Es tan corta la vida de la batería, y tan larga la pantalla de los Smartphones

El diseño de tu nuevo Smartphone es asombroso, pero la vida de tu batería es decepcionante. Gran parte de la pérdida de energía se debe a su pantalla tan bien iluminada.

La luz de las pantallas apunta en todas las direcciones, misma que, en términos matemáticos, puede ser dividida en dos partes que son perpendiculares a cada una. Ahora, las pantallas de los Smartphones tienen un componente llamado polarizador. Éste permite que sólo una de las dos partes de la luz pase a través de ellas, pero que se desperdicie al menos la mitad de la energía.

Si el polarizador hace que se drene energía, pareciera ser que es ahí donde está parte de la solución para tener una batería duradera. Así que un grupo de investigadores de la Universidad de Utah, Estados Unidos, diseñó un nuevo polarizador con una eficiencia energética alta.

Los investigadores grabaron un patrón de tamaño nanométrico en un pedazo de silicón, lo que permitió que el polarizador interactuara y manipulara la luz. Cuando hicieron brillar luz infrarroja a través de éste, el patrón en el silicón permitió que la luz en una dirección pasara a través y rotara su contraparte perpendicular unos noventa grados.

Con el nuevo polarizador se alcanzó una eficiencia de 74%.

Los trabajos continúan para que ahora pueda ser aplicado con luz visible antes de que se pueda utilizar en las pantallas de los Smartphones para extender la vida de la batería. De ser posible, en el futuro podremos contar con dispositivos móviles de pantallas brillantes por un tiempo más largo.

Fuentes: Artículo original | Nota de Science | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen

A la caza de las personas infectadas y sin síntomas

El de al lado estornudó sin taparse la boca y ya te roció. Lamentablemente, uno de los medios de contagio de muchas infecciones, como el virus de la influenza, son a través de la saliva. La horrorosa noticia es que cada año, este virus genera de 250 mil a 500 mil muertes en todo el mundo, por lo que estudiar la propagación de contagios es de un valor importante. Por muchos años, los investigadores han desarrollado modelos matemáticos para dar explicaciones a las extensiones de infecciones. Uno nuevo propone relacionar el comportamiento humano con el de la epidemia.

Dicha representación matemática considera las distintas velocidades a las que las personas infectadas y aquellos que temen contraerla reaccionan y, por tanto, la distribuyen.

Esto surge debido a que se ha visto que existen personas que, cuando presentan síntomas de alguna infección, toman la iniciativa de aislarse, una acción más relevante que la que efectúan aquellos individuos sanos que evitan áreas contagiosas. Sin embargo, en algunas ocasiones, las personas infectadas y asintomáticas se comportan como si estuvieran sanas, de manera que infectan a los demás.

Dicho modelo, generado por investigadores de diferentes instituciones, como la Escuela politécnica de ingeniería, de la Universidad de Nueva York, se centra en la reacción de aquellas personas asintomáticas, al calcular diversos factores relacionados, como el comienzo del contagio, la mezcla de personas en una población, la contagiosidad de la infección, las tasas de recuperación, y la geografía de las zonas.

Los desarrolladores de este modelo esperan que pueda predecir de forma fidedigna a las primeras personas que deben ser vacunadas y aisladas, así como las restricciones de viajes más efectivas para prevenir una pandemia.

Fuentes:

Artículo original | Nota de la Universidad de Nueva York | Imagen: “Sneeze” by James Gathany - CDC Public Health Image library ID 11162.| Nota original en el blog de Historias Cienciacionales

Los besos saben a miles de bacterias

Un beso de los buenos ayuda a enamorarse de la misma manera en que uno se queda dormido: lento y todo al mismo tiempo. Con los besos, como dijera Cortázar, basta con cerrar los ojos para deshacerlo todo y recomenzar. Mientras tocamos el borde de tu boca con un dedo, te contamos que por cada beso largo, transfieres cerca de ochenta millones de bacterias a la boca de tu pareja.

Llegar a dicha conclusión es complicado, debido a que si los científicos toman muestras de las bocas de los dos en cuestión antes y después del ósculo, la diferencia en la composición bacteriana es pequeña. Hay dos posibles razones para esto. La primera es que, después de ya haberse dado muchos besos, sus bocas se vuelven hogar de las mismas poblaciones bacterianas. La segunda es que, de tener una relación, sus similares estilos de vida influyen en el tipo de habitantes bucales.

Una manera de analizar el número de bacterias compartidas después de un beso es darle de comer a uno de los dos un yogurt con bacterias inusuales en la boca. Esto fue lo que un grupo de investigadores de los Países Bajos practicó con veintiún parejas en un zoológico de Ámsterdam, y cuyo análisis mostró este número de microorganismos transferidos.

Pese a que ochenta millones suena a un número grande de bacterias, el número se queda pequeño cuando lo comparamos con los cerca de mil millones de estos microorganismos que habitan nuestra boca.

Finalmente, hay más que una sola saliva y un solo sabor a fruta madura: para ser precisos, ochenta mil bacterias después de jugar al cíclope.

Fuentes:

Artículo original | Nota de Science | Artículo original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen tomada de este sitio

¿Qué pasó ayer? Los estragos negativos de beber alcohol en la adolescencia

Nadie tiene alguna anécdota inolvidable de la adolescencia que haya comenzado comiendo una ensalada. Pero ¡cuántas historias de alcohol y borracheras! Los “no me acuerdo de nada” van más allá de la cruda moral que da el día siguiente al atracón de las bebidas alcohólicas. De hecho, beber en la adolescencia puede llevar a presentar cambios en la estructura del cerebro y un déficit de memoria que persiste en la edad adulta.

Algunos científicos tenían la idea de que estos cambios estaban relacionados con la pérdida de mielina, una capa que recubre los axones de las neuronas y que facilita la transmisión eficiente de impulsos nerviosos. Sin embargo, no se tenía claro si el consumo constante y abundante de alcohol era la causa.

Ahora, un grupo de investigadores de diferentes instituciones estadounidenses estudió el área prefrontal de la corteza cerebral de ratas, zona relacionada con el razonamiento y la toma de decisiones. Mientras que a un grupo de estos animales se les dio alcohol, otros consumieron agua azucarada.

Los resultados mostraron que aquellas ratas que consumieron alcohol cuando fueron jóvenes, presentaron reducción en los niveles de la mielina de sus cerebros al momento de alcanzar la adultez. Además, aquellas ratas que bebieron grandes cantidades de alcohol, obtuvieron los peores resultados en tareas de memoria.

Los autores del estudio mencionan que este trabajo muestra los efectos negativos en el cerebro por la ingesta del alcohol en la adolescencia, particularmente durante el desarrollo de éste, así como de las consecuencias a largo plazo.

Fuentes:

Artículo original | Nota de Science daily |  Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales | [Imagen tomada de este sitio ]

El gris no siempre existe: cuando los extremos te evitan una epopeya.

/Durante el verano pude disfrutar de mis vacaciones en una bonita playa mexicana. Sol, calor, mar y deliciosa comida oaxaqueña. Sonaba demasiado bien como para que solamente a mis amigos y a mí se nos hubiera ocurrido ir: nos tocó compartir el paraíso con gente de distintas partes del país y varios extranjeros que viajaron desde Estados Unidos, Europa o Sudamérica. Algo parecido pasa con las aves. Durante el verano los plumíferos suelen buscar áreas con un buen clima, mucha comida sabrosa y una amplia variedad de árboles y rincones donde poder descansar. Dichos lugares resultan tan buenos que son compartidos por distintas especies de aves cuyo lugar de origen difiere de una especie a otra. Este es el caso de los zorzalitos de Swainson, unos pájaros moteados del tamaño de una golondrina, en especial de dos de sus subespecies: los zorzalitos bermejos y los zorzalitos olivos. Durante el invierno, los zorzalitos bermejos viven en el sur de México, Guatemala y Honduras, mientras que los de color olivo viven en Colombia y Venezuela. Cuando se aproxima el verano, ambas subespecies migran hacia Canadá, cerca de la región de Vancouver y comparten el espacio entre ellas.

El verano para las aves, al igual que para otras especies, no sólo significa calor y un nuevo paisaje; también hay que responder el llamado de la naturaleza y hacer lo posible por perpetuar la especie. Como muchos de los vacacionistas que van a la playa buscando perpetuar la espe… ejem, pasar un buen rato, con algún o alguna extranjera exótica, los zorzalitos terminan compartiendo algo más que la zona de veraneo: hacen caso omiso de la tenue diferencia de color entre las subespecies y ocurren apareamientos entre bermejos y olivos.

