Vol. 22, núm. 6 noviembre-diciembre 2021

Sistema de archivos, gestores de base de datos y Hadoop: ¿evolución o retroceso?

María del Pilar Ángeles Cita

Resumen

La evolución de los sistemas de información ha estado marcada por cambios en el procesamiento, tiempo de respuesta, tipo y cantidad de información. En un principio, la necesidad era la de automatizar la operación diaria de un negocio. Posteriormente, se requirieron de análisis para tomar decisiones estratégicas. Actualmente, se necesita predecir eventos o comportamientos futuros a partir de grandes cantidades de datos variados, provenientes de redes sociales, videos o correos electrónicos. Las propuestas más recientes podrían hacernos cuestionarnos por qué estamos regresando al punto de partida, si en los sesenta iniciamos con los sistemas de archivos, que luego evolucionaron a los gestores de base de datos relacionales, los cuales solucionaron diversos problemas de inseguridad y falta de consistencia en los datos.

El presente artículo pone de manifiesto los cambios en las tecnologías de los sistemas de información conforme a las necesidades de las organizaciones, reflexiona sobre si éstos representan una evolución o un retroceso, y sugiere soluciones tecnológicas de acuerdo con cada necesidad, dado que no siempre lo que está a la moda es lo que se necesita.
Palabras clave: sistemas transaccionales y analíticos, inteligencia de negocios, datos masivos, ciencia de datos, bases de datos en memoria.

File system, database managers and Hadoop, evolution or retrograde?

Abstract

The evolution of information systems has been marked by changes in processing, response time, and type and quantity of information. In the beginning, the need was to automate the daily operation of a business. Subsequently, analysis was required to make strategic business decisions. Currently, it is necessary to predict future events or behaviors from large amounts of varied data from social media, videos, or emails. The most recent proposals could make us think why are we returning to the starting point, if we started with file systems and then evolved to relational database managers, which solved various problems of insecurity and lack of data consistency.

This article highlights the changes in information systems technologies according to the needs of organizations, reflects on whether these represent an evolution or a setback, and suggests technological solutions according to each given need, because that in style is not always what is required.
Keywords: transactional and analytical systems, business intelligence, big data, data science, in memory databases.

Introducción

Existen varios factores que pueden ayudar a decidir qué tecnologías son las más adecuadas a cada necesidad empresarial. En primer lugar, las organizaciones deben innovar para ser más competitivas, por ende, requieren gran capacidad de análisis en el menor tiempo posible. En segundo lugar, la generación de datos es cada vez más variada y masiva. Finalmente, la falta de actualización y el surgimiento constante de diversas tecnologías hace más difícil la toma de decisiones.

Aquí haremos una breve reseña de la evolución de las tecnologías de información a fin de identificar sus características más relevantes y ver si algunas tendencias corresponden a una evolución o retroceso. Esta reseña podría ayudar a decidir cuál tecnología será más adecuada con base a lo que ofrece, la infraestructura y recursos humanos que se tiene, así como las necesidades de innovación y análisis.

Desarrollo y evolución de los sistemas de información

El procesamiento de información viene de tiempos anteriores a la creación de la primera computadora. Durante los sesenta, el procesamiento de información se automatizó debido a que el costo de las computadoras bajó y algunas compañías privadas las pudieron adquirir. Las pequeñas y medianas empresas rentaban capacidad de procesamiento a centros de cómputo externos para correr, por ejemplo, su nómina, y dependían completamente de ellos. Los sistemas eran rígidos e inflexibles, cualquier cambio en la ubicación o diseño de los datos implicaba modificar los programas.

En los setenta, Edgar F. Codd propuso el modelo relacional (Cood, 1970) y publicó una serie de reglas para la evaluación de sistemas gestores de base de datos relacionales 1 (Codd, 1985). El éxito posterior de dichos gestores fue, por un lado, la independencia entre programas y datos y, por otro, la introducción del lenguaje sql 2 (Reddy, 2017).

Durante los ochenta, los manejadores de base de datos relacionales se posicionaron en todos los sectores de la industria. Cada departamento desarrollaba sus propios sistemas transaccionales u oltp 3 para satisfacer sus necesidades. De esta manera, se crearon diversos silos de información dentro de la misma organización. Los manejadores de base de datos relacionales podían garantizar que la información permaneciera segura y consistente en todo momento a través de las propiedades acid 4 (html Rules, 2017).

Posteriormente, los directivos se dieron cuenta de la importancia que la información tenía para el negocio. Por ejemplo, si se deseaba saber las ventas de un cierto artículo en los últimos 10 años, requerían consolidar sus silos de información en una bodega de datos o data warehouse 5 para poder tomar decisiones mediante un análisis de nivel empresarial (conocido como sistemas olap 6 o analíticos) (Kimball, 1996; Inmon, 2002). Para ello había que extraer la información de los diversos sistemas, transformarla para adecuarla y cargarla (etl) 7 a una base de datos relacional como bodega de datos, y así poder analizar la información desde diferentes enfoques de negocio a lo largo del tiempo (LeapFrogBI, 2013).

El primer problema de los sistemas olap fue que el tiempo para el proceso etl podía tardar varias horas y los reportes para los directivos no estaban listos a tiempo. Era común que llegara un director a preguntar por las ventas del día anterior y la respuesta fuera: —Sigue corriendo el proceso nocturno… El director volteaba por la ventana y decía: —¿Nocturno?, ¡si el sol ya salió! El segundo problema fue que, al almacenarse años de información para detectar tendencias y comportamientos, el disco y la memoria se empezaron a agotar.

Más recientemente surgieron los sistemas manejadores de bases de datos columnares 8 (Moore, 2011), que permitían el proceso de etl a la bodega de datos en una base de datos columnar. Con ello, el tiempo para resolver consultas olap se redujo considerablemente (Informática, 2020). Sin embargo, para las organizaciones ya no es suficiente conocer qué sucedió con sus ventas. Ahora se desea predecir o influenciar en las compras de los clientes; a esto se le llama análisis predictivo y prescriptivo (cuando te inducen a comprar cierta película porque te la sugieren). Lo anterior se logra con la introducción de otras disciplinas como la estadística computacional, el aprendizaje de máquina o la minería de datos (Han, Kamber y Pei, 2012; Be a better dev, 2020; ver figura 1).



Figura 1. Arquitectura de inteligencia de negocios con análisis descriptivo, predictivo por gran variedad de herramientas para análisis.

El internet ha facilitado la interacción de las personas y ha contribuido al aumento de datos, tanto en variedad como cantidad, como tuits, publicaciones, videos, voz, datos geoespaciales, etcétera, los cuales hay que almacenar, administrar y analizar. Por tanto, las tecnologías han echado mano de técnicas como el cómputo paralelo masivo (mpp). 9 Tal es el caso de Teradata, Oracle Real Application Cluster y más recientemente Hadoop. Estas innovaciones promueven el surgimiento de las bases de datos multi-modelo 10 y la tecnología Nosql (Sadalage y Fowler, 2013). Esta última permite, por ejemplo, almacenar más fácilmente la información de redes sociales distribuida en varias computadoras (Simply explained, 2020). La desventaja es que los datos permanecen inconsistentes por ciertos períodos de tiempo (Panicker, 2016). Lo cual, nos hace reflexionar una vez más, acerca de lo que realmente necesitamos: ¿rapidez en el manejo de datos o precisión y consistencia en ellos?

Hoy en día, las organizaciones necesitan analizar diversos tipos de información, lo más rápido posible, a nivel predictivo y prescriptivo. Por ejemplo, ya no es viable tener que esperar horas a que se realice el etl de correos electrónicos y tuits a registros en una bodega de datos para su posterior análisis. Esto da lugar al problema del análisis de datos masivos 11 (Katsov, 2013). Como posibles soluciones al análisis de datos masivos se han propuesto diversas tecnologías, como las bases de datos multimodelo o el marco de trabajo Hadoop 12 Defog Tech, 2019; Hillam, 2012; Borthakur, 2010).



Figura 2. Arquitectura para análisis descriptivo y/o predictivo de cualquier tipo de dato con bases de datos en memoria, multimodelo o sistema de archivos distribuido Hadoop.

En el siglo XXI

El Instituto de Investigación Hasso Plattner y la compañía sap A. G. anunciaron en 2012 un software que maneja base de datos en memoria principal: 13 sap hana db (Plattner, 2014), y que soportaba datos geoespaciales, grafos y texto dentro del mismo sistema de almacenamiento. hana db puede correr sistemas transaccionales, analíticos y reduce el tiempo de procesamiento (Knapp, 2018).

Durante la primera década del siglo xxi, la tendencia fue incorporar softwares de análisis estadístico e inteligencia artificial al manejador de base de datos (conocido como in-database analytics), donde la programación reside en la propia base de datos (Looker, 2017). Aquí sería pertinente hacer notar el regreso a las desventajas de los años sesenta al juntar datos y programas.

En 2018, la empresa Intel anunció sus módulos de memoria persistente Optane dc (Alcorn, 2018). Su característica principal es la capacidad de no perder datos al cortarse el flujo de la energía eléctrica. Esto aumenta la confianza en el uso de las bases de datos en memoria, por la seguridad y rapidez. Actualmente estas tecnologías se ofrecen en la nube, haciéndolas más asequibles para todo mundo.

