El Laboratorio de Biología Marina ( MBL ) es un centro internacional de investigación y educación en ciencias biológicas y ambientales. [1] Fundada en Woods Hole, Massachusetts , en 1888, la MBL es una institución privada sin fines de lucro que fue independiente durante la mayor parte de su historia, pero que se afilió oficialmente a la Universidad de Chicago el 1 de julio de 2013. [1] [2 ] También colabora con muchas otras instituciones.
En 2023, 60 ganadores del Premio Nobel se han afiliado a MBL como estudiantes, profesores o investigadores. [1] [3] Además, desde 1960, ha habido 137 investigadores del Instituto Médico Howard Hughes , científicos que inician su carrera, investigadores internacionales y profesores; 306 miembros de la Academia Nacional de Ciencias ; y 236 miembros de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias que han estado afiliados al laboratorio. [1]
El Laboratorio de Biología Marina surgió de la visión de varios bostonianos y de Spencer Fullerton Baird , el primer Comisionado de Pesca de los Estados Unidos (un funcionario gubernamental preocupado por el uso de la pesca ). Baird había establecido una estación de investigación de la Comisión de Pesca de los Estados Unidos en Woods Hole en 1882 y tenía la ambición de ampliarla hasta convertirla en un laboratorio importante. Invitó a Alpheus Hyatt a trasladar su laboratorio y escuela de biología marina que había fundado en Norwood-Hyatt House en Annisquam, Massachusetts , a Woods Hole. Inspirado por la breve escuela de verano experimental del biólogo de Harvard Louis Agassiz , la Escuela Anderson de Historia Natural en la isla Penikese , frente a la costa de Woods Hole, Hyatt aceptó la oferta. Con $10,000 recaudados por la Asociación de Educación de la Mujer de Boston y la Sociedad de Historia Natural de Boston , se compró un terreno, se construyó un edificio y se incorporó la MBL con Hyatt como el primer presidente de la junta directiva. La Comisión de Pesca proporcionó un apoyo crucial, incluidos organismos marinos y agua corriente de mar.
El profesor de la Universidad de Chicago, Charles Otis Whitman , un embriólogo, fue contratado para desempeñarse también como el primer director de la MBL. [4] Whitman creía que "en igualdad de condiciones, el investigador es siempre el mejor instructor" y enfatizó la necesidad de combinar investigación y educación en el nuevo laboratorio. El primer curso de verano del MBL proporcionó una introducción de seis semanas a la zoología de invertebrados; También se ofrecieron instalaciones para los investigadores visitantes de verano.
La Biblioteca MBL se estableció en 1889, con la científica y futura fideicomisaria de MBL Cornelia Clapp como bibliotecaria. En 1899, la MBL comenzó a publicar The Biological Bulletin , una revista científica que todavía se edita en la MBL.
Gertrude Stein , más tarde conocida como novelista y coleccionista de arte, participó en el curso de Embriología del MBL en el verano de 1897, mientras que su hermano Leo participó en el curso de Invertebrados. [5] [6] [7]
En un escrito de 1972, Lewis Thomas explicó y elogió la naturaleza del MBL como institución científica. Escribió sobre ello en su columna recurrente del New England Journal of Medicine llamada "Notas de un observador de la biología", en una entrega llamada "The MBL"; [8] el ensayo se recopiló posteriormente en el volumen titulado La vida de una célula: notas de un observador de la biología . [9] : 66–74 Dijo del MBL de ese día: "Hoy en día, se erige como el único centro nacional de biología en este país; es el Laboratorio Biológico Nacional sin haber sido designado oficialmente (o aún financiado) como tal. Su influencia en el crecimiento y desarrollo de la ciencia biológica ha sido equivalente a la de muchas de las universidades del país juntas, ya que ha elegido al talento científico del mundo para la investigación y la enseñanza de cada verano […] Alguien ha contado treinta premios Nobel. que han trabajado en el MBL en un momento u otro. Es sorprendente que una institución así, ejerciendo tanta influencia en la ciencia académica, haya podido permanecer tan absolutamente