CIENCIA





















 

Thursday, February 01, 2018

GENOMA DOWNSIZING




WHAT MATTERS IS GENOME DOWNSIZING

Five decades ago we witnessed the installation of a giant binary computer in Trujillo-Perú. The equipment consisted of 12 black metal boxes of 3 m high and 0.6 m wide occupying -interconnected- an area of ​​100 square meters. Why was this giant computer imported into Peru? To quickly process entrance exams for thousands of applicants to the National University of Trujillo. The chips of that time were bulky transistors. Today, that technological paraphernalia has been replaced by small computers installed in areas of 10 square meters, equipped with hundreds of chips. How did this revolution occur? Reducing and reconverting the voluminous transistors to tiny chips. A reduction in the size of the machines in exchange for better efficiency does not seem to be exclusive to the machines. The same thing seems to have happened in the brains of living beings (including humans), to whom evolutionarily it also suits smaller genomes, to be also more efficient and healthy. This is suggested by T. Ryan Gregory (University of Guelph, Canada), who studies the effects of genome size and brain complexity. To small genomes → small neurons, more neurons → more neuronal connections. According to T Ryan Gregory himself, the downsizing  of red blood cells would have increased brain complexity. However, not only the brain, but also the flowering plants (angiosperms), expressed in its abrupt origin and rapid diversification during the early Cretaceous, allowing them to compete successfully against conifers and gymnosperms. In fact, angiosperms exhibit smaller leaves with numerous stomata and more venous networks that allow them to transport the sap better, have a more efficient photosynthesis, better transpiration and greater growth. Currently, angiosperms are the dominant plants in most terrestrial ecosystems. Having smaller genomes and cells coupled with the ability to capture more CO2, suggests that genome downsizing  is a prerequisite for rapid growths in plants. Conversely, a large genome, volume and large cell size are restrictions on the number of cells capable of occupying a given space. The leaves of angiosperms with many stomata and high venous density maintain high rates of gas exchange. The total sequencing of Arabidopsis thaliana (angiosperm) has contributed much to this understanding. According to Kevin A. Simonin (San Francisco State University) and Adam B. Roddy (Yale University), A. thaliana has one of the smallest genomes (157 million base pairs). Although there are angiosperms with very large genomes, these are the only ones that have been able to reduce the size of their genomes. Simonin and Roddy,   argue in PLOS Biology, that while the first terrestrial plants evolved over 500 billion years to reach their current development, flowering plants established their predominance in just the last 100 million years (beginning in the Cretaceous), emphasizing that it is genome downsizing what counts: less DNA to generate smaller cells. In the case of human beings,  allowing the brain,  to have more neurons and more connections, conditioning more sophisticated brains.

LO QUE IMPORTA ES EL TAMAÑO DEL GENOMA


Hace 5 décadas   presenciamos la instalación de una computadora binaria gigante en Trujillo-Perú. El equipo constaba de 12 cajas metálicas negras de 3 m de alto y 0,6 m de ancho ocupando interconectadas, un área de 100 metros cuadrados.  ¿Para qué se importó esta computadora gigante al Perú? Para procesar rápidamente los exámenes de ingreso de miles de   postulantes a la Universidad Nacional de Trujillo. Los chips de ese entonces eran transistores, voluminosos. Hoy en día, esa parafernalia tecnológica ha sido reemplazada por pequeñas computadoras instaladas en áreas de 10 metros cuadrados, dotadas de cientos de chips.   ¿Como se produjo esta revolución? Reduciendo y reconvirtiendo los voluminosos transistores a minúsculos chips.  Una reducción del tamaño de las   maquinas a cambio de mejor eficiencia, no parece ser exclusividad de las maquinas. Lo mismo parece haber sucedido en el cerebro de los seres vivos (incluyendo humanos), a quienes evolutivamente también les conviene genomas más pequeños, para ser también más eficientes y saludables. Así, lo sugiere T. Ryan Gregory (University of Guelph, Canadá), quien estudia los efectos del tamaño del genoma y la complejidad cerebral. A pequeños genomas → pequeñas neuronas, a más neuronas → más conexiones neuronales. Según el mismo T Ryan Gregory, el empequeñecimiento de los glóbulos rojos habría incrementado la complejidad cerebral. Empero, no solo el cerebro, también las plantas con flores (angiospermas), expresada en su abrupto origen y rápida diversificación durante el Cretáceo temprano, permitiéndoles competir con éxito frente a coníferas y   gimnospermas. De hecho, las angiospermas exhiben hojas más pequeñas con numerosas estomas y más redes venosas que les permiten trasportar la savia de mejor manera, tener una fotosíntesis más eficaz, mejor traspiración y mayor crecimiento. En la actualidad, las angiospermas son las plantas dominantes en la mayoría de ecosistemas terrestres. Tener genomas y células más pequeñas aunado a la facilidad para captar mayor cantidad de CO2, sugiere   que la reducción del tamaño del genoma es un prerrequisito para crecimientos rápidos en las plantas. Contrariamente, un gran tamaño del genoma, del volumen del núcleo y del tamaño celular, son   restricciones al número de células capaces de ocupar un espacio determinado. Las hojas de las angiospermas con muchísimos estomas y alta densidad venosa mantienen altas tasas de intercambio gaseoso. Ha contribuido mucho a este entendimiento la secuenciación total de Arabidopsis thaliana (angiosperma).  Según   Kevin A. Simonin (San Francisco State University) y Adam B. Roddy (Yale University), A. thaliana tiene uno de los genomas más pequeños (157 millones de pares de bases). Aunque existen angiospermas con genomas muy grandes, estas son las únicas que han sido capaces de reducir el tamaño de sus genomas.   Ambos autores sostienen en PLOS Biology, que mientras las primeras plantas terrestres evolucionaron durante 500 billones de años para alcanzar su desarrollo actual, las plantas con flores establecieron su predominancia en  apenas los últimos 100  millones de años  (empezando en el Cretáceo), enfatizando que es el tamaño y el empequeñecimiento del genoma lo que cuenta. En el caso de los humanos, menos DNA para generar células más pequeñas, permitiendo que el cerebro cuente con más neuronas y conexiones, condicionando cerebros más sofisticados.