En la actualidad, la tendencia en los sistemas manejadores de bases de datos es administrar cualquier tipo de información y mejorar el tiempo de respuesta en aplicaciones olap y oltp (ver figura 3). No obstante, el regresar al almacenamiento en sistemas de archivos distribuidos en varios discos y que sean leídos simultáneamente (en paralelo) con Hadoop (Borthakur, 2010), o Amazon S3, entre otros, no parece ser una gran ventaja. Sobre todo, si se considera que no podrá ser un sistema en tiempo real, no es fácil de implementar y pierde rendimiento con el uso excesivo de red y disco (Dilan, 2013).



Figura 3. Gestor de bases de datos multimodelo en memoria persistente para soporte de procesamiento por lotes, en línea o en tiempo real para operación o análisis de información.

Otra alternativa para analizar datos rápidamente es procesarlos conforme se van generando (Psaltis, 2017). Esto se conoce como análisis de ráfagas de datos o streaming analytics en inglés. Por ejemplo, podemos generar una alerta al recibir datos provenientes de un sensor, si detectamos que se ha excedido algún límite en la medición. Estos sistemas consultan poca información simultáneamente, su objetivo principal es, por ejemplo, leer datos de un sensor, y tomar decisiones y acciones rápidamente. Hay que considerar que el análisis de ráfagas de datos sería complicado y no recomendable cuando se necesita adecuar los datos antes del análisis y éste es complejo.

En cuanto a la complejidad en el análisis, la ciencia de datos ha sido el resultado de la evolución de diversas tecnologías que explican, descubren o predicen fenómenos a partir de cualquier tipo de dato. Sin embargo, para ello se requiere de personal altamente capacitado y de una infraestructura robusta si es que se manejan grandes cantidades de información (Great Learning, 2019).

Si no se cuenta o no se puede mantener una infraestructura robusta ni personal capacitado, el cómputo en la nube 14 parecería la panacea, pues se puede contratar un amplio portafolio de soluciones de hardware y software para dar respuesta a la demanda, sin tener que preocuparse por los detalles técnicos. Sin embargo, toda la infraestructura en la que se guardan los datos ya no reside en las propias oficinas y probablemente tampoco en las del proveedor de la nube, sino en un tercero, y esto puede constituir en un obstáculo de proporciones gigantescas en el plan de continuidad de negocio de la empresa.

El pago de los servicios en la nube se puede establecer con base en los recursos y funciones que se necesitan para operar. Si un mes no se paga la factura a tiempo, la posibilidad de que la compañía se quede sin acceso a sus propios datos y aplicaciones es real, similar a lo que pasaba en la década de los sesenta con el pago del tiempo compartido. Aquí nos preguntamos: ¿evolución o retroceso? Además, hay que considerar que cuanto mayor sea la empresa, la cantidad de personas y número de proyectos, más grande será la factura y más cerca se podría estar de un problema que podría llevar a la empresa a situaciones muy difíciles ante la imposibilidad de acceder a sus datos (Hodges, 2019).

Reflexión

Dentro de las principales propuestas para el análisis rápido de grandes cantidades de cualquier tipo de información (datos masivos o big data) están el marco de trabajo de Hadoop y la tecnología Nosql 15 (Sadalage y Fowler, 2013), en los que no se garantiza al 100 por ciento la seguridad y consistencia que ya se tenían en tecnologías anteriores.

Si a inicios de los sesenta se tenían sistemas de archivos y a lo largo de décadas se evolucionó a modelos relacionales, modelos columnares y en memoria, que siguen soportando seguridad, persistencia y consistencia, ¿cómo es que las propuestas actuales las garantizan en tiempo real? ¿Esto implica evolución o retroceso?

En primer lugar, las tecnologías Nosql y Hadoop son generalmente de código abierto y soportan cualquier tipo de información como videos, textos o imágenes que dan mayor riqueza al análisis. Dada la naturaleza del procesamiento de este tipo de información, las operaciones típicas son de lectura, así que tampoco es imprescindible que soporten consistencia e integridad. Además, están surgiendo tecnologías Nosql multimodelo con dicho soporte, para el desarrollo de sistemas de información transaccionales, que puedan almacenar y manejar diversos formatos (Be a better dev, 2020).

En segundo lugar, los sistemas de bases de datos multimodelo en memoria son más robustos, requieren licencia y son tecnologías dirigidas al sector industria, con suficiente presupuesto para migrar varios terabytes 16 o petabytes 17 de información. El problema es el costo de memoria principal. Sin embargo, recordemos que están surgiendo ram persistentes y que se espera abaratar este recurso computacional. Así que esta tecnología también podrá soportar grandes cantidades de ráfagas de datos, sistemas analíticos y transaccionales.

Entonces, el retroceso consiste en no estar conscientes de las ventajas y desventajas que cada tecnología ofrece y empezar un proyecto de operación diaria, consolidación o análisis de información sin considerar las capacidades, infraestructuras y características de volumen, variedad, velocidad y tipo de análisis. Así como utilizar una tecnología específica sólo porque es el tema principal en las redes sociales o está de moda (Lumen, 2016).

Recomendaciones

Si alguna tecnología está de moda, no implica que la compañía deba implementarla para verse innovadora, pues lo más importante es que se vea qué necesidades de operación o análisis se tienen.

Si se necesitan describir las tendencias claves en los datos existentes y esto se puede lograr sólo consultando las fuentes de datos existentes, un sistema de tipo olap nos permitirá un análisis básico descriptivo como proporciones, tasas, razones o promedios.

Si dependemos de un análisis estadístico para obtener información nueva o histórica y el utilizar ésta para predecir patrones de comportamiento y aplicarlos a eventos del pasado, presente o futuro, lo que se requiere es un sistema de información predictivo. El cómo implementarlo dependerá de la rapidez deseada para el análisis y la toma de decisiones, así como los tipos y cantidades de información.

Si la información no contiene textos, grafos, imágenes, audio o video, por ejemplo, entonces, con una solución de inteligencia de negocio que contemple una buena herramienta de análisis a través de estadística y aprendizaje de máquina sería suficiente.

Si la cantidad de datos crecerá rápidamente, es posible que el rendimiento y, por ende, el proceso de análisis y toma de decisiones empiece a degradarse con el tiempo. En consecuencia, es conveniente usar una base de datos columnar y en memoria, o bajo una arquitectura paralela distribuida, sin tener que llegar al uso de un sistema de archivos.

Si la mayoría de los datos son, por ejemplo, video, texto, grafos, imágenes y no serán cantidades masivas de información (como terabytes), lo más conveniente es implementar una solución de inteligencia de negocio que almacene los datos en tecnología Nosql para ahorrar tiempo en transformar y “no tener que estructurar” los datos.

Si la mayoría de los datos son video, imágenes, textos, se prevé un aumento masivo en el volumen de los datos y no se requiere una respuesta en tiempo real, puede usarse una arquitectura clúster de computadoras 18 con alguna base de datos Nosql.

Si la mayoría de los datos provienen de sensores calibrados y por ende no requieren adecuarse previamente para la predicción se puede utilizar análisis de ráfagas de datos para una toma de decisiones prácticamente en tiempo real. El almacenamiento en este caso puede ser opcional.

Para concluir, existen tantas tecnologías y tendencias en el mercado de los sistemas de información que podríamos sentirnos abrumados y no saber qué tipo de proyecto será el mejor. Lo importante es saber cuál es la estrategia de negocio, con qué tipo de información y recursos contamos, qué tipo de análisis y tiempo de respuesta deseamos y decidir acorde a ello.

Referencias



Recepción: 15/01/2020. Aprobación: 09/06/2021.

Vol. 22, núm. 6 noviembre-diciembre 2021

Desarrollo de nuevos fármacos por computadora

Martiniano Bello Cita

Resumen

En este artículo se aborda la utilidad de los métodos computacionales para la identificación y diseño de nuevos compuestos para el tratamiento de enfermedades. Asimismo, se describen los pasos cruciales para el empleo de estos métodos y se mencionan ejemplos de diferentes medicamentos de uso comercial, que han sido diseñados mediante dichas estrategias.
Palabras clave: diseño de fármacos, acoplamiento molecular, tamizaje virtual, dinámica molecular.

Computer development of new drugs

Abstract

This article describes the usefulness of computational methods for the identification and design of new compounds for disease treatment. The crucial steps for these methods are described and examples of different drugs of commercial use, designed using these computational strategies, are mentioned.
Keywords: drug design, molecular docking, virtual screening, molecular dynamics.

Los fármacos y la prevención de enfermedades

A lo largo de los años, se han desarrollado múltiples fármacos que nos han permitido tratar y prevenir enfermedades, con cierta eficacia y seguridad. Comúnmente, el diseño de nuevas sustancias está directamente relacionado con la identificación de compuestos químicos de origen natural, que posteriormente se modifican mediante métodos experimentales para mejorar sus propiedades químicas y poder ser empleados como fármacos. Aunque esta estrategia aún está en uso, el desarrollo de fármacos empleando sólo métodos experimentales involucra una serie de fases que toman alrededor de 15 años y requiere un gasto de entre 500 a 1000 millones de dólares.

