Vol. 20, núm. 4 julio-agosto 2019

Divulgación científica: enseñanza y evaluación

Erick Daniel Cruz Mendoza Cita

Resumen

La perspectiva pedagógica de la comunicación de la ciencia invita a reflexionar cuestiones relacionadas con la enseñanza y el aprendizaje. En la divulgación científica este tema genera discusión y causa posturas contrastantes acerca de la evaluación de los divulgadores, los productos y los públicos. Estas cuestiones se exponen en el presente trabajo con el propósito de brindar un panorama de la actividad divulgativa desde el enfoque educativo.
Palabras clave: comunicación de la ciencia, educación formal, educación no formal, educación informal.

Scientific Dissemination: Teaching and Evaluation

Abstract

The pedagogical perspective on science communication encourages a critical reflection on education and learning related topics. However, the research on scientific dissemination generates contrasting positions about the evaluation process of science communicators, products and audiences. This article examines these matters to provide an outlook on the science communicator’s work from an educational perspective.
Keywords: science communication, formal education, non-formal education, informal education.

Introducción

Existen diversas maneras para nombrar a las actividades relacionadas con la comunicación de la ciencia, en Iberoamérica se utilizan los términos: divulgación científica, difusión científica, periodismo científico y comunicación pública de la ciencia (Tagüeña, Rojas y Reynoso, 2006). Aunque todas ellas coinciden con el objetivo de llevar la ciencia al público, cada una tiene sus propias herramientas, intenciones y funciones. Sin embargo, el hecho de compartir un mismo objeto –el sistema tecnocientífico– las hace difíciles de diferenciar.

La modalidad que interesa revisar en este texto es la divulgación científica, pues cuando se habla de este tema emergen una variedad de opiniones y posturas acerca de su conceptualización y funciones. Al respecto, Sánchez (2010) entrevé la necesidad de formar un consenso para establecer las bases de la divulgación en la actualidad, pues se desconocen numerosas situaciones de la ciencia y, por ende, de esta modalidad para transmitir conocimiento.

Actualmente todavía se conceptualiza la divulgación de la ciencia como una actividad de especialistas (científicos, profesores, comunicadores, entre otros) de diferentes ámbitos (ciencias naturales y ciencias sociales) que comparten el interés en el área. Es decir, a pesar de su más de medio siglo de operación, la divulgación no es considerada como una profesión.1

A la divulgación científica se le ha llamado de otras formas, en ocasiones es común escuchar los enunciados: alfabetización de la ciencia, agrupación social del conocimiento científico y popularización de la ciencia. La adaptación del término depende de diversos factores, uno de ellos y quizá el más importante es la constante evolución del campo de la divulgación, luego están las características culturales, sociales y demográficas.

Las aproximaciones conceptuales realizadas en torno a la divulgación (Estrada, 1992; García, 2008; Sánchez, 2010) convergen en algunos aspectos: la divulgación va dirigida a un público no especializado, se presenta en varios formatos (presenciales y no presenciales), se emplea un lenguaje coloquial o accesible y es un acto voluntario del público.

Debido a lo anterior, se piensa que la divulgación se ubica entre los límites de la educación no formal y la educación informal.2 Esta reflexión conlleva al problema central en la educación: la evaluación. En ese sentido, en la divulgación existen dos posturas, una en donde se argumenta la necesidad de evaluar al divulgador, a los productos divulgativos y al público y, otra, en donde se dicta lo contrario.



Divulgación científica: taller (actividad presencial con mediador).

Otro de los temas centrales a la hora de hablar de ciencia es la enseñanza. Ziman (1972) da cuenta de la relación entre la actividad científica y la enseñanza a partir de la propuesta del conocimiento público, la cual, conlleva a reflexionar los procesos en donde el conocimiento pasa de una generación a la siguiente. Es decir, el científico en su faceta de profesor recrea los elementos de su investigación para explicarlos a sus estudiantes. Para Ziman la educación basada en el conocimiento consensible, es decir, comunicado y validado por la comunidad científica, pone al estudiante en un campo intelectual común con los científicos, lo que le permite trabajar a la par de ellos. Pero ¿qué pasa con aquellos sujetos situados al margen de la educación formal deseosos por aprender los conocimientos brindados por la ciencia?

Esta discusión demuestra la necesidad de comunicar la ciencia a públicos no especializados o sin formación académica en ciencias (naturales o sociales). En este contexto, es pertinente señalar que al hablar de la importancia del conocimiento científico en la vida del hombre no se pretende exponer a la ciencia como la panacea para sanar los males del mundo entero, tampoco se le declara como la única fuente del conocimiento humano de la forma que lo hace el mesianismo científico.3

En realidad, la intención es pensar a la ciencia como una actividad humana –con sus aciertos y errores–, cuyos productos se hacen públicos con el fin de hacer del mundo un lugar mejor. Tal y como lo expuso Medawar al presentar al mejorismo científico4 como una alternativa ante el dogma.

Siguiendo la premisa anterior, relacionada con la necesidad de comunicar la ciencia de persona en persona o de generación en generación, Anita Woolfolk explora la idea de la educación como un “proceso por el cual la sociedad transmite sus valores, creencias, conocimientos y sistemas simbólicos a todos sus miembros” (cit. en Patiño, 2013: 39). Desde esta óptica, el conocimiento científico puede llegar a las personas a través de –por lo menos– tres formas: la educación formal, la educación no formal y la educación informal.

Construyendo el trinomio educativo para comunicar la ciencia

Las autoras Carmen Sánchez Mora y Guillermina De Francisco (2013) coinciden en que la divulgación es una labor educativa5 en donde la educación no formal e informal se presentan como una alternativa para la formación científica de las personas excluidas de la educación formal, por ello vale la pena discurrir las diferencias y similitudes entre cada una de estas vías.

Para definir los conceptos citados anteriormente las autoras recurren a la propuesta de Coombs, Prosser y Ahmed, quienes manifestaron una terminología educativa para discutir las formas no convencionales de educación. Los resultados son las siguientes definiciones tomadas del artículo “Orígenes y evolución del concepto de educación no formal” de María Inmaculada Pastor Homs:

Al hablar de educación informal nos referimos exactamente al proceso a lo largo de toda la vida a través del cual cada individuo adquiere actitudes, valores, destrezas y conocimientos de la experiencia diaria y de las influencias y recursos educativos de su entorno –de la familia y vecinos, del trabajo y el juego, en el mercado, la biblioteca y en los medios de comunicación.
La educación formal significa, desde luego, el sistema educativo jerarquizado, estructurado, cronológicamente graduado, que va desde la escuela primaria hasta la universidad, e incluye, además de los estudios académicos generales, una variedad de programas especializados e instituciones para la formación profesional y técnica a tiempo completo.
[…] definimos la educación no formal como cualquier actividad educativa organizada fuera del sistema formal establecido –tanto si opera independientemente o como una importante parte de una actividad más amplia– que está orientada a servir a usuarios y objetivos de aprendizaje identificables (Coombs, Prosser y Ahmed, 1973 citado en Pastor, 2001: 527).

A manera de síntesis se enlistan brevemente las características de los procesos de educación (formal, no formal e informal) para dar cuenta de las discrepancias y semejanzas encontradas entre los tres tipos:

Tabla 1. Procesos efectuados en la educación formal, no formal e informal.

Ítems Tipos de educación
Educación formal Educación no formal Educación informal
Procesos con intención educativa
Inclusión en el sistema educativo (legal)
Tiene metas educativas claras y definidas
Es conducida por personal calificado
Dirigida a público general
Dirigida a público especializado
Implica un acto voluntario del receptor
Efectuada durante el tiempo libre
Satisface necesidades específicas

Fuente: elaboración propia con base en información de Sánchez Mora, C. y De Francisco, Guillermina (cit. en Patiño, 2013: 39-55).

Desde la educación éstas son las vías para comunicar cualquier tipo de conocimiento o saber acerca del mundo. Por ejemplo, ¿quién recuerda cómo aprendió a manejar bicicleta? Se puede asegurar que ninguna persona fue a una escuela de manejo en donde le enseñaron reglas para el equilibrio y el balance y, al final, le otorgaron un título profesional. En cambio, a partir de la educación informal los padres ayudaron a sus hijos a practicar el manejo de la bicicleta: sus consejos para perder el miedo son esenciales.

Con el paso del tiempo aquellos niños crecieron y surgieron dudas que sus padres o amigos no podían resolver. Y para responder por qué la Tierra es esférica acudieron a los museos de ciencia o planetarios, en donde los astrónomos y físicos –mediante la educación no formal– les explicaron que si se paran a la orilla de la playa y ven un barco ocultándose en el horizonte del mar lo primero en desaparecer es la cubierta, luego, el mástil y al final, el humo. Esto porque la Tierra es esférica, si fuera plana el barco desaparecería de mayor a menor escala.

Sin embargo, en la escuela –educación formal–, el profesor explicó que la forma esférica del planeta se debe a la fuerza de gravedad, la cual atrae con igual intensidad de todas las direcciones hacia el centro, por ello la superficie irregular del planeta poco a poco se ha ido compactando en forma de esfera.



Museo de Mañana, museo de ciencias de Río de Janeiro, Brasil.

A pesar de los esfuerzos por diferenciar estos conceptos, para De Francisco y Sánchez (2013), las categorías divisorias de la educación (formal, no formal e informal) no tienen bien definidos sus límites, pues, no consideran una relación y jerarquía lógica. Estas complicaciones llevan a los autores a replantear nuevos esquemas para explicar las relaciones funcionales entre estas categorías, añadiendo al análisis las relaciones de complementariedad, de suplencia, de substitución, de refuerzo y colaboración y de interferencia.

La evaluación en la divulgación científica

Al observar a la divulgación desde una mirada pedagógica surgen interrogantes relacionadas con la evaluación. Por un lado, existen grupos que conciben a este ejercicio como una herramienta para mejorar el accionar de los divulgadores y la calidad de sus productos. Mientras, por el otro, se excusa este enjuiciamiento por representar una “barrera” ante la creatividad.

Estas son algunas cuestiones con las cuales trabajan los divulgadores en la actualidad. Dentro de este contexto, Reynoso (2008) distingue dos posturas claramente marcadas: en una se encuentran aquellos que se oponen a la evaluación anteponiendo la libertad creativa, mientras, en el otro extremo, están quienes plantean esquemas muy estructurados para la evaluación de productos y de sus realizadores.

La comunicación de la ciencia y en específico, la divulgación científica va ganando terreno en la oferta de consumo cultural, lo cual se refleja en la exigencia por construir herramientas que ayuden a evaluar la calidad de los emisores-mensajes-receptores con el propósito de mejorarlos. Por ejemplo, Magaña (2008) describe la evaluación de la divulgación científica en la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en donde se proponen una serie de lineamientos que deben cumplir las diversas actividades efectuadas (relacionar la ciencia con problemas naturales y sociales, proporcionar información suficiente para el análisis, presentar las implicaciones éticas, políticas y sociales del quehacer científico, entre otras). Esto les permite emitir criterios al evaluar la continuidad de los proyectos.

No es fácil medir la eficacia del trabajo de divulgación, ya que los impactos de ello sólo pueden estimarse, y por ello la evaluación de la misma en la Facultad de Ciencias tiene, a pesar de su mejora, muchos aspectos subjetivos. Pero al igual que otros sistemas, los hasta ahora usados tienen que ver con número y calidad e impacto (medido en forma indirecta) (Magaña, 2008: 134).

Los parámetros implementados varían dependiendo la naturaleza de las actividades divulgativas, es decir, para medir el éxito de las conferencias y exposiciones se emplean medidas como el conteo de asistentes y los comentarios recuperados por escrito. En cuanto a los medios masivos de comunicación se toma en cuenta el interés de la prensa en dar espacios a los divulgadores ya sea de manera presencial o por medio de colaboraciones.

En el caso de la divulgación científica escrita, se han realizado investigaciones para conocer la opinión de los lectores sobre este tipo de materiales. Tonda y Burgos (2007) realizaron un estudio de opinión sobre la revista ¿Cómo ves?,6 mediante el cual recuperaron información que contribuyó a conocer el perfil de los lectores e identificar sus gustos. En años más recientes se han ensayado propuestas de evaluación de la divulgación científica centradas en la percepción del público. Campillo (2015) diseñó una metodología para evaluar textos divulgativos en formato digital sobre biotecnología. Las categorías que ponderan dicha metodología son: público, registro lingüístico, discurso del texto, extensión, temporalidad gramática, rigor, plagio y recursos (presentación). A este ejemplo se suma la reciente publicación de la Guía de valoración de la actividad de divulgación científica del personal académico e investigador (2018), en donde se presentan índices de calidad para evaluar los aportes del emisor en la comunicación de la ciencia con el objetivo de valorar el currículo de investigadores y maestros en su labor de productor de libros, artículos, exposiciones y creación de materiales, entre otros.

Bajo este panorama, Jensen (2014) plantea una serie de problemas en la evaluación de la comunicación de las ciencias, en donde pone en evidencia las debilidades del diseño metodológico implementado por diversos museos y ferias de ciencias al momento de evaluar el éxito de sus actividades. El autor, sugiere que una buena evaluación de la comunicación de la ciencia requiere de una planificación de objetivos por parte de los practicantes, además, de la formación de los evaluadores en métodos actuales de investigación social.

