Cursos 2017_Epidemiologia molecular y genética de enfermedades complejas

Este curso se desarrollará en nuestro Instituto del 28 de abril al 8 de mayo. Constará de clases teóricas, trabajos prácticos y seminarios, más un examen final. Las clases serán de lunes a viernes de 10 a 17 h.

La asistencia a las clases prácticas es obligatoria y los estudiantes de Maestría necesitarán un 75% de asistencia a las clases teóricas para aprobar.

Docente: Dra. Janet Trujillo
Coordinadora: Adriana Mimbacas

Temario del curso

  1. Definición epidemiologia molecular y genética. Tipos de biomarcadores. Criterio de selección, fuentes de variabilidad y validación de biomarcadores. Biomarcadores de exposición, enfermedad y susceptibilidad. Cualidad de datos en genética (errores de genotipificación). Ejemplos de biomarcadores en Diabetes y enfermedades cardiovasculares.
  2. Uso e importancia de biorepositorios y biobancos en epidemiológica molecular y genética. Tipos de especímenes biológicos. Cuidados en la formación de biobancos y criterios de calidad. Ejemplos de biobancos en el estudio de enfermedades complejas.
  3. Tipos de estudios epidemiológicos: cohorte, caso-control, caso-control anidado en la cohorte, caso-cohorte y solo casos. Definición de fenotipos, rasgos cuantitativos y medidas de desenlace. Aplicaciones en epidemiologia molecular y genética.
  4. Métodos estadísticos en epidemiologia molecular. Sensibilidad, especificidad, puntos de corte y curvas ROC.
  5. Estudios de asociación genética en individuos no relacionados.  Tipos de modelos genéticos. Equilibrio de Hardy-Weinberg. Desequilibrio de ligamiento. Estimación de Odds ratio e riesgo relativo brutos y ajustados por covariables. Interacción gen y ambiente. Estudios de asociación de barrido genómico. Haplotipos.
  6. Fuentes de sesgo y confundimiento en estudios de asociación. Estratificación de la población. Control genómico. Uso de marcadores de ancestría en estudios de asociación. Causalidad. Randomización mendeliana. Poder y tamaño de muestra del estudio.
  7. Revisión sistemática y Meta-análisis de estudios de asociación genética y molecular. Sesgo de publicación. Fuentes de heterogeneidad entre los estudios. Ejemplos en enfermedades complejas.
  8. Estudios de asociación genéticos basados en familias. Test de desequilibrio de transmisión. Trios.
  9. Reporte de estudios epidemiológicos y de asociación genética (STREGA). Análisis crítico de los estudios de asociación en biomarcadores.

Revalorar, festejar y compartir la pasión por el conocimiento

Clemente Estable y su Instituto, nuestro Instituto, abrirán sus puertas este año en forma excepcional mañana 1º de octubre, en el Día del Patrimonio 2016.

Realizar el IIBCE Abierto en octubre será una excepción en homenaje a la Educación, eje de esta edición del Patrimonio y origen de la carrera de nuestro fundador, que además marcó toda su trayectoria.

Clemente Estable maestro, científico, filósofo y pedagogo, creó nuestro Instituto y mañana abrirá las puertas de todo su legado, un patrimonio de múltiples dimensiones, incluso algunas intangibles y sin embargo, tan marcadas en la sociedad. Por eso queremos invitarlos especialmente a visitarnos, a conocer nuestra ciencia de primera mano y a vivir el espíritu de la vocación y el gozo intelectual por el conocimiento.

XVII IIBCE Abierto

Bienvenidos al XVII IIBCE Abierto

Una novedad a tener en cuenta es que contaremos con el espacio “Museo Estable”, que incluye material científico, manuscritos originales, documentación fotográfica y otros objetos de su acervo histórico.

Quizás el mejor ejemplo del patrimonio en torno a la Educación que nos dejó Estable pueda ser, además de su propia actitud vital, siempre dedicada a conocer y compartir el conocimiento, el Plan Estable de enseñanza que desarrolló. Allí marcó su visión de un proceso de aprendizaje basado en la indagación y la investigación, en cultivar la curiosidad, el contacto directo con la naturaleza y la resolución de los problemas que nos presenta la vida misma día a día.

El espíritu de Estable renace en cada IIBCE Abierto y desde siempre se vive en el Instituto, también en lo que respecta a la Educación. Hoy continuamos concretando nuevos proyectos y convenios con instituciones de enseñanza. Prueba de ello es la cantidad creciente de estudiantes de formación docente que realizan pasantías con nosotros, el proyecto de divulgación en las escuelas que estamos llevando a cabo, o las propias visitas escolares que recibimos en forma ininterrumpida desde hace muchos años con una demanda creciente.

Aprovechemos este IIBCE Abierto para vivir la ciencia y la Educación desde un ámbito informal, no por eso menos importante y significativo, de cara a un sistema de enseñanza de calidad tal como lo concibió Estable.

Los esperamos a todos con el mayor de los gustos.

Rocío Ramírez Paulino
@rRo12
Equipo de Divulgación

Proyectos IIBCE de Alto Impacto_ METHANOBASE

A través de una convocatoria de la ANII, IIBCE forma parte de un proyecto de 3 años en el que colaboran centros de investigación de varias partes del mundo. Se trata de un proyecto ERANet- LAC, llevado adelante por instituciones de América Latina, el Caribe, y Europa.
El nombre suena tan importante como su objetivo: METHANOBASE, una base de datos sobre las emisiones de metano en un escenario de cambio climático. Específicamente, METHANOBASE buscará obtener información significativa sobre la forma en que algunos microorganismos liberan metano a la atmósfera, en las condiciones actuales, y frente a un aumento de temperatura simulado en el laboratorio.