Lo que sucede después del verano es lo que realmente diferencia a estas aves tan similares. La ruta de migración es continentalmente opuesta entre las dos subespecies. Los bermejos regresan a sus hogares de invierno migrando a lo largo de la costa oeste de Estados Unidos, y México, hasta llegar a Centroamérica. Los olivos, por su parte, viajan por el lado este, buscando cruzar el Golfo de México en lado más estrecho para llegar a Yucatán y de ahí a Sudamérica.

El desenlace de esa cruza híbrida del verano es un cría que migrará por el medio de las rutas de sus padres.

Esta nueva ruta migratoria representa grandes obstáculos, literalmente, para el ave híbrida. En su viaje atravesará cordilleras de montañas, y el desierto mexicano, con pocas opciones de descanso y en un clima al que no está acostumbrado.

“Es probable que un comportamiento tan complejo como la orientación de la migración sea controlado por múltiples genes” nos cuenta Kira E. Delmore  para Historias Cienciacionales, quien junto con Darren E. Irwin (ambos de la Universidad de Columbia Británica en Canadá) estudian a estas aves y quieren saber qué es lo que pasa con la brújula, un tanto desviada, de los zorzalitos híbridos. Al parecer los plumíferos se tomaron muy en serio aquello de recibir la mitad de los genes de la madre y la otra mitad del padre.

El ADN juega un rol bastante importante. En estudios previos, ya se había notado que la cantidad de los individuos híbridos era menor a la esperada, finalmente, si las dos subespecies comparten una zona de apareamiento y son bastante parecidos –“es difícil ver [la diferencia]; normalmente usamos un espectómetro para distinguirlos” confiesa Kira-  deberían de existir varios ejemplares, o incluso, observar que las dos subespecies se vayan disolviendo en una sola.

Al parecer hay cosas que no se deben de mezclar, e instintos que no se deben de contradecir. La migración es una parte muy importante en la vida de los zorzalitos de Swanson. Así como nosotros no saltamos a un precipicio, estas aves deben de ser capaces de ver un desierto y saber que por ahí no se debe cruzar, o pondrán su vida en peligro. El bajo número de indivíduos híbridos  se debe, en gran parte, a que su ruta alterna de migración resulta demasiado exigente para las aves, y muchas mueren en el camino.

Aparentemente, el comportamiento durante la migración, la ruta elegida por cada ave, tiene grandes repercusiones para su sobreviviencia, haciendo de este comportamiento, un recurso más de la selección y la evolución. Aunque aún no es claro qué tan fuerte es su influencia, Kira intuye que es parte de la razón por la que hay una gran diversidad en ese grupo de aves: “Las divisiones migratorias son muy comunes en los pájaros cantores (miembros del orden  Passeriformes) y pueden jugar un rol importante en generar la asombrosa diversidad de este grupo”.

Al mantenerse separados, sin formar una sola especie, generan una mayor diversidad. Tal vez lo único que puedan compartir estos zorzalitos es un lugar de veraneo. Si estas divisiones son la razón de por qué escuchamos tan distintos trinos en las aves, que alegría, que se mantengan como están.

Fuentes:

Esta es la cuarta colaboración de Agustín B. Ávila-Casanueva para Historias Cienciacionales. Egresado de la carrera de Ciencias Genómicas, Agustín piensa que la divulgación de la ciencia puede llenar espacios culturales, de comunicación, científicos y lúdicos. Agustín pasea a sus perros por las mañanas, lee novelas negras y juega basquetbol. Puedes leer las anteriores colaboraciones de Agustín aquí. Ha colaborado también en Cienciorama. Puedes seguirlo de cerca en su blog.

Artículo original publicado en la revista Ecology Letters.

[Imagen: Mapa tomado del artículo original. Foto tomada del sitio de Kira Delmore. En el mapa se muestran en negro las rutas migratorias de los zorzalitos de cada subespecie y en colores las rutas de los zorzalitos híbridos. En la foto se ve a uno de los zorzalitos con uno de los localizadores GPS que les fueron montados para conocer su localización.]

Tu ropa de ejercicio es la que te hace apestar.

¡Puaj! Esa peste repugnante que emana de tu habitación, te informa que es momento de lavar tu ropa deportiva. Lo peor de todo es que no puedes culpar a nadie más por tan asquerosa situación. En realidad, sí puedes. Las bacterias que se localizan en nuestra piel y ropa son las responsables de darle el olor a nuestro sudor. Sin embargo, hay otro factor que determina si la magnitud de la fragancia que despide tu cesto de ropa sucia es suficiente para matar a alguien de asfixia: los textiles.

El crecimiento bacteriano es diferente en algodón y en poliéster. Si se realiza ejercicio intenso usando cualquiera de estas dos telas y se les deja reposar por un día –para que las bacterias transformen las moléculas de nuestro sudor en potentes bombas olorosas- se obtendrá una tela sintética de poliéster mucho más apestosa que la de algodón.

Dicha asquerosa experiencia fue llevada a cabo por diferentes investigadores belgas y neerlandeses. Una vez que olieron los dos tipos de telas, observaron bajo el microscopio que el poliéster no absorbe la humedad, sino que la almacena entre las fibras sintéticas.

Como si no hubiera sido suficiente oler la ropa de veintiséis participantes, los investigadores ahora trabajan en determinar la razón por la que el poliéster es un refugio para las bacterias. Y mientras tanto, ellos recomiendan que para no ofender con su olor letal, los deportistas cambien sus ropas sintéticas por unas de algodón.

Fuentes:

Artículo de libre acceso| Nota de Science | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales| Imagen tomada de este sitio

Un vaso de pulque teotihuacano para llenar la panza.

En una de las cartas dirigidas al rey Carlos I de España, Hernán Cortés escribe que “El pulque es un vino que ellos beben”. Para cuando el conquistador español llegó al actual México, esta bebida alcohólica era consumida por los aztecas. Sin embargo, antropólogos y arqueólogos han tenido poco claro si el pulque era popular en Teotihuacan. El pulque, una bebida alcohólica preparada a partir de la fermentación de la savia que se extrae del corazón del agave maduro, se asocia fácilmente con celebraciones y rituales, aunque también es una fuente importante de nutrientes y agua.

Un grupo de investigadores de diferentes centros de estudio, como el Instituto Nacional de Antropología e Historia, realizaron excavaciones en Teotihuacan con el objetivo de analizar vasijas de cerámica utilizadas para almacenar el pulque y examinar si los habitantes de la ciudad más grande de la Mesoamérica precolombina consumían pulque.

El estudio de los residuos químicos mostró que catorce vasijas dieron positivo para ingredientes clave en la producción del pulque, como es la bacteria llamada Zymomonas mobilis.

Las vasijas, que datan de entre los años 200 y 550 de esta era, dan evidencia de la producción de alcohol más temprana en Mesoamérica. Además, los autores del trabajo proponen que el pulque que alguna vez estuvo contenido en éstas, sirvió como un suplemento en la dieta de los teotihuacanos, pues un solo vaso les proveía el sentimiento de saciedad en las épocas en que el alimento escaseaba.

El método novedoso de esta investigación permitirá identificar  en futuros estudios antropológicos y arqueológicos -con un alto grado de eficiencia- a bacterias fermentadoras en diferentes bebidas alcohólicas, como es la cidra, el vino o la cerveza.

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Artículo original  | Nota de Science| Artículo Original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen del archivo Casasola llamada “El brindis”. Tomada de este sitio

Biología Evolutiva Del S. XXI, con Eva Jablonka.

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La teoría de la evolución, como muchas otras, continua transformándose conforme avanza nuestro entendimiento de la vida. Así, actualmente se está formando un panorama integral que intenta albergar y explicar los distintos fenómenos que forman parte del proceso evolutivo, que van desde las moléculas hasta la ecología.

En esta ocasión, cerramos nuestra serie de episodios acerca de la evolución con una charla con Eva Jablonka, investigadora del Instituto Cohn de la Universidad de Tel Aviv, autora del libro “La evolución en cuatro dimensiones" y una de las figuras más notables a nivel internacional en evolución.

¡Disfrútenlo!

Recuerden que pueden escuchar nuestros episodios anteriores en nuestro canal de Soundcloud.

Emancipando a Nemo: la travesía kilométrica de las diminutas larvas de pez payaso.