Luego de revisar ambas posturas se concluye que la evaluación es necesaria en el quehacer divulgativo porque ayuda a conocer los aciertos y errores. Una manera de saber si se tiene éxito es partir de la valoración que brindan los colegas y los usuarios. Así, la divulgación entendida como un acto de comunicación en donde se enseña-aprende se compone por: emisor, mensajes y receptor. Todavía no se sabe con exactitud cómo sería una evaluación adecuada de éstos, ni qué parámetros se deben tomar en cuenta. No obstante, es menester hacer algunas recomendaciones.



¿Cuáles son los criterios para evaluar la calidad de la divulgación científica?

De entrada, se puede asegurar que lo fiable para el divulgador es recibir una evaluación de la voz de sus colegas y del público. En cuanto al mensaje, la evaluación depende del tema abordado y del medio empleado. Es decir, el contenido está sujeto a la crítica de los especialistas. Por otra parte, el medio (soporte) brinda el marco de normatividad que otorga el estatus de calidad del producto.

El receptor, a diferencia de los emisores y los mensajes, no puede ni debe ser evaluado en términos positivos o negativos. Sin embargo, él sí puede opinar acerca del divulgador y del contenido. En la actualidad, se realizan estudios en donde se evalúa el aprendizaje de los consumidores de productos divulgativos para saber si éstos están teniendo éxito. También, hay encuestas de percepción pública de la ciencia en donde se señalan los medios y temas mayormente consumidos.

La caracterización de los tres tipos de educación sirve para brindar un panorama general sobre cómo se comunica el conocimiento. No obstante, existe un debate en torno a la evaluación del aprendizaje en la educación. En la evaluación se reconocen –por lo menos– dos actores involucrados: evaluador (emisor del conocimiento) y evaluado (receptor del conocimiento). En la educación formal la evaluación suele ser periódica y tiene repercusiones negativas o positivas para el evaluado. Para realizar esta valoración se utilizan herramientas como el examen de diagnóstico y las pruebas de aprendizaje. Al respecto,

parece evidente que si un profesor cree que el aprendizaje es una actividad memorística opte por unos criterios de evaluación centrados básicamente en la cantidad de conocimiento y en la fidelidad de la información reproducida, así como que formule demandas que impliquen procesos cognitivos como la memorización, el reconocimiento o el recuerdo. La información así obtenida se limita a los aspectos del aprendizaje más fácilmente cuantificables, pero difícilmente permitirá conocer si el alumno es capaz de pensar de manera crítica sobre el contenido. Por el contrario, si se considera la evaluación como parte del proceso de enseñanza y aprendizaje, durante el proceso, la cesión progresiva del control del profesor al alumno permite que los criterios de evaluación y la evaluación en sí misma pasen a adquirir una función reguladora, que faciliten la identificación de los aspectos relevantes, que permitan establecer prioridades y dirigir las actividades en un sentido concreto (Pérez y Carretero, 2009: 97).

De esta manera se contraponen dos puntos de vista en la evaluación de la educación formal, en donde es necesario brindar resultados para continuar con los programas de estudio de cualquier institución formativa. No obstante, en la educación no formal e informal emerge una barrera al momento de intentar valorar el aprendizaje de los públicos.

Sólo por mencionar, la divulgación de la ciencia es una actividad voluntaria y por ende no está sujeta a una evaluación de aprendizaje como sí se hace en la educación escolarizada. Entonces, ¿es necesario realizar una evaluación del aprendizaje de los contenidos científicos para mejorar las actividades? Si la respuesta es sí, ¿cómo se evalúa el aprendizaje de los públicos en la divulgación? En consecuencia, de estas preguntas surge otro reto: ¿es necesario evaluar a los divulgadores?7

Conclusiones

Las visiones apolítica vs integrada –analogía de Eco– de la evaluación en la divulgación científica se presentan como un oxímoron de contradicciones, es decir, hay propuestas en donde se evalúa un componente de la divulgación –emisores– y se pasan por alto otros –mensaje y receptores–. Al final, estas perspectivas deben converger para evaluar a la divulgación científica desde una perspectiva global, considerando la unicidad de cada una de las experiencias y productos que se crean al realizar esta labor.

Anteriormente se expusieron algunas metodologías implementadas para medir el éxito de la divulgación ofertada en diferentes formatos y por diversas instituciones. Sin embargo, estamos conscientes en que no son todas las utilizadas en la actualidad, por ello, se sugiere a los divulgadores hacer públicas las estrategias de evaluación implementadas en el día a día para construir herramientas sólidas que contribuyan a mejorar esta modalidad de comunicación de la ciencia.

Además, en la actualidad, con el uso de las tecnologías de la información y el internet, cada vez son las más los espacios virtuales de aprendizaje informales en donde las personas consumen contenidos de ciencia y tecnología. Esto ha sido detectado por los divulgadores, quienes ahora desarrollan propuestas de canales divulgativos por temáticas en plataformas como YouTube, en donde las métricas para medir el acceso a los contenidos se basan en el número de suscriptores, el tráfico y el tiempo de reproducción. No obstante, cabe preguntarse si estos ítems garantizan la calidad de los contenidos.

Sin duda en el contexto de la cultura digital surgen otras problemáticas para la evaluación de la divulgación científica, empero, para dar el siguiente paso en la construcción de este campo es necesario atender a las dificultades precedentes. Para finalizar, es indispensable continuar con este tipo de investigaciones pedagógicas porque brindan certidumbre a la actividad divulgativa, la cual, se hace presente cada vez más en nuestras vidas.

Referencias

  • Campillo, S. (2015). Evaluación de la calidad de la divulgación científica aplicada a la biotecnología en los medios digitales (tesis de Máster en Biología Molecular y Biotecnología). Universidad de Murcia, España.
  • Sánchez Mora, Carmen y De Francisco, Guillermina (2013). Educación no formal. En Patiño, B. (Coord.), La divulgación de la ciencia en México desde distintos campos de acción: Visiones, retos y oportunidades (pp. 39-60). México: Sociedad Mexicana para la Divulgación de la Ciencia y la Técnica, A.C. Recuperado de: http://www.redpop.org/wp-content/uploads/2015/06/divulgacion_mexico_somedicyt.pdf.
  • Estrada, L. (1992). La divulgación de la ciencia. Ciencias, 27, 69-76. Recuperado de: http://www.revistaciencias.unam.mx/images/stories/Articles/27/CNS02713.pdf.
  • FECYT. (2018). Guía de valoración de la actividad de divulgación científica del personal académico e investigador. España: Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología. Recuperado de: https://www.upo.es/diario/wp-content/uploads/2018/12/Guia-Valoraci%C3%B3n-Divulgaci%C3%B3n-CRUE-FECYT.pdf.
  • García, M. (2008). Ciencia en todos los rincones: manual de divulgación en talleres. México: Universidad Autónoma de Zacatecas, Coordinación de Investigación y Posgrado.
  • Jensen, E. (2014). The problems with science communication evaluation. Journal of Science Communication, 13, 1-3. Recuperado de: https://jcom.sissa.it/archive/13/01/JCOM_1301_2014_C04.
  • Magaña, P. (2008). La evaluación de las actividades de divulgación en la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México. En Lozano, M. y Sánchez, C. (Coords.), Evaluando la Comunicación de la ciencia: una perspectiva latinoamericana. Memorias de las Jornadas Iberoamericanas sobre Criterios de Evaluación de la Comunicación de la Ciencia (pp. 131-138). Cartagena, Colombia. Recuperado de: http://www.redpop.org/wp-content/uploads/2015/06/Evaluando-la-comunicacin-de-la-ciencia.pdf.
  • Pastor, I. (2001). Orígenes y evolución del concepto de educación no formal. Revista española de pedagogía, 220, 525-544. Recuperado de: https://www.jstor.org/stable/23765896?seq=1#page_scan_tab_contents.
  • Patiño, B. (2013). La divulgación de la ciencia en México desde distintos campos de acción: Visiones, retos y oportunidades. México: Sociedad Mexicana para la Divulgación de la Ciencia y la Técnica, A.C. Recuperado de: http://www.redpop.org/wp-content/uploads/2015/06/divulgacion_mexico_somedicyt.pdf.
  • Pérez, M. y Carretero, M. (2009). La evaluación del aprendizaje en la educación secundaria: análisis de un proceso de cambio. Límite, 19, 93-126. Recuperado de: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=83611433005.
  • Pérez, R. (1991). Ciencia, paciencia y conciencia. México: Siglo Veintiuno Editores.
  • Pérez, R. (2010). Reflexiones sobre la ciencia. México: El Colegio Nacional.
  • Reynoso, E. (2008). La evaluación de los comunicadores de la ciencia: una perspectiva mexicana. Razón y Palabra, 65. Recuperado de: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=199520724007.
  • Reynoso, E. (2016). Historia y perspectivas de la comunicación pública de la ciencia en México. En la conferencia XV aniversario del grupo de divulgación científica Quark, del Museo de Ciencias de la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ), el 29 de agosto de 2016.
  • Sánchez, A. (2010). Introducción a la comunicación escrita de la ciencia. Veracruz, México: Universidad Veracruzana, Dirección General Editorial. Recuperado de: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Introduccionaladivulgacionescrita_26664.pdf.
  • Tagüeña, J., Rojas, C. y Reynoso, E. (2006). La divulgación de la ciencia en México en el contexto de la América Latina. En Ponencia presentada el Primer Congreso Iberoamericano de Ciencia, Tecnología, Sociedad e Innovación CTS+ I. México D. F. (Vol. 19).
  • Tonda, J. y Burgos, E. (2007). Análisis y evaluación de las revistas de divulgación. Proceedings of the X Reunión de la Red de Popularización de la Ciencia y la Tecnología en América Latina y el Caribe (RED POP–UNESCO) y IV Taller ‘Ciencia, Comunicación y Sociedad’, San José, Costa Rica, 9-11. Recuperado de: http://www.cientec.or.cr/pop/2007/MX-JuanTonda.pdf.
  • Ziman, J. M. (1972). El conocimiento público: Un ensayo sobre la dimensión social de la ciencia. México: Fondo de Cultura Económica [trabajo original publicado en 1968].


Recepción: 11/12/2018. Aprobación: 14/05/2019.

Vol. 20, núm. 4 julio-agosto 2019

De cómo escribir un artículo de divulgación y no matar de aburrimiento a tus lectores

Guillermo N. Murray-Tortarolo Cita

Resumen

Una de las lecturas más bellas del mundo es la divulgación de la ciencia bien hecha. Es interesante, dinámica, divertida y te enseña cosas nuevas del mundo donde vives. Pero escribir artículos con todas esas características es un reto, para muchos, apabullante. Al enfrentarnos a la hoja en blanco nos atoramos y nuestras ideas no son plasmadas en el papel como nos gustaría. ¿Alguna vez te ha pasado? Te sientas para escribir un ensayo, un trabajo o hasta una carta de amor…, y aunque las ideas están en tu cabeza, al final la tinta se resiste. Aquí te traigo la medicina para este bloqueo. A lo largo de las siguientes páginas te platicaré mi experiencia a la hora de escribir, para que puedas hacer frente a la página y llenar las cuartillas con historias de divulgación que se parezcan a lo que estabas pensando.
Palabras clave: divulgación de la ciencia, método literario, fondo y forma, bloqueo de escritor.

On how to write science for a general public and not smother your readers by boredom

Abstract

One of the most beautiful things in this wide world is reading science that is well written and reported. It is interesting, dynamic, fun and it teaches you novel facts about our universe. But writing a manuscript with all those characteristics is a remarkable challenge. We get stuck while facing the blank page and our ideas are rarely inked the way we would have liked. Have you ever been in such a situation? Sitting down, ready to write an essay, a manuscript or even a love letter…, and, although you have all the ideas in your mind, they simply refuse to be placed on paper. Here, I bring you a remedy against scientific writing block. On the next few pages I will tell you a bit about my writing experience, so you can face the page and write texts that look a lot closer to what you were thinking.
Keywords: science outreach, writing methods, substance and structure, writer’s block.

No hay nada más terrible que estar sentado frente a una página en blanco con una cabeza llena de ideas. Creo que nos ha pasado a más de uno; durante días rumiamos y pensamos una idea –una historia– y todas sus diferentes vertientes, pero cuando llegamos a la computadora (o en su defecto a la máquina de escribir para mis lectores hípster o de la tercera edad) no salen las letras. Toda nuestra grandiosa imaginación se queda atorada y lo poco que escribimos no se parece en nada a lo que habíamos pensado. Así nos pasa con los trabajos escolares, los ensayos, los resúmenes…, bueno, a veces hasta con las cartas de amor; y si se trata de divulgación de la ciencia ni se diga, los datos, los números, las interpretaciones, todo se hace una maraña que acaba por frustrarnos y enojarnos pues no representa lo que queremos decir.

Algunos entonces recurrimos a la otra estrategia: vomitar todo lo que hay en nuestra cabeza sin ningún orden. Llenamos páginas y páginas de cifras e ideas sin forma, que difícilmente se leen como una historia. No es de sorprenderse que cuando entregamos estos trabajos en la escuela o un artículo de divulgación a una revista, éstos sean rechazados inmediatamente –o que nos reprueben–. Claro, esto da aún más coraje porque sabemos que tenemos la historia, que tenemos las ideas y que es interesante, lo que nos atora es cómo darle forma frente a la página en blanco.

¿Entonces, qué podemos hacer? En las siguientes páginas te voy a transmitir un poco de mi experiencia como divulgador de la ciencia y narrador de historias. Trataré de explicarte cómo es mi proceso creativo y cómo transmito las ideas desde mi cabeza hasta el papel, para que tengan estructura, una narrativa coherente, un trasfondo interesante y, ¿por qué no?, hasta un poco de sentido del humor. Al final, lo más importante de todo –el mensaje que espero te lleves luego de acompañarme por estas páginas– es que para escribir (cualquier cosa) lo más importante es reescribir.

