El Laboratorio de Biología Marina ( MBL ) es un centro internacional de investigación y educación en ciencias biológicas y ambientales. [1] Fundado en Woods Hole, Massachusetts , en 1888, el MBL es una institución privada, sin fines de lucro que fue independiente durante la mayor parte de su historia, pero se afilió oficialmente a la Universidad de Chicago el 1 de julio de 2013. [1] [2] También colabora con numerosas otras instituciones.
En 2023, 60 ganadores del Premio Nobel han estado afiliados al MBL como estudiantes, profesores o investigadores. [1] [3] Además, desde 1960, ha habido 137 investigadores del Instituto Médico Howard Hughes , científicos en el inicio de su carrera, investigadores internacionales y profesores; 306 miembros de la Academia Nacional de Ciencias ; y 236 miembros de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias que han estado afiliados al laboratorio. [1]
El Laboratorio de Biología Marina surgió de la visión de varios bostonianos y Spencer Fullerton Baird , el primer Comisionado de Pesca de los Estados Unidos (un funcionario del gobierno 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 ambiciones de expandirla para convertirla en un laboratorio importante. Invitó a Alpheus Hyatt a trasladar su laboratorio y escuela de biología marina que había fundado en la Casa Norwood-Hyatt en Annisquam, Massachusetts , a Woods Hole. Inspirado por la efímera 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. [4] 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 erigió un edificio y el MBL se constituyó con Hyatt como el primer presidente de la junta directiva. La Comisión de Pesca proporcionó un apoyo crucial, incluidos organismos marinos y agua de mar corriente.
El profesor de la Universidad de Chicago, Charles Otis Whitman , embriólogo, fue contratado también para desempeñarse como primer director del MBL. [5] Whitman creía que "en igualdad de condiciones, el investigador es siempre el mejor instructor" y destacó la necesidad de combinar la investigación y la 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 investigadores visitantes de verano.
La biblioteca de la MBL se fundó en 1889 y la científica y futura fiduciaria de la MBL, Cornelia Clapp, se desempeñó 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 de la MBL en el verano de 1897, mientras que su hermano Leo participó en el curso de Invertebrados. [6] [7] [8]
En 1972, Lewis Thomas explicó y elogió la naturaleza de la MBL como institución científica. Escribió sobre ella en su columna periódica del New England Journal of Medicine titulada "Notes of a Biology-Watcher", en una entrega llamada "The MBL"; [9] el ensayo fue recopilado posteriormente en el volumen titulado The Lives of a Cell: Notes of a Biology Watcher . [10] : 66–74 Dijo del MBL de esa época: "Hoy, se erige como el único centro nacional de biología en este país; es el Laboratorio Biológico Nacional sin ser 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 tenido su selección del 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 asombroso que una institución así, que ejerce tanta influencia en la ciencia académica, haya podido permanecer tan absolutamente autónoma. Tiene, sin duda, vínculos de varios tipos, acuerdos con universidades externas para ciertos programas de posgrado, y se adhiere delicadamente, algo ambiguamente, a la Institución Oceanográfica Woods Hole justo al final de la calle. Pero nunca ha estado bajo el dominio de ninguna institución externa o agencia gubernamental, ni ningún grupo externo le ha dicho nunca qué hacer. […] No hay forma de predecir cómo será el futuro de una institución como la MBL. De una forma u otra, evolucionará. Puede que pase pronto a una nueva fase, con un programa de enseñanza e investigación durante todo el año y un personal que trabaje todo el año, pero tendrá que lograrlo sin poner en peligro el inmenso poder de sus programas de verano, o se desatará el caos institucional. Tendrá que encontrar nuevas formas de relacionarse con las universidades, si quiere que sus programas de posgrado se expandan como es debido. 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 —el tipo de dinero que sólo poseen los gobiernos federales— sin perder nada de su propia iniciativa. Será un lugar interesante para observar en los próximos años". [10] : 66–74
El MBL se afilió formalmente a la Universidad de Chicago el 1 de julio de 2013. [2] Con el fin de promover la investigación y la educación científica, la afiliación se basa en los vínculos históricos con la universidad, ya que el MBL estuvo dirigido por miembros de la facultad de la Universidad de Chicago en sus primeras cuatro décadas. El presidente de la universidad preside el consejo de administración del MBL y, con su asesoramiento, designa a sus miembros. [11] El laboratorio es una corporación sin fines de lucro de Massachusetts, cuyo único miembro es la universidad. [12]
En septiembre de 2018, Nipam Patel se convirtió en director del Laboratorio de Biología Marina, [13] sucediendo a Huntington F. Willard . [14]
El MBL cuenta con aproximadamente 250 empleados durante todo el año, de los cuales aproximadamente la mitad son científicos y personal de apoyo científico. [15] A ellos se suman cada año más de 500 científicos visitantes, personal de verano y asociados de investigación de cientos de instituciones de todo el mundo, así como una gran cantidad de profesores y estudiantes que participan en cursos del MBL (en 2016, 550 estudiantes de 333 instituciones y 58 países). [16]
En 2022, 60 ganadores del Premio Nobel han estado afiliados al MBL como estudiantes, profesores o investigadores. [1] [3] Además, desde 1960, ha habido 137 investigadores del Instituto Médico Howard Hughes , científicos en el inicio de su carrera, investigadores internacionales y profesores; 306 miembros de la Academia Nacional de Ciencias ; y 236 miembros de la Academia Estadounidense de las Artes y las 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 Comparativa y Evolución. Los científicos visitantes están afiliados al Centro Whitman del MBL. Los científicos del Centro Whitman comprenden 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 el Recurso Nacional Xenopus, que cría y mantiene reservas genéticas de Xenopus (rana); y brinda capacitación en cría de Xenopus, biología celular, imágenes, genética, transgénesis y genómica.