Es noche de luna llena y las aguas al sur de la costa de Oman se manchan de enjambres de pequeños animales que flotan bajo las olas. Entre ellos, hay cientos y cientos de larvas de peces payaso, que pasarán algunos días a merced de las corrientes hasta llegar a un puerto seguro: una anémona instalada en un arrecife. Sin embargo, algunas cuantas de esas diminutas larvas no podrán instalarse tan pronto en un hogar. Algunas larvas boyaran bajo las olas y sin rumbo fijo por cientos de kilómetros, y encontrarán refugio en un arrecife completamente ajeno, que los ojos de sus padres y los de los padres de sus padres nunca vieron. Es una travesía de tintes épicos que, sin embargo, no es rara entre los peces payaso.

Un grupo internacional de científicos, coordinado por Stephen D. Simpson de la Universidad de Exeter en el Reino Unido, ha descubierto que las larvas de una especie de pez payaso, llamada Amphiprion omanensis, pueden trasladarse hasta 400 kilómetros entre un arrecife y otro, a pesar de que en esos kilómetros no haya nada más que mar abierto. Este viaje es sorprendente porque las larvas de estos peces no pueden nadar, sino que flotan y se dejan llevar por las corrientes océanicas. Y es aún más sorprendente porque deben atravesar un mundo submarino en el cual lo que flota termina siendo la comida de lo que puede nadar. Pero al final, los pequeños peces payaso llegan a una nueva comunidad y allí sus congéneres los adoptan como propios.

Todo esto lo saben los investigadores no porque hayan seguido de cerca a las larvas durante su viaje (algo casi imposible por el tamaño microscópico de esos animales) ni porque les hayan puesto transmisores de ningún tipo (una segunda imposibilidad). Lo saben porque compararon el ADN entre los peces payasos de dos diferentes arrecifes.

Luego de que un equipo de 22 buzos se sumergiera casi 100 veces, buscara y capturara a los peces payaso adultos de esa especie, les tomara una pequeña muestra de una de sus aletas y los devolviera a su hogar, los investigadores extrajeron el ADN de todas esas muestras en busca de diferencias entre los peces de los diferentes arrecifes. De la misma forma en que los argentinos tienen diferencias lingüísticas con los mexicanos, los peces payaso de un arrecife ubicado al sur de la costa de Oman tenían diferencias genéticas con los peces de una arrecife ubicado al norte. Y de la misma forma en que se puede identificar a un argentino viviendo en México por la pura forma de hablar, así los investigadores identificaron a los peces norteños en los arrecifes del sur por su firma genética. Y como los peces payaso adultos sólo abandonan la seguridad de su anémona en las películas, los científicos concluyeron que debían ser las larvas las que se trasladaban de un arrecife a otro.

Este descubrimiento no sólo genera asombro, sino también es importante porque muestra que los peces payaso de arrecifes diferentes pueden seguir emparentándose, pueden seguir siendo parte de un mismo grupo que intercambia información genética. En otras palabras, los arrecifes no son islas submarinas de las cuales las especies no pueden escapar. Pero los peces a tierna edad son los que experimentan un viaje de libertad, en el que terminan por explorar y mezclarse con otras colonias en arrecifes lejanos. Todo lo contrario a la trama de Hollywood, cierto, pero la naturaleza tiene esa mala costumbre de ser más extraña que la ficción. Llamemos a esta historia, pues, “Emancipando a Nemo”.

Fuentes:

Aquí el artículo original de Simpson y sus colegas, publicado en PLOS One (de libre acceso) | Aquí la cobertura de National Geographic | Aquí una galería de fotos de diferentes especies de peces payaso.

Bacterias que producen un combustible fósil alternativo.

Investigadores del Imperial College en Londres han logrado modificar genéticamente a una bacteria para que produzca propano, un combustible fósil. “Los combustibles fósiles son un recurso finito y conforme nuestra población sigue creciendo tendremos que recurrir a nuevas formas de cumplir con las crecientes demandas de energía,” comenta Patrik Jones, el coordinador del estudio, para el sitio de noticias de su universidad.

 Jones y su equipo modificaron el metabolismo de la bacteria Escherichia coli (vieja conocida de la ciencia y de los sistemas digestivos humanos): aprovechan la forma en que la bacteria produce ácidos grasos y los integra en su membrana celular, para agregar algunas enzimas al proceso y terminar con un producto diferente, el propano.

 Por ahora, el estudio sólo logró producir una cantidad muy pequeña, insuficiente para comenzar a generarla a nivel industrial, pero el propano conseguido es prácticamente igual al que se usa en la industria. “Aunque esta investigación está en una etapa muy temprana, nuestro estudio proporciona un método de producción renovable de un combustible que anteriormente sólo era accesible a partir de reservas fósiles”, agrega Jones.

 Además, los investigadores comentan que siguiendo esta línea de investigación podrían llegar a la producción de combustibles a partir de la energía solar: usando bacterias fotosintéticas en lugar de E. coli.

Fuentes:

Nota fuente en ScienceDaily | Artículo original en Nature | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen

Los volcanes y la nueva idea de su formación.

¿Recuerdas esos esquemas en alguna de tus clases en donde se veía la vista lateral de las partes de un volcán, en las que el magma se elevaba desde lo profundo de la Tierra en una columna que terminaba  en el cráter? Pues, lamentablemente, muy probablemente ese recuerdo que tengas esté mal. Pero no por culpa de tu profesor, sino porque la pluma mantélica, como se le conoce, “nunca ha tenido bases físicas ni lógicas”, cómo comenta Don Anderson, Geofísico de la Universidad de Miami, quien corrobora estas ideas en un estudio publicado en la revista Proceeding of the National Academy of Sciences.

La existencia de plumas mantélicas se propuso a principios de la década de los años 70 por William Jason, quien las concibió como una explicación para la aparición de puntos calientes. Estas, hipotéticamente hablando, se generan a través de chorros de magma estrechos que borbotean por el manto y hacia la superficie. Así, el chorro actuaría como una tubería y de esta forma el calor se transferiría desde el centro. Con base en esto, muchos geólogos han buscado estos chorros analizando información proveniente de diversas estaciones sismológicas, pero hasta el momento su formación se desconoce y solo se ha dado por hecho que existen. Sin embargo, ahora que hay un mayor número de estaciones sismológicas en una misma región, la información ha sido mucho más amplia y ha permitido confirmar que no existe tal cosa como las plumas mantélicas y, en su lugar, se observó queexisten pedazos gigantescos del manto, de movimiento lento y ascendente.

La nueva información sugiere la existencia de amplias corrientes ascendentes, que son balanceadas por canales angostos de materiales en hundimiento que se llaman losas.  Además, la idea de las plumas mantélicas asume que el movimiento de este sistema se da por el calor de la Tierra, pero Anderson sugiere completamente lo opuesto y alude a la frialdad de la superficie. De hecho, esto no es nada nuevo, pues quien lo propuso fue Lord Kelvin hace más de un siglo.

La nueva propuesta va más o menos así: Las corrientes ascendentes en el manto se extienden a través de miles de kilómetros, lo que las sujeta a la tectónica de placas. El magma, siendo menos denso que el manto que la rodea, se eleva hasta alcanzar el fondo de las placas o llega a las fisuras que poseen. Las placas se tensan, se agrietan y otras fuerzas tectónicas sacan el magma de ahí. Algo así como si las placas fueran esponjas que absorbe magma y luego las exprimieran. Pero en este caso, el magma brotaría a la superficie por medio de los volcanes. Así, el magma que vemos proviene de 200 kilómetros de profundidad y no de los miles de kilómetros que se pensaban.

Ahora, si lo que sugiere Anderson es correcto, el motor de los procesos interiores de la Tierra no sería calor del núcleo, sino el enfriamiento proveniente de la superficie. Este enfriamiento y la tectónica de placas llevarían a la convección del manto, el enfriamiento del núcleo y la generación del campo magnético de la Tierra.

Fuentes:

Nota en la página de Caltech | Artículo en PNAS | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

Spinosaurus: el dinosaurio carnívoro más grande que, por si hiciera falta, también nadaba.