Para comenzar, vamos a ver los tres ingredientes fundamentales que conforman cualquier texto y que nos ayudarán a escribir un artículo de divulgación (y cualquier texto en general): el fondo –la historia–, la forma –la estructura– y el flujo –o ritmo–. Empecemos, entonces, a explicar cada uno de ellos.

El primer ingrediente: la historia que quieres contar

Lo más importante de todo –la carne de los tacos, el merengue del pastel–, es comenzar por una buena historia. Lo bueno es que en ciencia abundan las historias, y a lo largo de nuestra formación en la licenciatura o el posgrado, habrá muchísimas cosas que nos interesen y nos apasionen. De allí es donde tenemos que partir, de algo que nos llene de júbilo cuando lo leemos, lo platicamos o lo trabajamos.

Una vez que elegimos el tema, lo siguiente es empezar a estudiar al respecto. Lo más importante es tratar de entender los distintos matices de la historia y construir un sistema solar argumental, pero ¿qué significa esto? Decidir qué elementos de la historia forman parte central de la misma (el sol), cuales son secundarios (planetas), terciarios (las lunas) y cuáles de plano, no podemos incluir –aunque muchas veces nos encanten–.

Les doy un ejemplo: el impacto del cambio climático sobre los arrecifes de coral. Este es un tema que a muchos nos apasiona, pues los corales son núcleos globales de biodiversidad que se ven amenazados por el aumento de temperatura del mar. Pensemos en todos los elementos de la historia. En términos de los corales: el cómo se forman, su importancia ecológica y biológica, las zonas donde existen…, bueno, hasta los mejores lugares para ir a bucear. En términos del cambio climático, los impactos: humano, sobre los ecosistemas, económico; los acuerdos globales, por qué el gobierno de EUA pretende que no existe el cambio climático, hasta si es una cuestión de creencia o no. Finalmente, el aumento en la temperatura oceánica: si es normal, si ha ocurrido antes, por qué ocurre… y si esto significa que podré irme a la playa en invierno y va a estar bien agradable para nadar. Todos estos son elementos de la historia y, dependiendo como la queramos contar, tendrán un orden jerárquico diferente en nuestro sistema solar narrativo.

Es posible que, si la historia se centra en el impacto del cambio climático en los arrecifes de coral, el Sol estructural sea la formación de dichos ecosistemas y su dependencia a la temperatura; los planetas serán los argumentos relacionados a cómo el cambio climático ha alterado la temperatura; y las lunas, las acciones que podemos llevar a cabo para remediarlo. Otras cosas, como la política pública de EUA o los mejores lugares turísticos para ver el coral, deben quedar fuera de la historia por más interesantes que sean.

En el idioma castellano (y en casi todos) los sistemas solares narrativos tienen otro nombre: la estructura de la oración. Si, así como lo repetimos desde la primaria: sujeto, verbo y predicado. El comprender dicha estructura dentro de la historia que queremos contar es el primer paso para generar un hilo lógico e interesante en nuestra narrativa (y no irnos por las nubes).

Entonces, siempre de los siempres, antes de sentarte a escribir, debes de preguntarte: ¿a quién le pasa la historia? El sujeto, el Sol: los arrecifes de coral. ¿Qué pasa en la historia? El verbo, los planetas: el aumento de temperatura. ¿Cuáles son los detalles? El predicado, las lunas: el cambio climático y qué podemos hacer para remediarlo.

El segundo ingrediente: la estructura de la historia

Pero que son los tacos sin una buena salsa y verdura. Así también, el tener una historia que nos guste o nos apasione y que hayamos estudiado no siempre es garantía de que podamos contarla de manera amena, de transformarla en una buena historia. Ésta es la parte donde el método literario juega un rol fundamental.

Así como la carne de nuestra historia se basa en un sujeto, verbo y predicado, así también la estructura. Para que un texto tenga sentido, la forma de nuestro lenguaje se debe repetir en cada una de sus partes. Quiero decir que cada oración debe tener sujeto, verbo y predicado, pero así también cada párrafo, cada sección y el texto completo. Toma como ejemplo este artículo, el texto abre presentando al problema (sujeto, la divulgación), en las siguientes tres secciones se desarrollan las acciones (verbo, el método) y en el cierre se dan recomendaciones generales (predicado, algunos detalles).

Y así también sucede al interior de cada sección particular y para cada párrafo. Esta estructura facilita que tus lectores puedan seguir las ideas y saber de lo que les estás hablando. Y una recomendación particular, siempre comienza los párrafos con la idea central de lo que vas a hablar en dicho párrafo y trata de centrar los mismos a una sola idea.

El segundo factor fundamental para contar de manera amena la historia es saber a quién será dirigida. Y es que una parte fundamental del escribir es acordarse de que no estás escribiendo para ti mismo, sino para otros. Y no es lo mismo si te van a leer chavos de secundaria, de posgrado, tu abuelita o tu director de tesis. Conocer a tu audiencia es fundamental para poder escribir al nivel adecuado, con el vocabulario correcto y la extensión necesaria.

Si tomamos por ejemplo este artículo, todo el tiempo tuve presente que se trata de jóvenes de licenciatura y a lo mejor uno que otro de la prepa, con interés en escribir divulgación. Al saber esto, puedo dar por sentado que todos han tenido experiencias similares en escribir ensayos, resúmenes y hasta tesis o tesinas, y que han leído, escuchado o visto algo de las distintas áreas de la ciencia, de modo que estructuren el texto acorde. Si se tratara de cómo escribir textos históricos en la carrera de Historia de la UNAM, el resultado hubiera sido completamente diferente. Si algo te tiene que quedar de todo esto es: siempre recuerda a tu audiencia y que el texto no es para ti.

El tercer ingrediente: el ritmo

El ingrediente final para armar una historia genial es el ritmo, el flujo o, como lo llaman los raperos, el flow. Volviendo al ejemplo de los tacos, al final, en el millón de puestos en México, los tacos están conformados por carne, tortillas, verduras y salsa; pero lo que hace únicos a algunos puestos, lo que hace que estemos dispuestos a formarnos una hora, es la sazón particular de cada uno. Así también a la hora de escribir, es el ritmo personal lo que le da sabor a la historia. Es lo que hace que García Márquez sea García Márquez y Saramago, Saramago.

Es en este último ingrediente donde se devela tu personalidad y muchas veces tu estado de ánimo con respecto a la historia. ¿Te sientes con ganas de escribir algo divertido?, ¿o el tema que quieres abordar necesita seriedad? ¿Qué tipo de metáforas puedes emplear? En fin, se trata de poner tu corazón en el texto.

En general, en mi experiencia, la divulgación de la ciencia es mucho mejor si la haces divertida y amena (tanto escrita como oral). Trata de darle algo de sentido del humor, identifícate con el lector y dale elementos de su cotidianidad (como los tacos) y no tengas miedo de experimentar con las palabras.

Algunos comentarios finales

Ahora ya tienes la receta para escribir divulgación (o hacer unos tacos sabrosos…, ya no supe cual), pero hay un par de cosas más que quiero decirte. En primer lugar, la forma más sencilla de asegurarte que tu texto es lógico, se puede seguir, es interesante y divertido, es dárselo a otros para que lo lean.

Entre más variado sea tu público mejor: dáselo a tu mamá, a tus amigos, a tu abuelita, al profe y hasta a tus enemigos. Entre más variados sean los comentarios, mejor. Trata de mantenerte receptivo a la crítica, siempre recordando que están juzgando tu texto y no a ti (aunque a veces sintamos que los escritos son parte de nosotros, hay que tratar de separarse de ellos). Todos los textos se benefician de otras voces y opiniones.

Finalmente quiero agregar que, si bien hemos acotado los tres ingredientes de la divulgación de la ciencia, en realidad se trata de una receta que sirve para redactar casi cualquier texto. La misma estructura la puedes usar para los ensayos, los resúmenes y hasta la escritura de artículos científicos. Siempre recordando que escribir bien es reescribir. Al final el aprender a plasmar las ideas en papel, el hacer textos interesantes, es una cuestión de practicar y practicar y practicar y corregir y corregir y corregir.



Referencias



Recepción: 03/12/2018. Aprobación: 17/05/2019.

Vol. 20, núm. 4 julio-agosto 2019

“Tuneo” de proteínas: herramientas para modificarlas

José Fernando García Guevara Cita

Resumen

Las proteínas son componentes moleculares esenciales que se encargan de realizar gran parte de los procesos que nos mantienen vivos. Las proteínas que existen naturalmente son muy diversas y cada una de ellas cumple una tarea. A continuación, se presenta la disciplina que se encarga de su “tuneo”, la ingeniería de proteínas, que estudia cómo funcionan las proteínas y utiliza este conocimiento para desarrollar herramientas con las que se puedan realizar modificaciones específicas en ellas. Asimismo, se exponen algunas de las herramientas en dicha disciplina, junto a casos particulares donde se han empleado. Al final, se propone cómo combinar dichas herramientas para mejorar los resultados de las modificaciones deseadas.
Palabras clave: proteínas, enzimas, ingeniería de proteínas.

“Tuning” of proteins: tools to modify them

Abstract

Proteins are essential molecular components of life; they have a role in almost every of its processes. Proteins in nature are diverse and each one of them performs a particular task. In this article we introduce the discipline in charge of “tuning” them, protein engineering, which studies how proteins work and uses this knowledge to develop tools to make custom modifications on them. Also, we present some of the tools employed in it and particular cases where they have been used. Finally, we propose how can we combine such tools to improve the results of desired modifications.
Keywords: protein, enzymes, protein engineering.

Introducción

Todos hemos visto alguna vez (por lo menos en películas) un automóvil “tuneado”, es decir, un carro con modificaciones sobre su diseño de fábrica que cambian sus características y le dan una nueva personalidad. Estas alteraciones permiten tener autos más ruidosos, más rápidos y más furiosos. Usando una caja de herramientas, los mecánicos de algunos talleres especializados averiguan cómo funciona cada coche y luego cambian o agregan las piezas necesarias para cumplir las especificaciones del cliente. En nuestro grupo de trabajo, de manera semejante, usando otras herramientas, tratamos de “tunear” las proteínas y modificar sus características de acuerdo a nuestras necesidades.

Podemos imaginar a las proteínas como máquinas diminutas encargadas de realizar los procesos que nos mantienen vivos. Existen veinte piezas distintas que componen a las proteínas y son llamadas aminoácidos. Un aminoácido es una molécula formada por tres partes: una parte amino, una parte carboxilo y una cadena lateral. La parte amino y carboxilo son el elemento en común en los veinte tipos de aminoácidos, mientras la cadena lateral distingue a cada uno de ellos y les brinda propiedades físicas y químicas distintivas. La parte amino de un aminoácido va enlazada con la parte carboxilo de otro aminoácido, hasta formar una larga cadena. Las cadenas laterales quedan libres y están ordenadas en una secuencia particular, ésta es la secuencia de la proteína (figura 1). Las propiedades físicas y químicas de las cadenas laterales, ordenadas en una secuencia determinada, provocan el plegamiento de la proteína para que adquiera una estructura particular, con la que es capaz de realizar su función. Al igual que las piezas en un motor están colocadas con precisión y forman una estructura compleja, las piezas de una proteína quedan orientadas en forma precisa para funcionar (figura 2).

Figura 1. Ensamblaje y secuencia de las proteínas.
a) Ejemplo de la estructura de una de las veinte piezas que forman parte de las proteínas, se trata del aminoácido llamado tirosina. En azul se muestra la parte amino; en rojo, la parte carboxilo, y en verde, la cadena lateral.
b) La parte carboxilo de un aminoácido (en color rojo) se enlaza a la parte amino de otro aminoácido (en color azul), formando un enlace peptídico. Los aminoácidos se van uniendo uno al lado de otro para formar una cadena con una secuencia particular.; en el ejemplo mostramos sólo un fragmento de la secuencia en una proteína. Este fragmento está constituido por cinco aminoácidos distintos (alanina, valina, fenilalanina, glicina y asparangina), que forman la secuencia AVFGN –cada letra en la secuencia es un código que corresponde al nombre del aminoácido–.

Figura 2. De la secuencia a la estructura de una proteína.
Arriba se muestra la secuencia de aminoácidos de la proteína precursora de la insulina y abajo su estructura. Después de que se sintetiza la cadena de aminoácidos, ésta adquiere una estructura definida; la cual, después de una ligera modificación se convierte en insulina, hormona de naturaleza proteica que regula el nivel de azúcar en la sangre.

Las proteínas cumplen una amplia variedad de papeles: pueden ser estructurales como el colágeno en nuestra piel y huesos, o transportar oxígeno como la hemoglobina en la sangre, o también pueden acelerar reacciones químicas (ver figura 3). Las proteínas hacen (literalmente) posible nuestra vida, aunque cuando se descomponen también pueden arruinarla: ejemplos dramáticos de ello lo representan más de un centenar de enfermedades de origen genético. Un caso es la fenilcetonuria, una enfermedad hereditaria que provoca que el aminoácido fenilalanina, proveniente de los alimentos, se acumule en el cuerpo, lo que a largo plazo daña al sistema nervioso central y al cerebro. La enzima fenilalanina hidroxilasa controla los niveles de fenilalanina, pero variaciones genéticas provocan ligeros cambios en la secuencia de aminoácidos, dejándola inactiva y causando así la enfermedad (Blau, 2016).