La MBL comparte una biblioteca, la Biblioteca MBLWHOI, con la Institución Oceanográfica Woods Hole . La Biblioteca MBLWHOI contiene colecciones impresas y electrónicas de ciencias biológicas, biomédicas, ecológicas y oceanográficas, y alberga una creciente colección de archivos, que incluye fotografías y videos de la historia de la MBL. La biblioteca también lleva a cabo proyectos de digitalización e informática.
La investigación en el MBL se centra en cuatro temas:
La biología celular, del desarrollo y de la reproducción 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; a 1905, cuando Edwin Grant Conklin identificó por primera vez las regiones citoplasmáticas de los huevos que están programadas para formar ciertos tejidos u órganos; a 1916, cuando Frank Rattray Lillie identificó las hormonas circulantes que influyen en la diferenciación sexual (Lillie, 1944). En las primeras dos décadas del MBL, los citólogos Edmund Beecher Wilson , Nettie Stevens y otros hicieron conexiones entre los cromosomas y la herencia mendeliana, mientras que el colega de Wilson tanto en el 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 entre 1975 y 1977 (Barlow et al., 1993: 95-115).
El MBL también es 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 la facultad y a los estudiantes a la vanguardia de la experimentación. El científico distinguido del MBL Osamu Shimomura , quien se unió al MBL en 1983, fue galardonado con el Premio Nobel de Química de 2008 por su descubrimiento de la proteína fluorescente verde (GFP) a principios de la década de 1960, lo que condujo al desarrollo de técnicas revolucionarias para obtener imágenes de células vivas y sus componentes. Las innovaciones del científico distinguido 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 en el MBL identificaron la primera de una clase de proteínas que regulan el ciclo de división celular ( ciclina ). Hunt recibió un Premio Nobel en 2001 por este trabajo (Hunt, 2004). En 1984, Ron Vale , Michael Sheetz , Joe DeGiorgis y otros descubrieron la kinesina , una proteína motora involucrada en la mitosis y otros procesos celulares, durante la investigación de verano del MBL. Vale, Sheetz y James Spudich recibieron el Premio Lasker 2012 para Investigación Médica Básica 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 un Premio Nobel por su trabajo para establecer el mecanismo básico de la degradación de proteínas mediada por ubiquitina.