Si uno sabe donde buscar, de la aparente uniformidad de las rocas se pueden extraer grandes sorpresas. De vez en cuando, esas sorpresas cambian la forma en que entendemos la historia de la vida. Hace más de 100 años, el paleontólogo alemán Ernst Stromer encontró en Egipto los primeros restos fósiles de Spinosaurus, un dinosaurio carnívoro que lo intrigó por las extrañas espinas óseas que tenía en las vértebras de la espalda. Ese esqueleto cambió la historia porque Spinosaurus se convertiría en el dinosaurio depredador más grande que haya pisado la Tierra (mayor que el mismos T. rex) y porque, después de que sus fragmentos fueran destruidos en la Segunda Guerra Mundial, no se volvería a encontrar un ejemplar tan completo. Hace unos 5 años, el paleontólogo germano-marroquí Nizar Ibrahim, que actualmente trabaja en la Universidad de Chicago, encontró en Marruecos nuevos restos de Spinosaurus que al fin rivalizaban con los de Stromer en lo abundantes y completos. Este esqueleto, reportado en la revista Science la semana pasada, podría cambiar la historia porque es evidencia de queSpinosaurus fue un dinosaurio acuático: el primero y único dinosaurio acuático conocido hasta ahora.

“Es el primer dinosaurio que muestra estas adaptaciones realmente increíbles”, comenta Ibrahim para el sitio de noticias de la revista Nature. Luego de pasar un par de años siguiendo la pista de unos misteriosos huesos que un lugareño del Sahara marroquí le llevara en una caja de cartón, Ibrahim consiguió llegar a una cueva donde encontraría más restos de Spinosaurus, restos que le harían pensar a él y a los colegas de su universidad que ese dinosaurio carnívoro, que podía medir hasta 15 metros de largo, tenía un estilo de vida acuático o semiacuático al menos.

Desde los tiempos de Stromer los paleontólogos han averiguado mucho sobre los dinosaurios. Ahora se tiene una idea más acabada sobre su diversidad e importancia. Reinaron la Tierra durante millones de años y, de manera parecida a los mamíferos de la actualidad, probaron con muchas formas de vida. Los había herbívoros grandes, herbívoros pequeños, carnívoros grandes, carroñeros pequeños, carnívoros descomunales y herbívoros aun más descomunales. Había los que cuidaban a sus crías y los que podían morir por probar el bocado de las crías de otros. Había los que andaban a pasos agigantados, los que se movían con un andar de avestruz y los que, ahora sabemos, aleteaban, planeaban y volaban. Pero entre toda esta diversidad, nunca se había encontrado alguno que pasara la mayor parte de su vida en el agua, nadando.

Lo importante de este descubrimiento, según Claudia Serrano Brañas, paleontóloga de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México, es que amplía la visión que teníamos de los dinosaurios. “Anteriormente, se creía que los dinosaurios estaban restringidos a un ambiente netamente terrestre y que tal vez algunos de ellos pudieron haber hecho ciertas incursiones dentro de un medio acuático, pero eso simplemente eran inferencias al respecto”, comenta en entrevista para Historias Cienciacionales. “Por primera vez dentro del registro fósil de este grupo de organismos, tenemos la presencia de un dinosaurio acuático.”

A partir de los nuevos huesos encontrados en Marruecos, y de fragmentos de diferentes esqueletos que hay regados por el mundo, Ibrahim y un equipo internacional de paleontólogos reconstruyeron la anatomía ósea de Spinosaurus. Paul Sereno, paleontólogo estadounidense y coautor del estudio, afirma, en un video para el sitio de noticias de la Universidad de Chicago, que las características de estos nuevos huesos “se asemejan mucho a las de animales que pasan mucho tiempo en el agua”.

¿Exactamente qué historia cuentan esos huesos? Las fosas nasales de Spinosaurus están muy atrás en el cráneo, en un lugar similar a las de un cocodrilo; esto le permitiría respirar mientras nadaba medio sumergido. Sus patas eran más cortas que las de otros dinosaurios carnívoros con los que estaba emparentado (los terópodos, en los cuales se encuentra T. rex), y los científicos piensan que eso es seña de que pataleaba en lugar de correr o cazar en tierra firme. Sus huesos eran de una densidad algo mayor a la de otros dinosaurios, lo cual le habría ayudado a la hora de sumergirse o flotar a voluntad. Además, su cuello alargado y sus patas traseras cortas hacían que, a diferencia de sus primos, le fuera más fácil nadar que caminar sobre sus patas traseras. Este mismo rasgo lo obligaba, según Ibrahim, Sereno y sus colegas, a andar a cuatro patas cuando se aventuraba fuera del agua, una forma de moverse muy inusual para un carnívoro de su tipo.

Todos esto son indicios de que Spinosaurus era un dinosaurio que nadaba; sin embargo, para algunos científicos sigue siendo arriesgado afirmar que se trataba de un animal verdaderamente acuático. Paleontólogos de otras instituciones, así como paleo-ilustradores profesionales (que se dedican a reconstruir la anatomía de animales extintos a partir de fragmentos de esqueletos), señalan que el principal problema del estudio de Ibrahim y sus colegas es que trabajaron con partes ajustadas de diferentes esqueletos y, sin embargo, sacaron conclusiones como si fueran un mismo individuo. John Hutchinson, de la Universidad de Londres, comenta para el sitio de noticias de Nature que “hay que tener cuidado con estar creando una quimera”. En su blog personal, el paleoilustrador Scott Hartman cuestiona la forma en que Ibrahim y sus colegas ajustaron la proporción de las patas traseras del nuevo fósil a los demás restos conocidos del dinosaurio, pues esto cambiaría algunas de las conclusiones del estudio. “Por lo menos, pone en tela de duda la idea de que Spinosaurus era un cuadrúpedo obligado en tierra”, escribe.

Estas críticas son normales y bienvenidas en cualquier campo científico, y mucho más en la paleontología. “Hay que recordar que, cuando hablamos del registro fósil, éste por lo general es incompleto, por lo que siempre hay que proceder con cautela cuando se hacen inferencias sobre el modo de vida de organismos que se extinguieron hace millones de años”, nos recuerda Claudia Serrano.

Con todo, junto a las evidencias anatómicas, Ibrahim y sus colegas contaban con datos anteriores que mostraban que Spinosaurus comía principalmente peces (tiburones y celacantos, por ejemplo) y que, por la composición química de sus huesos, pasaba una gran parte del tiempo cerca o dentro del agua, así que los paleontólogos tienen un buen grado de confianza en sus conclusiones, las cuales, de confirmarse, cambiarían nuestra forma de ver a los dinosaurios. “Este tipo de descubrimientos son sensacionales, ya que sacuden los cimientos de la paleobiología de dinosaurios”, concluye Claudia Serrano en sus comentarios, “y nos dejan en claro que la clase Dinosauria todavía nos tiene guardadas muchas sorpresas.”

Fuentes:

Artículo original en la revista Science | Nota en Nature | En el blog de Scott Hartman | Video de Paul Sereno | Nota de El País | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen

Una breve historia del petróleo y la sociedad que decidió explotarlo

 

Hace algunos meses un grupo de hackers de la comunidad musulmana, bajo el nombre de AnonGhost, lanzó el primero de lo que prometió sería una serie de ataques contra corporaciones occidentales y ciertos gobiernos de países árabes; la campaña #OpPetrol es un ataque dirigido a la industria petrolera que, en palabras de los activistas, “ha deshumanizado la economía y ha creado un nuevo orden mundial basado en el Petro Dólar”. Del otro lado del mundo, un grupo de ecologistas es arrestado por protestar contra la construcción de las primeras minas para explotar arenas de petróleo en Estados Unidos que, siguiendo el ejemplo de Canadá, busca extraer hidrocarburos por vías poco ortodoxas, como respuesta al agotamiento de otro tipo de yacimientos.

En México se invierten cantidades exorbitantes en la exploración y explotación de yacimientos petroleros en aguas profundas aún cuando la sombra del desastre provocado por el hundimiento de la plataforma Deepwater Horizon en 2010 no se ha disipado del todo.

No cabe duda que el mundo se mueve con combustibles fósiles y es un hecho que la reserva mundial de estos hidrocarburos está menguando; día con día somos testigos de las implicaciones políticas, económicas y sociales que se desprenden de este hecho. Pero, ¿qué sabemos realmente del petróleo?, ¿de dónde viene?, ¿cuándo comenzamos a explotarlo?, ¿por qué parece haber tan poco? y ¿cómo pasó de ser una solución energética a ser un problema mundial? Para darle respuesta a estas preguntas tenemos que comenzar el relato hace algunos millones de años, cuando la Tierra era muy diferente a lo que conocemos ahora.