Saturday, January 13, 2018

TREES



SHAPE OF THE TREES

Until recently, it was thought that the modeling of the shape and evolution of trees had to do only with the incessant competition for sunlight, the fundamental axis of photosynthesis. Now, a group of physicists, biologists, hydraulic engineers and French geneticists, under the leadership of Bruno Moulia (Research director atINRA, Plant-Biomechanics and Plant Deveploment Biology, Clermont Auvergne/France), have added a second fundamental factor: the impact of the wind or, if you like, the joint action of both. The issue is that these  study has been done by simulating the growth and evolution of virtual trees for 200,000 years (an extension of the mental experiments of Einstein and Schrödinger). The authors of the article took into account multiple factors and 2 basic principles to understand the shape of trees. 1) a tree can not grow indefinitely without affecting the good conduction of the sap, from the roots to the leaves. 2) if a tree produces a mass of branches that are too long, it can collapse under its own weight. Moulia's group developed a virtual world where trees grow, reproduce, die in thousands of years, intercept the light, distribute the products of photosynthesis between the organs, produce seeds generating branches according to the orientations of light and wind. According to Moulia, the virtual simulation integrated meteorological data, biomechanical knowledge simulating breaks during storms. Hundreds of virtual islands bathed in sunlight were planted, light with seeds with random genetic parameters. During the simulation (MechaTree simulation software © Christophe Eloy, Central School, Marseille/IRPHE), the trees germinated, grew and developed in a dense forest, where the less genetically favored tres  disappeared (Self-thinning Law), and others reproduced and   grew  well. After thousands of hours, calculations and 200,000 years of forest life, it was observed that  surviving trees and forests followed the law of self-thinning, the correlations between the largest diameter of the tree, the sum of the diameters of the branches and the size of the trees, in which only the joint action of 2 variables: competition for sunlight and wind impact was crucial for modeling the shape of the trees.

LA FORMA DE LOS ARBOLES


Hasta hace poco, se pensaba que la modelación de la forma y evolución de los árboles,  tenía que ver únicamente con  la  incesante competencia por  la  luz solar,  eje fundamental de la fotosíntesis. Ahora, un grupo de físicos, biólogos, ingenieros hidráulicos   y genetistas franceses, bajo el liderazgo de Bruno Moulia (Research Director at INRA, Plant-Biomechanics and Plant Deveploment Biology, Clermont Auvergne/France), han añadido un segundo factor fundamental:el impacto del viento o si se quiere, la acción conjunta de ambos. El asunto es que el estudio lo han realizado mediante simulación del crecimiento y evolución de árboles virtuales durante 200,000 años (una extensión de los experimentos mentales de Einstein y Schrödinger). Los autores del artículo tuvieron en cuenta múltiples factores y 2 principios básicos para comprender la forma de los árboles. 1) un árbol no puede crecer indefinidamente sin afectar la buena conducción de la savia, de las raíces a las hojas.  2) si un árbol produce una masa de ramas demasiado largas, puede colapsar bajo su propio peso.  El grupo de Moulia, desarrollo   un mundo virtual donde los arboles crecen, se reproducen, mueren en miles de años, interceptan la luz, distribuyen los productos de la fotosíntesis entre los órganos, producen semillas generando ramas de acuerdo a las orientaciones de la luz y el viento. Según Moulia, la simulación virtual   integro datos meteorológicos, conocimientos biomecánicos simulando roturas durante las tormentas.  Se plantaron cientos de islas virtuales bañadas con luz solar, luz con semillas con parámetros genéticos al azar. Durante la simulación (MechaTree simulation software © Christophe Eloy, Central School, Marseille/IRPHE), los arboles germinaron, crecieron y se desarrollaron en un bosque denso, donde los arboles menos favorecidos genéticamente desaparecieron (Ley de Autoadelgazamiento), y otros se reprodujeron y crecieron más o menos bien. Después de miles de horas, cálculos y 200,000 años de vida forestal, se observó que los árboles y bosques sobrevivientes siguieron la ley de auto adelgazamiento, las correlaciones entre el diámetro mayor del árbol, la suma de los diámetros  de las ramas y el  tamaño del árbol, en las que solo la acción conjunta de  2 variables : competencia por la  luz solar e impacto del viento fue  crucial para la modelación de la forma de los árboles.   