Una gran parte de los principales biólogos del desarrollo de los Estados Unidos, tanto históricamente como en la actualidad, han participado en el Curso de Embriología de la MBL como directores, profesores o estudiantes. Uno de los atractivos es la ubicación de Woods Hole y la disponibilidad de organismos marinos, en particular el erizo de mar , que son ideales para el análisis embriológico porque liberan huevos casi transparentes que se fertilizan y se desarrollan externamente. En las primeras décadas después de la fundación del curso en 1893, su facultad fue pionera en direcciones de investigación que siguen siendo centrales en la actualidad, incluido el estudio de la localización citoplasmática en los huevos; el linaje de células embrionarias (importante en la investigación moderna de células madre ); y la biología evolutiva del desarrollo (hoy llamada "evo devo"). Algunos embriólogos distinguidos que han dirigido o codirigido el curso son:
En 2010, el MBL creó 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. El conocimiento de la regeneración de tejidos y órganos en animales inferiores es prometedor para su aplicación en tratamientos para enfermedades humanas, como lesiones de la médula espinal, diabetes, insuficiencia orgánica y enfermedades neurodegenerativas 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 los EE. UU. El Recurso Nacional 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 capacitación en investigación avanzada de nivel de grado y posgrado. El 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 es 20 veces más grande en diámetro que el axón humano más grande. Young llevó este sistema experimental ideal y localmente abundante a la atención de su colega del MBL KS Cole , 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 sobre el axón gigante del calamar de Cole. Después de la Segunda Guerra Mundial, Hodgkin y Andrew Huxley , trabajando en Plymouth, Inglaterra y utilizando la técnica de pinza 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 la base iónica de la conducción nerviosa (Barlow et al., 1993: 151-172). Siguiendo el trabajo de Hodgkin y Huxley, en los años 1960 y 1970 Clay Armstrong y otros investigadores del MBL describieron una serie de propiedades de los canales iónicos que permiten que los iones de sodio y potasio transporten corriente eléctrica a través de la membrana celular y Rodolfo Llinas describió las propiedades de transmisión en la sinapsis gigante del calamar (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 en fisiología y comportamiento sensorial. Haldan Keffer Hartline , un investigador de verano del 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 sobre el cangrejo herradura. Hartline compartió el Premio Nobel de 1967 con su colega de verano del MBL George Wald , quien describió la base molecular de la fotorrecepción al demostrar que la rodopsina sensible a la luz consiste en retinal , una forma ligeramente modificada de vitamina A , acoplada a una proteína fotorreceptora . A otro investigador de verano de largo plazo, Stephen W. Kuffler , se le atribuye la "fundación" de 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 el MBL (Barlow et al., 1993:175-234; 203-234). Albert Szent-Györgyi (Premio Nobel en 1937) realizó investigaciones en el MBL entre 1947 y 1986, principalmente sobre la naturaleza bioquímica de la contracción muscular. En los años 50 y 60, Frederik Bang y Jack Levin descubrieron en el MBL que la sangre del cangrejo herradura se coagulaba cuando se exponía a endotoxinas bacterianas incluso en cantidades minúsculas. A partir de esta investigación básica, se desarrolló un reactivo, el lisado de amebocitos de Limulus (LAL), que puede detectar cantidades minúsculas de toxinas bacterianas. La prueba LAL ha mejorado drásticamente la calidad de los medicamentos y productos biológicos para inyección intravenosa.
La investigación de los ecosistemas se convirtió en un compromiso anual 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 tiene un personal durante todo el año 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 un alcance global, con sitios de investigación activos en la tundra ártica; en sitios forestales, costeros y marinos en 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 las 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 están activos en el 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 todo el sistema de los procesos de los ecosistemas.
El Centro Josephine Bay Paul de Biología Molecular Comparada y Evolución 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 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 sobre 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 que había entre 10 y 100 veces más tipos de microbios marinos de lo esperado, y la gran mayoría son microorganismos desconocidos hasta ahora y de baja abundancia, que ahora se denominan "biosfera rara". Otros proyectos del Bay Paul Center se centran en los microbios que viven en entornos extremos, desde fuentes hidrotermales hasta ecosistemas altamente ácidos, lo que puede conducir a una mejor comprensión de la vida que podría existir en otros planetas. Las actividades del Bay Paul Center cuentan con el apoyo de equipos avanzados de secuenciación de ADN y otros equipos genómicos en la Instalación de Genética Ecológica y Evolutiva Keck del centro.
El MBL ofrece una variedad de cursos, talleres, conferencias y pasantías durante todo el año. [1] [17] Sus programas se centran en más de 20 cursos de capacitación en investigación avanzada, cursos de nivel de posgrado en temas que van desde fisiología, embriología, neurobiología y microbiología hasta imágenes y computación integradas con la investigación biológica. [1] [17]
Además, la MBL organiza cursos para estudiantes de pregrado y posgrado de la Universidad de Chicago y otras universidades, así como talleres y conferencias, con más de 2600 participantes en 2016. [1] [17] [18]
Clase de embriología de 1897, seis mujeres sentadas en primera fila, dos filas de hombres de pie detrás de ellas, muchas con sombreros, la mayoría mirando a la cámara. Gertrude Stein sentada a la izquierda de los espectadores.
Un grupo de navegantes a bordo de The Vigilant en un muelle de Falmouth, Massachusetts. Gertrude Stein está en el extremo derecho de la parte trasera.