El metano es uno de los principales gases de efecto invernadero y por ende uno de los responsables del aumento global de la temperatura atmosférica. El objetivo principal del proyecto, entre otros, será evaluar el efecto del aumento de la temperatura en las emisiones de metano en los ambientes fríos. ¿Se van a incrementar o no?

Microorganismos Bioindicadores
Para prevenir perturbaciones ambientales de impacto negativo sobre el planeta, necesitamos evaluar escenarios posibles a futuro. Uno de estos escenarios es la vida en ambientes fríos que ya no lo son tanto. Con METHANOBASE se simulará un aumento de la temperatura, incubado los microorganismos encontrados en estos ambientes a temperaturas por encima de lo habitual. Durante la incubación, se medirá tanto la emisión como el consumo de metano.

¿Quiénes son los protagonistas?
Las arqueas y las bacterias, dos tipos de organismos procariotas, algunos de ellos muy primitivos, responsables de liberar y consumir este gas en nuestro medio.
¿Alguna vez escucharon culpar a las vacas del cambio climático? Ellas no son las responsables directas: tanto las vacas como nosotros tenemos arqueas en nuestro sistema digestivo, y es a través de su propio metabolismo que liberamos este gas. Como cada vez hay más vacas para nuestro consumo de carne, se las culpa de ser las principales generadoras del efecto invernadero*, aunque cuando hablamos sus emisiones de metano, nos referimos a los productos del metabolismo de las arqueas que llevan dentro.

Claudia Etchebehere y Celine Lavergne (francesa trabajando en la Universidad de Valparaíso en Chile)

Claudia Etchebehere, responsable del proyecto por el IIBCE y Celine Lavergne (francesa trabajando en la Universidad de Valparaíso en Chile)

Un proyecto internacional 
En estos tres años que ya comenzaron a correr, se tomarán muestras de 3 lugares del mundo bien alejados: Alaska, Siberia y Punta Arenas. Estos sitios representan los ecosistemas Ártico, Subártico y Subantártico respectivamente y se eligieron porque allí, el suelo pasa una temporada congelado y esto evita que entre oxígeno. Como las arqueas que emiten metano son anaerobias, viven en ausencia de oxígeno, en estos suelos existe mayor capacidad de metabolizarlo. Además, los ambientes fríos son más sensibles a los cambios de temperatura. Otro punto importante es que los 3 sitios tienen un tipo de ecosistema de suelo específico llamado peatland o turbera, donde se acumula materia orgánica favoreciendo el metabolismo. Por último, todos cuentan con laboratorios cerca para procesar las muestras.

ERANet-LAC se lleva a cabo por un consorcio de grupos de investigación: Las Universidades de Valparaíso y Magallanes de Chile, el grupo Ecolab de Toulouse, Francia, donde trabaja la directora, Dr Maialen Barret, el grupo Biodiversity and Evolution Genomics de Bélgica, uno especializado en transcriptómica de la Universidad de Tromso de Noruega, otro de la Universidad Fairbanks de Alaska, el laboratorio de Geocriología de Igarka, Siberia y el IIBCE de Montevideo.
Cada grupo de investigación pondrá su parte para avanzar en el estudio de la estructura de las comunidades microbianas ligadas al metabolismo de metano y su relación con las condiciones ambientales donde viven.

Se realizarán 3 muestreos en total. Uno ya se hizo en Punta Arenas, otro está ocurriendo ahora será en Alaska (junio) y el último en Siberia, en julio y agosto. En cada muestreo, primero se miden las emisiones en el lugar mismo, in situ. Esto es posible gracias a un dispositivo que permite detectar los flujos de gases metano (CH4), CO2 y O2, que se medirán en los suelos cerca de los lagos, en las turberas y en la propia agua.

Armando Sepulveda (mexicano que trabaja en la Universidad de Magallanes en Chile) y Celine.

Armando Sepulveda (mexicano que trabaja en la Universidad de Magallanes en Chile) y Celine, realizando los muestreos.

Además de las mediciones de flujo de gases in situ, se tomarán varias muestras que se llevarán al laboratorio para extraerle su ADN y ARN. El ADN permitirá estudiar qué bacterias y qué arqueas hay, con el gen marcador 16S del ADN ribosomal. Para ver qué pasaría si aumentara la temperatura, será justamente el grupo del IIBCE quien realice la simulación, incubando las muestras con el sustrato adecuado, en este caso Acetato o Hidrógeno. Luego de un tiempo considerable de incubación, de aprox. 100 días, ya que las arqueas metanogénicas crecen lento, se medirá la producción de metano hasta que se acabe el sustrato.

Con los análisis de ADN se verá qué especies fueron favorecidas en ese cambio de temperatura. También se determinarán los genes de una enzima específica de las arqueas y otro gen específico de las bacterias que consumen metano. Esto permitirá cuantificar el porcentaje de estos genes por gramo de suelo y ver cuántos hay de un tipo u otro, el pool genético. Por último, se buscará evaluar qué ambientes tienen más producción o más consumo, si la materia orgánica favorece o desfavorece un proceso u el otro, entre otros aspectos de la ecología microbiana.

Celine y Bruna en el Instituto de Geofisica de la Universidad de Alaska en Fairbanks

Celine y Bruna en el Instituto de Geofisica de la Universidad de Alaska en Fairbanks

Otros aportes del proyecto
Todos los datos del proyecto servirán para aumentar la base mundial de datos sobre la biodiversidad del planeta, a su vez la base de datos de las potenciales funcionalidades de las comunidades de microorganismos. En particular, el grupo de Bélgica que está desarrollando una base de datos georeferenciados de microorganismos de ambientes fríos, aumentará su cobertura. Por ahora se llama mARS, pues la mayor parte de sus datos son de la Antártida; con ERANet-LAC aumentará su base de datos y obtendrá más información para comparar la ecología de las especies con sus respectivos ambientes.