En cambio, el diseño de nuevos fármacos por computadora inicia al examinar la información experimental disponible y, a partir de ella, generar modelos predictivos de nuevos compuestos con potencial actividad. Después, éstos tendrán que validar su capacidad como fármacos mediante estudios experimentales. Otra estrategia es el reposicionamiento de fármacos, que es el uso terapéutico de fármacos disponibles en el mercado para tratar una enfermedad distinta. Este método ha mostrado agilizar la aprobación de un nuevo tratamiento, puesto que ya no se requieren estudios de las fases preclínicas y clínicas, que consumen bastante dinero y tiempo (Paul et al., 2013).

En este artículo se presentan los principales métodos y técnicas computacionales auxiliares en el proceso de desarrollo de fármacos por computadora. Además, se discuten ejemplos de proyectos enfocados al diseño de fármacos, desarrollados por un grupo de investigación especializado en la materia.

Aplicación de métodos computacionales en el diseño de fármacos

El diseño de fármacos por computadora se basa en la unión de una serie de disciplinas científicas, que abarcan el modelado molecular, quimioinformática, química teórica y química computacional. Tiene como meta el diseño, optimización y selección de compuestos con actividad biológica. A diferencia del método tradicional, basado en ensayo y error, el método computacional permite reducir el tiempo de obtención de nuevos compuestos, pues es más dirigido y preciso. Por esta razón, es cada vez más común la incorporación de estas herramientas computacionales en la industria farmacéutica y en centros de investigación pública y privada. No obstante, aunque el poder de cómputo junto con los modelos predictivos de nuevos fármacos son notables –al probar su utilidad mediante varios ejemplos de fármacos en el mercado–, aún es necesaria mayor investigación para generar información más precisa.

Cribado virtual y reposicionamiento de fármacos

La primera etapa en el diseño de fármacos o el de identificar fármacos aprobados para una enfermedad que puedan ser empleados para otra distinta (reposicionamiento de fármacos) (Ashburn et al., 2004) consta de manera general de dos pasos: preparación de las estructuras o curado y el cribado virtual.

El cribado virtual o filtrado computacional consiste en construir la base de datos o quimioteca de las estructuras químicas de interés o de la selección de ligandos disponibles comercialmente, para realizar estudios de reposicionamiento de fármacos (ver figura 1). Aquí se seleccionan los compuestos con las mejores propiedades farmacológicas y de afinidad hacia la diana terapéutica (proteína o ácido nucleico) (Lavecchia et al., 2013). Las propiedades farmacológicas se evalúan mediante programas computacionales que nos permiten calcular la absorción, distribución, metabolismo, excreción y perfil toxicológico (predicciones admet 1 ) de un compuesto. Esto se traduce en la inferencia de que ciertos compuestos tengan el potencial de llegar a ser un fármaco.

La afinidad se evalúa inicialmente mediante estudios de acoplamiento molecular o docking (ver figura 1). El docking consiste en predecir la afinidad entre un compuesto y la diana farmacológica (Bello et al., 2013). Estos estudios sólo se realizan a los compuestos que mostraron buenos resultados en las predicciones admet. Finalmente, los compuestos con los mejores valores de afinidad se seleccionan para realizarles estudios de dinámica molecular, que consisten en reevaluar las interacciones para los mejores complejos, entre los compuestos y la diana terapéutica, en un ambiente experimental más parecido al presente en una célula animal. Esto nos permite observar si las interacciones predichas por docking se mantienen, mejoran o desaparecen. Después, los complejos cuyas interacciones se conservan o mejoran son sometidos a un último análisis, que permite reevaluar la afinidad del compuesto por la diana farmacológica. Este cribado virtual puede repetirse varias veces en retroalimentación con los ensayos experimentales, para refinar los resultados.



Figura 1. Serie de pasos que se siguen en un grupo de investigación enfocado en el diseño de fármacos por computadora.

Docking y dinámica molecular

Aunque un fármaco potencial debe cumplir con buenas propiedades admet, lo más importante es que muestre una alta afinidad y selectividad hacia la diana terapéutica, que es una molécula clave involucrada en una vía metabólica particular y que está asociada con una condición patológica. En este contexto, el predecir la afinidad entre una proteína y un compuesto mediante estudios de docking ha sido ampliamente utilizado para el cribado virtual a gran escala, en una quimioteca de miles de compuestos dirigidos hacia dianas terapéuticas específicas (Murcko et al., 1995).

Actualmente, el docking tiene un éxito limitado. No obstante, a partir de éste, se han empleado otros métodos computacionales más robustos, que permiten estimar la afinidad entre un ligando y una diana farmacológica. La dinámica molecular tiene el potencial de permitirnos reevaluar las interacciones predichas por docking para un complejo proteína-ligando, en un ambiente biológico más parecido al de la célula. La dinámica molecular combinada con cálculos de energía de asociación, como el método de Mecánica Molecular-Generalizada Born/Área de Superficie (mmgbsa) (Miller et al., 2012), permite estimar la afinidad del compuesto por un receptor, después de finalizada la dinámica molecular. Al final, este análisis identifica los mejores compuestos para ser evaluados experimentalmente.

Ejemplos

Existen varios casos exitosos del diseño de nuevos fármacos por computadora. Por ejemplo, la dorzolamida se emplea en el tratamiento de una enfermedad ocular que daña el nervio óptico y es el primer fármaco diseñado por computadora, en 1995. Otros ejemplos son el imatinib, cimetidina, raltegravir y zanamivir (ver figura 2). De ellos, el imatinib es usado para tratar la leucemia mieloide crónica y otros tipos de cáncer; la cimetidina es empleada para tratar úlceras gastroesofágicas; el raltegravir es un antiviral para tratar los síntomas del virus de la inmunodeficiencia humana (vih), mientras que zanamivir es utilizado en el tratamiento de la gripe común.

Figura 2. Diferentes medicamentos que contienen a los fármacos dorzolamida, imatinib, cimetidina, raltegravir, zanamivir, carbamazepina.

Un ejemplo de reposicionamiento de fármacos en México fue desarrollado por investigadores del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán. Ellos identificaron a la carbamazepina (ver figura 2), que es empleada para tratar la epilepsia, y como un fármaco loable para tratar problemas asociados a la diabetes (Rull et al., 1969).

Investigación en el diseño de fármacos

Hay varios grupos de investigación en México y el mundo especializados en el desarrollo y aplicación de metodologías para el diseño de fármacos por computadora. En México, en mi grupo de trabajo, se realiza investigación en el desarrollo de modelos teóricos computacionales, así como la búsqueda de nuevos compuestos útiles para inhibir macromoléculas que participan en el crecimiento y funcionamiento celular. Cuando estas macromoléculas funcionan de manera incorrecta, se presentan graves consecuencias en la salud, por ejemplo, el desarrollo de diferentes tipos de cáncer.

A la fecha, y en colaboración con otros investigadores, hemos logrado identificar diferentes ligandos con potencial uso contra el cáncer de páncreas. Adicionalmente, estudios de reposicionamiento de fármacos nos han permitido identificar diferentes compuestos comerciales con potencial uso contra el cáncer de mama. Así, con el objetivo de desarrollar nuevos fármacos, hemos establecido cuatro estrategias computacionales en nuestro grupo de investigación:

  1. Entender las relaciones estructura-actividad biológica de compuestos inhibidores reportados.
  2. Identificar nuevos inhibidores naturales o sintéticos.
  3. Optimizar compuestos líderes.
  4. Reposicionamiento de fármacos aprobados por la Administración de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos (Food and Drug Administration, fda).

La primera estrategia consiste en recabar información del sistema a estudiar, mediante estudios de modelado molecular de inhibidores ya conocidos. Los métodos que se ocupan en esta fase son el acoplamiento molecular, dinámica molecular combinada con el método mmgbsa. La segunda estrategia es el cribado virtual de bases de datos moleculares para la identificación de nuevos inhibidores. El cribado virtual de librerías de compuestos naturales y sintéticos, emplea principalmente acoplamiento molecular para seleccionar los compuestos más promisorios, y posteriormente dinámica molecular y mmgbsa para refinar los resultados de afinidad. Este cribado ha permitido tener bibliotecas de compuestos que pueden ser dirigidos hacia otras dianas terapéuticas. La tercera estrategia es el diseño de nuevos inhibidores, fundado en los complejos ligando-proteína recabados por la segunda estrategia. Su objetivo es proponer modificaciones químicas en los nuevos inhibidores, que incrementen las interacciones con su receptor. La cuarta estrategia es el reposicionamiento, para identificar fármacos aprobados para una enfermedad que puedan ser empleados para otra distinta.

Desarrollo de inhibidores de histonas deacetilasas

En el cáncer de tejidos que conforman la sangre (leucemia) existe una alta concentración de diferentes proteínas denominadas histonas deacetilasas (hdacs). 2 Esto favorece que se inactiven de manera preferente los genes que ayudan a detener el desarrollo del cáncer, favoreciendo el desarrollo de esta enfermedad. En particular, se ha identificado que diferentes histonas se encuentran en altas concentraciones en distintos tipos de leucemias. Así, se plantea que el diseño de inhibidores de hdacs (ihdacs) es una estrategia para incrementar la activación de genes que ayuden a revertir el cáncer (Robey et al., 2011).