autónoma. Tiene, sin duda, vínculos y disposiciones de varios tipos. con universidades externas para ciertos programas de posgrado, y se adhiere delicadamente, un tanto ambiguamente, al Instituto Oceanográfico Woods Hole que está justo al final de la calle. Pero nunca ha estado bajo el dominio de ninguna institución externa o agencia gubernamental, ni se le ha dicho nunca qué. cualquier grupo externo puede hacer. […] No hay forma de predecir cómo será el futuro de una institución como el MBL. De una forma u otra, evolucionará. Puede que pronto pase a una nueva fase, con un programa anual de enseñanza e investigación y personal permanente, pero tendrá que lograrlo sin poner en peligro el inmenso poder de sus programas de verano, o se desatará el infierno institucional. . Tendrá que encontrar nuevas formas de relacionarse con las universidades, si quiere que sus programas de posgrado se expandan como deberían. Tendrá que desarrollar nuevas relaciones simbióticas con el Instituto Oceanográfico, ya que ambos lugares tienen mucho en juego. Y tendrá que encontrar más dinero, mucho más (la clase de dinero que sólo poseen los gobiernos federales) sin perder nada de su propia iniciativa. Será un lugar interesante para observar en los años venideros." [9] : 66–74
La MBL se afilió formalmente a la Universidad de Chicago el 1 de julio de 2013. [2] Para promover la investigación y la educación científica, la afiliación se basa en vínculos históricos con la universidad, ya que la MBL fue dirigida por miembros de la facultad de la Universidad de Chicago en su primeras cuatro décadas. El presidente de la universidad preside el consejo de administración de MBL y con su asesoramiento nombra a sus miembros. [10] El Laboratorio es una corporación de Massachusetts sin fines de lucro, cuyo único miembro es la universidad. [11]
En septiembre de 2018, Nipam Patel se convirtió en director del Laboratorio de Biología Marina, [12] sucediendo a Huntington F. Willard . [13]
El MBL cuenta con aproximadamente 250 empleados durante todo el año, de los cuales aproximadamente la mitad son científicos y personal de apoyo científico. [14] A ellos se unen cada año más de 500 científicos visitantes, personal de verano e investigadores asociados de cientos de instituciones de todo el mundo, así como un gran número de profesores y estudiantes que participan en cursos de MBL (en 2016, 550 estudiantes de 333 instituciones y 58 países). [15]
En 2022, 60 ganadores del Premio Nobel se han afiliado a MBL como estudiantes, profesores o investigadores. [1] [3] Además, desde 1960, ha habido 137 investigadores del Instituto Médico Howard Hughes , científicos que inician su carrera, investigadores internacionales y profesores; 306 miembros de la Academia Nacional de Ciencias ; y 236 miembros de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias que han estado afiliados al laboratorio. [1]
Los centros de investigación residentes del MBL son el Centro Eugene Bell de Biología Regenerativa e Ingeniería de Tejidos, el Centro de Ecosistemas y el Centro Josephine Bay Paul de Biología Molecular Comparada y Evolución. Los científicos visitantes están afiliados al Centro Whitman del MBL. Los científicos del Centro Whitman están formados por más de 100 investigadores principales de instituciones académicas de todo el mundo. Otros recursos incluyen el Centro de Recursos Marinos, una instalación avanzada para mantener, cultivar y proporcionar organismos acuáticos y marinos esenciales para la investigación biológica, biomédica y ecológica; y The National Xenopus Resource, que cría y mantiene reservas genéticas de Xenopus (rana); y brinda capacitación en cría de Xenopus, biología celular, imágenes, genética, transgénesis y genómica.
El MBL comparte una biblioteca, la Biblioteca MBLWHOI, con el Instituto Oceanográfico Woods Hole . La Biblioteca MBLWHOI alberga colecciones impresas y electrónicas de ciencias biológicas, biomédicas, ecológicas y oceanográficas, y alberga una colección de archivos en crecimiento, que incluye fotografías y videos de la historia de la MBL. La biblioteca también realiza proyectos de digitalización e informática.