Para este proyecto, en el IIBCE se hizo un llamado a un cargo de posdoctorado. Se presentaron 8 candidatos de varias partes del mundo como Alemania, Brasil y Francia. Finalmente fue una Brasilera, Bruna Dellagnezze, quien vino instalarse a nuestro Instituto por un año para llevar adelante su parte del proyecto.

ERANet-LAC es un gran avance para nuestra ciencia y la de todo el mundo. Es un proyecto IIBCE de Alto Impacto, no sólo local. Además de contribuir al conocimiento global de nuestro plantea en constante cambio, para Uruguay, participar en una investigación de esta escala permitirá acceder a técnicas y tecnologías modernas que no existen en nuestro país, además de intercambiar abordajes y conocimientos de frontera.

Contacto con la responsable del proyecto en IIBCE: Claudia Etchebehere – cetchebe@gmail.com
Proyecto dentro de los aprobados por el programa ERANet-LAC (pág. 11)

Entretelas de Laboratorio_ Ciencia, mujeres y arañas

Carmen y Leticia y Macarena son 3 entre más de 15 investigadoras e investigadores que se dedican a estudiar la vida de la arañas en el IIBCE. Decidimos conversar con ellas, para mostrar un pedacito de la grandiosa ciencia que realizan como biólogas especializadas en el estudio del comportamiento animal, la filogenética, la ecología y la evolución.

Macarena González regresó hace poco de Córdoba, donde realizó su doctorado investigando a Aglaotenus lagotis, una araña que podríamos encontrar en un viaje de aquí a Colombia. Se dice que todo es la misma especie pero ella y otros aracnólogos sospechan que no.

Como vive en diferentes ambientes e incluso dentro de nuestra región la han visto con comportamientos y hábitos variables, podrían haber al menos dos especies distintas, y una de ellas, exclusiva de nuestras latitudes. Hoy Macarena busca probar la identidad de las hermanas Aglaoctenus, algo que podría ser tan simple como tomar dos individuos y ver las diferencias. Pero la ciencia pide mucho más, y más aún si se trata de algo que otros dicen no ser así.

Macarena registrando datos de una tela de A. lagotis construida sobre un árbol. Foto Carlos A. Toscano-Gadea

Macarena registrando datos de una tela de A. lagotis construida sobre un árbol. Foto Carlos A. Toscano-Gadea

Aglaoctenus lagotis es una “araña lobo”, como las demás arañas del género Aglaoctenus. Todas pertenecen a la familia Lycosidae, que se caracteriza porque sus integrantes son errantes, es decir que no viven ni en telas ni en cuevas. Como toda regla tiene sus excepciones, allí pueden estar las claves de la búsqueda de Macarena. A. lagotis sí hace telas, específicamente en forma de embudo. Esto condiciona varios aspectos de su comportamiento, al menos el sexual, el parental y el de captura de presas.

En su doctorado Macarena y sus orientadores investigaron varios aspectos de la vida de A. lagotis, como por ejemplo los detalles de un encuentro sexual, quién abandona su vida sedentaria para salir en busca de su media naranja y cómo se guían en el camino hacia un encuentro de pareja.

Hembra adulta de A. lagotis

Hembra adulta de A. lagotis

Observaron el cortejo, la cópula, y cuánto influye el hecho de que ocurra sobre una trama de seda y no sobre el suelo como lo hacen los demás licósidos. Por si esto fuera poco, Macarena se animó a tomar medidas de la genitalia de hembras y machos, para ver si quienes parecen ser de especies distintas eran capaces de comunicarse y reconocerse para copular entre sí.

Su objeto de estudio, además de ilustrar mecanismos de biología reproductiva y ecología evolutiva, también tiene una aplicación directa, ya que lagotis está nominada al grupo de animales controladores biológicos de insectos-plagas. Ya se conoce el ciclo de vida de A. lagotis en las cuatro estaciones. Ahora resta evaluar qué tanta cantidad de insectos perjudiciales, por ejemplo langostas, presas frecuentes en el campo, son capaces de atrapar y consumir.

A. lagotis capturando una langosta. Foto Alvaro Laborda.

A. lagotis capturando una langosta. Foto Álvaro Laborda.

Leticia Bidegaray es investigadora posdoctoral del Laboratorio de Etología, Ecología y Evolución del IIBCE. Comenzó su carrera  con Susana González, estudiando la genética de la conservación vinculada a los ciervos neotropicales. Siempre le gustó la genética y le interesó estudiar cómo se genera la diversidad. En 2003 viajó a Barcelona y luego de establecerse buscó un lugar para continuar el camino de la investigación.

Encontró un sitio casi ideal, donde investigaban los procesos que generaban la diversidad de especies de arañas, tanto a nivel intraespecífico, dentro de la misma especie, como interespecífico, entre individuos de diferentes especies.

¿Tenés miedo de la arañas? Le preguntó un día Miquel A. Arnedo. “Y… ¡No!” Así comenzó un camino de investigación en el Departamento de Biología Animal de la Universitat de Barcelona y una carrera académica que años más tarde le permitió volver a Uruguay y al IIBCE, con experiencia y conocimientos muy valiosos para nuestra ciencia. Mientras estaba en Barcelona, viajó a California y Suiza,  donde conoció metodologías de estudio para casos específicos que veía interesantes.