Figura 3. Ejemplos de algunas proteínas.
Se muestra la estructura de algunas proteínas presentes en el cuerpo humano y que participan en distintos procesos. Arriba a la izquierda, la estructura del colágeno; esta proteína forma fibras que constituyen la mayor parte de la estructura de la piel y los huesos. Arriba a la derecha, la estructura de la proteína supresora de tumores p53, que se une a la cadena de ADN para realizar su función; con frecuencia se ha encontrado que esta proteína ha mutado en algunos tipos de cáncer. Abajo a la izquierda se muestra la estructura de la lactasa, que ayuda a digerir la lactosa; cuando no se sintetiza en cantidades suficientes produce intolerancia a la lactosa. Abajo a la derecha, la estructura de la hemoglobina, presente en las células de la sangre y encargada de unir y transportar el oxígeno que requieren las demás células en nuestro cuerpo; algunas mutaciones en esta proteína causan una enfermedad conocida como anemia falciforme.

Las proteínas que aceleran reacciones químicas se conocen como enzimas. Las enzimas actúan sobre moléculas llamadas sustratos, y las transforman químicamente en moléculas distintas denominadas productos. La actividad de una enzima se mide como la velocidad a la que transforma un sustrato en producto. La velocidad en los autos se mide como la distancia que recorre por unidad de tiempo, en las enzimas, se mide como el número de moléculas de sustrato que transforma en producto por unidad de tiempo. El sitio activo de una enzima es una zona de la enzima donde la orientación precisa de las cadenas laterales permite reconocer al sustrato y acelerar la reacción química.

Herramientas en la ingeniería de proteínas

La secuencia de una proteína determina sus propiedades, por ejemplo, qué tan rápida es o a qué temperatura puede trabajar; esto significa que si modificamos la secuencia de una proteína, entonces, podemos modificar sus propiedades. Pero el problema que enfrentamos es saber cuáles son los cambios que necesitamos para “tunear” a una proteína de acuerdo a nuestras especificaciones; por ejemplo, que sean más veloces, usen nuevos sustratos o resistan temperaturas más altas. La ingeniería de proteínas es la disciplina que se encarga de resolver este problema y para lograrlo estudia la relación que existe entre la secuencia, la estructura y la función de las proteínas; además, desarrolla y emplea las herramientas o estrategias que nos permitan resolverlo.

Retomemos el ejemplo de un motor e imaginemos que queremos modificarlo para que ahora tenga mayor potencia. Lo primero que debemos saber es cómo funciona, cómo son las piezas que lo componen y cómo es que cuando se ensamblan generan movimiento. Este conocimiento permite saber qué herramientas usar y qué cambios hacerle al motor para lograr nuestra meta. Algo semejante pasa con la ingeniería de proteínas, primero debemos adquirir el conocimiento acerca de cómo funcionan las proteínas, y luego lo aplicamos en el desarrollo de herramientas y estrategias para “tunearlas”.

Una de las herramientas desarrolladas es el diseño por computadora: un programa especializado que modela las interacciones a nivel atómico que ocurren en la proteína y predice los cambios adecuados para que una proteína cambie su función original. Desafortunadamente, nuestro conocimiento acerca de la relación entre la secuencia, la estructura y la función de las proteínas todavía no es completo, por lo que los modelos usados en el diseño de proteínas por computadora no siempre son acertados. Por lo anterior, es necesario usar otras herramientas. Entre las que dan mejores resultados se encuentra la evolución dirigida.

Las proteínas han sido optimizadas a través de un proceso conocido como evolución: naturalmente algunas proteínas sufren cambios al azar, cuando esos cambios presentan alguna ventaja para la supervivencia y la reproducción del organismo, entonces, ese cambio permanece y se transmite a generaciones posteriores, es decir, se selecciona (Valero y Jardón, 2006). El proceso de evolución es algo así como prueba y error, primero se realizan cambios al azar y si son útiles se quedan, si no, se van. Con la evolución dirigida tratamos de emular el proceso de evolución. Primero generamos muchas variantes sin saber qué efecto van a tener, y después usamos un sistema de selección que nos permita quedarnos con las variantes que cumplan con nuestros criterios. Un punto crucial de la estrategia es contar con un sistema de selección eficiente, que nos permita probar el mayor número de variantes y que elija con precisión la característica deseada. Con un buen sistema de selección, dicha herramienta es grandiosa. Desafortunadamente no siempre contamos con la mejor forma de identificar las mejores proteínas, es entonces cuando usar esta herramienta se vuelve una tarea ardua y costosa.

La ingeniería de proteínas ha logrado avances significativos en las herramientas desarrolladas, pero el camino que falta recorrer es largo. En nuestro grupo, propusimos tomar una herramienta ya existente, conocida como ingeniería de consensos, y darle una nueva aplicación como herramienta auxiliar al diseño por computadora. La ingeniería de consensos consiste en tomar un grupo de secuencias de aminoácidos de proteínas semejantes y con ellas construir una nueva secuencia, usando aquellos que se presentan con mayor frecuencia (ver figura 4). Esta estrategia se usa para obtener proteínas que puedan trabajar a temperaturas más altas de las que normalmente lo hacen, pero algunas observaciones sugieren que se podría usar para aumentar la actividad con nuevas moléculas (Aerts, Verhaeghe, Joosten, Vriend y Soetaert, 2013; Loening, Fenn, Wu y Gambhir, 2006). La ingeniería de consensos aprovecha los recursos y la diversidad que nos ofrece la naturaleza; las mutaciones que propone esta herramienta ya han probado ser exitosas, lo cual disminuye la probabilidad de introducir cambios que perjudiquen nuestro diseño.

Figura 4. Ingeniería de consensos.
En la ingeniería de consensos se construye una nueva secuencia basada en el “voto” de la mayoría. En el ejemplo, primero se reúne la secuencia de cinco proteínas similares y se alinean. Luego se selecciona el aminoácido más frecuente en cada posición del alineamiento, y es así como al final se termina con una secuencia consenso. En el ejemplo resulta que la secuencia consenso es idéntica a la secuencia 1, es decir, no hay mutaciones consenso.

Las primeras secuencias consenso que se construyeron fueron en proteínas denominadas inmunoglobulinas. Estas proteínas forman parte del sistema inmune y se encargan de detectar y neutralizar elementos extraños. Se observó que las inmunoglobulinas consenso resistían temperaturas más altas (Steipe, Schiller, Pluckthun y Steinbacher, 1994). Sin embargo, dentro de las funciones de esas proteínas no está la de acelerar reacciones químicas. Viendo las propiedades producidas por la ingeniería de consensos, un grupo de investigadores de la compañía farmacéutica Roche propuso aplicar la estrategia a una proteína que sí acelera reacciones químicas. Eligieron a la proteína fitasa, la cual pensaban usar para suplementar el alimento de aves de corral. El fósforo es un elemento importante en la dieta de aves de corral, por eso su alimento se adiciona con fosfato inorgánico, lo malo es que esto provoca un daño ambiental. El alimento para aves de corral contiene fósforo en forma de ácido fítico, el cual proviene de las plantas con las que se prepara el alimento; pero las aves no lo pueden asimilar porque su sistema digestivo carece de fitasas, las enzimas que liberan el fósforo del ácido fítico (ver figura 5). La solución propuesta: agregar fitasas al alimento para liberar el fósforo del ácido fítico. Sin embargo, el proceso de preparación del alimento requiere temperaturas superiores de las que resisten las fitasas naturales. Al aplicar la ingeniería de consensos, usando las secuencias de las fitasas conocidas crearon nuevas secuencias de fitasas que toleran temperaturas más altas, sin perder su capacidad para liberar el fosfato del ácido fítico (Lehmann et al., 2000).

Figura 5. La enzima fitasa.
Se muestra la estructura de la enzima fitasa (en color verde), la cual se une al ácido fítico en su sitio activo (en color blanco). La fitasa libera los grupos fosfato del ácido fítico, al realizar un corte enzimático (conocido como hidrólisis) en los enlaces señalados con flechas rojas.

La ingeniería de consensos siempre ha tenido en la mira obtener proteínas capaces de trabajar a temperaturas más elevadas. Pero algo que a nosotros nos llamó la atención es que en algunos trabajos probaron la actividad de las proteínas consenso con nuevos sustratos, y encontraron mayor actividad sobre los nuevos sustratos comparados con la proteína original (Aerts et al., 2013; Loening et al., 2006). Estas observaciones nos llevaron a pensar que podemos aprovechar la ingeniería de consensos para mejorar la actividad con nuevos sustratos y poder complementar otras herramientas como el diseño por computadora.

Un pedido frecuente: intercambio de actividad de NADP a NAD

Las reacciones químicas dentro de un organismo se parecen a una línea de ensamblaje: una molécula inicial se va modificando paso a paso hasta llegar a un producto final, y cada paso lo realiza una enzima específica. Algunas de esas reacciones involucran la transferencia de electrones (reacciones de oxidación-reducción) y las enzimas encargadas de acelerar dichas reacciones, por lo general, necesitan de otras moléculas. Así, las coenzimas son moléculas accesorias de algunas enzimas, pero indispensables para su actividad; algo así como las baterías en un control remoto, no son parte del control, pero éste las requiere para funcionar. De esta manera, el sitio activo de una proteína reconoce a su coenzima junto con el sustrato y los modifica químicamente durante la reacción. Dos de las coenzimas más comunes en las células son la Nicotinamida Adenina Dinucleótido (NAD) y la Nicotinamida Adenina Dinucleótido Fosfato (NADP). Éstas moléculas son muy parecidas, pero en la naturaleza tienen papeles diferentes. NAD se usa principalmente en reacciones de oxidación, mientras que NADP usualmente está presente en reacciones de biosíntesis. Por ejemplo, cuando comemos azúcar la quemamos (oxidamos) para liberar energía y luego usamos esa energía para realizar nuestras actividades; algunas de las enzimas involucradas en ese proceso usan NAD. Si comemos mucha azúcar puede que liberemos energía de sobra, la cual se puede almacenar en forma de grasa corporal: para su síntesis participan enzimas que usan NADP.

Un pedido frecuente en el “tuneo” de proteínas es modificar a las proteínas que naturalmente usan NADP para que ahora usen NAD. NAD y NADP poseen propiedades similares, pero en ocasiones usar NAD presenta ventajas sobre NADP, pues el primero es más abundante dentro de la célula y en las condiciones adecuadas puede ayudar a mejorar la producción de algunos compuestos de interés comercial. Podríamos comparar este problema con intercambiar el sistema de combustible en un automóvil, digamos que en lugar de que consuma gasolina, como en general funciona un auto de fábrica, ahora queremos que consuma etanol o gas natural.

Tamiflu, influenza y shikimato deshidrogenasa

La proteína con la que trabajamos en nuestro laboratorio se llama shikimato deshidrogenasa; su nombre refleja la actividad que realiza: producir shikimato (producto de esta reacción) a partir de 3-dehidroshikimato (sustrato de la reacción, ver figura 6). El shikimato es un compuesto de interés en la industria farmacéutica, en especial porque es la materia prima para producir un fármaco usado para combatir la influenza, llamado oseltamivir-fosfato, mejor conocido como Tamiflu de Roche. En el año 2009, la compañía farmacéutica Roche reportó que consume alrededor de 500 toneladas de shikimato para la producción anual de Tamiflu; aun así, esa cantidad no sería suficiente en el caso de una pandemia de influenza, ya que se estimó que para cubrir un caso semejante se necesitarían cerca de 39 mil toneladas de shikimato, esto es ocho veces la producción anual (Martínez, Bolívar y Escalante, 2015; Scheiwiller y Hirschi, 2010).

Figura 6. La enzima shikimato deshidrogenasa.
a) La enzima shikimato deshidrogenasa de E. coli usa al 3-deshidroshikimato como sustrato y lo convierte en shikimato. Para llevar a cabo la reacción, la enzima usa NADP como coenzima, tomándolo en forma de NADPH y convirtiéndolo en NADP+.
b) En color verde se muestra la estructura completa de la enzima shikimato deshidrogenasa. La coenzima (en color amarillo) y el sustrato (en color azul) se unen al sitio activo (en color rojo) de la enzima para comenzar la reacción química.

La fuente principal del shikimato es el fruto del anís estrella chino. La compañía Roche usa cerca del 90% de la cosecha total en el mundo. Extraerlo es costoso y poco eficiente: la planta requiere crecer durante seis años antes de la cosecha, la cual se debe realizar en septiembre y octubre. Esto dificulta cubrir la demanda creciente del fármaco, sobre todo después de los brotes recientes de influenza porcina y aviar (Kogure, Kubota, Suda, Hiraga y Inui, 2016).

Para realizar su función, la shikimato deshidrogenasa necesita NADP que, como comentamos arriba, es más escasa que NAD. De ahí que a nosotros nos interesó obtener una shikimato deshidrogenasa que pueda utilizar NAD y deje de usar NADP. Con la visión de que una enzima así pueda contribuir a las estrategias para producir shikimato, usando bacterias en lugar de cultivar plantas.

El objetivo de nuestro proyecto fue realizar un cambio de coenzimas en la enzima shikimato deshidrogenasa, para que prefiriera NAD en lugar de NADP. La enzima shikimato deshidrogenasa que seleccionamos proviene de una bacteria llamada Escherichia coli, la cual habita en el colon humano y que ya se ha usado antes para producir shikimato (Martínez et al., 2015; Rodríguez et al., 2014).