Hoy en día se encuentran en uso clínico cuatro fármacos, que comparten estructuras químicas similares, aprobados por la fda para el tratamiento de diferentes tipos leucemias. Sin embargo, su empleo está ligado a efectos colaterales graves como problemas gastrointestinales y de coagulación. Es por ello por lo que hay un especial interés para identificar y desarrollar nuevos ihdacs que tengan una estructura química más selectiva hacia ciertas hdacs y con efectos secundarios menos graves. A la fecha se han encontrado varios ihdacs por diversos métodos y con orígenes diferentes, incluyendo productos naturales (Seidel et al., 2012), fármacos obtenidos por reposicionamiento (Moreira-Silva et al., 2020), y compuestos de origen sintético (Sixto-López et al., 2020).

Dentro de las técnicas más utilizadas para la identificación de nuevos ihdacs se encuentran el acoplamiento molecular (Scafuri et al., 2020) y la dinámica molecular (Sixto-López et al., 2020). En nuestro grupo, se han diseñado una serie de compuestos con estructura química similar a los ihdacs, aprobados para uso clínico (Sixto-López et al., 2020). Para estas investigaciones, inicialmente se recabó información de complejos biológicos entre ihdacs y tres diferentes hdacs, mediante estudios de acoplamiento y dinámica molecular. En la segunda fase se diseñó una librería de nuevos ihdacs, basada en la información de la etapa inicial. De esta biblioteca, se seleccionaron los compuestos con las mejores propiedades de unión a las tres hdacs estudiadas, a través de estudios de acoplamiento y dinámica molecular. Finalmente, se evalúo la actividad biológica de los compuestos con estudios en líneas celulares de cáncer. Basándonos en éstos, se demostró el potencial anticáncer de los compuestos con las mejores propiedades de unión.

Reposicionamiento de inhibidores del receptor del factor de crecimiento epidérmico

El receptor 1 del factor de crecimiento epidérmico humano (epithelial growth factor receptor, egfr, por sus siglas en inglés) y el receptor 2 del factor de crecimiento epidérmico humano (epithelial growth factor receptor 2, her2, por sus siglas en inglés) participan en diversos mecanismos en la célula, que controlan su multiplicación y supervivencia. En 40% de los casos de cáncer de mama existe una alta concentración de her2 y ausencia de receptores estrogénicos, lo que hace que las células se multipliquen más rápido de lo normal. Este tipo de enfermedad es denominada cáncer her2+ y hoy en día se encuentran en uso clínico tres fármacos contra ella: neratinib, lapatinib y tucatinib (ver figura 3). No obstante, su empleo está asociado a efectos secundarios importantes, así como a un alto costo.

Figura 3. Diferentes medicamentos que contienen a los fármacos tucatinib, neratinib y lapatinib.

Por lo anterior, la búsqueda de nuevos inhibidores de her2, con efectos colaterales menos drásticos está justificada. Actualmente se han identificado diferentes inhibidores de origen natural (Wang et al., 2016), obtenidos por reposicionamiento (Balbuena-Rebolledo et al., 2021), y otros de origen sintético (Bello et al., 2020), empleando cribado virtual, acoplamiento y dinámica molecular.

Un ejemplo de un estudio, que se realizó con la colaboración de nuestro grupo de investigación, consistió en demostrar que tres fármacos aprobados por la fda para tratar otras enfermedades también pueden actuar como inhibidores duales de her2 y egfr (Balbuena-Rebolledo et al., 2021). Primero, se realizaron análisis para entender las bases energéticas y estructurales de complejos biológicos entre inhibidores conocidos de her2 y egfr, a través de estudios de acoplamiento y dinámica molecular. En la segunda fase se hizo una búsqueda en una base de datos de compuestos aprobados por la fda, empleando el criterio de similaridad estructural con lapatinib. De la lista de compuestos seleccionados se procedió a realizar estudios de acoplamiento y dinámica molecular, para seleccionar los compuestos más prometedores. Posteriormente, se evalúo su actividad biológica en líneas celulares de cáncer de mama. Finalmente, se demostró el potencial anticáncer de los compuestos reposicionados.

Conclusiones

A pesar de la falta de precisión que aún se mantiene en los métodos computacionales para describir sistemas complejos, éstos han ganado terreno debido a su utilidad y versatilidad. Aunque su empleo puede ser entendido como “sencillo”, y que se podría llevar a cabo sin conocimiento químico, biológico e informático suficiente del sistema a estudiar, es importante recalcar que, para un apropiado desarrollo de un proyecto empleando las técnicas computacionales descritas en este artículo, debe existir un balance adecuado entre el conocimiento científico y el impacto farmacológico, con la finalidad de poder decidir de manera racional la relevancia de la información y poder proceder hacia la fase experimental. Finalmente, las predicciones obtenidas mediante métodos computaciones necesitan ser puestas a prueba experimentalmente, para validar los hallazgos computacionales.

Referencias

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Recepción: 24/02/2021. Aprobación: 07/09/2021.

Vol. 22, núm. 6 noviembre-diciembre 2021

Micromundos biominerales en las algas rojas

Patricia M. Valdespino, Andrea Bautista García, Teresa Pi-Puig, Fabio Favoretto, Silvia Espinosa Matías, Hoi-Ying N. Holman y Anidia Blanco Jarvio Cita

Resumen

Las algas rojas coralinas (rodofitas) habitan las costas, coloreando estas regiones con una hermosa tonalidad roja o rosada, y son tan duras y afiladas que, de ser pisadas, causarían dolor al pie descalzo. Entre sus diminutas ramas, muchos organismos se desarrollan y encuentran refugio. La fotosíntesis de las algas coralinas conduce a la formación de estructuras de carbonatos con una arquitectura fascinante. Pero tanto el alga como sus microorganismos asociados (microbiota) participan en la formación de estos biominerales, que se acumulan y cementan los materiales que forman las playas y las costas. Los carbonatos son susceptibles a la química ácido-base, por lo tanto, su estabilidad estructural y su disolución dependen del pH del medio que los rodea. Por tanto, estos biominerales y los organismos marinos que los forman (como algas, corales, moluscos o equinodermos) son vulnerables a la acidificación del océano.

La curiosidad por ver lo que nuestros ojos no pueden nos llevó a entender que las delicadas ramitas de las algas coralinas esconden una asombrosa fortaleza estructural donde la microestructura y la química son elementos clave, pues encontramos que minerales con una gran estabilidad estructural y térmica constituyen el cuerpo, o talo, de las algas. Hoy en día las algas rojas y verdes coralinas son modelos vivos de gran interés para la ciencia básica, para capturar carbono en estructuras estables. Así, esta área de investigación puede inspirar el desarrollo de estrategias para mitigar el cambio climático.
Palabras clave: biominerales, calcita magnesiana, ciclo del carbono, acidificación oceánica, biología de sistemas, sincrotrón.

Biomineral microworlds in red algae

Abstract

Coralline algae (rhodophyta) populate vast pinkish colour regions of the coast. If you step on them in your bare feet, they might hurt you, because they are hard and sharp. Many organisms find shelter and develop within their tiny branches. Photosynthesis of coralline algae conducts the formation of carbonates that exhibit a fascinating architecture. The alga and its associated microorganisms (microbiota) participate in the formation of these minerals, that accumulate and cement the materials that ultimately shape beaches and coastal lines. Carbonates are susceptible to acid-base chemistry; thus, their structural stability and their dissolution depend on the pH of the surrounding environment. Therefore, these biominerals and the marine organisms that build them (such as algae, corals, mollusks or equinoderms) are vulnerable to ocean acidification.

By trying to see beyond our eyesight, we were able to understand that algal branches hide an amazing structural strength, where its microstructure and chemistry play a major role. We found minerals with a vast structural and thermal stability in the algal body, named algal thallus. Currently, basic science explores coralline red and green algae as interesting models to understand carbon sequestration in stable structures. Therefore, this research might inspire the development of technologies to mitigate climate change.
Keywords: biominerals, magnesium calcite, carbon cycle, ocean acidification, systems biology, synchrotron.

Micromundos minerales en pequeñas ramitas

Nuestra historia comienza en Baja California Sur, en las pozas intermareales o charcas en la Bahía de la Paz que se forman en las playas rocosas cuando baja la marea. Allí puedes encontrar a Neogoniolithon trichotomum, el alga coralina dominante. La reconocerás porque parece un bosque sumergido de hermosos árboles rosados del tamaño de tu mano, con ramas de aproximadamente de 1 mm de grosor (ver figura 1). Las algas coralinas son fascinantes y complejas, pero ahora nos enfocaremos en su composición mineral. Estas algas participan en la precipitación de una estructura mineral carbonatada, dura como los dientes. De hecho, de forma similar a los carbonatos identificados en las algas, los huesos en nuestro cuerpo están formados principalmente de otro biomineral llamado hidroxiapatita. Este mineral (acompañado de compuestos orgánicos como el colágeno) le da estructura a nuestro organismo y, a diferencia de los minerales que forman los esqueletos de las algas, no es un carbonato de calcio, es un fosfato de calcio [Ca5(PO4)3(OH)].

Figura 1. Vista de campo de las pozas intermareales estudiadas (cortesía Hiram Rosales) y vista de campo del alga coralina Neogoniolithon trichotomum.

Para investigar los micromundos biominerales y cómo se organizan sus habitantes necesitamos un microscopio potente y una técnica de detección fina de los minerales. Así que, pedimos apoyo de expertos y usamos microscopía electrónica de barrido (conocida como microscopía sem) y difracción de rayos-X (drx). Si te llama la atención ver lo que nuestros ojos no pueden, esto te puede interesar.

