Células

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Microtúbulos (naranja) dentro de una célula. El núcleo se muestra en cian.

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Microtúbulos (naranja) dentro de una célula. El núcleo se muestra en cian.

Fotografía galardonada con el séptimo premio.

Obtenida con microscopio confocal (63X)

 

Foto: Jason Kirk / Nikon Small World 2020

Un eslabón microbiano perdido

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Un eslabón microbiano perdido

2019 ha sido un gran año para la microbiología. Y es que este año se ha producido una revelación que arroja luz a la controversia sobre el origen de los eucariotas, el grupo que abarca todas las plantas y animales, incluidos los humanos. Se trata de una cepa llamada MK-D1 de un organismo conocido como Prometheoarchaeum syntrophicum: un miembro del recientemente reconocido grupo de microbios Asgard, que no son bacterias sino unos organismos que conforman una rama de la vida completamente separada llamada arquea. Los Asgard eran conocidos solo por fragmentos de ADN aislados de sedimentos de aguas profundas y otros ambientes extremos. Sorprendentemente, esos fragmentos contienen genes que anteriormente se pensaba que solo se encontraban en eucariotas, organismos con células que tienen núcleos y orgánulos como las mitocondrias. Los análisis comparativos de ADN indicaron que los Asgards, o alguno de sus parientes antiguos, podrían haber dado lugar a las células eucariotas. Esa idea radical reduciría los dominios de la vida de tres -arqueas, eucariotas y bacterias-  a dos: bacterias y arqueas, relegando a los eucariotas a un subconjunto de arqueas. Sin embargo dadas las escasas evidencias aún disponibles, muchos investigadores se han mostrado escépticos hacia esta nueva hipótesis. 

Foto: Imachi and Nubo et al.

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Division de un fibroblasto

Fibroblasto humano sometido a división celular, que muestra actina en gris; miosina II, en verde y ADN en magenta.

 

Microscopía de Iluminación estructurada

60x

Foto: Nilay Taneja / Dr. Dylan Burnette

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Células de mono verde africano

Células de mono verde africano (COS-7) teñidas para observar actina y microtúbulos

 

Microscopía de reducción de emisiones estimuladas (STED)

100x

Foto :Andrew Moore / Dra. Erika Holzbaur

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Tan sólo una célula

¿Cuánto pesa una célula humana? En octubre, investigadores en Suiza dieron a conocer esta pequeña balanza en voladizo diseñada para detectar las más mínimas fluctuaciones en la masa de una célula viva.

Foto: Martin Oeggerli / Micronaut.ch / ETH Zurich / University of Basel

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La resistencia de las bacterias

Las células de mamíferos son demasiado débiles y se rompen fácilmente. Las células bacterianas, sin embargo, tienen paredes celulares resistentes que pueden sobrevivir a condiciones relativamente duras, como las fuerzas aplicadas a la tinta cuando se empuja a través de la boquilla de una impresora. Además, las bacterias, a diferencia de las células de mamíferos, son compatibles con la mayoría de los hidrogeles, materiales semejantes a los geles que están hechos de una mezcla de agua y una mezcla de polímeros.

Foto: Xuanhe Zhao et al / MIT

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"Brain on a chip"

Técnica utilizada: microscopía confocal

Las células madre neuronales tienen la capacidad de diferenciarse en todos los tipos de células del sistema nervioso. En la imagen puede apreciarse como los científicos están investigando el modo en que las células madre neuronales crecen en un gel sintético llamado PEG. Tras sólo dos semanas, las células madre - en magenta- produjeron varias fibras nerviosas, en verde. Estas fibras se formaron en base al gradiente de concentración del Gel PEG, lo que proporciona a los investigadores una valiosa información sobre cómo el ambiente afecta a la organización estructural en la formación de nuevo tejido nervioso. 

Este experimento se enmarca dentro del proyecto "Human-on-a-Chip", el cual cuestiona la ineficiencia y el costo de las pruebas tradicionales de algunos fármacos. Los investigadores han ideado formas de cultivar órganos en miniatura sobre chips de plástico que esperan, puedan ser conectados para representar el cuerpo humano. Esto podría utilizarse para predecir con exactitud la eficacia y toxicidad de los medicamentos, vacunas o algunas drogas,  eliminando así la necesidad realizar pruebas en animales en la investigación médica.

http://www.wellcomeimageawards.org/2017/

 

Foto: Collin Edington and Iris Lee / © Massachusetts Institute of Technology (MIT)

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"Zebrafish eye and neuromasts"

Técnica utilizada: microscopía confocal.