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Leticia_Bidegaray_ Investigadora posdoctoral del LEEE, IIBCE

Leticia trabaja desde entonces con dos modelos de los géneros Harpactocrates y Parachtes endémicos del mediterráneo occidental. Sus distribuciones particulares la motivaron a investigar los procesos que generaron su diversidad. Sus estudios contribuyeron a entender la generación de la biodiversidad del Mediterráneo.

En Parachtes comprobó su hipótesis inicial, la diferenciación entre las especies se correspondía con los procesos geológicos de la región. En el caso de Harpactocrates, su hipótesis sobre los ciclos glaciales en el Pleistoceno como modeladores de la diversidad no funcionó. El tiempo de diferenciación entre las especies se correspondía con eventos de cambios climáticos mucho más antiguos.

A Leticia siempre le interesó estudiar el pasado, algo evidente al saber que sus objetos de estudio tienen entre 20 y 30 millones de años. Lo que más la motiva es entender por qué se generó la diversidad. Algo genial de su viaje al pasado, es la utilidad para comprender en el presente, por qué las especies que vemos están donde están y qué debemos conservar.

Por eso a partir de sus trabajos en el Norte pudo profundizar en las preguntas que hoy son el foco de varios proyectos de investigación con nuestras arañas. Aquí cambió de modelo y trajo sus aportes personales por ejemplo al estudio del género Allocosa, al que pertenecen las particulares arañas blancas de la arena Allocosa alticeps y Allocosa brasiliensis.

Allocosa alticeps_Foto_Álvaro Laborda

Allocosa alticeps_Foto_Álvaro Laborda

En el IIBCE participa en varios proyectos con estas especies. Ambas son arañas lobo que viven en los arenales costeros de Uruguay, Argentina y Brasil. Son muy estudiadas por tener inversión de los roles sexuales: las hembras inician el cortejo y los machos son selectivos. Además, ambas son indicadoras ambientales de las dunas costeras de Uruguay.

En uno de sus estudios colabora para establecer sus distribuciones en el presente, pasado y futuro ​y así poder establecer correlaciones entre la diversidad genética y distribución geográfica en el tiempo​ y el espacio, e incluso identificar zonas prioritarias a conservar. Para ello cuenta con la colaboración de investigadores del Laboratorio de Ecología, Etología y Evolución, LEEE, y de la Facultad de Ciencias. Además, participan el Dr. Miquel Arnedo de la Universidad de Barcelona y el Dr. Patricio Pliscoff, a quien conoció en Suiza y vino en enero de 2015 a compartir sus conocimientos con nosotros.

Los resultados preliminares muestran que en A. alticeps hay tres linajes o grupos genéticamente diferenciados: uno está ampliamente representado por individuos de todas las localidades muestreadas, y los otros dos por individuos de dos localidades del Departamento de Canelones y una del Departamento de Rocha. Los tres linajes coexisten únicamente en éstas localidades.

Estos indican la importancia de realizar un esfuerzo en el monitoreo y desarrollo de estrategias para la preservación de la alta diversidad genética encontrada en A. alticeps en dichas localidades. Por otro lado, los resultados de la predicción de la distribución en el futuro muestran una distribución reducida de ambas especies que se desplazaría hacia el sur. Esto también remarca la necesidad de desarrollar estrategias para la preservación de ambas especies y del ecosistema costero supralitoral uruguayo.

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Otra especie con quien trabajó Leticia. Harpactocrates ravastellus. Foto Eduardo Mateos.

Carmen Viera es una aracnóloga con una trayectoria de más 30 años. Desde 1986 es docente en Facultad de Ciencias, y es Investigadora Asociada y Jefa del Laboratorio de Ecología del Comportamiento del IIBCE.

Una de sus líneas de investigación, es el comportamiento social de arañas sociales y subsociales, en sus estrategias reproductivas y la dispersión, fusión y fisión de nidos. El comportamiento social es una extensión del comportamiento parental y bastante peculiar en las arañas. Sólo 60 especies de más de 45000  conocidas presentan este modo de vidaya que la enorme mayoría son solitarias y sumamente caníbales

Las arañas subsociales tienen una etapa de vida en común con sus padres y hermanos y se dispersan como adultos. Las camadas de hijos viven con la madre en una estructura comunitaria llamada nido de seda.

Nido comunal de araña subsocial

Nido comunal de araña subsocial

Carmen eligió estudiar el género Anelosimus, porque tiene la particularidad de abarcar especies sociales, subsociales y solitarias.​ Una de sus  alumnas de Doctorado realizó un estudio, comparando el comportamiento parental de 6 especies, 3 de Brasil y 3 de Uruguay. En cada país, una social, una subsocial y una solitaria.

Encontraron que la inversión de tiempo y energía en el cuidado maternal es mayor para las madres de arañas subsociales. Las sociales colaboran todas y por lo tanto se reparten el trabajo, y las solitarias no realizan cuidado de crías. Por lo tanto, las arañas subsociales son las que invierten más ya que se encargan de todo.

La sociabilidad se da mucho en los trópicos, donde la oferta de presas diferentes es mayor y las condiciones ambientales son más estables. Los nidos de las arañas alcanzan un tamaño mayor que en climas templados. Vivir en comunidad les permite cazar insectos más grandes.

Este tema se relaciona con la otra línea de investigación de Carmen, el comportamiento de captura. Los predadores no siempre consumen la presa más grande. Cada individuo hace lo mejor dentro de la potencialidad que tiene. Conseguir alimentos de mayor y mejor calidad involucra comportamientos defensivos y agresivos, lo que implica una inversión de energía extra que hay que compensar.

