La piel clara en los humanos actuales: migraciones e interacción con otras especies humanas

La piel clara en los humanos actuales: migraciones e interacción con otras especies humanas

Durante mucho tiempo se creyó que el color de la piel clara de los europeos y asiáticos septentrionales había aparecido por un típico proceso de mutación y selección natural actuando gradualmente cuando grupos humanos de origen africano (Homo sapiens) habían llegado a lo que hoy conocemos como Europa y norte de Asia.

Sin embargo, a partir de la secuenciación completa del genoma de los neandertales, nuestra visión del asunto ha cambiado dramáticamente. Las interacciones con otras especies de humanos fueron importantes para nuestra especie.

¿Cómo estas interacciones y las migraciones de nuestros antepasados han sido importantes para determinar la coloración de la piel blanca en los humanos actuales?

El cuerpo humano necesita ciertos niveles de vitamina D para la correcta absorción del calcio y fósforo y la adecuada formación de los huesos, para lo cual un poco de radiación ultravioleta debe incidir en la piel formando previtamina D3. Esta sustancia posteriormente sufrirá diferentes cambios químicos en el hígado y en el riñón y se formará la vitamina D, la cual permitirá que, en el intestino, se absorban las proporciones adecuadas de calcio y fósforo para construir óptimamente los huesos.

En África (el continente original de nuestra especie), la cantidad de radiación solar ultravioleta debe neutralizarse con una pigmentación con alto contenido de melanina para evitar los efectos negativos para la salud de dicha radiación. Por ello, los humanos que viven en zonas tropicales tienen coloraciones obscuras. La mayor parte de la radiación ultravioleta queda absorbida por la melanina y una pequeña fracción es utilizada para la síntesis de la vitamina D.

Pero, ¿qué ocurre cuando un grupo humano fuertemente pigmentado intenta colonizar un área del globo terráqueo donde la incidencia de radiación ultravioleta es mucho menor, por ejemplo, el centro y el norte de Europa?

La poca cantidad de radiación ultravioleta que arriba a esas latitudes resulta bloqueada por la melanina y no se podría generar vitamina D. Por ende, habría poca o mala absorción del calcio y fósforo y las personas sufrirían raquitismo. Las mujeres raquíticas tendrían pelvis mal desarrolladas y ellas y sus crías morirían en el proceso de parto más fácilmente. Por lo tanto, la selección natural acabaría eliminando a los humanos de pieles obscuras en lugares con poca radiación ultravioleta, favoreciendo a los mutantes con pieles claras.

La aparición de mutaciones que aclararan la piel permitiría que una pequeña dosis de radiación ultravioleta no quedara neutralizada por la melanina y pudiera producir cantidades adecuadas de vitamina D y una correcta formación de los huesos. Como consecuencia de ello, los humanos con pieles más claras sobrevivirían mejor en ambientes septentrionales con menor incidencia de la luz solar.

Hasta el año 2010 pensábamos que estas mutaciones se habrían dado en los H. sapiens provenientes de África en los últimos 100.000-80.000 años y que hubieran llegado a zonas del centro-norte de Europa y de Asia (40.000 años). Sin embargo, con la secuenciación total del genoma del Hombre de Neanderthal en 2014, nuestra visión se ha transformado notablemente.

Los neandertales fueron una especie humana que habitó, básicamente, Europa y próximo-medio Oriente. Los estudios moleculares muestran que se cruzaron con los H. sapiens que viajaron desde África a Europa y Asia, pero no con los H. sapiens que se quedaron en África.  En las poblaciones neandertales había una buena proporción de individuos con pieles, pelos e iris de los ojos claros. En el momento que los H. sapiens que salieron de África se cruzaron con ellos, por hibridación, adquirieron los genes que se habían seleccionado en los neandertales para mantener los niveles adecuados de vitamina D en ambientes con poca incidencia de la radiación ultravioleta.

El 70 % de los alelos del gen MC1R que aclararon la piel en los neandertales pasaron a los H. sapiens no africanos y eso los protegió, aunque tuvieran un origen africano reciente. Por lo tanto, el proceso de cambio de color de la piel en las poblaciones europeas y asiáticas fue muy rápido, sin tener que esperar que aparecieran nuevas mutaciones que permitieran la aparición de pieles claras bien adaptadas a la baja incidencia de luz solar.

Estudios recientes han mostrado que los humanos actuales no africanos (europeos, asiáticos y sus descendientes), portan entre un 1 % y 5 % de genes neandertales. En otras palabras, el 20 % del genoma neandertal todavía vive en los humanos actuales no africanos.

En el libro de Francisco Silvestre titulado “Descripción del Reino de Santafe de Bogotá en 1778” se muestra un censo morfológico de la población de la región de Cundinamarca y Boyacá (Colombia), donde se comenta que el 40.2 % de los pobladores de la zona era de origen europeo, el 43.5 % eran mestizos entre europeos e indígenas, el 14 % eran indígenas, y el 2.3 % eran de origen africano.