Las imágenes de microscopía sem revelaron una microestructura de gran belleza. En la figura 2 se puede apreciar un corte lateral de la ramita. La zona superficial, con cavidades geométricas, y de paredes tan delgadas como una milésima parte de un milímetro (o micra), es la zona de crecimiento del alga, llamada peritalo. La zona más interna de las ramas muestra una estructura mineral en la que las paredes carbonatadas son bastante más gruesas (casi 10 micras). También puedes observar que las cavidades carbonatadas contienen numerosos gránulos redondeados. Es difícil estudiarlos por su diminuto tamaño y se cree que son gránulos de almidón o habitantes microbianos. Sus detalles son difíciles de analizar dada su posición y su pequeño tamaño (alrededor de 2 micras). Sin embargo, la microscopía sem nos reveló esta compleja microarquitectura (Bautista, 2020).

Figura 2. Microestructura de las ramitas del alga coralina en vista lateral y vista superficial. Se distinguen la capa de crecimiento o peritalo y la capa superficial, que se curva y que se cubre de materiales y organismos como diatomeas (Laboratorio de Microscopía Electrónica de Barrido, Facultad de Ciencias, UNAM).

¿Qué es la acidificación del océano y cómo amenaza a los organismos formadores de carbonatos?

La formación y la disolución de los carbonatos está afectada por el pH del medio que los rodea. El agua de mar tiene en promedio un pH de 8.1, es decir, es ligeramente alcalino. Desde hace más de una década, se ha reportado en cientos de trabajos de investigación una tendencia hacia la acidificación del agua marina: es decir, hay disminución del pH. Lo anterior ocurre porque con el aumento de la cantidad de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, dicho gas se difunde en mayor proporción hacia el agua, lo que incrementa la concentración de los iones H+ y provoca, por tanto, una disminución del pH y el aumento de acidez del agua marina. Esto es relevante pues afecta los equilibrios químicos en los ambientes acuáticos.

Pero ¿cómo son afectados los carbonatos? Pues, de forma muy directa ya que se disuelven si el pH que los rodea es ácido. Este proceso ocurre de forma natural, por ejemplo, en las rocas carbonatadas de la península de Yucatán. Éstas se disuelven en un ambiente acuático alimentado por el agua de la lluvia y forman estructuras kársticas (generadas por meteorización química), como los famosos cenotes. Otro ejemplo es el hallazgo de la disolución de los carbonatos de las pequeñas conchas de los pterópodos o mariposas de mar. La disolución de los carbonatos puede ser un problema para muchos organismos marinos que fabrican esqueletos, conchas y dientes de carbonatos. Algunos ejemplos son las algas rojas, algas verdes, corales, moluscos (como caracoles y ostras), equinodermos (estrellas de mar y erizos), etcétera.

Investigación en ambientes costeros de la Bahía de la Paz, Baja California Sur

El grupo de investigación de Bioingeniería y Ciencias Ambientales (bica) de la Universidad Autónoma de Baja California Sur (uabcs) realiza un monitoreo periódico de las pozas intermareales de la Bahía de La Paz, desde hace algunos años (ver figura 3). Mientras que distintos miembros del equipo estudian sistemas biológicos como los bivalvos o los crustáceos, el proyecto de Maestría de Andrea se enfocó en estudiar detalladamente las algas coralinas.

Andrea se esforzó en intentar descifrar de forma minuciosa las peculiaridades químicas de estos organismos, para poder relatar cómo su aparente delicadeza nace de una sólida microestructura. La curiosidad de Andrea la llevaría a buscar ayuda experta para ensamblar un rompecabezas de dimensiones micrométricas.

Figura 3. Área de estudio en la Bahía de La Paz, Baja California Sur.

Los carbonatos precipitados por la actividad fotosintética de las algas son biominerales formadores de costas

Además de las técnicas químicas y el uso del microscopio electrónico, el uso de un dron para observar las pozas de marea también nos muestra cosas interesantes (ver figura 4). Por ejemplo, observamos que los manchones rojo-rosados, que son pequeños bosques de algas, cubren un área abundante de la costa. La nutrición de estas algas y los organismos de las pozas está basada en el agua marina de la Bahía de La Paz. Con estos nutrientes las algas realizan fotosíntesis, que es el proceso metabólico que les permite generar biomasa, tal como lo hacen las plantas.

Figura 4. Vista desde el aire de las pozas intermareales estudiadas (cortesía de Hiram Rosales).

Pero la fotosíntesis no sólo les sirve para crecer, también es un mecanismo que impulsa la formación de carbonatos en procesos fisicoquímicos en microescala, (Cabioch, 1988). Estos carbonatos se van endureciendo con el tiempo y constituyen los bloques estructurales de las costas. Los carbonatos tienen una morfología interna fascinante, que ha sido objeto de importantes investigaciones. Algunos conceptos fundamentales se pueden visitar aquí.

La difracción de rayos X (drx) del material en polvo es sin duda la técnica más utilizada en la identificación mineralógica, debido a que los minerales presentan, por definición, una disposición ordenada de sus átomos, que se denomina estructura cristalina. Esta técnica se basa en la interferencia de los rayos X con la red cristalina de los minerales. Para el caso particular de los carbonatos biogénicos estudiados, la difracción de rayos X nos permitió identificar los polimorfos del carbonato de calcio (calcita o aragonita) y cuantificar la substitución del calcio por el magnesio (y otros elementos) en la estructura de la calcita. Además, cuantificamos con buena precisión todas las fases minerales cristalinas presentes (ver figura 5).

Figura 5. Ramita individual del alga y su composición mineral (Laboratorio de Difracción de Rayos-X, LANGEM, UNAM).

El esqueleto de las algas coralinas contiene aragonita, que es el biomineral que forman los corales. Además de aragonita, las algas coralinas forman carbonatos de calcio que atrapan magnesio en su estructura, llamados calcitas magnesianas. Si bien los resultados sobre la composición mineral de las algas estudiadas eran, en general, similares a los de algas coralinas de otras regiones, detectamos dos características particulares que llamaron nuestra atención.

La primera es que la calcita magnesiana del alga estudiada posee un alto contenido de Mg (~18%), y la segunda es la presencia de ankerita y siderita (carbonatos que contienen hierro) (Valdespino y et al., 2020). Este rasgo es muy interesante porque ahora sabemos que las calcitas con un contenido de magnesio relativamente alto (por ejemplo, mayor de 14%) ofrecen mayor resistencia a la disolución, comparadas con calcitas con menos magnesio (Nash, 2013). Adicionalmente, la ankerita es un mineral que forma parte de las dolomitas, una familia de carbonatos reconocida por presentar una estructura con gran estabilidad química y térmica. En otras palabras, estas características detectadas podrían otorgar ventajas de resistencia a la disolución de estos carbonatos en un panorama de acidificación del océano.

Luz más brillante para ver lo más pequeño

Estudiar los micromundos de las algas rojas nos enseñó que la química y microestructura de sus biomateriales son en buena parte la clave de su resistencia estructural. Pero como suele suceder, estos interesantes resultados inquietaron nuestra imaginación y nos llevaron a estudiar estos sistemas con un instrumento gigante que se usa para explorar lo más pequeño, un sincrotrón. En breve, es un acelerador de electrones que genera haces de luz muy brillante.

Nuestras primeras observaciones con la técnica sincrotrónica de espectro-microscopía de infrarrojo (Lawrence Berkeley National Laboratory) nos revelaron resultados muy interesantes. Pudimos averiguar que el esqueleto mineral no es homogéneo, ya que detectamos señales de distintos minerales en la cavidad de una célula del peritalo (o capa de crecimiento) del alga, que mide aproximadamente 20 micras de diámetro. También encontramos silicatos en el epitalo, que son minerales muy abundantes en nuestro planeta y que están formados por la unión de muchas unidades tetraédricas conformadas siempre por un átomo de silicio en el centro, enlazado con cuatro átomos de oxígenos en los vértices. El epitalo (ver figura 2) es una capa de unas cuantas micras que cubre la superficie del alga. De manera interesante, las algas se deshacen continuamente de esta capa, similarmente a la muda de piel de los reptiles. Esto les permite conservar una superficie adecuada para la fotosíntesis y otros procesos, ya que como puedes observar en la fotografía del epitalo, allí se acumulan partículas y otros organismos.

En resumen, hay un interés creciente en las algas como candidatos vivos para secuestrar el carbono atmosférico en estructuras estables como los biominerales. El estudio de la formación de carbonatos en las algas de la Bahía de La Paz reveló algunas claves de la resistencia estructural de estos organismos y de su papel como fuente de materiales (carbonatos y silicatos), que con el tiempo formarán parte de las costas. Los retos de esta investigación son un motor de ciencia básica y pueden contribuir a inspirar nuevas estrategias para mitigar el cambio climático.

Referencias

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Recepción: 08/12/2020. Aprobación: 13/04/2021.