La investigación en el MBL se centra en cuatro temas:
La biología celular, del desarrollo y reproductiva ha sido una parte central de los programas del MBL desde la década de 1890. Los descubrimientos importantes en estos campos en el MBL se remontan a 1899, cuando Jacques Loeb demostró la partenogénesis artificial en huevos de erizo de mar; hasta 1905, cuando Edwin Grant Conklin identificó por primera vez regiones citoplasmáticas de óvulos que están programadas para formar ciertos tejidos u órganos; hasta 1916, cuando Frank Rattray Lillie identificó hormonas circulantes que influyen en la diferenciación sexual (Lillie, 1944). En las dos primeras décadas de la MBL, los citólogos Edmund Beecher Wilson , Nettie Stevens y otros establecieron conexiones entre los cromosomas y la herencia mendeliana, mientras que el colega de Wilson tanto en la MBL como en la Universidad de Columbia, Thomas Hunt Morgan , lanzó el campo de la genética experimental (Pauly, 2000). :158). Keith R. Porter , considerado por muchos como el fundador de la biología celular moderna debido a su trabajo pionero sobre la estructura fina de las células, incluido el descubrimiento de los microtúbulos , llevó a cabo investigaciones en el MBL a partir de 1937 y dirigió el laboratorio desde 1975 hasta 77 (Barlow et al., 1993: 95-115).
El MBL es también un campo de pruebas para nuevas tecnologías en microscopía e imágenes. La disponibilidad de instrumentación de imágenes de vanguardia en los cursos de investigación avanzada del MBL coloca a los profesores y estudiantes a la vanguardia de la experimentación. El distinguido científico del MBL Osamu Shimomura , que se unió al MBL en 1983, recibió el Premio Nobel de Química en 2008 por su descubrimiento de la proteína verde fluorescente (GFP) a principios de los años 1960, que condujo al desarrollo de técnicas revolucionarias para obtener imágenes de células vivas y sus componentes. Las innovaciones del distinguido científico residente Shinya Inoué en microscopía de luz polarizada e imágenes de video desde la década de 1950 han sido fundamentales para aclarar los eventos celulares de la mitosis , incluido su descubrimiento de las fibras del huso .
El MBL ha sido durante mucho tiempo un centro para los expertos mundiales en división celular. A principios de la década de 1980, Tim Hunt , Joan Ruderman y otros del MBL identificaron la primera de una clase de proteínas que regulan el ciclo de división celular ( ciclina ). Hunt recibió el Premio Nobel en 2001 por este trabajo (Hunt, 2004). En 1984, Ron Vale , Michael Sheetz , Joe DeGiorgis y otros descubrieron la cinesina , una proteína motora implicada en la mitosis y otros procesos celulares, durante una investigación de verano sobre MBL. Vale, Sheetz y James Spudich recibieron el Premio Lasker de Investigación Médica Básica 2012 por sus descubrimientos relacionados con los motores moleculares. En 1991, el científico israelí Avram Hershko comenzó a venir al MBL para estudiar el papel que desempeña la proteína ubiquitina en la división celular. En 2004, Hershko ganó el Premio Nobel por su trabajo para establecer el mecanismo básico de degradación de proteínas mediada por ubiquitina.
Una gran parte de los principales biólogos del desarrollo de Estados Unidos, tanto históricamente como hoy, han participado en el Curso de Embriología del MBL como directores, profesores o estudiantes. Un atractivo es la ubicación de Woods Hole y la disponibilidad de organismos marinos, particularmente el erizo de mar , que son ideales para el análisis embriológico porque arrojan huevos casi transparentes que son fertilizados y se desarrollan externamente. En las primeras décadas después de la fundación del curso en 1893, su cuerpo docente fue pionero en direcciones de investigación que siguen siendo fundamentales en la actualidad, incluido el estudio de la localización citoplasmática en huevos; linaje de células embrionarias (importante en la investigación moderna con células madre ); y biología evolutiva del desarrollo (hoy llamada 'evo devo'). Algunos embriólogos distinguidos que han dirigido o codirigido el curso son:
En 2010, el MBL estableció el Centro Eugene Bell de Biología Regenerativa e Ingeniería de Tejidos, donde los investigadores estudian la capacidad de los animales marinos y otros animales para regenerar espontáneamente partes del cuerpo dañadas o envejecidas. La comprensión de la regeneración de tejidos y órganos en animales inferiores es prometedora para su aplicación en tratamientos para afecciones humanas, incluidas las lesiones de la médula espinal, la diabetes, la insuficiencia orgánica y las enfermedades neuronales degenerativas como el Alzheimer. Una piedra angular del Centro Bell es un recurso nacional para la investigación sobre la rana Xenopus, que es un modelo animal importante utilizado en la investigación biomédica de Estados Unidos. El Recurso Nacional de Xenopus en el MBL está financiado por los Institutos Nacionales de Salud (MBL Facts).