Estudios a finales del siglo XX, con grupos sanguíneos, reportaron que la población de Bogotá tendría un 65 % de genes europeos, un 28 % de componente indígena, y un 7 % de componente africano. Otro estudio más reciente determinó que, aunque el porcentaje de esos genes podía variar en cierta magnitud entre diferentes poblaciones Latinoamericanas, el patrón de formación de las mismas estuvo constituida básicamente por la mezcla de hombres europeos y mujeres indígenas (mayoritariamente) o africanas (en áreas más localizadas).

Todo lo comentado me lleva a pensar que en Colombia, en particular, y en Latinoamérica, en general, los genes neandertales todavía viven en una buena fracción de la población humana actual, ya que el porcentaje de genes nucleares europeos es importante en esta zona del mundo. Pero también, una proporción de genes neandertales pervivieron en los asiáticos, y los amerindios que colonizaron el continente provienen de ellos. Por lo tanto, en la población colombiana y latinoamericana encontramos dos fuentes diferentes que han aportado genes neandertales en estas poblaciones.

Pero todavía hay más. Hace unos 10 años se descubrió molecularmente la existencia de otra especie humana (paleontológicamente no se había detectado) que había hibridado tanto con neandertales como con los ancestros de los H. sapiens actuales que viven en Asia.  Fueron bautizados como los Denisovianos.

En parte de los asiáticos actuales se detecta un 6-7 % de genes denisovianos.  Y como los asiáticos están en el origen de los amerindios, un cierto porcentaje de genes denisovianos también está presente en Colombia y parte de Latinoamérica.  Y para rematarlo, el aporte de los esclavos africanos, sin genes neandertales ni genes denisovianos, pero con la más elevada diversidad genética encontrada entre todas las poblaciones actuales de H. sapiens (debido a que el origen de nuestra especie se dio en África) hace que en los habitantes de Colombia, en particular, y de las Américas, en general, encontremos representada toda la historia genética de la humanidad sapiens y de otras especies de humanos que pasaron morfológicamente al registro fósil pero cuyos genes, al menos en una proporción, todavía perviven en parte de nosotros.

Modificar nuestra información genética para tratar enfermedades raras es viable

Modificar nuestra información genética para tratar enfermedades raras es viable

Carlos Javier Alméciga Díaz

Durante el último año hemos escuchado diferentes mitos alrededor de las vacunas para la covid-19, siendo el de la posibilidad de que estas modificaran nuestra información genética uno de los más recurrentes. Aunque ninguna de las vacunas aprobadas para el manejo de la COVID-19 en la actualidad alteran nuestra información genética, este mito puso sobre la mesa nuevamente la pregunta sobre la posibilidad y efectos de la modificación del material genético en humanos.

¿Qué es la terapia génica?

La modificación de nuestra información genética con fines terapéuticos, también conocida como terapia génica, es una alternativa que se viene explorando desde finales del siglo pasado. Esta terapia busca la modificación, transitoria o permanente, del material genético de un individuo con el objetivo de tratar o curar una enfermedad.

Modificar nuestro genoma puede permitir, por ejemplo, la cura de enfermedades genéticas o de otras enfermedades adquiridas como el cáncer o algunas enfermedades infecciosas como el VIH.

Desde la primera prueba en humanos, a principios de la década de los 90, la terapia génica se ha evaluado en cerca de 150 enfermedades mostrando resultados prometedores en la gran mayoría de ellas. Sin embargo, como cualquier otra intervención terapéutica, la terapia génica no está exenta de riesgos, y estos están principalmente asociados con la posibilidad de modificar otras regiones dentro del ADN o de que el sistema inmunológico reconozca como extraño el material genético administrado.

En este aspecto, durante las últimas tres décadas se han realizado importantes avances para mejorar su seguridad y eficacia, lo que ha permitido la aprobación de productos basados en esta tecnología. Es importante aclarar que la modificación de nuestra información genética con fines cosméticos o de mejoramiento de la especie, no son considerados como terapia génica y se encuentran regulados por diferentes organizaciones a nivel internacional.

Para el caso de las enfermedades raras o poco frecuentes, la posibilidad de modificar o corregir el material genético puede representar la única opción de tratamiento para un paciente. Este es el caso de Alissa, una paciente con una enfermedad rara que afecta principalmente su sistema nervioso central y para quien la modificación de su material genético representa la única oportunidad de cambiar el curso de su enfermedad.

Hallazgos similares se han observado para un tipo de ceguera hereditaria, en la que los pacientes han recuperado su visión tras la administración de la terapia, o en la enfermedad de células falciformes, una enfermedad de los glóbulos rojos, que ha permitido que los pacientes no requieren las transfusiones de sangre a las que frecuentemente son sometidos.

La terapia génica en la actualidad

Propuesta inicialmente hacia la mitad del siglo pasado, no fue sino hasta el año 2003 que el primer producto aprobado de terapia génica, Gendicina, llegó al mercado. Desde entonces 16 productos se han aprobado para el tratamiento de diferentes enfermedades raras y algunos tipos de cáncer. Sin embargo, ninguno de ellos se encuentra aprobado para su comercialización en Colombia.

En los últimos cinco años hemos visto un rápido crecimiento de productos aprobados, y se espera que cerca de 40 nuevos productos lleguen al mercado. Esto representa una gran esperanza para muchos pacientes y sus familias afectados por enfermedades raras y para las que los actuales tratamientos no presentan la eficacia necesaria.