Vol. 22, núm. 6 noviembre-diciembre 2021

La importancia de la inteligencia emocional en la población masculina

Liliana Peralta Tellez Cita

Resumen

La inteligencia emocional es un término que se emplea para describir las cualidades emocionales para lograr el éxito. Existe una gran curiosidad por identificar los beneficios de la inteligencia emocional en la población masculina, para contrarrestar la violencia de género, delincuencia organizada, suicidios, etcétera, así como romper el sistema patriarcal que ha permanecido y ha sido socialmente aceptado en la población a pesar de los avances y retrocesos en la igualdad de género. Este artículo persigue dos objetivos: el primero es revisar los vínculos entre el tema de la inteligencia emocional en la población masculina y la violencia de género. El segundo es proponer la producción de nuevas líneas y áreas de investigación, para ofrecer puntos de reflexión, nuevos conocimientos, y generar así avances en el campo, al promover la inteligencia emocional en la población masculina.
Palabras clave: inteligencia emocional, población masculina, violencia de género.

The importance of emotional intelligence in the male population

Abstract

Emotional intelligence is a term that is used to describe the emotional qualities to achieve success. There is great interest to identify the benefits of emotional intelligence in the male population to counteract gender violence, organized crime, suicides, etc., as well as breaking the patriarchal system that has remained and has been socially accepted in the population despite advances and setbacks in gender equality. This article has two objectives. The first one is to review the links between emotional intelligence in the male population and gender violence. The second one is to propoese the production of new lines and areas of research in the subject, offering points of reflection and new knowledge in order to promote emotional intelligence in the male population.
Keywords: emotional intelligence, male population, gender violence.

Introducción: situación actual en México

¿Te has puesto a pensar qué hay detrás de las cifras de feminicidios? Y es que estos homicidios cometidos contra mujeres por razones de género van en aumento: “el 2020 fue el año con más feminicidios en México, alcanzando 969 víctimas” (Causa en Común, 2021). Vale la pena destacar que en ellos, la mayoría de los victimarios mantenían una relación familiar cercana a la víctima.

La violencia familiar también alcanzó un “nivel máximo histórico. De 210,158 denuncias registradas en 2019, se pasó a 220,028 en 2020, lo que representa un aumento del 5%” (Causa en Común, 2021). En el mismo sentido, las estadísticas de suicidios donde “los hombres tienen una tasa de 8.9 fallecimientos por cada 100 mil hombres (5 454), mientras que esta situación se da en 2 de cada 100 mil mujeres (1 253)” (inegi, 2020, p.1).

Asimismo, ha habido un incremento de la delincuencia organizada, que de acuerdo a las cifras oficiales “ha aumentado en un 40.5 % desde 2015” (Índice de Paz México, 2021). En este rubro “noventa por ciento de todas las víctimas de homicidio son hombres, y la mayoría de estos homicidios están vinculados a dinámicas de la delincuencia organizada” (Índice de Paz México, 2021). De acuerdo con el informe del Índice de Paz en México (2021), el “homicidio fue la principal causa de muerte entre los hombres de 10 a 54 años, por el contrario, es más probable que las muertes de mujeres estén asociadas a la violencia de pareja”.

De esta manera, vale la pena destacar que en nuestra cultura, en general, se ha enfocado en establecer la figura de los hombres como líderes, proveedores, fuertes, los que no lloran, los que no sufren, los exitosos, los que resuelven problemas, y muy poco se ha puesto la atención a su inteligencia emocional. Ciertamente, en la actualidad luchamos por la equidad e igualdad de género, y en esta lucha también es importante voltear a ver a esta población masculina. Ahí radica la importancia de este artículo, en despertar el interés del lector por seguir investigando sobre este tema: la inteligencia emocional en los hombres y el impacto que puede tener en temas tan complejos como los ya mencionados.

¿Qué es la inteligencia emocional?

La primera vez que se utilizó el término inteligencia emocional fue en 1990, por los psicólogos Peter Salovey y John D. Mayer, como las cualidades emocionales necesariar para lograr el éxito (Baena, 2003, p. 32). En este artículo se define al éxito como la capacidad de mantener un estado de bienestar y plenitud personal, que lleva al ser a sentirse feliz por lo que ha logrado consigo mismo. Es capaz de desarrollarse en ambientes sanos, productivos, y puede establecer relaciones sociales asertivas y, por ende, no afecta a otras personas.

En este contexto, tiene sentido la definición que Grewal y Salovey proporcionaron de la inteligencia emocional, pues para ellos es “la capacidad de percibir los sentimientos propios y los de los demás, distinguir entre ellos y servirse de esa información para guiar el pensamiento y la conducta de uno mismo” (2006, p.13).

Así, es interesante reflexionar sobre qué tan hábiles somos en reconocer lo que sentimos y siente otra persona, cómo gestionamos esos sentimientos para actuar de una manera determinada, sin dañar a la otra parte ni a uno mismo. De esta manera, cuando una persona logra equilibrar su inteligencia emocional, puede mantener relaciones sociales saludables.

Por ello, es necesario voltear a ver a los hombres que han participado en actos de violencia, que han pensado en el suicidio, que se han incorporado a las líneas de grupos de la delincuencia organizada, a niños y jóvenes que han vivido separación, divorcio o abandono de sus padres, jóvenes y/o adultos que han abandonado a sus familias, etcétera y averiguar qué pasa desde la inteligencia emocional. Asimismo, hay que reflexionar cómo podemos cambiar la perspectiva de la educación a partir de los primeros años, para promover la inteligencia emocional desde la infancia.

Entre las características de la inteligencia emocional destacan, según Goleman:

La capacidad de motivarnos a nosotros mismos, de perseverar en el empeño a pesar de las posibles frustraciones, de controlar los impulsos, de diferir las gratificaciones, de regular nuestros propios estados de ánimo, de evitar que la angustia interfiera con nuestras facultades racionales y, por último, pero no menos importante, la capacidad de empatizar y confiar en los demás (1995, p. 43).

Desde la revisión teórica del término inteligencia emocional, de sus implicaciones y características, se pretende en este texto analizar posibles líneas de investigación enfocadas en la población masculina en relación con la inteligencia emocional y su impacto en la disminución de violencia de género, feminicidios, participación con grupos de la delincuencia organizada, suicidio y aumento de relaciones familiares sólidas y significativas (es decir, que los miembros de la familia se desarrollen en ambientes libres de violencia y con amplitud para expresar sus emociones y sentimientos sin importar el género).

Inteligencia emocional: implicaciones en la población masculina

En varios estudios se ha encontrado que:

los hombres tienden con mayor frecuencia a internalizar las emociones, es decir a mostrar una reacción fisiológica “emocional” ante un evento (es decir, su cuerpo reacciona ante la situación sudando, cambiando de color, principalmente enrojeciendo las mejillas, temblando, incluso sintiendo algún síntoma relacionado con alguna enfermedad), pero sin mostrar expresión emocional abierta de ello, por el contrario, las mujeres son más externalizadoras, es decir que se expresan en todos los planos (Brody, 2000; Vergara y Páez, 1989; Cova, 2004, citados en Ortega et al., 2013, p. 340).

Lo anterior permite reconocer que “existe una emocionalidad masculina inhibida o restrictiva, ya que la cultura determina cierta imposibilidad de expresión de algunas emociones” (Janz, 2000; Cova, 2004, citados en Ortega et al., 2013, p. 340). O sea, la cultura, la sociedad y las instituciones, incluida la familia, han fortalecido a través del tiempo las restricciones o impedimentos para que los niños, jóvenes y adultos puedan actuar y/o desempeñarse libremente tal cual son, demostrando sus emociones y sentimientos, exponiéndose frágiles y como individuos que también necesitan ayuda. Al contrario, se siguen reforzando ideologías machistas donde se cree que los hombres no lloran, no sufren, no tienen miedo, son valientes, no se quejan, no juegan con muñecas, lo que tiene un papel fundamental en la emocionalidad masculina inhibida.

Una de las mayores implicaciones de la inteligencia emocional en los hombres es, por tanto, su educación emocional desde la infancia en la familia, la cultura, las instituciones y la sociedad. Es necesario romper con los esquemas y con ello lograr líneas de investigación que den pautas desde el ámbito educativo para lograr una inteligencia emocional.

La investigación realizada por Ramírez relaciona la masculinidad con las emociones: “el poder como rasgo de la masculinidad cultural y patriarcal 1 se ha establecido desde las antiguas civilizaciones, aún permanece, por tanto, a los hombres no se les permite manifestarse como seres emocionales porque tienen el riesgo de perder el poder” 2 (2013, p. 3).

Desde esta filosofía, “los hombres tienen menores niveles de inteligencia emocional por la conciencia contradictoria de lo que la sociedad espera de ellos”, (Kaufman, 1997, p. 72, citado en Ramírez, 2013, p. 3). Por lo tanto, los hombres deciden inhibir sus propias emociones con la idealización de continuar con el poder: si son expresivos emocionalmente creen que el poder que tienen sobre su grupo será derrotado y esto genera dolor para ellos, dolor que pueden expresar a través de actos de violencia o aislamiento, además de una emocionalidad inestable para cuidar y relacionarse con otros seres humanos. Con ello, “aumenta la solitaria búsqueda del poder y enfatiza nuestra convicción de que el poder requiere la capacidad de ser distante” (Kaufman, 1997, citado en Ramírez, 2013, p. 3).