Tuesday, January 09, 2018

BABY BLACK HOLE




BABIES, SUPERMASIVES BLACK HOLES
Until recently it was thought that a black hole would only reach gigantic dimensions if it were able to swallow many galaxies and stars with enough mass in order to expand. Consequently, it is difficult to suppose the existence of supermassive black holes in the childhood (first 200-600 years), of our universe. However,  reality is different from many theories. The astronomer Eduardo Bañados (Observatories of the Carnegie Institution for Science and the Department of Astrophysical Sciences of Princeton), with images taken from the Las Campanas Observatory (La Serena/Chile), has discovered a quasar (J1342 + 0928), an unmistakable mark of a supermassive black hole, engulfing gas, barely 690 million years old, after the Big Bang (5% of the current universe's age). A black hole with a mass of 8 × 108M (800 million times, the mass of the sun), in a universe with a change to red z: 7.54, significantly neutral, in   reionization time (xHI> 0.33 (xHI> 0.11).  Period, in which our universe  barely came out of the dark phase and contained vast clouds of fog. Some scientists believe that these supermassive black holes were created by sudden growth (spur), defying Eddington's law (self-limitation of hole growth) According to another Chilean astronomer, Leopoldo Infante (Director of the Observatory: Las Campanas), there must have been a very rapid process that gathered a lot of mass in a special place in the universe, forming the quasar. Other scientists believe that by simply engulfing the collapsed clouds of this early universe, there would have been the growth of these supermassive black holes, in a time full of chaotic skirmishes between protons and naked electrons forming  neutral atoms of H, which absorbed bright UV light from the first stars. And, although we know that the reionization was completed 1 billion years after the Big Bang, the mass around this new quasar is half neutral, half ionized. As if that were not enough, Bolaños believes that there are other early supergiant black holes in the northern part of the universe. In this regard, a geometry specialist could predict the pillared areas (those that would support the greatest weight), during the accelerated formation of domes, being able to infer from there, the special parts of a universe in formation, that required more energy. Be that as it may, this discovery reinforces the theory that the function of black holes is to swallow redundant material to maintain a plan for the creation of the universe (fine tuning), even an order to create organic life.
AGUJEROS NEGROS BEBES, SUPERMASIVOS
Hasta hace poco se pensaba que un agujero negro solo alcanzaría dimensiones gigantescas si fuese capaz de engullir muchas galaxias y estrellas con suficiente masa a fin de   expandirse. En consecuencia, es difícil suponer la existencia de agujeros negros supermasivos en la infancia (primeros 200-600 años), de nuestro universo. Como siempre, la realidad es distinta a muchas teorías. El astrónomo Eduardo Bañados (Observatories of the Carnegie Institution for Science and the Department of Astrophysical Sciences of Princeton), con imágenes tomadas del Observatorio Las Campanas (La Serena/Chile), ha descubierto un quásar (J1342+0928), marca inconfundible de un agujero negro  supermasivo, engullendo gas,   de  apenas 690 millones  de años, después del Big Bang (5% de la edad del universo actual).  Un agujero con una masa de 8 × 108M (800 millones de veces, la masa del sol),  en un universo con un cambio al rojo z: 7.54,   significativamente neutral, en época de reionizacion (xHI > 0.33 (xHI > 0.11). Periodo, en la que nuestro universo salía de la fase de oscuridad y contenía extensas nubes de niebla. Algunos   científicos creen que estos agujeros negros supermasivos se crearon por crecimiento súbito (spur), desafiando la ley de Eddington (autolimitación del crecimiento del agujero). Según otro astrónomo chileno Leopoldo Infante (director del Observatorio: Las Campanas), debió haber existido un proceso muy rápido que reunió mucha masa en un lugar especial del universo, formando el quásar.  Otros científicos opinan que con solo engullir las nubes colapsadas de este universo temprano, se habría producido   el crecimiento de estos agujeros negros bebes supermasivos, en una época plena de caóticas escaramuzas entre  protones y electrones desnudos   formando  átomos neutrales de H, que absorbieron   luz UV brillante de las primeras estrellas.  Y, aunque sabemos que la reionizacion se completó 1 billón de años después del Big Bing, la masa alrededor de este nuevo quásar es mitad neutral, mitad   ionizada. Por si fuera poco, Bolaños cree que existen otros agujeros supergigantes tempranos en la parte norte del universo. Al respecto un especialista en geometría podría predecir las áreas pilares (las que soportarían el mayor peso), durante la formación acelerada de domos, pudiéndose inferir a partir de ahí, las partes especiales de un universo en formación. Sea lo que sea, este descubrimiento, refuerza la teoría de que la función de los agujeros negros es tragarse el material redundante para mantener un plan de creación del universo (fine tuning), incluso un orden para crear vida orgánica. 