Los retos

A pesar de los avances, aún existen muchos retos que deben ser superados para extender los beneficios de estas terapias a más países y más enfermedades raras. El primero de ellos es la necesidad de desarrollar estrategias que permitan ampliar el número de enfermedades con tratamiento. De acuerdo con el Centro de Información para Enfermedades Raras y Genéticas, de los Institutos de Salud de los Estados Unidos, tan solo 5 % de las cerca de 7000 enfermedades raras descritas cuentan con algún tipo de tratamiento y de estos, solo cinco están basados en terapia génica.

El segundo es continuar entendiendo la biología de los vectores, esas herramientas empleadas para entregar el material genético a las células de los pacientes, así como optimizar sus procesos de producción, purificación y caracterización. El tercero es poder emplear los resultados de estudios previos sobre la seguridad y eficacia de estos vectores, con el objetivo de poder acelerar el desarrollo de terapias para otras enfermedades.

Otro aspecto muy importante es el acceso a las terapias génicas, y el temor de que las actuales barreras puedan aumentar la brecha entre países de altos y bajos ingresos. En la actualidad, las terapias génicas que se comercializan están disponibles en Estados Unidos, China, la Unión Europea, Canadá, Rusia, Ucrania, Filipinas, Suiza, Japón, y Turquía.

Para el caso de Latinoamérica, Brasil es el único país que cuenta con terapias génicas aprobadas. Una de las limitantes para el acceso es su costo que puede alcanzar los dos millones de dólares por paciente tras una única administración. Estos costos suelen estar asociados principalmente a los procesos de producción y el bajo número de pacientes de cada enfermedad, hecho que podría dificultar la recuperación de la inversión realizada.

Para producir estas terapias génicas es necesario contar con una infraestructura para la administración y seguimiento de la terapia, y en algunos casos para la producción de las células modificadas que serán implantadas en los pacientes, lo cual también puede ser un limitante. En este sentido, la creación de iniciativas público-privadas o de empresas biotecnológicas sin ánimo de lucro representan dos de las alternativas para reducir los costos y facilitar el desarrollo y acceso. Adicionalmente, la búsqueda de nuevos mecanismos de pago o cambios en las rutas de desarrollo y aprobación de estos medicamentos puede reducir costos a mediano y largo plazo. Estas, y otras estrategias, requieren de una estrecha cooperación entre organizaciones de pacientes, investigadores, médicos, gobiernos y la industria farmacéutica.

Lo que queda por hacer…

Es importante que cada país defina una agenda para el desarrollo de terapias avanzadas, como es el caso de la terapia génica, que lleven a la construcción de las capacidades humanas, así como de investigación y de producción. Esto no solo permitirá adaptar las terapias desarrolladas en otros países, sino el desarrollo de terapias para enfermedades que afectan a la población de cada país.

Por ejemplo, de acuerdo con el portal Clinicaltrials.gov, a la fecha no hay ensayos clínicos de terapia génica en Colombia, y tan solo 15 se han llevado a cabo en países de Suramérica. En este aspecto, es importante destacar que, para Colombia, la Misión de Sabios del año 2019 realizó diferentes propuestas que de ser implementadas deberían fortalecer la innovación y soberanía en salud. Esto, sumado a la Ley de Enfermedades Huérfanas (Ley 1392 de 2010), muestran la existencia de unas bases conceptuales y legales para favorecer el desarrollo de tecnologías como la terapia génica en nuestro país, en especial para las enfermedades raras. Por lo tanto, es necesario que todos los actores involucrados unamos nuestros esfuerzos para garantizar que los pacientes y sus familias puedan verse beneficiados con los crecientes desarrollos en este campo de la biotecnología en salud.

Las asociaciones de pacientes juegan un papel muy importante para promover el desarrollo de nuevas terapias, pues son ellas las que pueden no solo recoger las necesidades de los pacientes y sus familias y las experiencias en el manejo de determinada enfermedad, sino conectar diferentes actores interesados, movilizar recursos económicos y gestionar cambios en las políticas públicas.

Asociaciones como la National MPS Society o la National Tay-Sachs & Allied Diseases Association, son solo un ejemplo de cómo los pacientes y sus familias pueden cambiar la historia de una enfermedad a través de la concientización, la investigación y el trabajo colaborativo. Estas asociaciones han logrado impulsar el desarrollo de terapias génicas para diferentes enfermedades patrocinando investigaciones básicas y aplicadas y logrando una efectiva comunicación con empresas biofarmacéuticas y con el sector gubernamental.

Para Colombia, iniciativas como la Federación Colombiana de Enfermedades Raras (FECOER), el Cluster de Enfermedades Raras o la asociación de pacientes con errores innatos del metabolismo (ACPEIM), son algunos de los ejemplos de las asociaciones que trabajan por mejorar la calidad de vida de los pacientes y aumentar la divulgación de estas enfermedades en el país. Sin embargo, es necesario continuar empoderando estas asociaciones y promover el trabajo colaborativo con otros actores como investigadores y la industria farmacéutica.

* Carlos Javier Alméciga Díaz, QF, PhD. es profesor asociado de la Pontificia Universidad Javeriana y director del Instituto de Errores Innatos del Metabolismo.