Un puré de microorganismos a presión

Contrario a la creencia popular, hay muy poco de dinosaurios en nuestro petróleo; la mayor parte de él tuvo su origen en las aguas tibias y someras de mares antiguos, donde las condiciones ambientales favorecieron una explosión de vida microscópica (algas verde azules, foraminíferos y diatomeas), pero un océano floreciente de vida es también un océano lleno de muerte; cuando estos microorganismos partían al cielo de las diatomeas, sus restos se depositaron por millones sobre el lecho marino; en ocasiones la velocidad de este proceso era tal, que el piso oceánico acumulaba restos con mayor velocidad que la necesaria para iniciar el proceso de descomposición. A esta receta sólo tenemos que agregarle unos cuantos millones de años de temperatura y presión elevadas y listo: nuestro coctel de microorganismos se ha transformado en petróleo.

Las condiciones adecuadas para la formación de petróleo no son exclusivas de una era geológica; distintas circunstancias pudieron haber generado situaciones similares a las expuestas anteriormente para formar los yacimientos que tanto nos esforzamos en localizar hoy en día. Un elemento constante para que sea exitosa la transformación del plancton en un potencial combustible de avión, es el paso del tiempo. Las condiciones de temperatura y presión necesarias para que esto suceda se logran mediante la acumulación lenta y sostenida de sedimentos que aumentan gradualmente la presión de las capas más bajas y provocan que éstas eleven su temperatura al estar más cerca del manto terrestre. Esto sólo sucede con el paso de millones y millones de años. En este proceso, además de petróleo, también se genera gas natural.

El carbón, el tercer elemento en nuestro imperio de combustibles fósiles, se generó mediante un proceso similar, pero éste utilizó materia vegetal “macro” -troncos y ramas- como materia prima. Estudios recientes han sugerido que la abundancia de depósitos de carbón con más de trescientos millones de años de antigüedad puede estar relacionada con la ausencia de hongos capaces de descomponer la lignina de los troncos. ¿De qué sirve comer madera si no se ha “inventado” la madera aún?

Existe un teoría alternativa respecto a la formación de petróleo y otros combustibles fósiles por la descomposición de materia viva: la teoría abiótica. Los defensores de esta teoría argumentan que el origen del petróleo, el carbón y el gas natural podrían estar ligados a procesos que ocurren naturalmente en las capas más profundas de la corteza terrestre, cerca del manto, sin necesidad de la intervención de materia viva. Existe una gran controversia con respecto a esta teoría, pero no puede eliminarse debido al simple hecho de que nadie ha presenciado la formación de petróleo de forma natural. Si la teoría abiótica tuviera fundamentos, esto implicaría que existe más –mucho más- petróleo, gas y carbón en la Tierra del que tenemos previsto; sin embargo, esto también implica que dichos recursos podrían estar a profundidades y condiciones tales que su explotación es prácticamente inviable bajo los esquemas de extracción actuales. Independientemente de quién tenga la razón, en términos de aprovechamiento de recursos, quedamos en las mismas.

El surgimiento de una economía petrolera

El petróleo se ha utilizado de forma más o menos constante por varias civilizaciones humanas. Existen registros de su uso por griegos, chinos y persas, quienes utilizaban el recurso para labores de construcción y, por su carácter inflamable, como materia prima para lámparas y otras pirotecnias. Su historia moderna empieza a mediados del siglo XIX, cuando pasó de ser un remedio casero para curar dolores reumáticos a ser el principal combustible utilizado en la iluminación.

El queroseno –un aceite producido a partir de una destilación simple del petróleo- sustituyó rápidamente al aceite de ballena como principal fuente de iluminación, debido a su bajo costo y aparente abundancia; esta industria fundamenta el éxito temprano de la explotación petrolera. Pronto se comenzaron a construir refinerías a gran escala para solucionar la demanda del combustible y procesar el nuevo recurso que “brotaba de la tierra”. John D. Rockefeller aprovechó la fiebre del oro negro y fundó Standard Oil, la compañía que capitalizó el aprovechamiento del hidrocarburo hasta principios del siglo XX.

En 1879 Thomas Alva Edison presenta al mundo el primer foco de luz incandescente, capaz de comercializarse a gran escala y el imperio del queroseno llega a su fin. Sin embargo, los procesos de refinación petrolera habían generado un sinnúmero de productos aprovechables y el petróleo no tardó en encontrar un nuevo mejor amigo: el motor de combustión interna.

A partir de aquí, la historia es fácil de recapitular: Henry Ford hace que el motor de combustión interna se vuelva uno de los bienes más comunes en los hogares estadounidenses y en el mundo, la demanda mundial de petróleo aumenta exponencialmente durante el siglo XX y se empiezan a aprovechar nuevos subproductos de la refinación del petróleo crudo, principalmente en la forma de polímeros plásticos.

Los primeros síntomas de agotamiento se hacen evidentes y para los años sesenta, Estados Unidos no puede sostener una producción capaz de satisfacer la demanda y se convierte en un fuerte importador del hidrocarburo. El mismo destino aqueja a muchos países industrializados y los conflictos bélicos por el recurso limitante empiezan a hacerse evidentes.

 El petróleo hoy

El panorama actual no es muy alentador. Existen fuentes muy optimistas y otras muy pesimistas sobre la cantidad de combustibles fósiles que quedan a nuestra disposición, pero la realidad es que el acceso a estos recursos, independientemente de la cantidad que quede, es cada vez más difícil y costoso. Prácticas altamente cuestionadas por sus repercusiones ambientales como el fracking y la explotación de arenas bituminosas ocupan las primeras planas en muchos países. A estos problemas, es necesario sumar que el aprovechamiento de combustibles fósiles es, en buena parte, responsable de los problemas de contaminación prevalecientes en las ciudades modernas y la mayor fuente de los gases invernadero de origen antropogénico que juegan un papel importante en el cambio climático. La época en la que el petróleo brotaba de la tierra sin mayores consecuencias ha quedado atrás.

Mientras muchos países siguen discutiendo medidas sobre cómo mantener las políticas energéticas vigentes, otros como Dinamarca han puesto manos a la obra en la búsqueda de alternativas. Dinamarca planea sustentar 70% del consumo energético nacional con recursos renovables (mediante el aprovechamiento de energía eólica) para 2020 y ser totalmente sustentable para mediados de siglo.

Basar la economía global, de un país o de un pueblo en recursos no renovables no es una buena inversión a largo plazo. Quiero cerrar este artículo contándoles la historia de Pithole City, Pennsylvania; esta ciudad se estableció en 1965, en medio de la fiebre petrolera estadounidense. A unos meses de haberse realizado el trazo urbano, ya contaba con la oficina de correos más grande del estado, más de cincuenta hoteles, un periódico propio y una población superior a los quince mil habitantes. La producción petrolera que enriqueció a muchos de los habitantes de la ciudad cayó más de 70% en menos de un año y para 1977 la ciudad estaba completamente abandonada. Hoy, Pithole City prevalece como un museo donde se puede admirar la historia de los primeros días de la industria petrolera americana.

Si quieren conocer más detalles sobre la industrial petrolera, la historia del petróleo y los procesos químicos detrás de su refinación y aprovechamiento, aquí les dejó un link al libro Petroquímica y Sociedad de Susana Chow Pangtay. Si quieren algo más de información sobre el mercado y la situación global de la industria petrolera les recomiendo el libro Oil 101 de Morgan Downey. Y si quieren una buena lectura en el contexto del nacimiento de la industria petrolera americana, échenle un ojo a Oil! De Upton Sinclair o a su adaptación cinematográfica por Paul Thomas Anderson There Will Be Blood. ¡Ambos son muy recomendables!

Pensar fuera de la caja: reacomodar neuronas.

Tu cerebro está formado por aproximadamente 86 miles de millones de conexiones neuronales y aún así cuando te piden que seas creativo, tu cerebro parece no darte para más. ¿Será que no tienes el número de neuronas o de conexiones necesarias?

La intuición diría que para poder aprender tareas nuevas y pensar fuera de la caja, lo mejor sería tener conexiones neuronales nuevas. Un estudio ha demostrado que en realidad, reacomodar conexiones existentes en vez de crearlas es más eficiente. Para llegar a dicha conclusión, un grupo de investigadores de diferentes instituciones estadounidenses estudió la actividad eléctrica en el cerebro de unos monos, con la finalidad de entender cómo es que operan las conexiones neuronales.

Para esto, los autores del trabajo colocaron electrodos en los cerebros de los animales. Una computadora convirtió las señales en comandos para mover un aparato, como un brazo robótico. Así, estudiaron la corteza motora, la parte del cerebro que controla el movimiento. En tanto que los animales aprendieron a mover el brazo, la computadora mapeó la actividad cerebral del aprendizaje. Así, ésta creaba circuitos para mejorar la habilidad del animal al usar sus pensamientos y así mover el aparato.