Las contribuciones del MBL a la neurociencia y la fisiología sensorial son significativas, impulsadas hoy por más de 65 investigadores visitantes e investigadores residentes en estos campos, así como cinco cursos de formación en investigación avanzada a nivel de grado y posgrado. La MBL ha sido un imán para la disciplina desde que LW Williams descubrió en 1910 y John Zachary Young redescubrió en 1936 el axón gigante del calamar , una fibra nerviosa que tiene un diámetro 20 veces mayor que el axón humano más grande. Young llamó la atención de su colega de MBL, KS Cole , sobre este sistema experimental ideal y abundante localmente, quien en 1938 lo utilizó para registrar los cambios de resistencia subyacentes al potencial de acción, lo que proporcionó evidencia de que los iones que fluyen a través de la membrana axonal generan este impulso eléctrico. En 1938, Alan Lloyd Hodgkin llegó al MBL para aprender de Cole sobre el axón gigante del calamar. Después de la Segunda Guerra Mundial, Hodgkin y Andrew Huxley , trabajando en Plymouth, Inglaterra y utilizando la técnica de fijación de voltaje desarrollada por Cole, sentaron las bases para la comprensión moderna de la actividad eléctrica en el sistema nervioso midiendo cuantitativamente el flujo de iones a través de la membrana axonal. . Hodgkin y Huxley recibieron el Premio Nobel en 1963 por su descripción de las bases iónicas de la conducción nerviosa (Barlow et al., 1993: 151-172). Siguiendo el trabajo de Hodgkin y Huxley, en las décadas de 1960 y 1970 Clay Armstrong y otros investigadores del MBL describieron varias de las propiedades de los canales iónicos que permiten a los iones de sodio y potasio transportar corriente eléctrica a través de la membrana celular y Rodolfo Llinas describió las propiedades de transmisión en la sinapsis del calamar gigante (Llinas 1999). La "carrera científica" del "calamar de Woods Hole", Doryteuthis (antes Loligo) pealeii , continúa hoy, con estudios sobre el transporte axonal , la sinapsis gigante del calamar , la genómica del calamar y los mecanismos moleculares de la enfermedad de Alzheimer.
Otros organismos marinos atraen a neurocientíficos y neurobiólogos al MBL cada verano, donde se ha establecido una historia de investigación sobre fisiología sensorial y comportamiento. Haldan Keffer Hartline , un investigador de verano de MBL en la década de 1920 y principios de la de 1930, descubrió varios mecanismos básicos de la función de los fotorreceptores a través de sus estudios en el cangrejo herradura. Hartline compartió el Premio Nobel de 1967 con su colega de verano en MBL, George Wald , quien describió las bases moleculares de la fotorrecepción mostrando que la rodopsina sensible a la luz consiste en retina , una forma ligeramente modificada de vitamina A , acoplada a una proteína fotorreceptora . A otro investigador de verano de larga duración, Stephen W. Kuffler , se le atribuye haber "fundado" la ciencia de la neurobiología a mediados de la década de 1960 en la Facultad de Medicina de Harvard y también inició la instrucción en neurobiología en la MBL (Barlow et al., 1993:175). -234; 203-234). Albert Szent-Györgyi (premio Nobel en 1937) realizó investigaciones en el MBL de 1947 a 1986, sobre todo sobre la naturaleza bioquímica de la contracción muscular. En las décadas de 1950 y 1960, Frederik Bang y Jack Levin del MBL descubrieron que la sangre del cangrejo herradura se coagulaba cuando se exponía a endotoxinas bacterianas, incluso en cantidades extremadamente pequeñas. A partir de esta investigación básica, se desarrolló un reactivo, el lisado de amebocitos de Limulus (LAL), que puede detectar cantidades mínimas de toxinas bacterianas. La prueba LAL ha dado como resultado una mejora espectacular en la calidad de los medicamentos y productos biológicos para inyección intravenosa.