Este embrión de pez cebra, de tan solo cuatro días de edad, ha sido modificado genéticamente mediante dos mecanismos ampliamente utilizados en investigación genética. Así, a partir de la tecnología de edición de ADN conocida como CRISPR / Cas9, se introdujo, junto al gen objeto de estudio de los investigadores, otro gen llamado Gal4. Más tarde estos "peces Gal4" fueron seleccionados prestando una especial atención a aquellos en los que la activación de dicho gen diera como resultado la florescencia roja que vemos en la imagen. 

Los científicos están utilizando estos peces Gal4 para estudiar un gen que se expresa en el cristalino del ojo -círculo rojo en el centro de la imagen-, en la cabeza, y en las células llamadas neuromastos (puntos rojos). Los neuromastos forman un sistema sensorial que en los peces responde a los movimientos del agua circundante, por lo que tiene importantes implicaciones en una gran variedad de comportamientos. El sistema nervioso de este pez también ha sido teñido para su estudio y se muestra en colores verdes y azulados. 

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Foto: Ingrid Lekk and Steve Wilson, University College London

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"Developing spinal cord"

Técnica utilizada: microscopía confocal.
Nuestras espinas dorsales son las encargadas de proteger la médula espinal, que conecta todos los nervios de nuestro cuerpo con el cerebro. La médula espinal se forma a partir de una estructura llamada tubo neural, que se desarrolla durante el primer mes de embarazo. Esta serie de tres imágenes muestra el extremo abierto del tubo neural de un ratón. En cada imagen aparece resaltado -en azul-  cada uno de los tres principales tipos de tejido que se forman durante el desarrollo embrionario.

A la izquierda encontraremos el tubo neural en sí mismo, que se convertirá en el cerebro, la columna vertebral y los nervios. A la derecha encontramos el ectodermo. La palabra "ectodermo" proviene de los vocablos griegos "ektos" que significa "exterior" y "dermis" que significa piel. A partir de este tejido se formarán la piel, los dientes y el cabello. En la imagen central se muestra el mesodermo -también del griego, "piel media"- , que formará los órganos.

Durante el desarrollo embrionario pueden producirse problemas en la formación del tubo neural.  Algunos de ellos pueden desembocar en una malformación conocida como espina bífida, en la que los huesos de la columna vertebral y la médula espinal no se forman correctamente. Los investigadores están estudiando el proceso en ratones para tratar de prevenir el desarrollo de estas malformaciones en seres humanos.

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Foto: Gabriel Galea, University College London

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"The Placenta Rainbow"

Técnica utilizada: microscopía confocal.
La presente imagen destaca las diferencias en el desarrollo de la placenta en ratones cuyo sistema inmunológico ha sido manipulado. Estas placentas se investigaron a los 12 días de un período de gestación que dura un total de 20,  justo en el momento en el que la placenta ha adquirido su forma característica pero todavía se está desarrollando.

Estas placentas son de ratones con sistemas inmunológicos genéticamente diferentes, y han sido teñidas para destacar tres proteínas. El azul representa el núcleo, donde se almacena y controla el ADN; los vasos sanguíneos están teñidos de rojo; y los trofoblastos, -las primeras células que se forman en el embrión en desarrollo- corresponden a la tinción verde.  Los colores adicionales se encuentran presentes debido a la expresión de dos o más de estas proteínas en la misma célula. La variación del color indica los efectos que las diferencias en el sistema inmunológico de la madre pueden tener en el desarrollo placentario. Tales técnicas podrían ayudarnos a entender, identificar y tratar algunas de las complicaciones que surgen durante el embarazo en humanos.

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Foto: Suchita Nadkarni, William Harvey Research Institute, Queen Mary University of London

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"Unravelled DNA in a human lung cell"

Técnica utilizada: microscopía de super-resolución.
Para que plantas y animales crezcan y permanezcan sanos, sus células necesitan tener la capacidad de replicarse. Durante la división celular, también conocida como mitosis, el ADN que se encuentra en el núcleo la célula se copia, transmitiendo la misma información genética a las dos nuevas células hijas. En esta imagen se muestra el núcleo de una de estas dos nuevas células.

El ADN ha quedado atrapado de alguna manera durante la división celular y se encuentra en tensión entre las dos células. Esto ha propiciado que este se despliegue dentro del núcleo, de forma que se pueden apreciar las hebras de ADN a través de él. A medida que las nuevas células se sdividen, la tensión generada por la separación de las hebras de ADN ha deformado la envoltura del núcleo, circular en condiciones normales.