Primero empleamos el diseño por computadora. Usamos un programa para el rediseño de enzimas conocido como Rosetta y desarrollado en la universidad de Washington. El programa recibe un modelo de la estructura de la enzima original junto a la nueva coenzima, en este caso NAD, y busca nuevas secuencias que mejoren la interacción con la coenzima. El resultado del programa es una nueva secuencia, la cual (según el programa) debería mejorar la actividad con la nueva coenzima. Después, introdujimos los cambios propuestos por el programa en la enzima shikimato deshidrogenasa y probamos su actividad. Sólo logramos que la proteína aumentara 50% su actividad con NAD, pero disminuimos la actividad con NADP 1000 veces. La proteína ya prefería NAD, sin embargo, aún tenía baja actividad.

Por otro lado, construimos una secuencia consenso de la enzima shikimato deshidrogenasa usando la secuencia de E. coli y otras cincuenta secuencias de shikimato deshidrogenasa, provenientes de otras especies de bacterias. La secuencia consenso presentó 15 mutaciones comparada con la secuencia proveniente de E. coli; a estos 15 cambios los llamamos mutaciones consenso. Construimos la enzima consenso y vimos que conservaba su actividad con NADP. Observamos también actividad con NAD, no tanta como con NADP, pero sí mayor que la actividad con NAD de la enzima original de E. coli.

Por último, nos preguntamos si podíamos aprovechar la ingeniería de consensos para mejorar el diseño por computadora. Para averiguarlo añadimos las mutaciones consenso sobre la secuencia de la proteína que obtuvimos con el diseño por computadora. Usando los cambios propuestos por la ingeniería de consensos pudimos aumentar la actividad con NAD otras siete veces. También nos dimos cuenta de que las mutaciones consenso cercanas al sitio activo fueron las que provocaron este aumento en la actividad. Usando ambas herramientas para el diseño de proteínas (diseño por computadora e ingeniería de consensos) pudimos transformar a la shikimato deshidrogenasa (García-Guevara, Bravo, Martínez y Segovia, 2017), generando una proteína con “nueva personalidad” (ver figura 7). A pesar de este éxito, aún falta probar si podemos usar nuestra proteína modificada en la producción de grandes cantidades de shikimato.

Figura 7. Intercambio de cofactores en la enzima shikimato deshidrogenasa de E. coli.
El esquema muestra los pasos que se siguieron para probar la ingeniería de consensos como herramienta auxiliar para mejorar la actividad en la proteína diseñada por computadora. Las mutaciones consenso cercanas al sitio de unión son las que nos ayudan a aumentar la actividad sobre la proteína rediseñada.

Conclusiones

Así como un desarmador es diferente de una llave de tuercas, las herramientas que empleamos en la ingeniería de proteínas también son distintas entre sí, se complementan unas con otras y se aplican dependiendo del lugar donde nos encontremos y el destino al que vayamos. El uso en conjunto de herramientas puede ser más útil que usar una sola. Como vimos, el diseño por computadora nos muestra una lista clara de cuáles mutaciones debemos introducir para ir hacia nuestra meta. Por otro lado, con la ingeniería de consensos aprovechamos los recursos y la diversidad que nos ofrece la naturaleza. La ingeniería de proteínas sigue avanzando para ampliar la caja de herramientas, para que podemos combinarlas y expandir nuestra capacidad para “tunear” proteínas.

Referencias

  • Aerts, D., Verhaeghe, T., Joosten, H., Vriend, G. y Soetaert, W. (2013). Consensus Engineering of Sucrose Phosphorylase: The Outcome Reflects the Sequence Input. Biothechology and Bioengineering, 110(10), 2563–2572. DOI: http://doi.org/10.1002/bit.24940.
  • Blau, N. (2016). Genetics of Phenylketonuria: then and now. Human mutation, 37(6), 508-515. DOI: https://doi.org/10.1002/humu.22980.
  • Garcia-Guevara, F., Bravo, I., Martínez, C. y Segovia, L. (2017). Cofactor specificity switch in Shikimate dehydrogenase by rational design and consensus engineering. Protein Engineering, Design and Selection, september, 1-9. DOI: http://doi.org/10.1093/protein/gzx031.
  • Kogure, T., Kubota, T., Suda, M., Hiraga, K. y Inui, M. (2016). Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for shikimate overproduction by growth-arrested cell reaction. Metabolic Engineering, 38, 204-216. DOI: http://doi.org/10.1016/j.ymben.2016.08.005.
  • Lehmann, M., Kostrewa, D., Wyss, M., Brugger, R., D’Arcy, A., Pasamontes, L. y van Loon, A. P. G. M. (2000). From DNA sequence to improved functionality: using protein sequence comparisons to rapidly design a thermostable consensus phytase. Protein Engineering Design and Selection, 13(1), 49-57. DOI: http://doi.org/10.1093/protein/13.1.49.
  • Loening, A. M., Fenn, T. D., Wu, A. M. y Gambhir, S. S. (2006). Consensus guided mutagenesis of Renilla luciferase yields enhanced stability and light output. Protein Engineering, Design and Selection, 19(9), 391-400. DOI: http://doi.org/10.1093/protein/gzl023.
  • Martínez, J. A., Bolívar, F. y Escalante, A. (2015). Shikimic Acid Production in Escherichia coli: From Classical Metabolic Engineering Strategies to Omics Applied to Improve Its Production. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 3, 1-16. DOI: http://doi.org/10.3389/fbioe.2015.00145.
  • Rane, M. J. y Calvo, K. C. (1997). Reversal of the nucleotide specificity of ketol acid reductoisomerase by site-directed mutagenesis identifies the NADPH binding site. Archives of Biochemistry and Biophysics, 338(1), 83-89. DOI: http://doi.org/10.1006/abbi.1996.9802.
  • Rodriguez, A., Martinez, J. A., Flores, N., Escalante, A., Gosset, G. y Bolivar, F. (2014). Engineering Escherichia coli to overproduce aromatic amino acids and derived compounds. Microbial Cell Factories, 13(1), 126. DOI: http://doi.org/10.1186/s12934-014-0126-z.
  • Scheiwiller, T. y Hirschi, S. (2010). 09 Roche Annual Report. Basel.
  • Steipe, B., Schiller, B., Pluckthun, A. y Steinbacher, S. (1994). Sequence statistics reliably predict stabilizing mutations in a protein domain. Journal of Molecular Biology, 188-192. DOI: https://doi.org/10.1006/jmbi.1994.1434.
  • Valero, A. y Jardón, J. (2006). ¿Qué es la evolución biológica? ¿Cómo ves?, 97, 14-17 [impresa]. Disponible en: http://www.comoves.unam.mx/assets/revista/97/el-agente-secreto-de-la-evolucion.pdf.


Recepción: 01/01/2018. Aprobación: 16/05/2019.

Vol. 20, núm. 5 septiembre-octubre 2019

De biofilms y otras películas

Patricia M. Valdespino, Martín Merino, Victor M. Valdespino y Silvia Batista Cita

Resumen

El conocimiento del mundo microbiano cada día crece, sorprendiéndonos y cuestionando los paradigmas de la Biología y la Química. Contrario a lo que solemos pensar, los microbios no viven solos sino en asociación con otros, formando en ocasiones capas tan delgadas como la punta de una aguja. Estas delgadas biopelículas están por todas partes y sus componentes son microscópicos, casi invisibles. Su estructura, diversidad y funciones son tan diversas como desconocidas; es decir, el conocimiento de las biopelículas apenas ha comenzado. Aquí hacemos un recuento de lo que estamos descubriendo y de lo que se vislumbra que está por descubrirse si estudiamos estas películas. Investigaciones recientes han revelado que las biopelículas juegan papeles clave en el equilibrio de los sistemas biológicos, por ejemplo, en los mecanismos de salud-enfermedad, ya que los causantes de las infecciones son biopelículas y no bacterias solitarias, como solíamos pensar. Es hasta ahora que empezamos a contar con los instrumentos y métodos necesarios para saber cuáles microbios están involucrados y qué composición química tienen las películas “babosas” que cubren alimentos y materiales. La participación de los microbios en las biopelículas es un tema creciente que impactará el desarrollo tecnológico en áreas como la biorremediación, la producción de energía y la terraformación o colonización de hábitats inhóspitos.
Palabras clave: biopelículas, microbioma, diversidad microbiana, biología de sistemas, salud-enfermedad, biotecnología.

On biofilms and other films

Abstract

Our knowledge of the microbial world is growing every day, surprising us and challenging the paradigms of Biology and Chemistry. Microbes do not live naturally isolated, but in association with other microbes, often forming films thin as a needle tip. These biofilms are everywhere, but they are microscopic and, therefore, practically invisible. Their structure, variety and functions are as diverse as they are unknown, since we have only begun to understand them. Here, we present an overview of the recent discoveries and promising new ones on biofilm research. Biofilms play key roles in the mechanisms that control health and disease in humans and in ecosystems’ equilibrium. It is only lately that we are beginning to have the instruments and techniques required to identify the type of microbes involved in each biofilm and to understand the chemistry of the slimy films that cover food and other materials. The role of microbes in these biofilms is a growing research area that will impact the future of technological development in areas such as bioremediation, energy production and colonization of extreme environments (such as terraformation).
Keywords: biofilms, microbiome, microbial diversity, systems biology, health-disease, biotechnology.

Introducción

¿Te gustan las películas? Seguro ya has visto éstas: los biofilms (o biopelículas), producciones realizadas completamente por microbios. Los protagonistas de estas películas son diversos microorganismos. Ahora están en los reflectores y en nuestra vida cotidiana porque hasta hace poco sólo éramos capaces de conocer ¡menos de 1% de la diversidad de microbios del planeta! Pero ahora, a partir de la secuenciación del ADN de muestras ambientales, estamos prácticamente redescubriendo el mundo microbiano y sus estrechas relaciones con los animales, las plantas y los ecosistemas (Gallego, 2018).

Bajo ciertas condiciones –por ejemplo, los microambientes fisicoquímicos relacionados al estrés, a cambios de temperatura, a desnutrición del hospedero, etcétera–, los microbios se agrupan formando películas (biopelículas, biotapetes o, en inglés, biofilms), donde cada participante aporta diversas funciones al conjunto (McGraw-Hill, 2017; UAEH, 2019). Por ejemplo, algunas bacterias rompen los compuestos químicos más complejos, favoreciendo así el crecimiento de otras bacterias; o bien, en contraste, algunos microbios producen compuestos que limitan el desarrollo de otros.

Dichas biopelículas son más frecuentes de lo que crees y, de hecho, seguramente fueron las primeras asociaciones de vida en el planeta. Se trata complejos mundos que pueden desarrollarse en capas tan delgadas como la punta de una aguja. Donde solíamos pensar que había un sólo tipo de microbio involucrado, ahora sabemos que hay una amplia colectividad, en la que conviven bacterias y otros microorganismos (arqueas, hongos, protistas, etcétera), de diversas especies. Esto tiene implicaciones muy importantes para entender el funcionamiento de los sistemas vivos.

¿Has visto esta película?

Hay biopelículas a color o incoloras, las hay “buenas”, terroríficas, efímeras, duraderas, simples y complejas; es decir, las hay ¡de todo tipo! Por ejemplo, la fina capa transparente que cubre los dientes de los mamíferos, el moho pardo de las paredes de la ducha, o las lamas verduzcas en las piedras de los ríos, etcétera. Estamos empezando a reconocer los talentos de estos protagonistas; es decir, tanto su vasta diversidad, como el papel que desempeñan los microbios involucrados, lo cual tendrá implicaciones en nuestra vida futura, ya que el “éxito” de los biofilms influye en los mecanismos de salud-enfermedad de organismos y ecosistemas. De hecho, hoy sabemos que las infecciones en nuestro cuerpo están directamente vinculadas con el desarrollo de biopelículas (Meza-Villezcas et al., 2019). Además, pueden esconder claves para futuros desarrollos tecnológicos.

Hoy en día la biopelículas se usan para diversos procesos como el tratamiento de aguas residuales (González-Brambila et al., 2008) o la producción de biocombustibles (Ozkan et al., 2012). Los biofilms también son un factor clave en los mecanismos de salud-enfermedad, por lo que entender sus impactos nos llevará a rediseñar los tratamientos médicos, ya que anteriormente éstos se basaban en contener a un solo microorganismo patógeno (Morones Ramírez, 2009; Meza-Villezcas et al., 2019; UAEH 2019).

Qué película tan babosa

¿Alguna vez has tomado del refrigerador algún alimento, por ejemplo, un pedazo de carne o de pescado que huele muy extraño y se siente baboso? ¡Sí! Como bien lo intuyes, esa capa superficial o película que te parece resbalosa al tacto y que tiene un olor característico (que puede ocasionarte ganas de vomitar) es una biopelícula. Se trata de asociaciones muy complejas y diversas de microbios (bacterias, arqueas, virus y hongos). Pero no te asustes demasiado: no todo lo que tenga que ver con microbios es malo. Recuerda que hay ciertos productos muy necesarios en nuestra dieta que conllevan ingeniería microbiana, como el yogurt, los quesos, los alimentos fermentados, etcétera. Estos productos y sus microbios han acompañado la salud de los humanos desde tiempos milenarios.
Eso sí, como en todas las relaciones, es necesario escuchar y entender para tener una buena convivencia con las biopelículas. De hecho, cotidianamente nos deshacemos de muchas que están en los alimentos simplemente con agua y jabón o con desinfectantes basados en plata coloidal o compuestos clorados; lo cual puede salvarte de una gastroenteritis.