Los autores del trabajo observaron que un grupo de neuronas tenían un conjunto de patrones que eran usados para mover el brazo. Después de determinar las características de este grupo, ellos reprogramaron el mapa entre la actividad neuronal y el movimiento. Así, pudieron observar si los animales aprendieron a generar los patrones de actividad neuronal apropiados para compensar los cambios. Esto significa que el experimento hizo lo que te pasa cuando volteas el mouse de la computadora y tienes que aprender a usarlo de esta nueva forma.

Los resultados mostraron que los monos aprendieron fácilmente cómo mover el brazo con los patrones dentro de sus neuronas. En contraste, el aprendizaje fue más difícil cuando las maniobras requerían patrones de actividad neuronal que estaban fuera de la agrupación de neuronas. Esto es algo así como si el cerebro tuviera restricciones en la velocidad a la que aprendemos nuevas cosas. Caracterizar dichas limitaciones permitirá predecir qué habilidades serán más rápidas de aprender, y cuáles tomarán más tiempo. Lo que los científicos predicen es que, en humanos, pensar fuera de la caja requiere más cambios en la actividad neuronal.

Este trabajo se suma a los estudios que ayudarán a crear nuevos tratamientos para accidentes cerebrovasculares, así como otros desórdenes neuronales.

Fuentes:

Artículo original en la revista Nature | Nota en Eurekalert |  Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen

Imitando a la Naturaleza: Diseño Molecular de un Virus

Cuando se inicia una nueva investigación uno nunca sabe que tan lejos podrá llegar, aunque uno supone que no tan lejos porque suele pasar que en ciencia uno va caminando muy lentamente. Pocos son los que han encontrado en su investigación la rendija que los llevará al otro lado, ese lado tan anhelado pero poco visitado. Eso es lo que pensaba hasta hace unos meses cuando los resultados de mi investigación empezaron a mostrar que el tiro por el que apostamos dio al blanco y así lo confirmaban experimentos sucesivos. La Composición Determina La Función

Empezaré explicando lo básico. Como todos saben toda la materia está hecha de átomos y moléculas y dependiendo de cómo estén arreglados en el espacio y tiempo es como serán sus propiedades. Esto también aplica para la materia biológica, la que está compuesta de biomoléculas, ya sabes, proteínas, ácidos nucleicos (ADN o ARN), lípidos y carbohidratos. La materia biológica también está ordenada en el espacio y tiempo aunque, no está de más decirlo, particularmente de manera muy precisa y compleja. Me detendré a explicar con más detalle este dato que es sumamente importante. Debido a su carácter polimérico¹, las biomoléculas forman estructuras regulares; esto significa que despliegan ciertos grupos químicos con orientación espacial fija, lo cual condiciona las interacciones que establecen con otras biomoléculas tanto en el tiempo y espacio y, por lo tanto, las propiedades de esa biomolécula en particular están determinadas. Por interacciones me refiero a fuerzas de atracción o repulsión hacia otros grupos químicos desplegados por otras (bio)moléculas, incluyendo las moléculas de agua. Todo esto depende en última estancia de la composición particular de la biomolécula. Es decir la composición de las biomoléculas codifica para su funcionalidad. Así es que conociendo la composición de una biomolécula en particular y sabiendo como se despliega en el espacio es posible predecir y modificar sus propiedades, o bien crear una biomolécula desde cero o de novo con ciertas propiedades. Esto es uno de los paradigmas más importantes de la química actual, es el engranaje que mueve la maquinaria de la (bio)nanotecnología. Se puede intuir la gran capacidad que tiene para revolucionar el estado actual de la tecnología.

Esta impresionante capacidad actual de la química es resultado de las pasadas décadas de estudio intensivo y acelerado de las propiedades básicas de la (bio)materia y de entender sus interacciones, desarrollar modelos para cuantificarlas y poder predecir sus efectos. A la par, han llegado otros desarrollos tecnológicos que permiten un rápido estudio de la ingeniería biomolecular, microscopios de fuerza atómica (que permiten ver y manipular átomos y moléculas individuales), de fluorescencia (entender interacciones y dinámicas), estandarización de métodos de biología molecular (para poder producir cualquier proteína exista o no en la naturaleza).

Diseñando (Bio)Moléculas Con Propiedades Específicas

Con esta capacidad para predecir las propiedades de nuevas (bio)moléculas los científicos hemos empezado a preguntarnos: ¿podemos diseñar (bio)moléculas que puedan imitar estructuras de la naturaleza tales como las encontradas en la fotosíntesis (para obtención de energía), o las capsulas virales (para tener sistemas de entrega de medicamentos mucho más eficientes) y usarlas para nuestro beneficio? La respuesta es sí.

Diseñando Partículas Virales Artificiales

Cuando inicié mi proyecto de doctorado mis supervisores me decían que no teníamos necesariamente que lograr lo que estaba planteado por escrito en la propuesta de anteproyecto, que usualmente, aunque se tiene como objetivo, no se alcanza. Bien, si la naturaleza ya lo ha logrado, ¿por qué no usarla como fuente de inspiración?

Si tomamos un virus muy sencillo, como el virus del mosaico del tabaco (VMT) y analizamos sus componentes, podemos distinguir que está compuesto por una sola molécula de ARN recubierta por alrededor de 2000 copias de una proteína, formando una estructura alargada de aproximadamente 300 nanómetros (parecen rodillos rígidos) donde el ARN se encuentra en el interior (ver figura 1). Parece ser que la cápsula (el recubrimiento) es bastante sencilla, solo un tipo de proteína que se ordena alrededor del ARN. ¿Como está diseñada esta proteína que al mezclarla con el ARN forma espontáneamente estructuras regulares capaces de infectar células de las hojas del tabaco? Como se pueden dar cuenta, el diseño mínimo de una partícula viral recae en el diseño de la cubierta proteínica, ya que básicamente ella realiza todas las funciones esenciales.

Figura 1. Virus del Mosaico del Tabaco (VMT). 1) ARN 2) Sub-unidad proteínica de la cubierta 3) Partículas virales ensambladas (Crédito de la imagen: Splette)

Si analizamos la proteína de la cubierta del virus podemos distinguir partes de ella que realizan funciones fundamentales (ver figura 2), 1) unión al ácido nucleico (ARN), 2) Auto-ensamblaje alrededor del ARN (establece interacciones entre proteínas adyacentes de manera coordinada y ordenada) 3) Estabilidad coloidal (evita que partículas virales ya formadas empiecen a agregarse entre sí o se insolubilicen, ya que partículas grandes tienden a precipitarse en solución).

Figura 2. Sub-unidad proteica de la cubierta del virus del mosaico del tabaco

 Codificando La Funcionalidad En La Composición Química

¿Cómo codificar estas funciones a nivel molecular en proteínas artificiales? Imitando la química de los virus. Si se toma una secuencia de aminoácidos (de lo que están hechas las proteínas) con alta densidad de carga positiva entonces se podrán unir a los ácidos nucleicos que son negativos. Si se une a esta otra secuencia con propiedades de auto-ensamblado entonces podrás dirigir la condensación del ácido nucleico en estructuras alongadas de forma cooperativa. La propiedad de auto-ensamblado es fundamental para hacer emerger la cooperatividad, propiedad que es ubicua en todos los sistemas biológicos y que asegurará que las partículas entre el ARN y la proteína estén ensambladas completamente y por lo tanto la información genética del ácido nucleico esté protegida. La última función requerida es la estabilidad coloidal que se puede lograr si se añade una secuencia de aminoácidos que den solubilidad al agregado. Estas propiedades permitirán que las partículas penetren las células y entreguen el cargamento de ADN. No está de más decir que una partícula viral artificial formada de esta forma es totalmente segura ya que no es capaz de replicarse e infectar nuevas células ya que esas funciones no están codificadas en la cubierta diseñada.