Biodiversidad y salud humana

Biodiversidad y salud humana

Foto-de-columnista123¿Qué tienen en común la degradación de ecosistemas, la pérdida de biodiversidad y la salud humana? Nuestros escenarios de desarrollo, en donde prima la productividad inmediata para satisfacer nuestras demandas y niveles de consumo ha propiciado la aparición de amenazas como la sobreexplotación de especies (tráfico y consumo ilegal de fauna silvestre) que, asociada a la contaminación, potencian la fragmentación y perdida de hábitat. Estas amenazas favorecen que los efectos del cambio climático aceleren procesos de extinción de especies lo cual tiene consecuencias sobre la perdida de funciones esenciales de los ecosistemas, entre otras, aquellas que tienen que ver con el control de enfermedades que provienen de la naturaleza, y en particular de la fauna silvestre (zoonosis).

Hace ya varios años se viene evidenciado que la aparición de enfermedades, o zoonosis, denominadas emergentes, o la reaparición de otras que se creían eliminadas y denominadas reemergentes, guarda una relación con las amenazas que estamos generando sobre la fauna silvestre, como componente fundamental de la biodiversidad.

Cuando alteramos ecosistemas y eliminamos especies de flora y fauna estamos, por así decirlo, quitando los “seguros ecológicos” que tienen estos sistemas biológicos para el control de la dispersión de microorganismos, entre otros, como los virus (Ej. Hanta, ébola, SARS, fiebre amarilla), que, al carecer de mecanismos de control natural, pueden encontrar en otros organismos, incluido el nuestro, huéspedes perfectos para multiplicarse y persistir en el tiempo. Estos mecanismos de control dependen de las relaciones ecológicas que han establecido los virus con sus ambientes y sus vectores u hospederos, entre ellos, muchas especies animales (Ej. Garrapatas, mosquitos, monos, murciélagos, pangolines), a lo largo de su historia evolutiva.

Todos los seres vivos somos portadores de una carga de virus, y ellos viven en los ambientes de todas las especies que habitamos este. Cuando estos ambientes se desestabilizan por amenazas a la biodiversidad, los virus o se extinguen, o adquieren una capacidad mayor de multiplicarse y conquistar a otros organismos, es decir otros ambientes, y es en ese momento cuando pueden volverse patógenos, o generadores de enfermedad; recordemos que se pueden mover, con sus vectores u hospederos naturales, a estos nuevos ambientes. Esta capacidad de ser patógenos se potencia en la medida que presionamos a un número cada vez mayor de virus, que estaban controlados naturalmente, y los obligamos a que exploren posibilidades de colonización de nuevos ambientes.

Estas presiones ponen en funcionamiento mecanismos de selección que promueven la sobrevivencia de variedades más resistentes a los cambios ambientales, con incrementos importantes en la diversidad de agentes patógenos y con ello posiblemente más virulencia, lo que los convierte en los futuros invasores, competidores, depredadores y patógenos, no solo de nuestras especies nativas, sino también de nuestras especies domésticas y de nosotros mismos.

Así, la pérdida de biodiversidad contribuye a la pérdida de procesos claves como el control de enfermedades, un servicio fundamental desde la naturaleza, para nuestra propia supervivencia. Esta pérdida está reduciendo nuestra calidad de vida ya que cada vez será mayor la cantidad de retos que tendremos que enfrentar en ambientes cada vez más inciertos y cambiantes, y con más enfermedades. Si seguimos confiando nuestra suerte a modelos de desarrollo inmediatistas, los cuales nos ofrecen falsas promesas de bienestar, mediadas por el deterioro que generan sobre la biodiversidad y su capacidad de ejercer sus funciones de controlador natural, entre otros, el costo social, económico, y a final de cuentas ambiental, será muy alto. Podría decirse que un mundo menos biodiverso será, seguramente, un mundo más propenso a enfermarse.

Esto nos lleva a pensar que nuestra gestión para la conservación de la biodiversidad, en medio de escenarios de desarrollo, es muy pobre y que apenas se limita a tratar de cubrir el daño con soluciones “blandas” y mal panificadas que realmente no contribuyen a recuperar procesos y especies que generan relaciones importantes para el mantenimiento de procesos biológicos y evolutivos. El control de estas enfermedades, o zoonosis, es uno de estos.

Es necesario entonces incluir la gestión hacia la conservación adecuada de la biodiversidad, asociada a nuestros modelos de desarrollo. Este tipo de acciones seguramente permitirá que aumenten nuestras probabilidades de sobrevivencia y bienestar futuros, además de las del resto de las especies que conviven con nosotros en este planeta. Es urgente y necesario acudir al llamado que nos hace la naturaleza y rectificar nuestras relaciones negativas con la biodiversidad. No podemos seguir pensando que está ahí para que la arrasemos sin esperar consecuencia alguna, ya que esta actitud ingenua y despectiva nos pone en un camino muy difícil de sortear. La actual pandemia de la COVID-19 es un claro ejemplo de lo que sucede cuando no generamos relaciones positivas con la biodiversidad.