Araña capturando una presa 2

Araña capturando una presa

Esta línea ha llevado a que recientemente visitara al IIBCE un experto en físico-química de las telas de arañas, el Dr. Sean Blamires* Su visita se concretó a través de un proyecto de investigación en común, por demás interesante: conocer las diferencias entre las telas de una araña nativa australiana invasora en Uruguay, Badumna longiqua, en 3 situaciones diferentes, en Uruguay y Australia.

Badumna longiqua llegó a Uruguay con el eucaliptos y hoy desplaza a las arañas subsociales que investiga Carmen, en particular a una que lleva su nombre: Anelosimus vierae. Existen nidos de Anelosimus con y sin Badumna y también hay lugares donde Badumna está sola. Al comparar las telas de Badumna en cada situación, se observan variaciones en diseño y estructura, que podrían relacionarse con la adaptación a diferentes situaciones.

Badumna parasita a Anelosimus y hace telas usando de base su nido. Anelosimus, como buena araña social, es tolerante, y por eso es muy parasitada. Otras especies la “usan”. Por ejemplo las cleptoparásitas, que no parasitan a la araña sino el lugar y los beneficios que le da, como restos de presas o temperatura moderada dentro del nido.

Sean se llevó 3 hilos de cada tela de cada araña, 20 por situación, en una estructura especial diseñada para la ocasión. Los relevamientos se realizaron en el Parque Rodó, donde están las 3 situaciones representadas.

Hilos de seda (ballooning), modo de dispersión de algunas arañas

Hilos de seda (ballooning), modo de dispersión de algunas arañas

A partir de los proyectos con Sean, Carmen lleva adelante otros proyectos de comportamiento constructor y depredador con otras arañas, cada género y especie con su particularidad biológica. Como en una tela, podríamos perdernos y quedarnos atrapados con sus anécdotas, sus conocimientos y sus proyectos a futuro.

Es increíble como un animal tan pequeño nos puede enseñar tanto. Y cómo la ciencia es un camino de conocimiento infinito; aunque a veces da vueltas o incluso parece retroceder, no para nunca y crece desde el pie, o mejor dicho, desde las patas articuladas.

 

Rocío Ramírez Paulino

Un mundo de interacciones microscópicas entre bacterias y plantas

Entrevistamos a Elena Fabiano y Raúl Platero (Rufo) para conocer otra historia del IIBCE que continúa dando frutos*. Un historia que ilustra el trabajo de nuestros investigadores, cuyas derivaciones son tan fascinantes como una exposición de fotografía artística y etnobotánica, la degustación de maní nativo, o la obtención de biocombustible a partir de su aceite.

1 Desde el punto de vista de la Bacteria

Los Esteros de Farrapos, un lugar único y diverso. Fotografía del estudio etnobotánico con posterior muestra fotográfica “El punto de vista de la Bacteria”, de las antropólogas Magdalena Chouhy y Lucia Corallo.

Los Esteros de Farrapos son parte del Parque Nacional de Farrapos, un área protegida del Uruguay que además, es de los primeros sitios que cuenta con un sistema de manejo para el área protegida. El IIBCE llegó a trabajar allí nada más ni nada menos que por las bacterias.

Entre las millones de bacterias que podemos llegar a conocer, una gran cantidad son bacterias que mejoran el crecimiento de la plantas. En el Departamento de Bioquímica y Genómica Microbianas del IIBCE (BIOGEM) se estudian los rizobios, bacterias que colonizan plantas leguminosas y viven con ellas como microsimbiontes. Este nombre de película, indica una relación con beneficio mutuo entre bacterias y plantas, donde se produce la fijación biológica del nitrógeno (N) atmosférico, un proceso de importancia vital para el suelo y la vida en la Tierra.

Papilionoideae Sesbania punicea Ambiente Estero, Monte de ribera Rizobio Azorhizobium

Una interacción colorida: Leguminosa Sesbania punicea y su rizobio Azorhizobium

Diálogo molecular
Plantas y bacterias se relacionan entre sí en una variedad enorme de interacciones. Entre éstas, la que se produce entre rizobios y leguminosas es de las más complejas. En BIOGEM se trabaja con sistemas modelos de estudio de la microsimbiosis rizobio – leguminosa, que permiten intercambiar información con investigadores de otras partes del globo. De esta manera, se puede llegar a conocer las bases de una relación tan sofisticada.

Rocío_ ¿Dónde está la complejidad de esta interacción planta – bacteria?

Rufo_ En cómo fue evolucionando la interacción: Existe un diálogo mano a mano entre la bacteria y la planta. No cualquier bacteria entra en cualquier planta ni cualquier planta deja entrar a cualquier bacteria. Hay un diálogo molecular donde se intercambian señales. La planta reconoce a la bacteria y viceversa. Las señales que libera la planta son interpretadas por la bacteria y a su vez la bacteria responde, largando otras señales que son interpretadas por la planta, lo que va llevando a que la planta progresivamente permita que la bacteria entre, ¡que colonice!

Rocío_ Como un cortejo sexual…

Elena_ Tal cual, primero se van conociendo y reconociendo . La planta no puede dejar entrar a cualquiera, se asegura que no haya riesgos, porque una bacteria puede generarle una enfermedad. Hay varias señales involucradas, señales de reconocimiento. Es una cascada de señales. Por ejemplo moléculas de la superficie de la bacteria. Probablemente no conozcamos todas las señales.

Rocío_ ¿Dónde está la ventaja de la simbiosis entre la planta y la bacteria?