Sunday, December 03, 2017

VIRAL SELF-ASSEMBLY


VIRAL, SELF-ASSEMBLY
We have always been intrigued by the varied viral geometrical shapes, their location and meaning in the general context of living organic forms. Perhaps, the viruses are potential life, frustrous organic life or remains of organic life. Having been the ancestral viruses -for sure- extremely fragile -because of the second law of thermodynamics- it is logical to think that their old string of RNA or DNA, needed protective covers, as close as possible to microspheres in order to protect its genomic material and facilitate its insertion in host cells. As these small strings of ancestral RNA could not code spheres, it was opted for codes to form serial triangles, pentagons or hexagons, more affordable to be formed by organic elements, which after tessellation formed capsids like spheres. Fact that worked well until the formation of icosahedron viral capsids (20 faces), effective protectors of genomes with short RNAs, but not for viruses with larger RNA strings, as in the case of cancer-inducing viruses (polyomas, papillomas), with need for perfect tessellations and more complex and sophisticated geometric pairings. And so, as the Riemann mathematics helped Einstein understand that a geodesic is the shortest line in space, the construction of viral capsids using geometric shapes turned out to be also the simplest way to build effective genomic protective covers, capable of functioning and evolve according to circumstances. It must be understood -as several scientists have pointed out- that life is an emergent form of the evolution of matter, given certain environmental conditions. In a more mental tan practical work, which involves: mathematics-biology-mathematics, English scientists: Reidun Twarock (University of York/England) and Peter Stockley (University of Leeds), applied mathematical principles: geometry, Hamilton way, Penrose tilings, to understand RNA encodings, viral capsid formation, evolution and functioning of viruses, works that could open to the   english researchers the doors to a future Nobel Prize. Building on previous work by Watson, Crick, Franklin, Penrose Caspar-Klug and others, Twarock and Stockley have outlined the: a-Possibility of creating new and more effective antivirals and, b-Immunize millions of people against hundreds of viral diseases. After understanding Twarock, that mathematics would allow them to understand how viruses with larger RNA or DNA (polyoma and papilloma) produce effective capsids, she resorted to the use of group theory and discrete mathematics,  identifying first the positions of the protein subunits of the capsid of the human papilloma virus ordered in pentagonal structures like the Penrose tiles that do not repeat periodically, produce large RNA strings and leave no spaces when 2 subunits are joined. According to Twarock, there are remnants of that ancestral order in simple viral genomes. The scientist says that the viral genomic material plays a very active role in the formation of capsids, mentioning with emphasis the signals of viral packaging (contact areas of the walls of the capsid with the genome), which help the viral assembly, the same ones that are located according to the guidelines of the Hamilton way and whose current identification would certify the conservation of a primitive genomic organization. The viral packaging signals allow a protein to adhere to them, to which other proteins will later adhere forming orderly pathways that never repeat themselves (Hamilton way). The attack with antivirals to these signals would prevent the formation of capsids. For his part, Peter Stockley, tries to create stable non-infectious immunogens: vaccines able to induce the formation of antibodies without producing side effects. Twarock tries to use the viral packaging signals and the subsequent self-assembly to make synthetic RNA and viruses, unable to replicate, but generating an immune response.