* Germán Jiménez es profesor asociado e investigador en manejo y conservación de fauna silvestre en la Unidad de Ecología y Sistemática (UNESIS), adscrito al Departamento de Biología de la PUJ, desde 2001. Biólogo Universidad de Los Andes, con maestría en Conservación de la Biodiversidad CATIE (Costa Rica) y doctorado en Ciencias Biológicas de la Pontificia Universidad Javeriana

Química computacional: es posible conseguir resultados desde casa

Química computacional: es posible conseguir resultados desde casa

quimica_computacionalLa química computacional (QC) se define de manera sencilla en el libro de oro de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) como una disciplina que utiliza métodos matemáticos para el cálculo de propiedades moleculares o para la simulación del comportamiento molecular. En principio parece algo muy abstracto, tanto así que incluso en mis años de doctorado aún escuchaba comentarios como que los que trabajamos con química computacional estamos en ¡búsqueda del electrón perdido!

Sin embargo, hoy en día, la situación viene cambiando vertiginosamente y esta rama de la química está sumando cada vez más simpatizantes. En gran parte esto se debe al empleo de una amplia gama de técnicas teóricas en estado dinámico de mejora, su implementación en programas de cómputo eficientes, así como al gran avance en la velocidad de cálculo y capacidad de memoria del hardware de alto rendimiento.

Además, en tiempos de pandemia, lo que nos ha obligado a recluirnos en casa, los investigadores y estudiantes hemos visto como se ha limitado significativamente el acceso a los laboratorios, a los reactivos y a los materiales, lo cual no nos ha permitido avanzar normalmente en proyectos de investigación, trabajos de grado y tesis de maestría y doctorales. Pero la investigación a nivel computacional ofrece una opción segura y eficiente para continuar activamente investigando.

Entre las ventajas de la QC que siempre se han contemplado está abaratar costos al evitar realizar muchos experimentos, predecir cuáles pueden ser las moléculas y/o condiciones más favorables para ciertas reacciones, o estudiar sistemas muy inestables que pueden descomponerse en milisegundos. Hoy, más que nunca, ¡Cómo no contar como ventaja el hecho de que esta herramienta computacional hace realidad el que la bata, los reactivos y los materiales de laboratorio no sean siempre obligatorios y que en tiempos de pandemia sea factible obtener resultados de investigación sin trasladarse a los laboratorios, disminuyendo el riesgo de infección!

Adicionalmente, desde mi punto de vista, en estos tiempos posmodernos cada vez se van haciendo más difusos los límites de cuáles son los sistemas y aproximaciones específicos según las diferentes ciencias y estamos empezando a apropiarnos del término más holístico de simulación computacional en lugar de, por ejemplo, química, física y/o biología computacional. Ahora se puede oír hablar a un químico computacional de cálculos bioinformáticos, a un bioinformático sobre cálculos de estructura electrónica, a un físico de interacciones no-covalentes en sistemas supramoleculares, a ingenieros químicos de cálculos de catalizadores empleando ondas planas, a químicos usando Chemkin (un software especializado) y haciendo simulaciones de llamas laminares o de motores de movimiento de pistón opuesto.

Y es que la investigación es dinámica, y los científicos se han dado cuenta de que las propuestas de corte interdisciplinar logran mejores apreciaciones de los entes financiadores y así mismo los investigadores se van moldeando, van haciendo contactos y sus estudiantes van involucrándose con diferentes herramientas, con diferentes programas y por qué no, con trabajo experimental y computacional al tiempo.

Estoy segura de que de este tiempo de pandemia resultarán muchos y valiosos aprendizajes, entre ellos un mayor posicionamiento en Colombia de la simulación computacional como herramienta interpretativa y predictiva tanto cualitativa como cuantitativa de gran valía.

* Sol Milena Mejía Chica es profesora asociada adscrita al Departamento de Química de la PUJ. En el 2014 abrió la línea de investigación en Química Computacional del Grupo de Investigación Fitoquímica Universidad Javeriana (GIFUJ). Sus estudios de pregrado (Química) y postgrado (Doctorado en Ciencias Químicas) son de la Universidad de Antioquia. Posteriormente realizó dos postdoctorados en la University of Adelaide y en la Universidad Autónoma de México.

“La utilidad del conocimiento inútil”

“La utilidad del conocimiento inútil”

Julio Mario HoyosCon este título, en 1939 el educador estadounidense Abraham Flexner publicó un artículo en Harper´s Magazine sobre la importancia de la ciencia básica en la aplicada. Desde mi punto de vista, este escrito cae “como anillo al dedo” ante la situación que estamos viviendo con la pandemia que nos aqueja. ¿Esto por qué? Porque la investigación que se ha desarrollado con el fin de descubrir las características moleculares, las potencialidades infecciosas y las formas de atacar de este espinoso virus, difícilmente se hubiera podido llevar a cabo en tan poco tiempo sin una ciencia básica poderosa de respaldo.

La controversia entre esos, llamémoslos así, tipos de ciencias, no es nueva. Un proceso ilustrador es el que nos muestra el invento de la lámpara para mineros por el químico inglés Humphry Davy quien, en 1815, demostró que su sabiduría básica en química era aplicable en la construcción de algún dispositivo, transformando así aquella en lo que se conocía como “el conocimiento útil”.