Elena_ La planta le da nutrientes a la bacteria (los cuales básicamente provienen de la fotosíntesis) la bacteria adquiere la capacidad de fijar Nitrógeno que luego se lo da a la planta. En realidad son células diferenciadas de ambas partes las que crean una estructura especial, el nódulo, donde se fija el N. En esa estructura es que se da la fijación biológica del N.  Uno de los temas que estudiamos en BIOGEM está enfocado a conocer cómo se intercambia el hierro en esa interacción planta-bacteria ya que ese metal es esencial para la fijación biológica de N. Esto es investigación fundamental y básica, de implicancia indirecta económica y ecológica. Pero también nos interesa conocer la biodiversidad nativa de bacterias asociadas a plantas presentes en Uruguay, su aporte al ecosistema  y el uso que tienen a nivel ambiental y económico.

Cesalpinoideae Chamaecrysta flexuosa Ambiente Arenal Rizobio Burkholderia

Chamaecrysta flexuosa y su rizobio, Burkholderia. Vive en los arenales.

Uruguay Pionero
El elemento Nitrógeno es un componente fundamental de todo lo vivo. Varias bacterias invierten su energía en fijar N y realizan el mayor aporte de N a los sistemas terrestres, ya que la asociación planta- leguminosa tiene la mayor tasa de fijación de N en el suelo. En paralelo, un poco se fija por procesos no biológicos como las tormentas eléctricas.

Rufo_ Uruguay es uno de los países pioneros en decidir y legislar el uso de rizobios para fertilizar los cultivos de leguminosas con la finalidad de disminuir el uso fertilizantes químicos nitrogenados en las praderas. Hace años que se usan y existen varios intereses, como el de las empresas productoras de inoculantes o biofertilizantes en base bacterias).

Uruguay es uno de los primeros países en utilizar inoculantes en el mundo, y cuando se decidió, cerca del 1950, el IIBCE estuvo involucrado. Se hicieron en el país cosas bien y cosas mal. Es una historia interesante, aunque un tanto larga.

Rocío_ ¿Podrían resumirla?

Elena_ Se usaron tanto rizobios aislados de nuestros suelos como rizobios importados. Fue el caso de un inoculante usado para tréboles. Se importó una especie de trébol muy usado en otros países como Australia, y también se importó el inoculante a base de rizobio recomendado en Australia para esa especie de trébol. Sin embargo en Uruguay, las cosas nos marchaban tan bien como en Australia. Al tiempo el inoculante desaparecía del suelo y las bacterias locales le ganaban a las importadas, ya que estaban adaptadas a los suelos locales. El problema es que las bacterias que se asociaban a esas plantas  que no eran las originales en ese suelo, producían un tipo de asociación que no fijaba N. Eran parasitarias, ¡producían nódulos infectivos!

Entonces se seleccionaron cepas bacterianas nativas capaces de asociarse a las leguminosas importadas y lograr buenos niveles de fijación. Y eso es lo que se usa hoy. Alfalfa, Soja, Trébol blanco, Trébol rojo, Lotus y otras leguminosas son todas inoculadas con biofertilizantes en base a rizobios Son todos cultivos que se usan en grandes parcelas.

Hay muchos factores que influyen en la interacción. Por ejemplo la composición del suelo, si es ácido, alcalino. La asociación va a depender entonces del tipo de suelo, de la planta y de las bacterias  Es importante considerar al suelo no sólo como un soporte inerte, sino como una mezcla compleja que incluye no sólo elementos químicos, sino también seres vivos como bacterias y hongos. Por eso se estudia mucho desde otras disciplinas y en otros centros como el INIA, Facultad de Agronomía, Facultad de Ciencias, Facultad de Química.

Rocío ¿En qué se focalizaron desde el IIBCE?

Mimosideae Mimosa adpressa Arenal costero Rizobio Cupriavidus

Mimosa adpressa y su Rizobio, Cupriavidus. Vive en los arenales costeros

Elena_ A nosotros nos pareció importante trabajar con lo nativo, para rescatar la diversidad y buscar posibles cepas o asociaciones útiles desconocidas. Para poder explotarlas económicamente y para mejorar la calidad de los suelos. Cuando se empezó con el boom de la forestación con Pinos y Eucaliptus en Uruguay, hace ya más de 10 años,  pensamos ¿Qué aporte podemos hacer desde nuestro grupo?

Entre las leguminosas uruguayas hay una especie nativa muy promisoria para la forestación: el Angico* (Parapiptadenia rígida). Entonces nos preguntamos: ¿Qué asociación hay entre los Angicos y los Rizobios? ¿Dónde hay Angicos naturalmente presentes en Uruguay? Y fuimos a muestrear a Artigas, Rivera, Tacuarembó y Salto. Así se hizo una colección de rizobios que nodulaban Angico. Estudiamos los rizobios y seleccionamos los que mejor hicieron crecer las plantas. Aquí quiero mencionar especialmente el trabajo que realizó Cecilia Taulé, que fue quien hizo toda la caracterización de las bacterias que obtuvimos. Hicimos ensayos a nivel de campo y tuvimos resultados promisorios y problemas variados.

Rocío_ ¿Como cuáles?

Elena_ Debemos haber plantado al menos 1200 Angicos. Algunos en Rivera, otros en Treinta y Tres, Lavalleja y Montevideo. El principal problema fue la desaparición de los ensayos por razones muy variadas como ser expropiación del terreno donde se realizaba el ensayo o ataque de liebres y caballos a las plantas. Aún seguimos trabajando con Angico. En ese trabajo habíamos centrado el estudio en una leguminosa, y luego pensamos, vamos a cambiar de estrategia y vamos a relevar todas las leguminosas de una región y ver qué asociaciones establecen. Decidimos hacerlo en los Esteros de Farrapos, porque se había reportado que había varias leguminosas y una diversidad ambiental alta. Y si, ¡la hay!