AUTOENSAMBLAJE, VIRAL


Siempre nos han intrigado las variadas formas geometricas virales y su ubicación y significado en el contexto general de las formas organicas vivientes. Quizas, los virus sean vida potencial, ensayos frustros o restos de formas organicas de vida. Habiendo sido los virus ancestrales -con seguridad- extremadamente frágiles -en razón de la segunda ley de la termodinámica- es lógico pensar que sus antiguas cuerdas cortas de RNA o DNA, necesitasen cubiertas protectoras semejantes, lo mas cercanamente posibles a microesferas a fin de proteger su material genómico y facilitar su inserción en celulas huésped.  Como estas pequeñas cuerdas de RNA ancestral no podían codificar esferas, optaron por  codigos para formar triangulos, pentágonos o hexágonos en serie -mas asequibles a ser formadas por elementos organicos-  los que tras teselarse formaron cápsides semejantes a esferas. Hecho que funciono bien hasta la formación de cápsides virales icosahedricas (20 caras), protectoras eficaces de genomas con RNA cortos, pero no para virus con cuerdas de RNA, mas grandes, como el caso de  virus inductores de cáncer (poliomas, papilomas), con necesidad de teselados perfectos y emparejamientos geométricos mas   complejos y sofisticados. Y asi, como las matematicas de Riemann ayudaron a Einstein a entender que una geodésica es la línea mas corta en el espacio, la construcción de cápsides virales empleando formas geométricas resulto ser también la forma mas simple de construir cubiertas protectoras genómicas eficaces, capaces de funcionar y evolucionar de acuerdo a las circunstancias.  Debe entenderse -como lo han señalado varios científicos- que la la vida es una forma emergente de la evolucion de la materia, dadas ciertas condiciones medioambientales. En un trabajo mas mental que practico, que involucra:  matemática-biología-matematica, los científicos ingleses:  Reidun Twarock (University of York/England) y Peter Stockley (University of Leeds), aplican  principios matemáticos: geometría, algoritmos de Hamilton, geometría de Penrose, para comprender las codificaciones de RNA, formación de cápsides virales, evolución y funcionamiento de los virus, trabajos que podrían abrirles las puertas a un futuro Premio Nobel. Apoyandose en trabajos previos de Watson, Crick, Franklin, Penrose Caspar-Klug y otros, Twarock y Stockley han esbozado la: a-Posibilidad de crear nuevos y mas eficaces antivirales y, b-Inmunizar a millones de personas contra cientos de enfermedades virales. Tras entender Twarock, que las matematicas les permitirían  entender como virus con RNA o DNA mas grandes (polioma y papiloma), producen  cápsides eficaces, recurrio al empleo de la teoría de grupos y matematicas discretas, identificando primero las posiciones de las subunidades proteicas de la cápside del virus del papiloma humano ordenado en estructuras pentagonales al modo de las losetas de Penrose que no se repiten periódicamente, producen grandes cuerdas de RNA  y  no dejan espacios cuando se unen 2 subunidades. Según Twarock, existen remanentes de de ese orden ancestral en genomas virales simples.  La científica, afirma que el material genómico viral juega un rol muy activo en la formación de cápsides, mencionando con énfasis a las señales de empaquetamiento viral (áreas de contacto de las paredes de la cápside con el genoma), que ayudan al ensamblaje viral, las mismas que se ubican según  los lineamientos  de la via de  Hamilton y cuya identificación actual certificaria la conservación de una  organización genómica primitiva. Las señales de empaquetamiento viral permiten que una proteína se adhiera a ellas, a la que posteriormente se adherirán otras proteínas formando vías ordenadas que nunca se repiten (Via de Hamilton). El ataque con antivirales a estas señales impediría la formación de capsides.  Por su lado, Peter Stockley, intenta crear   inmunógenos estables no infecciosos: vacunas capaces de inducir la   formación de anticuerpos sin producir efectos colaterales. Twarock intenta emplear las señales de empaquetamiento viral y el subsecuente autoensamblaje para fabricar virus y RNA sintéticos, incapaces de replicarse, pero generando una respuesta inmune.