Al afirmar que la investigación básica se lleva a cabo por el deseo de satisfacer la curiosidad, respondiendo así a preguntas sobre la estructura y función del mundo en que vivimos, Flexner pone el ejemplo del trabajo aplicado llevado a cabo por el ingeniero italiano Guglielmo Marconi en la transmisión de mensajes de manera inalámbrica por el telégrafo, y las investigaciones teóricas fundamentales de los físicos alemanes Heinrich Hertz y James Clerk Maxwell sobre magnetismo y electricidad a finales del siglo XIX.

Los que trabajamos en ciencia básica, sabemos las dificultades que esta tiene para ser financiada y para lograr hacerla necesaria ante entidades que consultan a otros investigadores, es decir, a colegas nuestros. A este conocimiento “inútil”, el premio Nobel de química de 1967 George Porter prefería llamarlo “investigación aún no aplicada”: ¿por qué no adoptar más bien esta denominación? Volviendo entonces a la malhadada pandemia, podríamos decir que los logros que se han tenido en el descubrimiento de la estructura y función del virus y, sobre todo, en la producción de las vacunas contra el SARS-CoV-2, de manera tan rápida, es producto del inmenso conocimiento previo que hay al respecto, desde el descubrimiento de la estructura de los ácidos nucleicos, hasta los estudios del RNAm y su potencial uso en la obtención de vacunas. Esto último ha sido fundamental para que, en menos de un año, hayan aparecido vacunas con esta tecnología, principalmente por el trabajo hecho en los años 90 del siglo XX por la bióloga húngara Katalin Karikó quien parece ser que fue la primera persona en sugerir en hacer tratamientos y vacunas con base en el RNAm. Todo lo anterior muestra que los Estados deben mantener el apoyo a la investigación básica, pero, ojalá, esta enfermedad no sea la única fuente de interés de las instituciones financiadoras pues necesitamos dinero para muchos otros trabajos teóricos y prácticos en investigación “aún no aplicada”.

Julio Mario Hoyos es profesor titular adscrito al Departamento de Biología de la PUJ, Unidad de Ecología y Sistemática (UNESIS), desde 1988. También es biólogo de la Universidad Nacional de Colombia con Maestría en Sistemática de la misma Universidad, tiene un DEA en Sistemática del Museo de Historia Natural de París, Francia, y un Ph.D. en Ciencias del mismo museo* Continue reading

Las bondades de las plantas medicinales en tiempos de cuarentena

Las bondades de las plantas medicinales en tiempos de cuarentena

Las medidas de cuarentena y aislamiento social que las autoridades han decretado para disminuir la propagación del coronavirus han exacerbado diversos trastornos del sistema nervioso.columnista Siendo así, ¿pueden las bondades terapéuticas de las plantas ayudarnos a lidiar con algunos de estos padecimientos?

Según la Organización Mundial de la Salud, la pandemia ha generado un incremento en la demanda de servicios de salud mental. El encierro, la incertidumbre, el duelo han incrementado el consumo de alcohol y otras drogas, así como los problemas de insomnio y ansiedad. Como todos lo hemos experimentado, no lograr un descanso adecuado en la noche conlleva a signos de agotamiento diurno, somnolencia e irritabilidad. Y aunque es normal padecer de episodios transitorios de insomnio y ansiedad, los problemas aparecen cuando se vuelven reiterativos e interfieren en nuestras actividades normales.

A lo largo de la historia las culturas han empleado las propiedades de las plantas para reducir la ansiedad e inducir el sueño. En nuestro medio contamos con una buena variedad de plantas que tienen propiedades sedantes e hipnóticas. Según el Listado de Plantas Medicinales Aceptadas con Fines Terapéuticos, publicado por el INVIMA, contamos con al menos diez tipos de ellas cuya eficacia y seguridad para tratar estos padecimientos han sido probadas mediante una larga historia de uso tradicional, junto con evidencia basada en estudios científicos.

Para el tratamiento de la ansiedad y los trastornos del sueño de origen nervioso contamos con el cidrón, el amansatoros, el toronjil, la pasiflora, la curuba, el pronto alivio, la valeriana y la verbena. Así mismo, la lechuga nos ofrece sus propiedades terapéuticas para el tratamiento del insomnio y el lúpulo contribuye al alivio de síntomas leves de estrés mental y ayuda a conciliar el sueño.

Un aspecto muy importante para lograr un uso efectivo y seguro de estas plantas medicinales es contar con la suficiente información acerca de las condiciones adecuadas para su consumo. La acción terapéutica de las plantas se basa en el contenido de una o varias sustancias químicas, llamadas principios activos, que tienen la capacidad de actuar sobre nuestro organismo para contrarrestar los efectos de las enfermedades, es decir, de actuar como un medicamento botánico.

En este sentido debemos consumirlas acorde con la frecuencia y las cantidades que se han determinado con base en el conocimiento tradicional y los estudios científicos. El uso prolongado de una planta con propiedades sedantes o hipnóticas puede causar dependencia o su consumo excesivo puede generar otras alteraciones en el organismo.

En el comercio encontramos productos fitoterapéuticos que contienen una o varias de estas plantas en asociación, cuyas indicaciones y modo de empleo están definidas en las etiquetas y, aunque son productos de venta libre, su consumo se debe hacer de manera responsable.