Curiosidades del Angico

Queríamos conocer, qué leguminosas hay, con cuáles rizobios se asocian, qué tipo de asociación establecen, para así poder determinar utilidades. Y bueno, una de estas utilidades tenía que ver con la etnobotánica; o sea qué conocía la población sobre las leguminosas, que uso le daban, registrar el conocimiento popular, el saber popular. Para ello nos contactamos con dos estudiantes de antropología y por supuesto contamos con la participación de una botánica. Yo soy química y Rufo bioquímico, especializados en microbiología, así que de plantas y antropología bien poco sabemos. También participó muy activamente en este trabajo Federico Battistoni y muchos compañeros nos ayudaron con la colecta de los nódulos, tarea que no es sencilla.

Rufo_ En nuestro medio el conocimiento ancestral está muy poco rescatado. Hay conocimiento posiblemente de los propios inmigrantes que tomaron la flora y fauna que había y generaron sus propios productos en base a ellos.

Papilionoideae Eritrina crista-galli Ambiente Borde del Blanqueal Rizobio Mesorhizobium

Eritrina crista-galli y su Rizobio, Mesorhizobium. Vive en los bordes del Blanqueal

Seguimos investigando en el proyecto. Lo hacemos en la medida de las posibilidades. María Zabaleta, la encargada del Bioterio de Plantas del IIBCE, hizo su maestría en este tema y luego se hicieron  dos pasantías de grado. No hubo financiación externa

Rocío_ ¿Y cómo financiaron los estudios?

Rufo_ Hubo financiación nuestra, aunque por supuesto también contamos con un aporte parcial de PEDECIBA y por supuesto del IIBCE.

De las leguminosas que vimos en Esteros no sabemos todavía si alguna tendrá luego una utilidad económica. Vimos quién está, cómo está y en qué condiciones, si ya tiene un uso o no. Encontramos por ejemplo algo interesante: Un maní nativo, originario de América.

El Maní nativo
Rufo nos contó una historia dentro de la historia, el origen y los usos del maní, Arachis hipogaea

En Uruguay ocurren naturalmente dos variedades de maní, Arachis villosa y Arachis burkartii. Arachis villosa crece en las costas del río Uruguay y Río de la Plata, mientras que A. burkartii se desarrolla en los suelos arenosos del norte de nuestro país, principalmente en los departamentos de Rivera y Tacuarembó, donde la presencia de esta leguminosa es valorada a nivel productivo.

Papilionoideae Arachis villosa Ambiente Arenal Rizobio Bradyhizobium

Arachis villosa y su Rizobio, Bradyhizobium. Vive en los arenales

Rocío_ ¿Uds. descubrieron que había maní en Uruguay?

Rufo_ Ya se sabía que existía una especie de maní en Uruguay. El primero en proponer el nombre A. villosa fue el botánico Argentino Arturo Burkhart en 1952.

Muchos naturalistas describieron gran parte de la flora nativa que conocemos. Arachis es el nombre de la familia del maní, es la variedad comercial. Hay 8000 años de historia de uso del Arachis en américa, uno de los cultivos más importantes con valor económico para muchos pueblos.

El Arachis villosa, ocurre en los márgenes del río Uruguay. Es realmente una especie nativa, autóctona, no tiene una distribución mayor. Produce un maní pequeño y éste produce una especie de aceite con buenas propiedades que incluso puede usarse como biocombustible… Parece que el primer motor que creó Rudolf Diesel funcionó usando aceite de maní como combustible.

Rocío_ Qué interesante.

Rufo_ Lo interesante de estudiar esta variedad, es que la planta está adaptada a nuestro ambiente. Hoy estamos escribiendo una publicación con todo lo que hemos realizado en el IIBCE. Encontramos una gran variedad de rizobios que existen en Esteros, asociados a unas 30 especies de leguminosas diferentes.

Curiosidades del Angico 2

El maní y las demás leguminosas adaptadas a nuestro ambiente, así como  las relaciones entre los pobladores de Esteros y éstas plantas por demás valiosas, fueron el objeto de estudio de una investigación etnobotánica que culminó en una muestra fotográfica maravillosa. En el IIBCE Abierto 2014 tuvimos la suerte de que la autoras, Magdalena Chouhy y Lucía Corallo, expusieran su trabajo para deleite de todo el público que nos visitó.

Compartimos algunas de sus fotos aquí como gran toque “final” de una historia que continúa.

3 Desde el punto de vista de la Bacteria 5 Desde el punto de vista de la Bacteria4 Desde el punto de vista de la Bacteria

Gracias Raúl y Elena.
Contactos: elena.fabiano@gmail.com /rufocold@gmail.com

*Entrevista realizada por Rocío Ramírez Paulino, Comisión de Divulgación del IIBCE

Un año más, un éxito más _ XVI IIBCE Abierto

El IIBCE Abierto se supera año a año y cada vez son más quienes disfrutan y viven la ciencia con nosotros. Este 2015 casi 600 personas se animaron a desafiar la lluvia y conocer cientos de curiosidades que nos dejaron con la boca abierta.

El IIBCE Abierto

El IIBCE Abierto

Intensa-Mente ciencia
En la edición XVI hubo muchas sorpresas, como una pantalla interactiva que reflejaba nuestro rostro con la estructura del cerebro por encima, y a los lados, mostraba las distintas regiones cerebrales en colores. Al igual que en la película de los sentimientos, pudimos ver quiénes controlan nuestras emociones, las redes neuronales, que se veían reflejadas en zonas particulares del cerebro.

