando abre su boca en estos videos de EurekAlert! y HowStuffWorks.
• Mira el vídeo de SciShow sobre ‘El animal que no moriría’ de Aeon para entender el poder regenerativo de Hydra vulgaris.
• Lee sobre el papel del factor de transcripción FoxO en la regulación del mantenimiento de células madre en Hydra. Ver:
  • Boehm A M et al (2012) FoxO is a critical regulator of stem cell maintenance in immortal Hydra. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 109(48): 19697–19702. doi: 10.1073/pnas.1209714109
• Mira el vídeo de SciShow sobre el genoma de Hydra vulgaris y han descubierto genes relacionados con las enfermedades de Huntington y Alzheimer..
• Biologists have sequenced the Hydra vulgaris genome and discovered genes linked with Huntington’s and Alzheimer’s diseases.
• Obtén más información sobre la investigación llevada a cabo en Hydra por el laboratorio de Collins en la Universidad de California.

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