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profundidades batiales y abisales (superiores a los 1000 metros), donde el carbono quedaría “secuestrado” durante cientos de años, hasta que las masas de agua volvieran a aflorar y entrar en contacto con la atmósfera. La magnitud de la respiración en aguas batiales y abisales, y por tanto la capacidad del océano de secuestrar carbono, dependerán de la cantidad y características de la materia orgánica que se hunde, y de la eficiencia de las comunidades microbianas que viven en la zona mesopelágica en descomponer la materia orgánica en su tránsito hacia el fondo: cuanto más profundo se respire la materia orgánica, más tiempo permanecerá el CO2 respirado almacenado en el interior del océano, sin entrar en contacto con la atmósfera. La materia orgánica que se respira en el fondo del océano procede de tres fuentes principales: restos, materia orgánica disuelta y materia orgánica acarreada en el aparato digestivo de organismos. En el primer caso se trata de los restos de vegetales y animales que se hunden, bien en forma de agregados amorfos de materia orgánica (a veces denominados “nieve marina”) o empaquetados fecales excretados por el zooplancton. La materia orgánica disuelta se transfiere por procesos de difusión o mezcla de masas de agua. Por último, se transporta materia orgánica en el digestivo de organismos del zooplancton que se alimentan durante la noche en aguas superficiales y migran durante el día hacia profundidades de hasta 1000 m, donde excretan y respiran. De los tres procesos el primero parece, sin duda, el más importante en magnitud. Pero queda mucho por averiguar sobre los mecanismos de agregación y disolución de la materia orgánica en las profundidades, sobre los principales grupos de microorganismos responsables de la transformación y respiración de la materia orgánica y sobre las diferencias regionales entre distintos océanos en la cantidad y características de la materia orgánica que se transfiere hacia las zonas abisales y batiales. Todo hace pensar que se ha abierto un apasionante campo de investigación para los próximos años con el estudio de la respiración en las profundidades oceánicas. El paradigma sobre la degradación de materia orgánica en las profundidades oceánicas está cambiando hacia una visión mucho más dinámica, donde zooplancton, protozoos, bacterias y arqueobacterias interaccionan con la materia orgánica, a medida que ésta se transporta hacia el fondo del océano. Recientemente, el Panel Intergubernamental de Cambio Climático, organismo internacional encargado de coordinar los estudios sobre el clima, llamaba la atención de la comunidad científica por la escasez de datos reales sobre distribución y flujos de carbono en el océano, necesarios para validar los modelos de predicción climática basados en el ciclo del carbono en la biosfera. Esperamos que este reto que se nos ofrece cuente con el apoyo social y económico necesario para afrontarlo con garantías de éxito. Las recientes catástrofes provocadas por petroleros han puesto de manifiesto que la humanidad tiene más capacidad para trabajar e investigar sobre la superficie de la Luna (o incluso de Marte) que en los fondos oceánicos, que se exINVESTIGACIÓN

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CIENCIA, junio, 2003

tienden por dos terceras partes de nuestro propio planeta. El estudio de los procesos ecológicos que tienen lugar en el océano profundo es un reto que se ha de abordar de forma imperativa en el siglo XXI. JAVIER ARÍSTEGUI Facultad de Ciencias del Mar, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, Islas Canarias CARLOS M. DUARTE y SUSANA AGUSTÍ Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA), CSIC-Univ. Islas Baleares

Conexión entre el ciclo celular y los telómeros Importancia para el cáncer

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a regulación de la división celular es decisiva para el desarrollo normal de los organismos multicelulares; la pérdida de este control conduce al cáncer. Por ello, las células están programadas para dividirse un número determinado de veces. Este límite en la capacidad proliferativa permite que las células se dividan lo suficiente para cubrir las necesidades proliferativas a lo largo de la vida de un organismo y sirve como freno frente a una proliferación celular excesiva, actuando así como una barrera protectora frente al cáncer. Las células humanas en cultivo tienen una capacidad proliferativa limitada. Tras la acumulación de un número característico de divisiones, entran en un estado de senescencia, no proliferativo. Este estado se mantiene gracias a proteínas como p53 y Rb (retinoblastoma), que controlan el ciclo celular y actúan como supresores tumorales bloqueando la progresión a través del ciclo. Rb es un regulador clave del ciclo celular ya que controla el paso a través del “punto de restricción”, situado al final de la fase G1. Una vez superado este punto, la célula ya no responde a señales extracelulares reguladoras del crecimiento y avanza hacia la división. Si se eliminan estos supresores tumorales, las células escapan de la senescencia y pueden seguir dividiéndose aunque no de forma indefinida. Existe otro freno que las células deben superar para poder convertirse en inmortales: el acortamiento telomérico. Los telómeros son secuencias de ADN repetitivo que protegen los extremos de los cromosomas. Se mantienen tales secuencias gracias a la telomerasa, que añade repeticiones teloméricas al final de los cromosomas para compensar la pérdida de secuencias que se produce durante la replicación del ADN. La mayoría de las células somáticas humanas carecen de actividad telomerasa; los telómeros se van acortando progresivamente tras cada ciclo de división celular. Se ha propuesto que los telómeros son el “reloj mitótico” que cuenta el número de veces que la célula se ha dividido, de tal forma que, cuando se al37