Nuestro cerebro en pantalla

Desafío eléctrico
Los jóvenes de Neurofisiología prepararon una piscina para experimentar e identificar si un pez era eléctrico o no. Fue toda una aventura que captó la atención de los más pequeños, al igual que el stand “crea tu propia bacteria”, una propuesta que apostó a la creatividad y la representación colectiva de la diversidad de microorganismos que dominan la vida en el planeta.

La piscina de los peces eléctricos

Arma tu propia bacteria

Los clásicos
El XVI IIBCE abierto tuvo los clásicos y concurridos visitas a laboratorios y varias charlas de divulgación. Este año los temas elegidos para la charlas fueron la importancia de las abejas para nuestra alimentación y nuestra calidad de vida, el cerebro humano y nuestras decisiones, el estudio y la utilidad de los microorganismos de la Antártida y el estudio de los adulterantes de la pasta base.

Visita al Laboratorio de Ecología, Etología y Evolución (LEEE)

Varios espacios nos esperaban con el clásico instrumento de observación científica: los microscopios. Allí podíamos ver con detalle todo tipo de microorganismos, aunque quizás lo que más gustó a los asistentes fue el microscopio que ellos mismos pudieron crear en el taller “Arma tu microscopio”, todo un éxito de esta edición.

Crea tu propio microscopio

Novedades de 8 patas
Las arañas del IIBCE no dejaron de estar presentes. Desde los Laboratorios de Ecología, Etología y Evolución (LEEE) y de Ecología del Comportamiento nos volvieron a sorprender, con un stand lleno de luces y sombras, como la vida misma. En nuestra Sala Upsala preparada para la ocasión, nos esperaban relatos cortos sobre arácnidos de Uruguay y el mundo proyectados como hologramas que mostraban modos de captura y cortejo curiosos, y una exhibición de escorpiones que fluorescen bajo la luz negra.

Recipientes con escorpiones y opiliones fluorescentes bajo la luz negra

Escorpiones fluorescentes

Una vez más se lucieron las estrellas de varios líneas de investigación del IIBCE, que intentan responder preguntas fundamentales como el comportamiento animal frente a situaciones de estrés o la evolución de los animales en función de su entorno y su historia de vida.

Además de los hologramas, otras novedades fueron las Aracno-noticias, que presentaron notas nacionales e internacionales vinculadas con investigaciones realizadas en el IIBCE o en la Facultad de Ciencias, y los aracno-juegos de computadora creados por Joana Guerendiaín del Laboratorio de Ecología del Comportamiento, un éxito para el público infantil. Por último, a los asistentes se les entregó recuerdos donde figuraban arácnidos prioritarios para la conservación con algunas razones para cuidarlos.

Anita Aisenberg, responsable del LEEE, estuvo a cargo de la presentación de un libro de cual es coautora junto a Silvia Soler, Sebastián Pantana y Marcelo Casacuberta: “En la orilla: secretos nunca contados de animales de la costa uruguaya” de Ediciones Banda Oriental, una obra de divulgación que narra e ilustra parte de la ciencia detrás de nuestra valiosa fauna en peligro de extinción.

Presentación del libro "En la Orilla..."

Presentación del libro “En la Orilla…”

Agradecidos
Durante esta gran fiesta de la divulgación, apenas nos asomamos a la infinidad de conocimiento generado en el ámbito científico en los últimos años. Pudimos ver, tocar, observar, experimentar y hasta razonar como los investigadores científicos. Vivimos la ciencia de una forma diferente a la que estamos acostumbrados, la vivimos como una actividad abierta, colaborativa y fascinante.

Muchos colaboraron con los investigadores jóvenes, ¡gracias!

Gracias a todos los que se acercaron, a quienes nos hicieron preguntas y nos obligaron a mejorar las respuestas. Gracias a todos por el entusiasmo, la curiosidad y la alegría de compartir conocimiento.

Los esperamos en el 2016 con un nuevo IIBCE Abierto, un éxito de todos los uruguayos.

¡Felicidades!

Rocío Ramírez Paulino

Cursos 2015_Pautas para la formulación de un proyecto de investigación en Ciencias Biológicas

Este curso de 25 h. de duración comienza el 1º de diciembre y se desarrollará en el IIBCE los martes de 9:00 a 12:00 h. en la Sala Sáez.

El objetivo es familiarizar a estudiantes de postgrado en Ciencias Biológicas sobre la necesidad de preparar proyectos, introducirlos en algunas técnicas básicas de preparación de éstos, y compartir nuestras experiencias en un marco de aprendizaje. El curso tendrá una modalidad de taller, donde a partir de una idea propia los estudiantes trabajen sobre aspectos puntuales en base a sugerencias e indicaciones de los docentes responsables.

A pesar de la importancia que tiene la preparación de proyectos de investigación en el desarrollo de una carrera científica exitosa, los programas de estudio rara vez incluyen esto de manera explícita. Apuntamos al fortalecimiento de capacidades para el diseño y realización de proyectos de investigación biológica.

Requisitos para participar

Al comienzo del curso todos los estudiantes deberán presentar un proyecto de investigación de elaboración personal (Proyecto PAIE, CSIC iniciación, proyectos para becas ANII, proyecto de maestría o doctorado, etc.). Este proyecto puede o no haber sido presentado a una agencia de financiamiento.

Pueden ver el programa aquí.

Coordinan: Dr. Andrés Iriarte y Dra. Mariana Cosse
Participan: Docentes Dra. Susana González, Dr. Enrique Lessa  y Docente invitado Dr. Federico Hoffmann (Assistant Professor, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Mississippi State University)
Por más información contactar a Mariana Cosse_marianacosse@gmail.com