Saturday, November 11, 2017

EXTENDED HUMAN BEING LIFE


From Quantamagazine images



RECYCLED ANTICANCER GENES
We thought that prolongation of  human  useful life would be linked to human body recycling with embryonic stem cells or, to an enhancement of the immune system -that is- eliminating harmful noxious, would extend human life. Today, we have a novel, simple, extraordinary and improved proposal, proven again and again by the evolution of the species. The fossil remains of elephants (30 million years ago), when they struggled to acquire giant body conformations -showed a paradox- large bodies with prolonged lives are exposed to developing neoplasms. Therefore, Richard Peto (cancer epidemiologist/University of Oxford) was surprised that the large size of the elephants were not associated with high cancer frequencies. The low frequency of neoplasms (3%), in elephants, was understandable only if, shortly before acquiring large sizes, these animals had converted a portion of their genetic material junk into a defense against cancer. One hypothesis suggested that an old non-functional gene had been recycled from the abundant genomic junk, increasing the sensitivity of   incipient tumor cells to an early death (apoptosis). In 2015, J. Schiffman (Utah School of Medicine and Carlo Maley (Arizona State University), showed that  elephant's genome had 20 extra duplicates of the suppressor gene (p53), suggesting that the function of these copies had a cancer  suppressive effect. Vincent Lynch(University of Chicago), discovered that one of these oncogenes: LIF6 (a non-functional duplicate of an ancestral gene), had suddenly adopted an anti-cancer function. According to Lynch, elephants and their small relatives (armadillos, hyraxes, and aardvarks), also duplicate copies of their LIF gene (leukemia inhibitor factor), noting that normally this protein is related to fertility, reproduction and growth stimulation of embryonic stem cells. None of these duplicates could carry out normal gene functions.  In 2017, Lynch showed that 11 duplicates of LIF gene were incomplete (lacked the initial block of  coding protein of information and the promoter sequence to regulate the activity of the gene). Lynch found RNA transcripts in a LIF duplicate, which had a promoter sequence of a few thousand bases of LIF6 and a DNA sequence similar to a binding area for the p53 protein, suggesting that p53 regulated the expression of LIF6. The LIF6 gene blocked the activity of the gene and prevented apoptosis (a control to eliminate defective tissue). The LIF 6, eradicator of malignant cells, created breaks in the surrounding membranes of the mitochondria. Lynch also found in genomes of closely related species (manatees, hyraxes, extinct mammoths, mastodons), evidence that LIF 6 gene had been duplicated 17 times and lost 14, during the evolution of the lineage of the elephants. Hyraxes and manatees had duplicates of LIF6, but duplicates of p53 only appeared in live and extinct elephants. Most duplicates of LIF gene are pseudogenes: copies of unused genes that survived in genome at random. LIF 6 is a re-functionalized pseudogene that re-evolved into a functional gene, starting from an ancestor and only modern and extinct elephants possess it, since they diverged from their related species. Not all animals have a re-functionalized LIF 6, because this protection has risks. LIF6 suppresses cancer, but extra copies of LIF6 could kill normal cells if the copies were accidentally activated. The LIF is critical for the implantation of the embryo in the uterus. The LIF and p53 together regulate the efficiency of reproduction. When the same set of genes has 2 functions (reproduction and suppression of cancer), they come into conflict (antagonistic pleiotropy). The elephants resolved this antagonism by duplicating their p53 and LIF genes and dividing their functions. According to Maley, some copies of p53 and LIF are dedicated to fertility, while other pairs of LIF and p53 suppress cancer. This method would not be a unique solution, because certain whales have a single copy of p53 and LIF. According to Maley, this knowledge will have applications in the prevention of cancer.
 GENES ANTICANCER RECICLADOS

Pensábamos que la prolongación de la vida útil humana estaría ligada al reciclaje corporal humano con células madre embrionarias o, a una potenciación del sistema inmune que, eliminando noxas perjudiciales, extendería la vida humana. Hoy, disponemos de una novedosa, sencilla, extraordinaria y mejorada propuesta, probada una y otra vez por la evolución de las especies. Los restos fósiles de elefantes de hace 30 millones de años, cuando pugnaban por adquirir conformaciones corporales gigantescas -muestran una paradoja-: los cuerpos grandes con vidas prolongadas están expuestos a desarrollar neoplasias. Por ello, A Richard Peto (epidemiólogo del cáncer/Universidad de Oxford), le sorprendió que el gran tamaño de los elefantes no se asociase a altas frecuencias de cáncer. La baja frecuencia de neoplasias (3%), en los elefantes, se hacía comprensible solo, si poco antes de adquirir grandes tamaños, estos animales hubiesen convertido una porción de su material genético basura, en una defensa contra el cáncer. Una hipótesis sugería que un gene antiguo no funcional, hubiese sido reciclado de la abundante basura genómica, incrementándose la sensibilidad de las células tumorales incipientes a una muerte temprana (apoptosis). El 2015, J. Schiffman (Utah School of Medicine y Carlo Maley (Arizona State University), demostraron que el genoma del elefante tenía 20 duplicados extras del gene supresor (p53), sugiriendo que la función de estas copias tuviese un efecto supresor del cáncer. Vincent Lynch: (Universidad de Chicago), descubrió que uno de estos oncogenes: LIF6 (duplicado no funcional de un gene ancestral), había adoptado de súbito una función anticancerígena.  Según Lynch, los elefantes y sus parientes pequeños (armadillos, damanes y cerdos hormigueros), también duplican copias de  su gene LIF (inhibidor de la leucemia), advirtiendo que normalmente esta proteína se relaciona con la fertilidad, reproducción y estimulación del crecimiento de células madre embrionarias. Ninguno de los duplicados podía llevar a cabo las funciones normales del gene.   El 2017, Lynch demostró que 11 duplicados del gene LIF, eran incompletos (les faltaba el bloque inicial de la proteína codificadora de la información y la secuencia promotora para regular la actividad del gene). Lynch encontró transcriptos de RNA en un duplicado LIF, que tenía una secuencia promotora de pocos miles de bases de LIF6 y, una secuencia de DNA semejante a un área de unión para la proteína p53, sugiriendo que el p53, regulaba la expresión   del LIF6.  El gen LIF6, bloqueaba la actividad del gene e impedía la apoptosis, un control para eliminar tejido defectuoso. El LIF 6 erradicador de células malignas, creaba roturas en las membranas circundantes de las mitocondrias. Lynch además encontró en genomas de especies estrechamente relacionadas (manatíes, damanes, mamuts extintos, mastodontes), evidencias de que el gene LIF 6 había sido duplicado 17 veces y perdido 14, durante la evolución del linaje de los elefantes. Damanes y manatíes tenían duplicados del LIF6, pero los duplicados del p53 solo aparecían en elefantes vivos y extintos.  La mayoría de los duplicados del gene LIF son pseudogenes: copias de genes sin uso que sobrevivieron en el genoma al azar. El LIF 6 es un pseudogene re-funcionalizado que re-evoluciono a un gene funcional, a partir de un ancestro y que solo lo poseen los elefantes modernos y extintos, desde que divergieron de sus especies relacionadas. No todos los animales tienen un LIF 6 re-funcionalizado, porque esta protección tiene riesgos. El LIF6 suprime el cáncer, pero las copias extras de LIF6 podrían matar células normales si las copias fuesen activadas accidentalmente. El LIF es crítico para la implantación del embrión en el útero. El LIF y el p53 regulan juntos la eficiencia de la reproducción. Cuando el mismo set de genes tiene 2 funciones (reproducción y supresión del cáncer), entran en conflicto (pleiotropia antagónica). Los elefantes resolvieron este antagonismo, duplicando sus genes p53 y LIF y dividiendo sus funciones. Según Maley, algunas copias de p53 y LIF se dedican a la fertilidad, mientras otros pares de LIF y p53 suprimen el   cáncer. Este método no sería una solución única, porque ciertas ballenas tienen una sola copia de p53 y LIF. Según Maley estos conocimientos tendrán aplicaciones en la prevención del cáncer.  

