ARRIBA: Un tiburón de GroenlandiaWIKIMEDIA, HEMMING1952
Jonas Frisn quería responder una pregunta: ¿Con qué frecuencia, si es que lo hacen, las células cerebrales del hipocampo girar en humanos adultos? Pero estaba claro para él que el plan de ataque habitual para abordar una cuestión de este tipo en animales de laboratorio, es decir, alimentarlos con un marcador radiactivo y luego examinar sus tejidos post mortem, no podía adaptarse a sujetos humanos. No podrás encontrar un voluntario sano que primero beba una toxina y luego te done la parte de su cerebro, por supuesto, explica.
Reflexionando sobre el problema, el investigador de células madre en el Instituto Karolinska en Suecia consideró cómo los arqueólogos que tampoco pueden alimentar a sus sujetos con trazadores radiactivos abordan la datación de las muestras. Los arqueólogos a menudo prueban la proporción de isótopos de carbono para determinar fechas aproximadas cuando un organismo estaba vivo, aprovechando el hecho de que el 14C se desintegra a un ritmo medible y constante.
Ese ritmo de descomposición es demasiado lento. ser útil para diferenciar las edades de las células cerebrales de un individuo. Pero cuando Frisn leyó sobre el 14C, se enteró de que las pruebas de bombas nucleares sobre el suelo realizadas a fines de la década de 1950 y principios de la de 1960 durante la Guerra Fría habían creado un aumento global en los niveles atmosféricos de 14C, seguido de una disminución gradual en las décadas siguientes a medida que la El isótopo ha sido absorbido por plantas y otros fotosintetizadores. Se dio cuenta de que esos niveles atmosféricos cambiantes documentados proporcionaban dinámicas temporales de estas concentraciones variables de carbono-14 que en realidad eran muy adecuadas para el tipo de preguntas que nos interesaban. Así que Frisn y sus colegas intentaron detectar diferencias en los niveles de 14C en las células. que reflejaban las concentraciones atmosféricas en el momento del nacimiento de las células.
Ver el más antiguo de todos
Pero las técnicas de detección disponibles no eran lo suficientemente sensibles para detectar las pequeñas diferencias que distinguirían neuronas de diferentes edades en las muestras de cerebro post mortem a las que tuvo acceso el grupo de Frisns. Así que trabajó con físicos que pudieron aumentar la sensibilidad de un método conocido como espectrometría de masas con acelerador. En 2005, el grupo publicó sus primeros estudios utilizando la técnica. Al observar las proporciones de isótopos de carbono en el ADN genómico de las células cerebrales en la corteza cerebral de las muestras de cerebro humano, encontraron que mientras las proporciones de isótopos de carbono de las neuronas reflejaban los niveles atmosféricos de 14C en el momento del nacimiento de sus portadores, algunos de los gliales las células tenían un 14C más bajo que indicaba que se habían dado la vuelta en algún momento de la vida de las personas. Más tarde, los investigadores establecieron que el esmalte dental, que se genera en momentos conocidos durante la infancia y no se renueva durante la vida de un individuo, tiene una firma 14C que puede revelar el año de nacimiento aproximado de sus portadores. Desde entonces, este último enfoque se ha utilizado para estimar el año de nacimiento de las víctimas en casos forenses en los que sus identidades no se pudieron determinar por otros medios.
Los hallazgos de esos dos estudios insinuaron el rango de información biológica que se puede extraído aprovechando lo que se conoce como pulso de bomba de radiocarbono. Hasta la fecha, los investigadores lo han utilizado para determinar las edades de todo, desde clases de proteínas hasta tiburones y vinos añejos en algunos casos, anulando suposiciones de larga data. el exterior de un axón. ISTOCK.COM, SELVANEGRA
Desde sus publicaciones iniciales de 2005, a Frisn no le han faltado tipos de células humanas hasta la fecha. Él y sus colaboradores han utilizado 14C para examinar la dinámica de las células del músculo cardíaco humano, los adipocitos, la microglía y más. No fue hasta 2013 que su grupo publicó sus hallazgos sobre el tipo de célula que había provocado la búsqueda de Frisn de una nueva técnica en primer lugar, las neuronas en el hipocampo. Si bien la mayoría de esas células permanecen con nosotros a lo largo de nuestra vida, los investigadores descubrieron que alrededor de un tercio de las neuronas del hipocampo pertenecen a una subpoblación que se divide periódicamente, con alrededor de 700 nuevas neuronas naciendo en la región cada día.
Ver Brain Gain
Estas investigaciones de células cerebrales, en particular, han arrojado algunas sorpresas, dice Frisn. A diferencia de lo que se ha encontrado en algunos otros mamíferos, su grupo descubrió que los humanos posnatales tienen poca o ninguna generación de nuevas células en el área de procesamiento del olor conocida como bulbo olfativo. Por el contrario, informaron más tarde, los humanos generan nuevas neuronas en un área llamada cuerpo estriado, donde rara vez se encuentran células nuevas en el cerebro de otros animales.