Después de una larga labor produciendo estas proteínas, en una de esas noches largas que pasarán a la posteridad, sentado enfrente del microscopio vislumbre una imagen increíble, una serie de estructuras alargadas esparcidas por la superficie. Eran mis partículas virales con las que habíamos soñado años antes. Unos minutos antes había mezclado un poco de ADN con cierta cantidad de mi proteína diseñada. Las proteínas que diseñamos habían empezado su danza microscópica, cual historia de amor, habían sido atraídas por ese aroma negativo del ADN, y empezado a recubrirlo. Una parte de ellas , responsable del auto-ensamblado, les ordenó a todas esas proteínas reunidas alrededor del ADN actuar, condensar el ADN en una pequeña partícula de 300 nm, rígida, alargada como una fibra. Acercamiento. Esto es un virus, una partícula viral artificial, una molécula de ADN condensada por una cubierta proteínica diseñada por nosotros. La danza molecular ha terminado, ahora yo danzo, brinco y grito de emoción. ¿Hasta dónde llegará esto? Semanas después colaboradores del Centro Médico de Nimega nos confirman, esas partículas han logrado entrar a células y entregar el ADN que expresa una proteína fluorescente. Después llegaron los teóricos de la Universidad de Eindhoven y nos cuentan que el proceso físico de ensamblaje es similar al del virus del mosaico del tabaco, nuestra fuente de inspiración.

Este estudio ha demostrado que es posible codificar en diferentes secuencias las mismas funcionalidades que se requieren para crear algún material que imite a componentes biológicos. De una forma es imitar la nanotecnología de la naturaleza. El diseño de moléculas funcionales que se auto-ensamblen en nuevos materiales con propiedades controladas a la escala nanométrica ya es una realidad. El siguiente paso es ahora empezar a crear otros materiales que imiten a la naturaleza de una manera mas compleja, ensambladores de nanomateriales, sensores ultra potentes, captadores de energía solar, cápsulas que respondan a estímulos del cuerpo para que combatan una enfermedad, etc. Las perspectivas son amplias para las partículas virales diseñadas de novo. Se pueden añadir secuencias con función de reconocimiento de células enfermas (por ejemplo, cáncer) para que sean usadas para terapia génica o para entregar otros ARN de interferencia afectando mínimamente al tejido sano. También pueden ser usados para crear vacunas de diseño.

En Hombros De Gigantes

En este punto me pongo a reflexionar sobre todos esos hombres y mujeres que desde hace décadas han contribuido a entender los componentes celulares, no solo para aplicar su conocimiento sino para entender lo que somos, y que con sus contribuciones han cimentado nuestro trabajo actual: podemos diseñar moléculas con un refinamiento tal que imiten a las máquinas moleculares de la naturaleza.²

Si tienes cualquier comentario, sugerencia o pregunta no dudes en dejarla. Gracias por tu atención.

Notas

1. Un polímero es una molécula muy grande formada por múltiples repeticiones de una unidad básica.

2. Si bien la célula no es en esencia una máquina, visualizarla como tal en ciertas ocasiones trae resultados muy prácticos y espectaculares

Escrito por Armando Hernández y publicado originalmente en su blog acerca de bionanotecnología

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Acerca del autor

Armando Hernández García es Químico de Alimentos egresado de la UNAM. Obtuvo el doctorado en la Universidad de Wageningen, Holanda y actualmente realiza un postdoctorado en la Universidad de Northwestern en Chicago. Su investigación se ha enfocado a entender y controlar los principios que subyacen la formación de nanoestructuras funcionales con proteínas y su posible aplicación biomédica. Contacto: armaquim@gmail.com y blog: http://bionanotecnologias.blogspot.com.

Estos animales marinos son un eco de hace 600 millones de años y no se le parecen a nada.

En el fondo de los mares de Tazmania esperaba una sorpresa que ha de sacudir el árbol de la vida animal desde su tronco, si lo que proponen sus descubridores resulta verdad. Hace más de 27 años, el zoólogo Jean Just, del Museo de Historia Natural de la Universidad de Copenhague en Dinamarca, recogía los ejemplares de animales recolectados entre 400 y 1,000 metros de profundidad sin sospechar que entre las redes tenía ejemplares de un tipo de animal que no se podría ubicar en ninguna clasificación conocida. Se trataba de organismos milimétricos en forma de hongo que, sin embargo, mostraban las características básicas de los animales: son multicelulares y sus células tienen núcleo (así que no son bacterias ni protozoarios) y tienen estructuras para digerir la comida que ingieren (así que no son algas ni plantas). Esto, no obstante, Just no lo sabría hasta años después, cuando se puso a analizar a detalle todo lo que tenía pendiente de aquel crucero del ‘86. Y fue hasta esta semana que publicó, junto con algunos colegas suyos de su universidad, el resultado de sus análisis: estos animales, a los que bautizó con el nombre de género Dendrogramma, no se pueden ubicar en ningún grupo conocido y los organismos con los que guardan más similitud son fósiles que existieron hace unos 600 millones de años. Uno de los científicos que primero leyeron su artículo, según relatan los autores en el mismo texto, sugirió que estos animales debían fundar un nuevo filo en la clasificación. Los filos, (o phyla, como prefieren decirles los científicos), son las ramas más gruesas de la taxonomía tradicional sólo después de los reinos. Además, por las características de estos minúsculos organismos, probablemente sean uno de los filos más antiguos del reino.

Una forma de hacer una división gruesa de todos los animales es por su simetría. Se traza una línea imaginaria en el cuerpo del animal y se busca si los lados son un reflejo uno del otro. Si es así, se tiene a un animal de simetría bilateral. Esto ocurre con casi todos los animales en los que uno pueda pensar: humanos, cangrejos, escorpiones, tiburones blancos, moscas de la fruta, lombrices, nematodos, pulpos... Si no ocurre así, probablemente se trate de una medusa o una esponja. A las medusas se les puede partir en “rebanadas”, así que tienen simetría radial (si se les mira desde arriba) y las esponjas no tienen simetría en absoluto. Esta forma de dividir a los animales no sólo es geométricamente divertida, sino que también informa sobre la antigüedad de los grupos. Se cree que los animales sin simetría en sus cuerpos surgieron antes que los de simetría radial, y éstos surgieron antes que los de simetría bilateral. Los animales que Just examinó durante varios años en la mesa de su laboratorio, y que sólo mostró al mundo después de estar seguro de lo que veía, tienen a duras penas una simetría radial, y esto le hace pensar que pueden ser más antiguos que las medusas. ¿Serán tan antiguos como los primeros animales?

“Sería increíblemente emocionante si los autores hubieran encontrado un grupo desconocido de animales que divergió de los otros animales hace tanto tiempo”, dice un biólogo evolutivo entrevistado para el sitio de noticias de la revista Nature. Los 600 millones de años de antigüedad que tienen los fósiles con los que Just y sus colegas le encuentran parecido a Dendrogramma trazarían su rama del árbol de la vida hasta el momento en el que surgían los primeros esbozos de lo que significa ser animal.

Aquellos fósiles pertenecen a un grupo de animales llamados “fauna de Ediacara”, nombrados así por el estrato geológico en el que se les encontró. En ellos no hay rastro de patas, aletas, conchas, apéndices, órganos, sistemas o casi todo lo que vemos en los animales actuales. De hecho, muchos de ellos probablemente tenían una vida parecida a la que hubiera tenido una hierba submarina. Se piensa que, salvo contados casos, esos primeros intentos de animales no dejaron descendencia hacia eones posteriores, porque sus extrañas formas no tienen ningún eco en los animales que les siguieron. Hasta que Just y sus colegas encontraron a Dendrogramma.

Una forma adicional de encontrar similitud entre estos animales y todos los demás que existen en el mundo sería a través de su ADN. Desafortunadamente, por las técnicas de preservación que los zoólogos usaron durante su colecta, les es imposible recuperar esas moléculas de los tejidos. Hasta que se vuelvan a encontrar más ejemplares vivos de Dendrogramma, se podrán hacer los estudios necesarios para averiguar si estos animales, con su extraña forma fungoide y su actitud de “soy de lo más básico que un animal podría ser”, realmente provienen de las raíces del árbol de la vida que se hunden en las nieblas del tiempo evolutivo.

Fuentes:

Artículo Original en laRevista PLOS | Nota en la Revista Nature | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

Te ves cansado, Buzz. Ve a dormir.

Cuando Buzz Aldrin regresó a la Tierra de la misión Apollo 11, dijo que en su travesía a penas había podido dormitar un par de horas. Dormir en el espacio es una verdadera odisea para los astronautas. En los tiempos de Aldrin, Neil Armstrong y Michael Collins, las estaciones y transbordadores espaciales eran frías y ruidosas.Aunque ahora son silenciosas y oscuras, los trajes espaciales siguen siendo incómodos. Además, en el caso de la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés), el Sol se asoma cada hora y media.