La investigación de ecosistemas se convirtió en un compromiso de todo el año en el MBL en 1962 con la fundación del programa Sistemática-Ecología, bajo la dirección de Melbourne R. Carriker. En 1975, se estableció el Centro de Ecosistemas del MBL, con George Woodwell como director. El enfoque original de la investigación estaba en el ciclo global del carbono , un énfasis que se mantiene hoy. El Centro de Ecosistemas cuenta con un personal permanente de más de 40 científicos que estudian una variedad de ecosistemas y sus respuestas a las actividades humanas y los cambios ambientales. El centro está ubicado en Woods Hole pero tiene alcance global, con sitios de investigación activos en la tundra ártica; en sitios forestales, costeros y marinos de Nueva Inglaterra, Suecia y Brasil. El Centro de Ecosistemas alberga dos de los 26 sitios de Investigación Ecológica a Largo Plazo (LTER) de EE. UU.: Toolik Lake , Alaska; y Plum Island, Massachusetts. Los científicos del Centro de Ecosistemas estudian los efectos de la tala de bosques y el cambio de uso de la tierra en la química atmosférica, los procesos de cuencas hidrográficas y la ecología costera, el enriquecimiento antropogénico a escala global del ciclo del nitrógeno y las respuestas de los ecosistemas al calentamiento global . La directora interina del Centro de Ecosistemas es Anne Giblin . Los ex directores del Centro que todavía forman parte del personal científico son Jerry Melillo , que estudia la biogeoquímica de los ecosistemas terrestres, y John Hobbie, un ecólogo microbiano. El Centro de Ecosistemas se basa en una visión de ciencia colaborativa e interdisciplinaria; instalaciones de laboratorio e instrumentación compartidas; y una visión a largo plazo, a gran escala y de todos los sistemas de los procesos de los ecosistemas.
El Centro Josephine Bay Paul de Evolución y Biología Molecular Comparada fue fundado en el MBL en 1997 y actualmente está dirigido por David Mark Welch. Al comparar diversos genomas , los científicos del centro están dilucidando las relaciones evolutivas de los sistemas biológicos y describiendo genes y genomas de importancia biomédica y ambiental. Se estudian los microorganismos que se encuentran en una amplia gama de ecosistemas, incluido el microbioma humano. Mitchell Sogin , fundador del Centro Bay Paul, también fundó dos cursos en el MBL: el Taller de Evolución Molecular; y Estrategias y técnicas para analizar estructuras de poblaciones microbianas. En 2003-2004, Sogin lanzó el Censo Internacional de Microbios Marinos, un esfuerzo global para describir la biodiversidad de los microorganismos marinos. Los primeros resultados de este censo de 2006 revelaron entre 10 y 100 veces más tipos de microbios marinos de lo esperado, y la gran mayoría son microorganismos previamente desconocidos y de baja abundancia que ahora se denominan "biosfera rara". Otros proyectos del Bay Paul Center se centran en microbios que viven en ambientes extremos, desde respiraderos hidrotermales hasta ecosistemas altamente ácidos, lo que puede conducir a una mejor comprensión de la vida que podría existir en otros planetas. Las actividades en el Centro Bay Paul están respaldadas por secuenciación avanzada de ADN y otros equipos genómicos en la Instalación de Genética Evolutiva y Ecológica Keck del centro.
El MBL ofrece una variedad de cursos, talleres, conferencias y pasantías durante todo el año. [1] [16] Un elemento central de sus programas son más de 20 cursos de capacitación en investigación avanzada, cursos de posgrado en temas que van desde fisiología, embriología, neurobiología y microbiología hasta imágenes y computación integradas con la investigación biológica. [1] [16]
Además, el MBL ofrece cursos para estudiantes de pregrado y posgrado de la Universidad de Chicago y otras facultades y universidades, así como talleres y conferencias, con capacidad para más de 2600 participantes en 2016. [1] [16] [17]
Clase de embriología de 1897, seis mujeres sentadas en primera fila, dos filas de hombres detrás de ellas, muchos de ellos con sombreros puestos, la mayoría mirando a la cámara. Gertrude Stein sentada a la izquierda.
Un grupo de paseos en bote a bordo del Vigilant en un muelle en Falmouth, Massachusetts. Gertrude Stein está en el extremo trasero derecho.