Más recientemente, el grupo descubrió que la tasa de renovación de oligodendrocitos generadores de mielina en el cerebro fue muy diferente en personas con esclerosis múltiple en comparación con el recambio de estas células en modelos animales de la enfermedad. Los investigadores también han descubierto que en el sistema inmunológico, la generación de nuevas células T ingenuas se ralentiza con la edad, y el grupo identificó vías moleculares asociadas con esa ralentización.
Tipos de materiales en el cuerpo que no se renuevan en absoluto, como el grupo de Frisns del esmalte analizado en una etapa temprana, puede arrojar luz no solo sobre procesos biológicos particulares, sino también sobre la edad de un organismo. Poco después de que se publicaran los artículos iniciales de 14C de Frisn, el patólogo forense de la Universidad de Copenhague Niels Lynnerop y sus colegas se dispusieron a ver si las proteínas en el ojo conocidas como cristales del cristalino reflejan la edad de una persona. Descubrieron que, en general, la edad de estas proteínas se alinea con el año en que nació una persona. tales como eventos con víctimas en masa. Pero su utilidad ha resultado ser limitada, explica, en parte debido al uso de pruebas de ADN para ayudar a realizar tales identificaciones. Lynnerop solo conoce un caso en el que la técnica de datación por lentes se haya utilizado de manera forense, dice: para datar los nacimientos y muertes de tres recién nacidos encontrados en un congelador en Alemania hace más de una década. Debido a su edad, los bebés aún no tenían esmalte dental que pudiera fecharse.
Pez viejo
Aunque la datación por cristalino se ha utilizado poco en medicina forense, la técnica ha sido puesto a un uso muy diferente: revelar la edad de los tiburones. Los tiburones, a diferencia de los humanos, pierden dientes constantemente y les crecen nuevos, por lo que los investigadores no pueden usar el esmalte para determinar la edad de los animales. Entonces, en 2009, cuando un equipo de la Universidad de Copenhague se dispuso a averiguar cuánto tiempo vive el tiburón de Groenlandia de crecimiento lento, analizaron los niveles de 14C en los cristales de las lentes de 28 animales capturados como captura incidental. Solo los tres tiburones más pequeños de la muestra habían nacido durante o después del pulso de la bomba, informaron los investigadores. Después de usar la datación por pulso de bomba combinada con los tamaños de tiburones más pequeños para estimar la tasa de crecimiento de la especie, el equipo calculó que el tiburón más viejo de su muestra tenía entre 272 y 512 años. Los resultados posicionaron a los tiburones de Groenlandia como el vertebrado más longevo conocido por la ciencia.
Esta técnica tiene un historial bastante bueno de cambiar la biología de la población de especies que pensábamos que entendíamos.
Allen H. Andrews, Universidad de Hawai’i en Manoa
El pulso de bomba 14C también ha revelado vidas sorprendentemente largas para algunas otras especies acuáticas. Al fechar el núcleo de un hueso del oído conocido como otolito, por ejemplo, Allen H. Andrews de la Universidad de Hawái en Manoa y sus colegas informaron en 2016 que el pez unicornio bluespine (Naso unicornis) puede vivir durante más de 50 años. La utilidad, en realidad, de este enfoque es ponernos en una mejor posición para administrar la pesquería, porque resulta que si es una especie realmente longeva, es posible que no sea tan productiva como pensamos originalmente, dice Andrews a El científico. Esta técnica tiene un historial bastante bueno de cambiar la biología de poblaciones de especies que creíamos que entendíamos.
Ese es el caso, dice, con el búfalo de boca grande (Ictiobus cyprinellus ), un pez de agua dulce que él y sus colegas han demostrado que tiene una vida útil de más de 100 años. Los pescadores cazan la especie usando arcos y flechas en algunos estados del medio oeste, dice, lo cual, dada su larga vida útil, es motivo de preocupación.
Además de abordar cuestiones de importancia para la ciencia y la conservación, tal vez sea inevitable que un método para determinar la cosecha de los organismos vivos se aplicaría eventualmente al vino. En un capítulo de un libro de 2011, los investigadores de la Universidad de Adelaida detallaron cómo habían verificado las edades de las botellas de hace décadas usando una bomba de pulso de 14C. Y un equipo del Instituto del Medio Ambiente de la Tierra en Xian, China, informó en 2016 que se puede usar una técnica similar para autenticar las edades de los licores añejos.
Pero a medida que las explosiones nucleares, la firma del 14C se desvanece gradualmente del atmósfera, su utilidad científica también está disminuyendo. La datación por pulsos de bomba funciona exactamente mejor cuando tuvimos ese aumento muy, muy pronunciado durante las pruebas de la bomba, lo que permitió una datación relativamente precisa del material biológico que vivía en ese período de tiempo, dice Lynnerop. Ahora la curva se vuelve más y más plana, lo que significa que la precisión no es tan buena.
Shawna Williams es editora sénior en The Scientist. Envíele un correo electrónico a swilliams@the-scientist.com o sígala en Twitter @coloradan.