Ante la ansiedad y las alteraciones del sueño encontramos en nuestras plantas medicinales una alternativa natural, efectiva y segura, que junto con buenos hábitos nos pueden asegurar una vida más tranquila y un adecuado descanso en tiempos de cuarentena.

* Néstor García es profesor del Departamento de Biología de la Pontificia Universidad Javeriana. Continue reading

Vacunación Covid: la tormenta perfecta en una cadena de suministro

Vacunación Covid: la tormenta perfecta en una cadena de suministro

FotoCamilo-OrtizUna frase que hemos escuchado recurrentemente en los últimos meses es que “debemos aplanar la curva”, haciendo referencia quizás a evitar un  crecimiento exponencial en la función que describe el número de contagios en el tiempo. En matemáticas, una función exponencial sencilla, que ilustra este fenómeno es 2^t: Supongamos, dejando de lado algunos factores importantes, que cada persona contagiada transmite el virus a dos personas más cada día.

En el día cero hay una persona enferma, en el día uno habría dos, en el día dos habría cuatro y así sucesivamente. Para el día diez habría aproximadamente mil personas contagiadas, pero al cabo de 30 días ¡ya se habrían superado los mil millones de contagios! Esto ilustra la rapidez con la que crece una función exponencial.

Ahora bien, la mayor preocupación sobre la rapidez de expansión de un virus usualmente se sustenta en la capacidad de respuesta que tiene el sistema de salud. Desde el comienzo de la pandemia se han registrado, según el instituto Nacional de Salud, aproximadamente 2’500.000 resultados positivos de pruebas COVID en Colombia y desafortunadamente durante varios meses los hospitales se vieron con el agua al cuello para atender a la población.

Hace unos días, con la llegada del primer lote de vacunas a Colombia se vio una luz de esperanza para dar fin a la pandemia. Al mismo tiempo se empezaron a evidenciar las difíciles decisiones logísticas y de transporte que se avecinan para lograr una eficiente vacunación de los ciudadanos colombianos. Me refiero en concreto a la noticia sobre el escaso número de vacunas y el tiempo que tardó en recibirlas el departamento del Amazonas, donde además de encontrarse en una situación apremiante por la aparición de nuevas cepas del virus, están aislados geográficamente de los siete grandes centros regionales establecidos para la gestión de las vacunas: Bogotá, Medellín, Cartagena, Pereira, Bucaramanga, Cali y Barranquilla.

Según el gobierno nacional, se recibirán unas 50’000.000 de dosis de vacunas en un año, las cuales, en casi todos los casos, requieren un manejo especial en cuanto a temperatura y tiempo de vida fuera de la cadena de frio. Adicional a esto, el ministro de Salud ha mencionado que el país tiene la capacidad de vacunar a 100.000 personas diariamente. Esto es la tormenta perfecta para una cadena de suministro.

¿Dónde se deben ubicar los centros de vacunación para tener un balance costo-cobertura optimo? ¿Cómo se cubrirá a las poblaciones más alejadas en el menor tiempo? ¿Cómo se transportarán las vacunas siendo costo-eficientes? ¿Cuántas personas capacitadas para vacunar se necesitan en cada centro? ¿Cómo gestionar el inventario global y local de vacunas y suministros necesarios del país? Todo esto, teniendo en cuenta que las vacunas tienen un tiempo de unos cinco días para ser utilizadas una vez abandonen la cadena de frio y además que se deben compartir recursos logísticos con otros bienes y servicios, que en la mayoría de los casos han incrementado su demanda, como el e-commerce.

Estas preguntas son solo algunos ejemplos de las decisiones complejas que se deben tomar de aquí en adelante. Lamentablemente, según la OMS, antes de la pandemia ya se perdía cerca del 50 % de las vacunas en la cadena de suministro por su mal manejo, así que resulta fundamental tener una planeación adecuada y bien estructurada para la toma de decisiones en este proceso de vacunación masiva y en tan corto tiempo.

Para dar respuesta a algunas de estas preguntas, en este y otros contextos, investigadores trabajan en el desarrollo de modelos de decisión y algoritmos especializados que típicamente están atados a resolver problemas de optimización combinatoria, en los cuales se define un conjunto de soluciones factibles y una función objetivo que permite compararlas para determinar cuál es la mejor.

Durante esta pandemia, ya se utilizaron, con cierto nivel de éxito, la analítica de datos descriptiva y la predictiva para entender y predecir cómo se comporta el virus en la población. Ahora, debemos hacer uso de la analítica prescriptiva (optimización) para determinar cuál es el mejor camino que conlleve una vacunación rápida y eficiente.

Paradójicamente, así como la curva de contagios, en un problema de optimización combinatoria, el tamaño del conjunto de soluciones factibles crece de manera exponencial a medida que crece el problema, lo cual dificulta enormemente hallar la mejor solución. Por eso, cuando hablamos de 50 millones de vacunas en poco tiempo, hablamos de un gran reto para dar solución a problemas de optimización matemática. No obstante, gracias al increíble desarrollo tecnológico y al entendimiento matemático que tenemos de estos problemas, hoy en día es posible resolver casos con millones de variables y restricciones en tan solo unos segundos.