Pero hay otras biopelículas que debes cuidar cotidianamente, pues, ¡te acompañarán toda la vida! Por ejemplo, la biopelícula de la cavidad oral, o las que están asociadas a las mucosas genital y nasal. Es sorprendente que, aunque las biopelículas son genéricamente similares entre personas, en detalle, su composición es única y además cambia con el tiempo. En resumen: ¡no hay dos películas iguales!

¿De qué trata esta película?

Una gran dificultad para estudiar los microbios y su microambiente es que la mayoría de ellos se desarrollan en agrupaciones biodiversas y son organismos invisibles a nuestra vista. Aún con un microscopio con buena resolución, la mayoría de los microbios son muy similares a simple vista y no podemos distinguirlos por su apariencia (ver figura 1). Gracias a novedosos desarrollos tecnológicos e instrumentos recientes, ahora estamos empezando a conocer en detalle la identidad de los “actores microbianos” y la composición química de las biopelículas. ¡Ésta es una era muy emocionante para estudiar los microbios! Así, la secuenciación de nueva generación permite hoy en día entender la identidad y la abundancia de microorganismos en muestras ambientales a partir de su señal genética. De manera similar, novedosos tipos de microscopía acoplada al análisis químico por imagen son también herramientas esenciales para entender de qué tratan estas películas (incluyendo su composición elemental y los factores que las favorecen).

A simple vista, es fácil confundir las biopelículas con otros materiales. Por ejemplo, la baba del nopal, el gel del Aloe vera o el sustancioso caldo de tu abuelita no son productos microbianos, aunque lo parezcan porque tienen una consistencia gelatinosa similar a la de las biopelículas. Esta consistencia resbaladiza o babosa se debe a un componente esencial, al que damos un nombre tan poco específico como Sustancias Poliméricas Extracelulares (EPS por sus siglas en inglés, Extracellular Polymeric Substances). Las EPS son una colección de polímeros (cadenas largas que se forman por la unión de varias subunidades elementales, como las cuentas de un collar), construidos a base de ácidos orgánicos, carbohidratos, proteínas o ácidos nucleicos, entre otros (ver figura 1). Esta mezcla de sustancias constituye en sí misma un microambiente con condiciones apropiadas de humedad, acidez, nutrientes, movilidad, etcétera, para que los microbios realicen sus funciones (como individuos y como comunidad). El grosor de las EPS puede ser tan delgado como decenas de nanómetros hasta centímetros (1 nanómetro equivale a una diez millonésima de un centímetro).

Figura 1. De arriba hacia abajo se muestra la secuencia de la formación de una biopelícula sobre una superficie. Células dispersas se van agregando, embebidas en una matriz polimérica (o EPS) y forman una biopelícula sobre una superficie. En un microscopio normal es difícil distinguir diferencias entre las distintas especies de microorganismos que componen la biopelícula.

Si hay nicho hay bicho

El ambiente dentro de la biopelícula no sólo es diferente a nuestro entorno, sino que además cambia drásticamente; ¿puedes imaginar la existencia de condiciones muy diferentes de humedad, de oxígeno o de acidez/alcalinidad en una capa tan delgada? Si hacemos un acercamiento a una biopelícula que crece en el margen de un río veríamos que su superficie está expuesta a la luz del sol, al flujo del agua, al oxígeno atmosférico. Esta parte de la película es un ambiente propicio para hacer fotosíntesis (fabricar moléculas orgánicas usando luz y CO2). Indudablemente, aquí hay microorganismos fotosintetizadores, capaces de explotar en particular este nicho ecológico (el nicho comprende el microambiente y –a la vez– el rol del organismo que lo puede habitar). Aunque parezca difícil de imaginar, los microorganismos que crecen algo más abajo dentro de la biopelícula se encuentran ya en un ambiente muy distinto, donde, por ejemplo, la luz y el oxígeno ya no están disponibles. Este sería un nicho adecuado para microbios que utilizan para su desarrollo rutas metabólicas que no dependen del oxígeno, como las bacterias fermentadoras. En resumen, como podrás imaginar, la diversidad microambiental coincide con la diversidad biológica (número y tipo de microorganismos) de cada biofilm. Esto tiene implicaciones en su sobrevivencia y la resistencia al cambio ambiental.

Películas buenas y películas malas

Cualquier pequeño sabe que debe lavarse las manos antes de comer porque están llenas de bacterias y ¡eso es muy malo! Ese contacto infantil con el mundo microbiano ha marcado nuestra interacción con éste y naturalmente hemos percibido a los microorganismos como los “malos de la película”, como agentes de enfermedades. Ahora que comenzamos a entenderlos con mayor claridad, sabemos que hay un inmenso mundo microbiano en el ambiente y que algunos de estos microorganismos realizan funciones muy importantes para los ecosistemas, y en general para todas las plantas y los animales (por ejemplo, el microbioma dentro de nosotros). Algunas bacterias son los personajes “buenos” que nos ayudan a vivir; por ejemplo, las bacterias fermentadoras Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus reuteri o Lactobacillus acidophilus, que ya están disponibles comercialmente (como probióticos) y que son auxiliares en trastornos digestivos, del tracto genital-urinario, de la piel, etcétera.

Efectivamente, hay biopelículas “de terror” (como las que crecen en el pollo o en el pescado que tienen muchos meses en el refrigerador), pero hay también biopelículas “buenas”, como los biofilms microbianos en la boca que nos ayudan a procesar los alimentos y defendernos de bacterias patógenas. Cuando visites los márgenes de ríos y lagos, observa las biopelículas verdes o pardas que allí existen, las forman los “productores primarios” (organismos fotosintéticos, el primer eslabón de las redes alimenticias en los ecosistemas). Estas biopelículas pueden también fijar el nitrógeno atmosférico en forma de biomasa o contribuir a degradar contaminantes (como hidrocarburos); asimismo, son importantes para el ecosistema, pero son muy resbalosas, así que ¡procura no pisarlas porque puedes caerte!

Como siempre ocurre en la naturaleza, que tan “buenos” o que tan “malos” son los microbios depende de equilibrios muy sensibles entre el anfitrión y el huésped. ¿Recuerdas el caso de los mineros chilenos que quedaron atrapados en una mina por 70 días? Cuando felizmente los rescataron, uno de los principales problemas de salud que presentaron fue una alteración terrible en la salud de la boca. Y es que ahí viven en cada uno de nosotros de cientos a miles de millones de microorganismos –de más de 600 tipos diferentes–, que nos ayudan a procesar los alimentos (y todas las partículas que entran al organismo por ella (ver Luyo, 2005). La salud de la cavidad oral implica tener una higiene frecuente, pero bajo ciertas circunstancias se pueden alterar las condiciones microambientales del cuerpo y de la boca. Por ejemplo, cuando nos deshidratamos, nos exponemos a fuertes dosis de radiación solar, estamos muy estresados o en tratamiento médico, cuando nos lavamos los dientes excesivamente o cuando nos ocurren accidentes agradables como intercambiar un beso, puede haber consecuencias desde imperceptibles o leves (como inflamación de las encías, manchas o caries en los dientes) hasta alteraciones más graves que pueden implicar lesiones por virus o infecciones (ver Luyo, 2005).

Películas del futuro

Las biopelículas microbianas están actualmente inspirando historias de ciencia ficción y experimentos científicos, ya que diversos procesos o compuestos generados en ellas pueden ser aprovechados en la industria del futuro. Mencionaremos dos casos solo para darte una idea de qué tan diversas pueden ser las aplicaciones de estas delgadas biomáquinas.

1. Las biopelículas son estudiadas y usadas como filtros de contaminantes para sanear el agua de drenajes y de residuos de la agricultura. Ciertos microbios son capaces de transformar aguas contaminadas y llenas de nutrientes en aguas claras y útiles (González-Brambila y López-Isunza, 2008).

2. La especie humana ya está buscando colonizar otros astros como consecuencia del deterioro ambiental que estamos provocando en nuestro planeta. A la fecha consideramos que los actores más poderosos para cambiar los ambientes extraterrestres de hostiles a habitables son los microbios, en especial aquellos asociados a biopelículas, que serán participantes claves en estos procesos denominados terraformación. Ya se ejecutan a bordo de la Estación Espacial Internacional múltiples experimentos buscando las características y estrategias que permitan a los microbios vivir en condiciones de baja presión, baja temperatura, limitación de nutrientes o microgravedad (Qin et al., 2018; NASA News, 2019).

Actores secundarios

Como sucede en las películas, algunas veces los actores secundarios se roban la escena; en este caso, los organismos más pequeños o que no conocemos bien pueden tener una relevancia brutal y definir el éxito de toda la biopelícula. Un ejemplo muy claro son los microbios que habitan las zonas polares. Allí, los microorganismos se asocian y se recubren con una película que ellos mismos producen, la cual les permite sobrevivir en condiciones extremas de baja temperatura, alta radiación ultravioleta y ciclos de congelamiento-descongelamiento. Algunas bacterias pueden producir polímeros, parecidos a plásticos, pero de origen microbiano, que son materiales muy resistentes que permiten a los microbios sobrevivir en estos ambientes crueles. También se ha detectado que algunos de estos microbios pueden degradar moléculas que son tóxicas o difíciles de procesar para la mayoría de los organismos, como los hidrocarburos (Ruberto et al., 2009).

Conclusiones

Son los conjuntos de microbios asociados, que frecuentemente forman biopelículas, los que regulan los equilibrios de los sistemas naturales o las infecciones de plantas y animales (no se trata de microorganismos individuales). El entendimiento de las interacciones microbianas en estas películas, así como la interacción con su entorno, serán fundamentales en las siguientes décadas para beneficio de la humanidad y de los sistemas naturales.

Quizá en este punto ya estarás convencido de que este mundo “invisible a nuestros ojos” tiene repercusiones muy importantes para nuestra vida y para nuestro planeta. Para conocer más, acércate a las exposiciones, museos y recursos digitales dedicados al mundo microbiano, por ejemplo, Comicbacterias. Pero si no tienes tanto tiempo para salir a buscarlas, puedes también ponerte unos guantes, buscar una lupa y explorar el moho en tu bañera o tu charco más cercano, seguro te sorprenderás. ¡Ah, y no olvides buscar ese pedazo de queso que tienes olvidado en tu nevera!

Referencias



Recepción: 12/02/2019. Aprobación: 27/06/2019.

Vol. 20, núm. 5 septiembre-octubre 2019

Rata de Magdalena: un importante mamífero mexicano

Fernando A. Cervantes Reza y Pamela Montaño Sosa Cita

Resumen

La rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) es una especie de roedor endémico de México, de importancia ecológica, evolutiva y en conservación. Desafortunadamente, es poco conocida y se encuentra en peligro de extinción. Habita únicamente en las selvas secas de la vertiente del Pacífico mexicano en Jalisco y Colima, y últimamente se le ha registrado sólo en la Reserva de la Biósfera Chamela-Cuixmala. Es un mamífero de hábitos arborícolas, solitario, nocturno, que se alimenta principalmente de hojas, yemas y frutos. En la actualidad, se efectúan estudios sobre su distribución geográfica, morfología y genética molecular para dar a conocer su existencia y características principales; así como contribuir en acciones para su conservación.
Palabras clave: rata de Magdalena, Cricetidae, Rodentia, endémico, selva seca, vertiente del Pacífico mexicana.

Magdalena rat: an important mexican mammal, little known and at risk of extinction

Abstract

The Magdalena Rat (Xenomys nelsoni) is a species of rodent endemic to Mexico, of ecological, evolutionary and conservation importance. Unfortunately, it is little known and threatened with extinction. It only inhabits the dry jungles of the Mexican Pacific slope in Jalisco and Colima and lately it has only been reported in the Chamela-Cuixmala Biosphere Reserve. It is a mammal of arboreal habits, solitary, nocturnal, which feeds mainly on leaves, buds and fruits. Currently, studies are being carried out on its geographical distribution, morphology and molecular genetics, in order to make its existence and main characteristics known, as well as to contribute with actions for its conservation.
Keywords: Magdalena rat, Cricetidae, Rodentia, endemic, dry forest, Mexican Pacific slope.

Introducción

El roedor Xenomys nelsoni o rata de Magdalena, es una especie distintiva de mamífero, que, desafortunadamente, es poco o nada conocida en su ambiente natural (ver figura 1). Existen diversos motivos por los cuales debemos conocer a esta especie: sólo existe en una pequeña región de México, está asociada a las continuamente perturbadas selvas secas (bosques tropicales caducifolios) del Pacífico mexicano y, lamentablemente, se encuentra en una de las categorías de riesgo de extinción reconocidas por el gobierno mexicano. Asimismo, los biólogos han reportado que se trata de un mamífero emblemático que, aunque de tamaño pequeño y difícilmente visible en su hábitat natural, es de gran importancia ecológica, biogeográfica y evolutiva. Además, debemos conocer a la rata de Magdalena porque, como otras especies amenazadas de México como el jaguar, el tapir, el berrendo y el lobo mexicano, también contribuye a la sumatoria de especies que colocan a México como un país con uno de los niveles más elevados de biodiversidad. La rata de Magdalena es, por lo tanto, una especie más de nuestra fauna silvestre que debe ser conocida por académicos, estudiantes, comunidades locales, organizaciones no gubernamentales y los distintos niveles de gobierno, para contribuir en acciones para su conservación.

¿Quién es, entonces, Xenomys nelsoni?, ¿cómo es y en dónde habita?, ¿cuáles son los factores que amenazan su supervivencia?, ¿qué podemos hacer al respecto? Lo expondremos a continuación.