La figura muestra las dos poblaciones (una que posee telómeros de longitud normal y otra con telómeros extremadamente largos) presentes en las células TKO. Nótese la diferencia en intensidad de los telómeros (en amarillo) entre las dos células

canza una longitud telomérica crítica, la célula deja de dividirse. Así, cuando en células humanas en cultivo se inactivan p53 y Rb las células pueden seguir dividiéndose, pero en cada división que se produce el telómero se va acortando. Tras unas cuantas divisiones, se alcanza una longitud telomérica crítica y las células entran en crisis. Para lograr superar esta crisis, las células deben buscar algún mecanismo que les permita mantener sus telómeros, por ejemplo, mediante la activación de la telomerasa. Por tanto, existen dos mecanismos claves en el control de la división celular: el reloj mitótico y los supresores tumorales. El reloj mitótico (los telómeros) cuenta el número de veces que una célula se ha dividido y determina el momento en que una célula ha de dejar de hacerlo; los supresores tumorales cuidan de llevar a cabo esta parada. Para que una célula se convierta en tumoral ha de lograr burlar los dos mecanismos. Así, la mayoría de los tumores humanos han activado la enzima telomerasa para proteger sus telómeros y desactivado los supresores tumorales Rb y p53 para poder crecer indefinidamente. En un reciente estudio llevado a cabo en fibroblastos embrionarios de ratón (murine embryo fibroblasts, MEF) hemos logrado establecer una conexión entre estas dos vías. En el ratón, la familia de proteínas Rb está constituida por tres miembros: Rb1 (retinoblastoma 1), Rbl1 ( retinoblastoma-like 1) y Rbl2 ( retinoblastoma-like 2). Se había descrito que los MEF que carecen de estas tres proteínas (triple knock-out, TKO) no atraviesan por la etapa de senescencia y podían dividirse indefinidamente. A través de un análisis más detallado hemos podido establecer que, cuando estas células se cultivan aparecen dos poblaciones diferentes: la que posee telómeros de longitud normal y la que muestra telómeros extremadamente largos. Al principio la población con telómeros normales es mayoritaria (87 % de células con telómeros normales frente a un 13 % de células con telómeros largos). A medida que aumenta el número de pases en cultivo, el porcentaje de células con telómeros de longitud normal disminuye desde el 87 % a 38

pase 1 hasta el 0 % a pase 9. Estos resultados indican que a medida que los MEF TKO se van dividiendo en cultivo ocurre una rápida selección de las células con telómeros largos. Aunque hemos dicho que los MEF TKO en cultivo se comportan como inmortales, existe un pequeño incremento de muerte celular a pases tempranos (entre pase 4 y pase 6), que desaparece después de pase 6. A la luz de estas observaciones se puede concluir que las células TKO que se seleccionan a través de los pases en cultivo y que son inmortales, también muestran una desregulación de la longitud telomérica. El hecho de poseer telómeros largos no parece ser el único responsable de la inmortalidad de estas células. Los MEF que carecen de Rbl1 y Rbl2 y conservan Rb1 (double knock-out, DKO), aunque también poseen telómeros anormalmente largos, entran en el estado de senescencia tras unos pocos pases en cultivo. Parece que es la pérdida adicional de Rb1 lo que permite que estas células con telómeros extremadamente largos se dividan sin fin. Merced a esos trabajos se ha podido determinar que los miembros de la familia Rb son importantes reguladores de la longitud telomérica en células de mamífero. Ha quedado también demostrada la conexión entre la regulación de la longitud telomérica con el control del ciclo celular. Es posible que los miembros de la familia Rb tengan un papel directo en la regulación de la longitud telomérica, independientemente de su intervención en el control del ciclo celular. Así, cuando se eliminan estas proteínas de la familia Rb, que en condiciones normales ponen freno a la división celular, las células no pueden pararse y se dividen indefinidamente. La rápida elongación telomérica que se ha observado en estas células podría estar ayudando al mantenimiento de su crecimiento inmortal. MARTA GARCÍA-CAO y MARÍA A. BLASCO Depto. de Oncología e Inmunología Centro Nacional de Biotecnología-CSIC

Apoptosis Mecanismos moleculares

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a muerte forma parte de la vida. Esta simple frase describe una de esas paradojas que no por habituales nos resultan más comprensibles y aceptables. Y sin embargo, esta imbricación va más allá de la alternancia entre la vida y la muerte. Así, en la ontogénesis de cada ser vivo pluricelular, la muerte de ciertas células es necesaria en determinadas circunstancias. Acaso el ejemplo más repetido sea el de la construcción de una mano. Producir una mano requiere la muerte de las células que en su primer esbozo ocupaban el espacio comprendido entre lo que finalmente serán nuestros dedos. Además, todo ser vivo debe desembarazarse de las células que a lo largo de su vida han ido acumulando INVESTIGACIÓN

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Conexión entre el ciclo celular y los telómeros