La configuración de una práctica de género de un hombre opta por formas de control y dominación de sí mismo para poder hacerlo con los demás. Ello implica negar la expresión de emociones y de necesidades diversas (autocuidado, compasión, perdón. etc.), conlleva sufrimiento que no es posible manifestarlo porque sería signo de debilidad, feminización, generando temor, que se expresa como homofobia. Para afirmarse masculino tiene que mostrar prácticas acordes a la concepción dominante de masculinidad. Existe una relación directa entre temor-dolor-control. El dolor y las heridas son producto de la forma en que se ejerce el poder patriarcal (Ramírez, 2013, p.3).

Tanto hombres como mujeres se van construyendo como sujetos de género durante el ciclo vital. Desde la inteligencia emocional de los hombres en función de los estudios analizados, es importante considerar la categoría de la masculinidad que se les ha exigido a lo largo de la historia y cómo es que se puede romper ese esquema patriarcal, pues, además de que impide avanzar hacia la igualdad de género, genera temor, dolor, control en los hombres y con ello restricciones para que se demuestren como seres emocionales, que, al igual que las mujeres, necesitan reconocer sus emociones y sentimientos, valorarlos, trabajar en ellos y lograr una vida plena, para con ello mejorar su entorno social y cultural.

Es importante considerar que es necesario llevar a cabo un análisis profundo en futuras líneas de investigación sobre los sujetos de género, estigmas socioculturales y la mejora de los niveles de inteligencia emocional, para brindar bases en el sector masculino de la población y mejorar su desarrollo personal, la relación con sí mismos y con ello permitirles lograr las cualidades emocionales necesarias para alcanzar el éxito.

Conclusiones

La inteligencia emocional se entiende como las cualidades emocionales para lograr el éxito, la capacidad de percibir los sentimientos propios y los de los demás, y con ello tomar decisiones para regular la propia conducta, para actuar sin afectar a terceros. Es importante reconocer que la inteligencia emocional permite las habilidades para automotivarnos, las de perseverar, confiar en uno mismo, continuar en el camino cuando se presentan frustraciones, controlar nuestros impulsos, regular nuestros propios estados de ánimo para que éstos no controlen nuestras decisiones, evitar que la angustia interfiera con nuestras facultades racionales y la capacidad de empatizar y confiar en los demás.

De lo anterior, se puede inferir que los hombres tienden con mayor frecuencia a internalizar las emociones y a mostrar una reacción fisiológica “emocional”, es decir, presentar alguna reacción sintomática como temblar, sonrojarse, sudar, etcétera, pero sin mostrar una expresión emocional abierta.

El control sobre las emociones en los hombres respalda una hegemonía de género y reafirma las estructuras de la sociedad patriarcal, donde son ellos quienes deben de mantener el control y en la cual las expresiones emocionales pueden interpretarse como debilidad. Por ello, prefieren inhibir su estado emocional para mantener el poder. Sin embargo, los hombres al internalizar sus emociones son susceptibles al dolor y heridas emocionales, mismas que podrían manifestarse en actos de violencia o aislamiento, quedando susceptibles a estados depresivos, e incluso al suicidio.

Alcances y recomendaciones

Las investigaciones sobre el tema apuntan a que existe una emocionalidad masculina inhibida o restrictiva, en la que la cultura determina cierta imposibilidad de expresión de algunas emociones. Es importante investigar qué consecuencias personales, sociales y culturales tiene esta emocionalidad restrictiva en los hombres. Asimismo, hay que abrir líneas de investigación desde el sector educativo para establecer pautas para una educación de la inteligencia emocional desde la infancia.

En el mismo sentido, y debido a que el control sobre las emociones en los hombres respalda una hegemonía de género, reafirma las estructuras de la sociedad patriarcal, favorece el aislamiento y entreteje dolor y miedo, es importante analizar en líneas de investigación futuras la relación existente entre la violencia de género con el control restrictivo de las emociones en los hombres. Esto para comprender si desempeña un papel clave en el aumento de la violencia de género y proponer soluciones.

Es necesario analizar las implicaciones de la inteligencia emocional en los hombres como sujetos de género, los estigmas socioculturales y su educación emocional desde la infancia en la familia, la cultura, las instituciones y la sociedad para romper el esquema patriarcal.

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Recepción: 31/03/2021. Aprobación: 12/08/2021.

Vol. 22, núm. 6 noviembre-diciembre 2021

La pigmentación en la piel humana como adaptación al ambiente

Antonio T. Araujo Soto Cita

Resumen

La diversidad biológica y cultural que caracteriza a la humanidad es un reflejo de su historia evolutiva en el planeta. No obstante, esta variedad ha sido repetidamente utilizada como instrumento de marginación y discriminación entre grupos humanos, que no consideran los distintos entornos en los cuales se ha desenvuelto nuestra especie y que favorecieron la diversidad que observamos. En este trabajo, se revisan algunas investigaciones sobre la pigmentación de la piel en los humanos. Distintas líneas de estudio muestran que la variedad en la pigmentación de la dermis se debe, particularmente, a diferencias en la exposición a la radiación uv y sus efectos en el metabolismo humano, así como en su reproducción. Igualmente, la evidencia indica que poblaciones humanas ubicadas cerca del ecuador requirieron de una mayor pigmentación (melanina) para proteger el adn y otras biomoléculas de los efectos dañinos de la radiación solar; mientras que, en latitudes con menor exposición de radiación uv, la piel con una menor cantidad de pigmento o melanina facilitó la síntesis de vitamina D en poblaciones establecidas hacia el norte del ecuador.
Palabras clave: evolución, melanina, pigmentación, adaptación, discriminación.

Human skin pigmentation as an environment adaptation

Abstract

The evolutionary history of humankind is a reflection of its biological and cultural diversity. However, such variety has been repeatedly used as an instrument for marginalization and discrimination amongst people, who do not consider the human species-developing circumstances that have favored our current diversity. In the present work, we review some research about skin pigmentation. A range of studies shows that dermis pigmentation variety is caused by differences in uv-radiation exposure and its effects on human metabolism and on reproduction. Likewise, evidence indicates that people who live in regions near the equator required increased pigmentation (melanin production) to protect dna and other biomolecules from the harmful effects of solar radiation; while in latitudes with less uv-radiation exposure, lightly pigmented skin facilitated vitamin D synthesis in populations established towards the north of the equator.
Keywords: evolution, melanin, pigmentation, adaptation, discrimination.

Introducción

La muerte de George Floyd, en mayo de 2020, provocó la indignación de una parte de la sociedad en Estados Unidos y en otras regiones del mundo. La gente salió y se manifestó en plena pandemia por el sars-CoV-2, para exigir justicia por el deceso del afroestadounidense de 46 años, y resaltar las diferencias que persisten por cuestiones raciales, un tema que acompaña a la humanidad desde hace siglos (bbc News Mundo, 2020).

A través de la historia, la creencia del valor de las personas de acuerdo con su cultura o características físicas se ha formado y fluido al amparo del pensamiento etnocéntrico de sociedades que dominan sobre otras, como el de las naciones colonialistas entre los siglos xv y xix (Menéndez, 2018, p. 12). No obstante, las conductas, al igual que los saberes, cambian, en la medida en que conocemos e integramos nueva información que nos ayuda a entender el mundo. Por ejemplo, la pigmentación de la piel, que continúa usándose como motivo de discriminación, es evidencia cierta y significativa de la adaptación a las condiciones del entorno en el cual se han desarrollado distintos grupos humanos.

En el transcurso del siglo xx, diferentes investigaciones han contribuido a revelar los mecanismos moleculares de la variación en la pigmentación de la piel y el papel del ambiente como factor de su diversidad. Además, el estudio de nuestro adn evidencia el fondo genético subyacente de este proceso adaptativo, que tiene miles de años y que se ha desarrollado de forma independiente en distintas poblaciones (Deng y Xu, 2018).

Melanina y su efecto protector

La melanina es un conjunto de pigmentos que se encuentran en distintos organismos, incluyendo bacterias, plantas, hongos y animales. Los pigmentos se obtienen a partir de diferentes sustratos químicos y entre sus funciones está la protección en contra de la radiación ultravioleta (uv). Esto se debe a su capacidad de absorción del espectro electromagnético, además de su alto índice de refracción o la facultad de disminuir la velocidad con que incide la radiación que proviene del sol cuando toca un organismo (D’Alba y Shawkey, 2019, pp. 1-2).

La pigmentación de la piel en todos los humanos se debe a la melanina, que se compone predominantemente de dos tipos de macromoléculas: la eumelanina, de color marrón-oscuro, y la feomelanina, que es rojo-amarillo. Estos pigmentos se forman durante un proceso conocido como melanogénesis, a partir de la oxidación del aminoácido tirosina, en una reacción mediada por la enzima tirosinasa (TYR). Otra forma de melanina que producimos, y sin relación con la pigmentación de la dermis, es la neuromelanina, cuya síntesis se observa en las neuronas y se deriva de la oxidación no enzimática de catecolaminas, como la dopamina (Urán y Cano, 2008, p. 358-360).