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Foto: Ezequiel Miron, University of Oxford

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"Surface of a mouse retina"

Técnica utilizada: microscopía confocal.
La retina, situada en la parte posterior del ojo, contiene las células sensibles a la luz responsables de convertir esta en señales nerviosas eléctricas que el cerebro puede procesar. Como resultado del envejecimiento o lesiones, la retina puede perder esta función, causando la pérdida de visión. Esta imagen fue creada cosiendo digitalmente un conjunto de 400 imágenes para formar una que abarcara la superficie completa de una retina de ratón.

 

Los vasos sanguíneos -azul- irradian desde el centro de la imagen. Los astrocitos -células especializadas del sistema nervioso- se muestran en rojo y verde. Estas células desempeñan muchas funciones. Entre ellas se incluyen el suministro de nutrientes a nervios y cerebro, o  el apoyo en los procesos de reparación cerebral y de la médula espinal después de un lesión. Son muy importantes para la supervivencia y regeneración de las células nerviosas. Aquí, los científicos están investigando si la función de los astrocitos cambia durante la degeneración retiniana, lo que puede conducir al desarrollo de nuevos tratamientos para la pérdida de la visión.

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Foto: Gabriel Luna, Neuroscience Research Institute, University of California, Santa Barbara

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"Language pathways of the brain"

Técnica utilizada: tractografía. Combina la obtención de imagenes por resonancia magnética (IRM) y su análisis asistido por ordenador. 

El cerebro está compuesto de dos tipos de materia. La materia o sustancia gris contiene las células nerviosas y es la responsable del procesamiento de la información. La materia o sustancia blanca, al contrario, esta formada por las fibras nerviosas que contienen los axones de las neuronas, y funciona conectando estas áreas de materia gris permitiendo que la información sea transferida entre áreas distantes del cerebro. En este sentido, las áreas cerebrales responsables del habla y el lenguaje se encuentran asignadas a dos regiones cerebrales diferentes. Esta imagen muestra una reconstrucción impresa en 3D del modo en que materia blanca conecta estas dos áreas; una ruta neuronal que recibe el nombre de fascículo arqueado. 

 

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Foto: Stephanie J. Forkel; Ahmad Beyh, Natbrainlab, King’s College London / Alfonso de Lara Rubio, King’s College London

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Células ganglionares de la retina de un ratón

University of California, San Diego, National Center for Microscopy and Imaging Research (NCMIR), USA

Imagen obtenida mediante microscopía confocal / fluorescencia: 40X

Foto: Dr. Keunyoung Kim / NIKON Small World Photomicrography 2016

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Roseta neuronal humana

Rockefeller University, Brivanlou Laboratory, New York, Nueva York, USA

Roseta neuronal humana: células cerebrales primordiales diferenciadas de las células madre embrionarias

Imagen obtenida mediante microscopio confocal: 10X 

Foto: Dr. Gist F. Croft, Lauren Pietilla, Stephanie Tse, Dr. Szilvia Galgoczi, Maria Fenner, Dr. Ali H. Brivanlou / NIKON Small World Photomicrography 2016

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Cultivo de neuronas

El cultivo de neuronas derivado de células de piel humana (verde), y células de Schwann, un segundo tipo de células cerebrales (rojo).

University of Oxford, Nuffield Department of Clinical Neurosciences Oxford, Reino Unido

Imagen obtenida a partir de un microscopio confocal / inmunofluorescencia/ iPSCs : 20X

Foto: Rebecca Nutbrown / NIKON Small World Photomicrography 2016

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Frontonia sp.

Frontonia es un organismo unicelular de vida libre. En la imagen pueden apreciarse los cilios mediante los que se desplaza así como las presas fagocitadas en su interior. 

Panamá. 

Imagen obtenida mediante microscopio de contraste por interferencia diferencial: 200X

Foto: Rogelio Moreno Gill / NIKON Small World Photomicrography 2016

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Citoquinesis celular

Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, Tennessee, USA 

En la imagen podemos apreciar una célula de HeLa sometida a división celular, en fase de citoquinesis; adn (amarillo), miosina tipo II (azul), filamentos de actina (rojo).  En la citoquinesis, etapa final del ciclo celular, se forma una barrera que separará el material genético recién dividido en dos células hijas.  

Imagen obtenida mediante microscopía de iluminación estructurada: 60X

Foto: Dr. Dylan Burnette / NIKON Small World Photomicrography 2016

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Un bloom de dinoflagelados bioluminiscentes

Foto: Gtres