Figura 1. Ejemplar macho adulto de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) registrado en una selva seca (bosque tropical caducifolio) de la región de la costa de Chamela, Jalisco, México, en marzo de 2005 (Cervantes, Ramos, Vargas y Montaño, 2019a).

Xenomys nelsoni pertenece al orden Rodentia, uno de los grupos de mamíferos más abundantes del mundo en cuanto a número de individuos y de especies (casi 2 300; Tzab y Macswiney, 2014: 12). Asimismo, con excepción del continente australiano, los roedores se encuentran en casi todas partes del mundo y habitan prácticamente en todo tipo de hábitat natural conocido. De acuerdo con esto, los roedores en México suman poco menos de 50% de las especies conocidas de mamíferos silvestres (casi 550) y se les encuentra tanto en ecosistemas templados como tropicales. Sin embargo, existen especies de roedores endémicas de México, esto es, las que sólo se encuentran dentro de los límites geográficos del país. Las áreas geográficas que se distinguen por su alto número de este tipo de especies son las selvas secas (bosques tropicales caducifolios) del occidente, que cubren la vertiente del Pacífico mexicano (ver figura 2; Ceballos y Martínez, 2010: 123). En esta región podemos encontrar diversas especies de los ocho géneros de roedores endémicos que hay en México, entre los cuales destaca Xenomys, el cual contiene solamente una especie (ver figura 3).



Figura 2. Riqueza de especies de mamíferos de las selvas secas mexicanas, incluyendo la fracción de especies que habitan sólo en México y la proporción de taxa en alguna categoría de riesgo de extinción (imagen tomada de Ceballos y Martínez, 2010: 123).

Figura 3. Vista dorsal comparativa de pieles de ejemplares de colección científica de algunos roedores endémicos (excepto Neotoma albigula), con presencia en la vertiente del Pacífico mexicano. De arriba hacia abajo: Nelsonia goldmani, Neotoma albigula, Xenomys nelsoni y Hodomys alleni (Cervantes y Hernández, 2016a).

Distribución geográfica

La rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) sólo se puede encontrar en una zona relativamente pequeña de la costa tropical de los estados de Jalisco y Colima (ver figura 4; Ceballos y Martínez, 2010: 125). Los biólogos han reportado su presencia sólo en tres áreas: Armería y Pueblo Juárez (Colima), así como en Chamela (Jalisco). Afortunadamente, esta última área forma parte de la Reserva de la Biosfera Chamela-Cuixmala (RBCC), en el municipio de la Huerta, aproximadamente a 120 km al norte de Manzanillo, Colima, entre el margen norte del río Cuitzmala y el arroyo Chamela.



Figura 4. Distribución geográfica de algunas especies de mamíferos pequeños endémicos de las selvas secas mexicanas, incluyendo la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni). Imagen tomada de Ceballos y Martínez, 2010: 125.

Dicha especie tiene una de las distribuciones geográficas más pequeñas de todos los mamíferos de México. Biológicamente es interesante que las áreas de distribución de las especies endémicas de las selvas secas son menores que el promedio de todos los mamíferos de México (Ceballos y Martínez, 2010: 128). Sin embargo, esta condición representa una situación difícil para la conservación de la biodiversidad pues hay que proteger, aunque pequeñas, muchas áreas dispersas y sin corredores para su conexión.

Clima y hábitat

Xenomys nelsoni habita en la selva baja caducifolia o selva seca, donde las especies arbóreas normalmente miden entre 5 y 10 m (ver figura 5A). Este ambiente se caracteriza por una fuerte estacionalidad climática, donde la época húmeda se concentra prácticamente en cuatro meses, de junio a septiembre, y el resto del año la mayoría de los árboles pierden sus hojas por un período de cinco a siete meses (ver figura 5B; Hayden, Greene y Quesada, 2010: 238).



Figura 5. A) Vista de la selva seca (bosque tropical caducifolio) de las cercanías de la población El Tuito, Municipio Cabo Corrientes, Jalisco, sitio probable de la presencia de la Rata de Magdalena (Xenomys nelsoni; fotografía de M. López Zamora). B) Marcha mensual del clima de los alrededores de Chamela, Jalisco, región donde más se ha registrado la presencia de X. nelsoni en su habitat natural (imagen tomada y modificada de Hayden et al. 2010: 238).

Es notable que numerosas especies de árboles nunca presenten hojas y flores simultáneamente, produciendo abundantes flores durante la sequía (Bullock y Solís, 1990: 27). Los biólogos han registrado la presencia de individuos de la rata de Magdalena, por lo general, en áreas con una alta densidad de árboles y con follaje denso y cerrado, principalmente en las copas de los árboles. En particular, han detectado su presencia en árboles de anona (Annona reticulata), palo mulato (Bursera simaruba) y hule (Castilla elastica; Schaldach, 1960: 4).

Características generales

La apariencia de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) es similar a la de otras especies de rata. La longitud, en adultos, de su cuerpo y cola juntos es de 250 a 350 mm (Miranda, 2002: 439; ver figura 6). El color del pelaje del dorso varía de canela-marrón a amarillo claro-marrón y es pálido en la cabeza y brillante sobre las caderas; muchos pelos tienen puntas negras. Las partes inferiores son de color blanco cremoso (Ceballos y Miranda, 2000: 185); las orejas son redondeadas y miden de 20 a 24 mm de longitud. Una de sus características distintivas son las manchas blancas que tiene arriba de cada ojo y detrás y en la base de cada oreja. La cola es peluda, sin escamas y casi del mismo tamaño que el resto del cuerpo (145-175 mm). Su peso varía de 90 a 130 g en los adultos, mientras que en los subadultos de alrededor de 65 g y los jóvenes de 40 g.

Figura 6. Rata de Magdalena (Xenomys nelsoni), que muestra la fisionomía típica de roedor. Los tonos de color y su combinación, así como sus manchas particulares la hace muy distintiva a la vista (Cervantes et al. 2019b).

Excepto por el tamaño y el peso, no se conocen otras diferencias entre sexos o categorías de edad. El cráneo de este roedor es característico, donde destaca el hueso timpánico (que contiene a los oídos medio e interno) relativamente grande e inflado, con su eje longitudinal casi paralelo al eje del cráneo; el borde supraorbital es levantado y prominente (ver figura 7A). Además, la superficie del molar inferior 3 (el más posterior de la mandíbula) tiene una forma diagnóstica en forma de “S” (ver figura 7B). Las medidas craneales de adultos, al combinar datos de ambos sexos, son: longitud mayor del cráneo, 40.5-44.6 mm; longitud condilobasal, 35.3-39.6 mm; ancho cigomático 20.2-21.9 mm; longitud de los nasales 14.1-15.9 mm; y longitud de la hilera superior de dientes 8.0-9.0 mm (Ceballos y Miranda, 2000: 185).

Figura 7. Cráneo y pieza dental de ejemplares adultos de colección científica de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni). A) Vista dorsal donde se aprecia el borde supraorbital prominente sobre cada una de las órbitas oculares (Cervantes y Hernández, 2010a). B) Vista ventral que muestra las bulas timpánicas típicas que alojan a cada uno de los oídos de este roedor (Cervantes et al., 2010b). C) Acercamiento de la vista superior del molar inferior 3 de la mandíbula derecha, que muestra el patrón de esmalte diagnóstico de la especie (Cervantes, Castañón, Sánchez, Vargas y Hortelano, 2016).

Crecimiento, reproducción, alimentación, comportamiento

Xenomys nelsoni es un roedor de hábitos principalmente arborícolas (ver figura 8A). Si bien ha sido capturado en trampas dispuestas sobre la superficie del suelo, los biólogos consideran que la mayor parte del tiempo la pasa entre el follaje de los árboles, a una altura de entre 1 y 4 metros. Este mamífero utiliza huecos y oquedades en las ramas y tronco de los árboles como refugio, así como enramadas y conglomerados de follaje. Se desconoce el impacto que tiene la época seca del año cuando disminuye considerablemente el follaje de los árboles.

Figura 8. A) La rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) se ha especializado en vivir principalmente en la copa de los árboles de las selvas secas de la vertiente del Pacífico mexicano, aprovechando huecos y oquedades como refugio y sitio de nidificación (fotografía de Gustavo Zaragoza). B) Como la mayoría de los roedores, es una especie de hábitos nocturnos (fotografía de Diana Fuentes R.).

Como la mayoría de los roedores, la rata de Magdalena es de hábitos nocturnos; en ese horario busca su alimento y lleva al cabo actividades de exploración de su territorio (ver figura 8B). Se ha reportado que se encuentra activa de 1 a 1.5 horas después de la oscuridad y hasta la medianoche (Schaldach, 1960: 4). Hasta donde se sabe, es una especie cuyos individuos adultos son solitarios, no forman agrupaciones o colonias. Acostumbran orinar y defecar en letrinas que hacen sobre horquetas y cavidades de los árboles.

Las observaciones de campo indican que su temporada de reproducción es desde el final de la estación seca y durante la temporada de lluvias, lo que comprende finales de mayo hasta noviembre. Estos roedores construyen nidos en forma de esfera entre las ramas de los árboles con hojas, ramitas, pasto y fibras vegetales de plantas como el árbol de la ceiba (Ceiba pentandra; Mendoza, 1997). En cada parto nacen una o dos crías, ciegas, sin pelo, de tonalidad rosada y pesan alrededor de 5 g (Ceballos y Miranda, 2000: 185). En una ocasión –22-29 de mayo de 1970– se encontró un nido con dos hembras jóvenes que midieron y pesaron, respectivamente, 140 y 141 mm de longitud total y 17.1 y 18.1 g (López-Forment, Sánchez y Villa, 1971: 103). De manera similar, otro par de crías (hembra y macho) de una selva seca de las cercanías de Chamela, Jalisco, que fueron encontradas en el estómago de su depredador –la culebra ratonera: Senticolis triaspis (Hernández, Rodríguez y Jaramillo, 2018)– midieron 171 mm de longitud total y 20 g de peso, y 160 mm y 19 g, respectivamente (ver figura 9).

Figura 9. Crías de rata de Magdalena encontradas en el estómago de su depredador, el 18 de octubre de 2016 y convertidas en ejemplares de colección para su preservación y estudio científico (Cervantes, Vargas, Montaño y Montes de Oca, 2019c). Se incluye un ejemplar hembra adulta para motivos de comparación colectada el 1 de noviembre de 2004. Los tres ejemplares proceden de una selva seca (bosque tropical caducifolio) del estado de Jalisco.

Como especie presa, la rata de Magdalena es de importancia ecológica pues, al igual que la mayoría de los roedores, representa uno de los alimentos principales de diversos reptiles, aves y mamíferos de su ecosistema, lo que ayuda a mantener un equilibrio armónico entre la presencia de animales presa y los depredadores que los consumen.

Xenomys nelsoni no presenta dientes caninos y sus incisivos son de crecimiento continuo, por lo que necesita roer constantemente para gastarlos. Por sus hábitos alimentarios los roedores juegan un papel importante en las comunidades naturales, ya que son de los principales consumidores de plántulas, así como depredadores y dispersores de semillas. Su alimentación es principalmente a base de hojas, yemas y frutos, pero también puede complementarla con insectos y otros invertebrados (Ceballos y Miranda, 2000: 185).

En el área de Chamela, Jalisco, la rata de Magdalena comparte su hábitat con otras especies de roedor. Entre ellos se cuenta la rata arborícola vespertina (Nyctomys sumichrasti), la semiarborícola rata arrocera (Osgoodomys banderanus), el ratón pantanero (Peromyscus perfulvus); y roedores terrestres como el ratón espinoso pintado (Liomys pictus), del que se distingue por su mayor tamaño; en contraste, es de menor tamaño que la rata Hodomys alleni. Por lo tanto, X. nelsoni es parte de una rica e interesante comunidad de roedores en las selvas secas.

Relaciones de parentesco filogenético y genética

Los escasos estudios que existen sobre X. nelsoni se refieren principalmente a datos ecológicos y a temas generales sobre la especie; poco se sabe sobre su origen, historia evolutiva y relaciones de parentesco con otros roedores de su familia (Cricetidae). Sin embargo, estudios comparativos de las estructuras reproductivas entre roedores han permitido saber que X. nelsoni está emparentada cercanamente con ratas de bosque, roedores de los géneros Hodomys, Nelsonia y Neotoma, y que forma parte del grupo de especies neotomino-peromyscino. Incluso, se ha dicho que los caracteres únicos de la morfología de Xenomys y Hodomys, en particular de las estructuras reproductivas masculinas, sugieren que el origen de este par de géneros se coloca cerca del ancestro común del numeroso conjunto de especies del género Neotoma, de importante presencia en México (Carleton, 1980: 130). Esta información contribuye de manera importante al conocimiento del origen y evolución de los roedores mexicanos.

No obstante, otros estudios mostraron que Xenomys podría estar más cercano a roedores del género Peromyscus que a Neotoma. El estudio del material genético de la herencia (DNA) de X. nelsoni reveló que este mamífero tiene un número de cromosomas diploide (2n) de 48 (ver figiura 10A). Destaca que comparte con el ratón de los arbustos (Peromyscus boylii) la condición birrámea (un brazo de cada lado del centro del cromosoma) del cromosoma 1, similar al cariotipo de otras especies del género Peromyscus. Esto indica que comparte una ascendencia común con P. boylii en un linaje que posteriormente fue divergente de otros cricétidos (Haiduk, Sánchez y Baker, 1988: 400); por lo tanto, estaría más cercanamente emparentado a Peromyscus que a Neotoma.