Ahora, un grupo de investigadores de instituciones estadounidenses estudió el patrón de sueño de ochenta y cinco miembros de la ISS y transbordadores espaciales durante diez años. Para esto, midieron su tiempo sueño-vigilia a través de un dispositivo no invasivo colocado en sus muñecas, además de tomar en cuenta sus diarios, donde se encargaron de registrar las características de su descanso y el consumo de drogas para conciliar el sueño. Todos estos datos fueron recabados antes, durante y después del lanzamiento.

Los resultados mostraron que a pesar de que el horario oficial de las expediciones los obliga a tener poco más de ocho horas de sueño por noche, rara vez descansaron más de cinco. Además, para tener las horas de descanso completas, tres cuartos de los astronautas ingirieron medicamentos para dormir, e incluso a veces la tripulación completa llegó a ser sedada para que descansaran.

La deficiencia de sueño se observó durante la misión, pero también durante el entrenamiento, esto es tres meses antes de la expedición. Es la falta de gravedad una posible explicación.

Los autores del trabajo mencionan que debido a que la falta de sueño crónica lleva a un detrimento del rendimiento, este trabajo enfatiza la necesidad de desarrollar medidas preventivas efectivas para promover el sueño reparador en los cosmonautas.

Fuentes:

Artículo original |  Nota en la revista Science |  Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen 

¡Cometa a la vista!: La Sonda Roseta llegó a su destino.

Hace 215 años y poco menos de un mes, en Egipto, un oficial francés de nombre Pierre-François Bouchard, les solicitó a sus soldados que prepararan las defensas de lo que era el Fuerte de Julien, un antiguo fuerte del imperio Otomano y anteriormente una construcción egipcia, al noreste de Rashid (Roseta). Ahí, mientras los soldados realizaban sus trabajos, uno de ellos se topó con una roca inusual: un bloque granítico de unos 760 kg que contenía lo que parecían ser 3 tipos de escrituras. En la parte superior contenía jeroglíficos egipcios, la central tenía letras en demótico y en la parte final se identificaron letras griegas. Así, tras el descubrimiento y su posterior robo como botín de guerra por los ingleses, Thomas Young, médico y físico inglés, y Jean François Champollion, un francés filólogo y estudioso de Egipto, usaron aquella roca bautizada como Roseta, para descifrar una lengua que llevaba más de mil años muerta. Tras su hallazgo y posterior análisis, la roca llevó a unir las piezas para redescubrir a la cultura egipcia, una de la más grande y emblemática de nuestra historia. De esta forma, tal y como se usó la Piedra Roseta como llave para conocer los misterios egipcios, el recién encuentro del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko con la Sonda Roseta servirá para investigar y descubrir el origen e historia de nuestro Sistema Solar.

Cuando nuestro vecindario – el Sistema Solar - comenzó a formarse, se piensa que la nebulosa de polvo y gas formó cúmulos de materia que se cohesionaron y más tarde dieron forma al Sol, los planetas y un sin fin de objetos. Pero lejos del calor del Sol, algunos de los cúmulos de materia más primitivos, los cometas, quedaron solos y fríos, preservando elementos y compuestos volátiles que podrían mantener el registro físico y químico de lo que ocurrió en aquel tiempo. Por ello, el 2 de marzo del 2004, la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en ingles), lanzó al espacio a Roseta, una sonda compuesta de 3 toneladas de aluminio, que alberga 11 instrumentos y un pequeño robot que acometizará en la superficie de 67P/Churyumov-Gerasimenko – hazaña que se realizará por primera vez –, para analizarlo y conocer de que está hecho.

Así, tras una década de espera, haber pasado por dos asteroides, un estado hibernal de 3 años y un impulso gravitacional marciano y tres terrestres, la sonda Roseta llegó a su encuentro con el cometa el 6 de agosto de este año.

Ahora, Roseta se encuentra a 405 millones de kilómetros de la Tierra orbitando un cometa elíptico, cuya orbita alrededor del Sol dura 6.5 años y llega más allá de Júpiter en su punto más lejano y, entre Marte y la Tierra en el más cercano. Sin embargo, las labores del fisgón de cometas apenas comienzan, pues su llegada oficial se dio al tener a su objetivo a 100 km de distancia y se espera que durante las próximas semanas se vaya acercando. De esta manera, durante ese tiempo irá haciendo diversos análisis del polvo y gas que arroja, y buscará cinco sitios para desplegar a Philae en el núcleo del cometa, cuando se encuentre a una distancia de 1 km. A partir de ahí, se analizará la cubierta de hielo y materia orgánica, y su reacción conforme el cometa se aproxime al Sol hasta diciembre de 2015.

Si les da curiosidad el trayecto por el que pasó la sonda, los invitamos a ver este video de la Agencia Espacial Europea.

Fuentes:

Agencia Espacial Europea | NASA | Nota Original en el Blog de Historias Cienciacionales

Un venezolano que da información sobre la evolución de los dinosaurios.

Del tamaño de un perro, con una dieta basada en plantas y, probablemente también insectos, este dinosaurio vivió hace doscientos millones de años. Sus restos fueron encontrados en lo que ahora es Venezuela, concretamente en una formación llamada “La Quinta”, en los Andes –de ahí que su nombre sea "Laquintasaura venezuelae"-. Lo más importante es que su recuperación viene acompañada de mucha información valiosa.

Este animal es un ornitisquio, que en español significa “caderas de ave”. Es el primero de su grupo que arroja datos sobre los primeros cambios evolutivos que ocurrieron a los ornitisquios lo largo del tiempo. Más aún, pertenece a un colectivo de dinosaurios cuyas primeras caracterizaciones evolutivas están incompletas debido a que se tienen pocos ejemplares, y la mayoría de los datos paleontológicos están dominados por otros dinosaurios.

Además, el que se haya encontrado en dicha región, aumenta el área habitada por estos animales conocida hasta ahora, y contradice la hipótesis que sostenía que los ornitisquios vivían en climas diferentes a los cálidos y tropicales. También arroja datos sobre la velocidad de crecimiento de estos animales.

Finalmente, hasta ahora se han recuperado cuatro individuos de la nueva especie, lo que el equipo de investigadores sugiere como una evidencia de que vivieron en grupos, un comportamiento que hasta ahora era desconocido para un registro fósil de esta antigüedad.

En general, da evidencia sobre la importancia del registro de los ornitisquios en las discusiones sobre la evolución de los primeros grupos de dinosaurios.

Fuentes:

Artículo original | Nota en la Revista Science | Nota Original en el Blog de Historias Cienciacionales

La (otra) evolución de la migración de las aves en América.

En este planeta, están las personas que prefieren el calor porque así no tienen que andar como cebollas, con miles de capas encima. También están las que detestan que el calor no se les vaya ni quitándose la ropa, por lo que prefieren el frío, que se va poniéndose un buen abrigo. Para otros animales, es más conveniente moverse de un lugar a otro en búsqueda de aquellas temperaturas ambientales que mejor les convengan. En el caso de las aves, sus patrones de migración ha dado buenos dolores de cabeza a muchos investigadores, debido a que son complejos.

Una hipótesis sobre el origen de estos flujos migratorios -y que ha perdurado por mucho tiempo- sostiene que los animales que se mueven, lo hacen desde los trópicos hacia zonas en el Norte con temperaturas más templadas, un comportamiento que se ha mantenido con el paso del tiempo.

Ahora, un grupo de investigadores de diferentes instituciones estadounidenses han propuesto lo contrario: las migraciones evolucionaron a través de movimientos que fueron del norte de América hacia los trópicos. Además, aquellos animales que se iban perdiendo en el camino, se asentaban en nuevas regiones, convirtiéndose en fundadores de otras especies, y contribuyendo a la diversidad tropical.

Para llegar a dichas conclusiones, los investigadores generaron un modelo para conocer el cambio en el tiempo de los lugares que animales migratorios establecen en épocas de frío y de apareamiento. A partir de esto, y junto a un árbol genealógico de aves, que incluyeron cardenales o gorriones, reconstruyeron en un programa computacional los cambios evolutivos más probables.

Los resultados permiten a los autores del trabajo asegurar que las migraciones comenzaron en el pasado desde el Norte del continente americano hacia el Sur. Además, la alta diversidad que se observa alrededor de los trópicos no es lo que llevó a las migraciones hacia el Norte, sino que, por el contrario, este es un resultado de los movimientos de esa zona de frío hacia el Sur cálido.

Fuentes:

Artículo original en PNAS | Nota fuente de The Field museum | Nota Original en el blog de Historias Cienciacionales | Imagen