En mi opinión, el reto es inmenso pero tenemos las herramientas para navegar a través de esta parte de la tormenta.

*Camilo Ortiz es profesor del Departamento de Matemáticas de la Pontificia Universidad Javeriana. Es matemático e ingeniero Javeriano con doctorado en ingeniería de la Universidad de Concordia en Montreal y estancia postdoctoral en Ciencias de la Computación de la misma Universidad y el Instituto para la Valorización de los datos (IVADO). Su área de trabajo es la optimización discreta aplicada a resolver problemas de logística y transporte.


Esta columna de opinión es la segunda entrega del especial que se suma a la conmemoración de los 50 años de la Facultad de Ciencias de la Pontificia Universidad Javeriana.

El mito de que Colombia es un país rico en agua

El mito de que Colombia es un país rico en agua

No por tener abundancia en ríos y costas sobre dos mares, Colombia es un país rico en agua. Es cierto que su posición privilegiada en una de las zonas más lluviosas del planeta, produce grandes y torrentosos ríos que corren a lo largo de la geografía. Además, de acuerdo con un estudio del Instituto Alexander von Humboldt publicado en 2015, más del 25% del territorio nacional está constituido por humedales. Esto parece ser consistente con que en los años en que el Fenómeno de la Niña es más fuerte, una parte importante del país sufre de inundaciones. Pero ¿toda esta agua está disponible para su uso por parte de las poblaciones?

La emergencia invernal que sucede cada cierto tiempo nos muestra el poder de los ríos que reclaman sus humedales. Tal es el caso reciente del río Atrato en el departamento del Chocó, que se llevó puentes y enseres de los pobladores en sus riberas. Estos fenómenos son recurrentes en una de las zonas más lluviosas del mundo: sobre cada metro de la superficie de este departamento, una columna de agua de más de siete metros de altura cae al año en forma de lluvia. Lo que parecería inverosímil es que los pobladores de estas zonas sufran por falta de agua, tanto, que hace unos años, fruto de unas semanas de sequía, fue necesario que la Fuerza Aérea Colombiana llevase agua desde Bogotá a Quibdó para suplir las necesidades básicas de la población. Debido a que en esta zona, generalmente llueve prácticamente todos los días, cada cual puede recoger el agua lluvia usando sistemas instalados en sus tejados. Pero claro, más de siete días sin un aguacero puede causar un serio desabastecimiento.

El concepto de riqueza tiene varias interpretaciones, pero se suele dar valor al agua en función de su uso. Es muy frecuente que en los primeros meses del año abunden las noticias de municipios que no tienen suficiente agua para la población. La discrepancia que existe entre la cantidad y la disponibilidad de agua para su uso, se explica principalmente por la estacionalidad de las lluvias. La estación seca define realmente cuánta agua queda disponible para el consumo y la agricultura. Cuando el agua que cae es menos que la que se evapora y la que usan las plantas, se habla de que existe un déficit y algún grado de aridez. De acuerdo con datos del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), la cuarta parte del país sufre de sequía, siendo las zonas más pobladas donde este déficit es mayor. Colombia, tal vez es un país muy rico en la variedad y cantidad de ecosistemas acuáticos, pero el agua disponible para el uso de la población es otro asunto.

Algunos de los escenarios del cambio climático sugieren que los períodos de lluvias serán mucho más húmedos, y la estación seca será más intensa. Las primeras proyecciones sobre los escenarios de dicho fenómeno fueron realizadas hace más de 20 años y el futuro se ha vuelto un presente en donde cada año el clima parece más extremo. Así, en términos de las necesidades de los colombianos, el país está más cerca de ser deficitario que rico en agua.

Bajo este panorama, es necesario afrontar con urgencia varios temas pendientes, como el desarrollo de la infraestructura que permita el aprovisionamiento básico de agua para toda la población, la gestión integral del recurso y la protección de los ecosistemas acuáticos. Algunos tenemos la percepción de que las décadas pasan en Colombia y no se avanza de manera efectiva en estos temas. Es cierto que la complejidad física, la variabilidad climática y la naturaleza anfibia del territorio requieren de una creatividad en el desarrollo de las obras que garantice agua de buena calidad en todas las regiones. No obstante, hoy en día existen en el mundo las tecnologías para afrontar las singularidades de nuestro territorio.

Es irónico que algunos países con menor cantidad de lluvia como Israel o España puedan garantizar una mejor cobertura del recurso. Por otro lado, cada día hay más evidencias de que el desarrollo económico solo puede ocurrir garantizando la sostenibilidad de los ecosistemas. No es un secreto que la mayor parte de las cuencas más importantes del país están sometidas a grandes afectaciones y que urge la restauración de muchas áreas y un manejo integral y sostenible de las mismas. Abordar y resolver todos estos problemas nos ayudará a pasar del mito de la riqueza a la realidad del déficit.

*Director del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad Javeriana. Investigador del Instituto Javeriano del Agua.


Esta columna de opinión es la primera entrega del especial que se suma a la conmemoración de los 50 años de la Facultad de Ciencias de la Pontificia Universidad Javeriana.