Finalmente, ensayos moleculares de secuenciación de genes mitocondriales y nucleares y su análisis filogenético concluyeron que Xenomys está más estrechamente emparentado con Hodomys alleni y el resto de ratas de bosque (Longhofer y Bradley, 2006: 965; ver figura10B).

Figura 10. A) Comparación de los cromosomas con bandas G de Peromyscus boylii y X. nelsoni. En cada par de cromosomas el de la izquierda es de P. boylii mientras que el de la derecha es de X. nelsoni (imagen tomada de Haiduk et al., 1988: 400). B) Dendrograma que indica las relaciones de parentesco filogenético de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni; modificado de Longhofer y Bradley, 2006: 965).

Colecciones biológicas

En la Colección Nacional de Mamíferos (CNMA) del Instituto de Biología, UNAM, actualmente se encuentran varios ejemplares de Xenomys nelsoni preparados en forma convencional para estudio científico. Esto incluye pieles, cráneos, esqueletos y tejidos frescos congelados de ejemplares de cada sexo, de distintas categorías de edad (crías, jóvenes, adultos jóvenes, adultos viejos); ninguna otra colección mexicana contiene ejemplares de este roedor. Estos individuos preservados provienen solamente de la región de Chamela, Jalisco (ver figura 11); haciendo visible que no hay ejemplares disponibles en México de la otra zona donde ha sido registrado, ni reportes recientes publicados de su presencia. Sin embargo, se tiene conocimiento de la existencia de 59 ejemplares de este mamífero depositados en colecciones biológicas norteamericanas (Enciclovida, 2019). Sin duda, esta representación científica debería ser un aliciente para promover la atención a este roedor, al menos, entre la comunidad académica.

Figura 11. Ejemplar hembra de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) preservado en forma convencional (piel, esqueleto y tejidos congelados), para su estudio científico y custodiado por la Colección Nacional de Mamíferos del Instituto de Biología, UNAM (Cervantes et al., 2016b).

Los ejemplares de colección son evidencias científicas que documentan la biodiversidad. Por lo tanto, son muy valiosos ya que muestran las características de la especie, sus registros de presencia en tiempo y espacio, y el tipo de vegetación a la que se encuentran asociados. Los datos derivados de estos ejemplares son de vital importancia para el conocimiento íntegro de la especie en cuestión y sin esta fuente de información resultaría muy difícil elaborar propuestas completas para su conservación.

Categoría de riesgo de extinción y conservación

El gobierno de México considera que la rata de Magdalena se encuentra en la categoría de riesgo de extinción “Amenazada” (Vázquez, 2018). De la misma manera, el organismo internacional International Union for the Conservation of Nature (IUCN) coloca a este roedor en su “lista roja” como “Endangered” (en peligro de extinción; Vázquez, 2018). Su principal amenaza es la destrucción de los bosques tropicales caducifolios o selvas secas (Ceballos y Martínez, 2010: 467), particularmente por el efecto de la fragmentación y pérdida de hábitat debido a la deforestación para la agricultura y el desarrollo (ver figura 12). Gran parte de las selvas secas donde existe X. nelsoni se han convertido en plantaciones de cítricos, palmera y plátano, así como áreas de desarrollo para el turismo. Las dos localidades de Colima donde había sido registrada esta especie se han visto gravemente perturbadas, y no se sabe si la rata de Magdalena hoy en día existe allí. Su hábitat en la costa de Jalisco está protegido sólo por la Reserva de la Biosfera Chamela-Cuixmala (Ceballos y Miranda, 2000: 185). Sin duda, es necesario buscar la presencia de este roedor en un área más grande que en la que se le ha registrado actualmente, pues es probable que exista en lugares remotos aún inexplorados. Sin duda, se requieren estudios detallados con validación de campo de modelado de nicho ecológico que conduzcan a la identificación de nuevos registros de su presencia.

Figura 12. La sobrevivencia de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) en su ambiente natural depende totalmente de la estructura y función apropiadas del ecosistema del bosque tropical caducifolio, donde la presencia del follaje nutrido de los árboles es un elemento indispensable de las selvas secas (fotografía de G. Ceballos, tomada del Banco de Imágenes de la CONABIO).

Actualmente, biólogos del Instituto de Biología de la UNAM se encuentran investigando diversos aspectos de la historia natural, morfología, genética y evolución de este interesante roedor endémico de México. Sus esfuerzos involucran conocer detalles sobre su tamaño y forma; su estructura craneal y poscraneal. Asimismo, examinan molecularmente muestras de tejidos de individuos de distintas localidades para su identificación molecular; y comparan la variación genética entre grupos de individuos (ver figura 13). Con evidencias morfológicas y genéticas se busca conocer el origen evolutivo de la especie y entender sus relaciones de parentesco con otras especies afines de roedores. Los resultados generados y la difusión de los mismos seguramente contribuirán a su conocimiento integral y a planear acciones para su conservación.

Figura 13. Los resultados del estudio del material genético de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) en el proyecto internacional Código de Barras de la Vida, en el que participa el Instituto de Biología, UNAM, permitirán distinguir a cada individuo, su sexo y a caracterizar genéticamente a la población a la que pertenece, así como estimar sus niveles de variación genética para motivos de conservación. Las 5 secuencias parciales de la molécula de la herencia (fragmento 370-400 de 550 pares de bases nucleotídicas de ADN) mostradas corresponden al gen mitocondrial Citocromo Oxidasa subunidad I, información central para la elaboración del Código de Barras de ADN.

Sin embargo, es necesario que un mayor número de personas participen en la divulgación de la existencia y conocimiento de este mamífero pequeño único de México y de importancia en la estructura y función de las selvas secas; sobre todo, difundir información sobre el riesgo de extinción en que se encuentra. Afortunadamente, la presencia de esta especie en un área natural protegida como Reserva de la Biosfera, ya es una condición favorable para la protección de sus poblaciones al promover la disponibilidad de su hábitat en condiciones naturales inalteradas de las selvas secas.

Conclusiones

La rata de Magdalena (X. nelsoni) es una especie única de México, de relevancia para el ecosistema en el que habita. Desafortunadamente se trata de una especie en riesgo de desaparición. Por lo tanto, se debe fomentar su estudio y efectuar acciones para que sea del conocimiento de la sociedad. Es necesario que comunidades locales, académicos y estudiantes, organizaciones no gubernamentales y los sectores del gobierno interactúen y diseñen a la brevedad acciones orientadas a la conservación de este mamífero. En consecuencia, las expectativas para la supervivencia de este interesante mamífero dependerán de los esfuerzos que se inviertan en su conocimiento y conservación.

Agradecimientos

Dedicamos esta contribución con respeto y admiración al Dr. Jorge Humberto Vega Rivera, amigo y colega, por su brillante y significativa labor en beneficio de la Estación de Biología Chamela (EBC) del Instituto de Biología, UNAM. Su intenso trabajo e inquebrantable actitud universitaria al frente de esa área natural protegida impactaron favorablemente el estudio y protección de la biodiversidad de la región, la formación académica de numerosos estudiantes y la divulgación del conocimiento sobre las selvas secas. Agradecemos la ayuda de Susana Guzmán Gómez para subir información e imágenes al portal IREKANI.

Referencias

  • Bullock, S. H. y Solís, A. (1990). Phenology of canopy trees of a tropical deciduous forest in Mexico. México. Biotropica, 22(1), 22-35.
  • Carleton, M. D. (1980). Phylogenetic relationships in neotomine peromyscine rodents (Muroidea) and a reappraisal of the dichotomy within New World Cricetinae. Miscellaneous Publications Museum of Zoology, University of Michigan, 157, 1-146. Recuperado de: https://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/56401/MP157.pdf?sequence=1&isAllowed=y.
  • Ceballos, G., y Miranda, A. (2000). A field guide to the mammals from the Jalisco coast. Fundación Ecológica de Cuixmala-UNAM. Recuperado de: http://www.ecologia-unam.com.mx/wp-content/uploads/2016/02/2000-Gu%C3%ADa-de-Campo-de-los-Mam%C3%ADferos-de-la-Costa-de-Jalisco.pdf.
  • Ceballos, G., Martínez, L., García, A., Espinoza, E., Bezaury, J. y Dirzo, R. (2010). Mamíferos. En Ceballos, G. y Martínez, L. (eds.), Diversidad, amenazas y áreas prioritarias para la conservación de las Selvas Secas del Pacífico de México (pp. 119-144). México, D.F.: Fondo de Cultura Económica y Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad.
  • Cervantes, F. A. y Arriaga, S. (2010a). Cráneo de la rata arborícola Xenomys nelsoni [vista dorsal]. En Irekani, registro no. 8634, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de: http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/12687?proyecto=Irekani.
  • Cervantes, F. A. y Arriaga S., (2010b). Cráneo de la rata arborícola Xenomys nelsoni [vista ventral]. En Irekani, registro no. 8635, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de: http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/12681?proyecto=Irekani.
  • Cervantes, F. A. y Hernández R., (2016a). Vista dorsal comparativa de pieles de ejemplares de museo de roedores de la tribu Neotomini, familia Cricetidae. En Irekani, registro no. 12091, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de: http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/70419?proyecto=Irekani.
  • Cervantes, F. A. y Hernández, R. (2016b). Piel de un ejemplar de museo de la rata de Magdalena Xenomys nelsoni. En Irekani, registro no. 12101, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de: http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/70423?proyecto=Irekani.
  • Cervantes, F. A., Castañón, C., Sánchez, J., Vargas, J. y Hortelano, Y. (2016). Tercer molar inferior derecho de un ejemplar adulto de la rata de Magdalena Xenomys nelsoni. En Irekani, registro no. 11911, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/37949?proyecto=Irekani.
  • Cervantes, F. A., Ramos, K., Vargas, J. y Montaño, P. (2019a). Ejemplar macho de la Rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) en cautiverio. En Irekani, registro no. 12622, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de: http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/71436?proyecto=Irekani.
  • Cervantes, F. A., Ramos, K., Vargas, J. y Montaño, P. (2019b). Ejemplar macho de la Rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) capturado durante el verano. En Irekani, registro no. 12623, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de: http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/71437?proyecto=Irekani.
  • Cervantes, F. A., Vargas, J., Montaño, P. y Montes de Oca, I. (2019c). Crías y hembra adulta de la rata de Magdalena (Xenomys nelsoni). En Irekani, registro no. 12624, Instituto de Biología, UNAM. Recuperado de: http://unibio.unam.mx/irekani/handle/123456789/71435?proyecto=Irekani.
  • Enciclovida. (2019). Rata de Magdalena (Xenomys nelsoni) Recuperado de: http://enciclovida.mx/especies/34397-xenomys-nelsoni.
  • Haiduk, M., Sánchez C. y Baker, R. (1988). Phylogenetic relationships of Nyctomys and Xenomys to other cricetine genera based on data from G-banded chromosomes. En Southwestern Naturalist 33(4), 397–403.
  • Hayden, B., Greene, D. F. y Quesada, M. (2010). A field experiment to determine the effect of dry-season precipitation on annual ring formation and leaf phenology in a seasonally dry tropical forest. En Journal of Tropical Ecology, 26(2), 237-242.
  • Hernández, P., Rodríguez, A. y Jaramillo, J. (2018). Depredación del roedor Xenomys nelsoni por la serpiente Senticolis triaspis en la región de Chamela, Jalisco, México. XIV Congreso Nacional de Mastozoología, Universidad Autónoma de Yucatán y Asociación Mexicana de Mastozoología. Mérida, Yucatán.
  • López-Forment C. W., Sánchez, C. y Villa, B. (1971). Algunos mamíferos de la región de Chamela, Jalisco, México [Anales del Instituto de Biología. Universidad Nacional Autónoma de México]. Serie Zoología, 42(1), 99-106.
  • Longhofer, L. K. y Bradley, R. 2006. Molecular Systematics of the genus Neotoma based on DNA sequences from intron 2 of the alcohol dehydrogenase gene. Journal of Mammalogy, 87(5), 961–970.
  • Mendoza, A. (1997). Heterogeneidad ambiental, dinámica de poblaciones y estructura de comunidades de pequeños mamíferos en una selva tropical caducifolia [tesis de Maestría, Facultad de Ciencias, UNAM].
  • Noguera, F., Vega, J., García, A. y Quesada, A. (2002). Xenomys nelsoni Merriam 1892. En Noguera, F. A., Vega Rivera, J. H., García Aldrete. A. N. y Quesada Avendaño, M. (eds.), Historia Natural de Chamela (p. 439). México, D. F.: Instituto de Biología e Instituto de Ecología, UNAM.
  • Schaldach, W. (1960). Xenomys nelsoni Merriam, sus relaciones y sus hábitos. Revista de la Sociedad Mexicana de Historia Natural, 21(2), 425–434.
  • Tzab Hernández, L. A. y Macswiney González, M. C. (2014). Roedores ¿plagas indeseables o animales útiles? CONABIO. Biodiversitas, 115:12-16.
  • Vázquez, E. (2018). Xenomys nelsoni. The IUCN Red List of Threatened Species 2018. Recuperado de: https://www.iucnredlist.org/search?query=xenomys%20nelsoni&searchType=species.




Recepción: 27/03/2019. Aprobación: 03/07/2019.

Show Buttons
Hide Buttons

Revista Digital Universitaria Publicación bimestral Vol. 18, Núm. 6julio-agosto 2017 ISSN: 1607 - 6079