La melanina se produce en estructuras celulares especializadas que llamamos melanosomas, los cuales se encuentran en los melanocitos, unas células ubicadas en el estrato basal de la epidermis (capa superficial de la piel), así como en otras partes del cuerpo. Después de la síntesis y almacenamiento del pigmento, los melanosomas son trasportados a través de prolongaciones celulares hasta los queratinocitos, el principal componente celular de la piel (ver figura 1). En los queratinocitos, los melanosomas se disponen cerca del núcleo, lo que los protege de los efectos dañinos de la radiación uv, que es absorbida y disipada en forma de calor. La melanina también puede actuar como antioxidante, deteniendo los radicales libres que se forman bajo la acción de la radiación (Swope y Abdel-Malek, 2018, p. 2; Nasti y Timares, 2014, pp. 188-189).

Figura 1. La melanina se sintetiza en los melanosomas, los cuales son transportados de los melanocitos hacia los queratinocitos, por medio de prolongaciones celulares. En los melanosomas se sintetizan las dos moléculas que conforman la melanina (eumelanina y la feomelanina). La relación entre ambas es determinada por la disponibilidad del aminoácido cisteína que interviene en la producción de feomelanina, así como de la expresión de enzimas (TRP-1, TRP-2) necesarias en la producción de la eumelanina (imagen modificada de Sturm et al., 1998).

Los melanocitos sintetizan las dos biomoléculas (eumelanina y feomelanina) que conforman la melanina, pero el efecto protector depende principalmente de la eumelanina. Por lo tanto, la piel con concentraciones menores de eumelanina es más susceptible de sufrir quemaduras por exposición al sol, fotoenvejecimiento y cáncer (Swope y Abdel-Malek, 2018, p. 2; Nasti y Timares, 2014, p. 191).

Las diferencias que observamos en la pigmentación de la piel se deben a varios factores. Fisiológicamente, el número de melanocitos es similar en los diversos grupos humanos, pero la organización de los melanosomas y la concentración de melanina son variables. La piel oscura o que puede experimentar un proceso de bronceado dispone de melanosomas grandes, individuales y abundantes en melanina. En cambio, en la piel muy clara, los orgánulos contienen gránulos de pigmento pequeños, con menor cantidad de melanina y agrupados (ver figura 2). Otro elemento que media en las diferencias que observamos en la pigmentación es la degradación de los melanosomas en los queratinocitos, proceso que ocurre en una tasa mayor en pieles claras (Lambert et al., 2019, pp. 408-409).

Figura 2. Visualización de la melanina en distintos tipos de piel humana (A: muy clara; F: oscura). La melanina se observa de color negro en la epidermis, así como en el estrato basal; en este último, se encuentran los melanocitos, las células que sintetizan el pigmento (imagen adecuada con permiso de Del Bino et al., 2015).

Además de la fisiología intrínseca de nuestra especie, la variación en la pigmentación se encuentra asociada a factores ambientales, especialmente a la radiación uv. Durante mucho tiempo, se ha documentado que la coloración de la epidermis presenta una disposición particular alrededor del planeta, con poblaciones de piel oscurecida que habitaban originalmente regiones cercanas a la línea del ecuador, donde la exposición a la radiación uv es mayor, así como la aridez y el calor. No obstante, el desplazamiento de grupos humanos en los últimos siglos ha modificado esta distribución.

Hipótesis sobre la pigmentación de la piel

Explicar la variación en la pigmentación ha llevado a plantear varias hipótesis, las cuales difieren sobre la causa de una mayor o menor cantidad de melanina en grupos humanos. Sin embargo, la mayoría señala la importancia del entorno como determinante en la pigmentación, y su función protectora frente a distintos estresores, en particular a los efectos dañinos de la radicación solar. Entre las hipótesis sugeridas se encuentran: protección del cáncer de piel, defensa contra microorganismos, camuflaje, protección y síntesis de biomoléculas, dimorfismo y selección sexual (Juzeniene et al., 2009).

De las distintas propuestas, la protección y síntesis de biomoléculas explica convincentemente la correlación geográfica entre la distribución de radiación uv y la variabilidad de melanina en poblaciones ubicadas en diferentes latitudes, y con ello, la variación en la pigmentación humana (ver figura 3). Este tipo de radiación es un mutágeno, causa de cáncer de piel y un agente asociado a la degradación del nutriente folato, en su forma principal 5-metiltetrahidrofolato.

Figura 3. Mapa de la pigmentación humana. En regiones cercanas al ecuador se encuentran grupos humanos de piel oscurecida o con mayor pigmentación, mientras que en localidades alejadas se observan poblaciones con menor pigmentación. Las flechas indican un modelo de migración del Homo sapiens fuera del continente africano (“Mapa creado por George Chaplin”, uso y modificación con permiso de https://sites.psu.edu/ninajablonski/).

Deficiencias en este nutriente pueden ocasionar problemas en el desarrollo de la columna vertebral (espina bífida) y del encéfalo (anencefalia), dos defectos del nacimiento que ocurren por la incompleta formación del tubo neural en etapas tempranas del desarrollo embrionario (Centros pata el Control y la Prevención de Enfermedades, 2020). También se han reportado problemas de infertilidad masculina. Además, el folato es requerido en la síntesis de purinas, compuestos químicos que forman parte de la estructura del adn y necesarias durante la reparación y replicación del material genético (Jablonski y Chaplin, 2017; Jones et al., 2018). En conjunto, esta evidencia señala el efecto dañino de la radiación uv en la integridad del adn y en la reproducción.

De acuerdo con esta hipótesis, en poblaciones antiguas establecidas cerca del ecuador, los efectos dañinos de la radiación se presentaron con menor frecuencia en individuos que sintetizaban más melanina en la piel. Con el tiempo, la reproducción favorable de estos sujetos dio lugar a poblaciones con pigmentación más oscura en estas latitudes. La piel oscura o con más melanina es una protección cuando las personas se encuentran expuestas a altas dosis de radiación uv.

Por otra parte, conforme nuestra especie se desplazó fuera del continente africano, se encontró con nuevas condiciones ambientales, patógenos y fuentes de alimentación, que con el tiempo conducirían al desarrollo de adaptaciones locales y aportarían diversidad a la humanidad (Fan et al., 2016). Igualmente, el movimiento de poblaciones humanas hacia latitudes al norte del ecuador supuso un cambio en la pigmentación de la piel en estos grupos. Esta transición significó la reproducción favorable de individuos con menos melanina, un cambio condicionado por la menor exposición a radiación uv que es necesaria para la síntesis de vitamina D.

El cambio, la pigmentación facilitó la síntesis de esta vitamina, proceso que en pieles de tonalidad oscura se habría dificultado debido a la absorción que hace la melanina de la radiación uv, sumado a las bajas cantidades de radiación en latitudes al norte del ecuador. La vitamina D regula los niveles de calcio en las células, y estudios recientes indican que participa en otros procesos de la piel como la diferenciación celular de queratinocitos y en la secreción de proteínas antimicrobianas. Este nutriente se adquiere naturalmente de alimentos como el pescado, el queso o la yema de huevo, pero es a través de la piel expuesta a la luz del sol que la mayoría de las personas sintetizan esta vitamina (Jablonski y Chaplin, 2017; Jones et al., 2018).

Notablemente, las diferencias geográficas que se observan en la pigmentación humana están acompañadas de variantes (polimorfismos) en la secuencia de genes (MC1R, SLC45A, SLC24A5, ASIP, TYR, OCA2, KITLG, entre otros), que en distintas poblaciones se encuentran asociados a una pigmentación más clara, así como a un mayor riesgo a desarrollar distintos tipos de cáncer de piel. Por ejemplo, variantes en el gen MC1R (receptor de melanocortina 1) se encuentran fuertemente asociadas con el cabello de color rojizo, piel clara y la presencia de pecas, además del riesgo a desarrollar melanoma. En distintas poblaciones se pueden encontrar diferentes variantes de un mismo gen, lo que podría indicar procesos de adaptación local y convergencia evolutiva, es decir, el desarrollo de un rasgo compartido entre grupos humanos separados (Nasti y Timares, 2014, p. 191; Deng y Xu, 2018; Swope y Abdel-Malek, 2018, pp. 5-6).

Video. La biología del color de piel (en inglés, con subtítulos en español) (biointeractive, 2015).

Por otra parte, también se han reportado polimorfismos compartidos en distintas poblaciones, lo cual es interpretado como un evento temprano en la evolución de los humanos modernos y que antecedió a la separación de poblaciones durante la migración y asentamiento en diferentes entornos. Un ejemplo de lo anterior son algunas variaciones encontradas en el gen KITLG, el cual participa en el desarrollo de los melanocitos en la piel adulta. Estas variaciones se presentan en una alta frecuencia en pobladores europeos y asiáticos, pero no en africanos (Deng y Xu, 2018, p. 3). Sin duda, el análisis genético ha aportado nuevas evidencias y preguntas sobre el proceso de pigmentación en la especie humana.

Conclusiones

Durante mucho tiempo, las diferencias biológicas y culturales de grupos humanos han sido utilizadas para promover la marginación, desigualdad y discriminación. Ejemplo de ello es la pigmentación de la piel, que sigue siendo el pretexto de prácticas contrarias a los derechos humanos. Sin embargo, el interés por conocer nuestros orígenes y el trabajo multidisciplinario han aportado nuevas evidencias sobre la pigmentación de nuestra especie, que consiste en un proceso complejo, pero explicable a la razón de la biología y en el que debe caber el sano ejercicio del debate científico, pero no la discriminación.

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Recepción: 06/12/2020. Aprobación: 13/04/2021.

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