Sunday, November 05, 2017

SCHIZOPHRENIA







Right:red/orange:increased microglia activity in schizophrenia.


¿CURE OF SCHIZOPHRENIA?

Well could Oliver Howes (Molecular Psychiatry/MRC London Institute of Medical Sciences), be one of the next winners of the Nobel Prize in Medicine. The long work done by him and his team during the last 10 years begins to give him, mankind and thousands of schizophrenics distributed throughout the World  revenues. After ascertaining Howes and his team, that the increase in the number and activity of  certain brain immune cells  (microglia), induce them to actively destroy unwanted neuronal connections, began they to study this finding   in depth. Great was the surprise of these researchers when they found that neuronal pruning fundamentally compromises the frontal area and auditory regions, explaining why schizophrenics have cognitive defects and hear voices. It is now known that the tissue scenarios of inflammation and psychotic activity induced by autoimmune mechanisms rapidly improve by reducing inflammation. Although traditional antipsychotic medications block the action of dopamine and improve schizophrenia a little, they do not protect the brain structure. Thanks to the collaboration between scientists of the MRC and King's College London, 60 patients will receive for 3 months the monoclonal antibody Natalizumab, used with relative success and since several years against multiple sclerosis. In the case of schizophrenia, the Natalizumab is expected to attack   microglía  cells, restricting its movements around the brain, thus preventing the pruning of vital neuronal connections. The first patient already enrolled will receive monthly infusions of Natalizumab, expected to heal or improve him. With these advances, an empowerment of biological psychiatry is expected, visualizing in the near future, the eradication of most mental illnesses. A new scientific frontis is expected: mind-body indivisibility, missing only to deepen more studies in this area. New doors open for the treatment of mental illness.


¿CURA DE LA ESQUIZOFRENIA?

Bien podría Oliver Howes (Psiquiatría Molecular/MRC London Institute of Medical Sciences), ser uno de los próximos ganadores del Premio Nobel de Medicina. El largo trabajo realizado por el y su equipo durante los últimos 10 años empieza a darle réditos a él, a la humanidad y a miles de esquizofrénicos distribuidos a lo largo y ancho de la Tierra. Tras cerciorarse Howes y su equipo, de que el incremento en el número y actividad de  células inmunes  cerebrales (microglía), las inducia  a  destruir activamente conexiones neuronales no deseadas, empezó a estudiarse a fondo este hallazgo. Grande fue la sorpresa de estos investigadores al constatar que la poda neuronal compromete fundamentalmente el área frontal y las regiones auditivas, explicando porque los esquizofrénicos tienen defectos cognitivos y escuchan voces. Hoy se sabe, que los escenarios tisulares de inflamación y actividad psicótica inducidos por mecanismos autoinmunes mejoran rápidamente al reducir la inflamación. Aunque los medicamentos antipsicóticos tradicionales al bloquear la acción de la dopamina mejoran algo la esquizofrenia, no protegen la estructura cerebral.  Merced a la colaboración entre científicos del MRC y el King’s College London, 60 pacientes recibirán durante 3 meses el anticuerpo monoclonal    Natalizumab, empleado con relativo éxito y desde hace varios años contra la esclerosis múltiple.  En el caso de la esquizofrenia, se espera que el Natalizumab ataque a las células microglía, restringiendo sus movimientos alrededor del cerebro, impidiendo así, la poda de conexiones neuronales vitales.  El primer paciente ya enrolado recibirá infusiones mensuales de Natalizumab, esperándose que se cure o mejore.  Con estos avances, se espera un empoderamiento de la psiquiatría biológica, visualizándose en el futuro próximo, la erradicación de la mayoría de las enfermedades mentales. Se espera un nuevo frontis científico:  indivisibilidad mente-cuerpo, faltando solo profundizar más estudios en este rubro. Se abren nuevas puertas para el   tratamiento de las enfermedades mentales.   


Sunday, October 22, 2017

ALPHA GO








ALPHAGO

The analysis of  several  hobbies, including the ancient Chinese strategy game Go, has allowed researchers of  Artificial Intelligence (IA) program from Google's Deep Mind to create Alpha Go, a strategic game, able to create their own rules, based on little related information and without any human intervention. Early versions of Alpha Go (Zero) employed trial and error and 2 neural networks (imitations of human neural networks): to predict the best movements and results, through quick and random games. The currently Alpha Go Zero, employs a single neural network, which is asked who won in a certain position (as you ask an expert). Resting in a single neural network has made this algorithm more efficient and powerful, although more computational power is required. One of the objectives of Deep Learning  in relation to Alpha Go is to analyze deeply the systems used by the human brain to solve problems. Now, Alpha Go, that  trains itself, employs strategies not created by humans in thousands of years, reaching superhuman levels in game strategy. Without the influence of emotions and other pressures, these machines are expected to outperform the human brain in logical-rational aspects. Therefore, its creators intend to use it to solve problems of robotics, construction of materials and assembly of protein folds. The first version: from Alpha Go, started from scratch rules, imitate the structure of the brain and played against  the best human players  to learn abstract concepts. Established the first rules, the ancestral versions of Go, increased each time, its information, improving after each game. During the first phase imitated what the best human players did (avid capture of the opponent's chips). Then, they used complex tactics used by human experts, accumulated over thousands of years, to eventually create new strategies and knowledge.

ALPHAGO


El análisis de varios pasatiempos, dentro de ellos el ancestral juego de estrategia chino Go, ha permitido  a  un programa de investigadores de  Inteligencia Artificial (IA), de   Deep Mind de Google, crear Alpha Go, un juego estratégico     capaz de crear sus propias reglas,  partiendo de poca información relacionada y sin mediar   intervención humana alguna. Las  primeras versiones de Alpha Go (Zero), empleaban el ensayo y el error y 2 redes neurales  (imitaciones de las redes neurales humanas): para predecir los mejores movimientos y otra para     evaluar los  resultados,mediante juegos  rápidos  y  al azar.    El Alpha Go Zero, actual emplea   una sola red neural, a la que se le  pregunta quien  ganara en determinada posición (como se le pregunta a un experto). Reposar en una sola red neural ha convertido a este algoritmo en más eficiente y poderoso, aunque se requiere mayor poder computacional. Uno de los objetivos de Deep    Learning en relación a Alpha Go, es analizar de profundis los sistemas que emplea el cerebro     humano para resolver problemas. Ahora, Alpha Go  se entrena a sí mismo,  emplea  estrategias  no creadas por humanos en miles de años, alcanzando niveles superhumanos en     la estrategia del juego. Se prevé que, sin la influencia de las emociones y otras presiones, estas máquinas superaran al cerebro humano en aspectos lógico-racionales. Por ello,  sus  creadores  pretenden emplearlo para resolver problemas de robótica,creación de materiales y     ensamblaje de pliegues de  proteínas. La    primera versión: de Alpha Go, empezó de cero      aprendiendo a jugar  contra sí mismo.   Tras vencer a los mejores jugadores del mundo y practicar técnicas de reforzamiento,el algoritmo directriz,  sobrepaso las versiones iniciales   empleando  menor tiempo de entrenamiento y mayor poder    computacional. Alpha Go emplea    imitaciones de redes neurales humanas inspiradas en la estructura del cerebro, para aprender   conceptos abstractos. Establecidas    las primeras reglas, las versiones ancestrales de Go, incrementaron cada vez, su información,   mejorando después de cada juego. Durante la   primera fase   imitaban lo que hacían los mejores jugadores humanos (ávida captura de fichas del contrario). Luego emplearon tácticas  complejas usadas   por expertos humanos,   acumuladas durante  miles           de años, para al final crear nuevas estrategias y    conocimientos.