¿Qué pasa cuando derrites toneladas de hielo de la Antártica? La gravedad de la superficie del planeta se resiente.

Hay dos formas de ver la noticia que científicos de la Agencia Espacial Europea difundieron la semana pasada sobre que el adelgazamiento del hielo en la Antártica ha afectado la gravedad de la zona. Uno puede entender que es un avance tecnológico el combinar los datos de dos satélites que miden cambios ligeros en la gravedad de la superficie del planeta, para que sea posible determinar la cantidad de hielo que se ha derretido, o uno puede entender que la noticia es que el derretimiento de ese hielo ha sido tan intensivo que hasta la gravedad se ha visto afectada.

Es innegable que poder medir las variaciones en la intensidad de la gravedad, debidas sobre todo al relieve de la superficie terrestre y a la deformación del planeta por su rotación, es una herramienta muy útil para campos como el de la minería o la oceanografía (como te lo contamos en esta nota). Pero el equipo de científicos a cargo del estudio, coordinado por J. Bouman, del Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (Instituto Alemán de Investigación en Geodésica), no estaba seguro de que los satélites GRACE y GOCE que han medido las variaciones gravitacionales desde hace varios años,pudieran ser tan precisos como para medir los cambios en la densidad del agua en la Antártica; sin embargo, como lo cuentan en su artículo publicado en la revista Geophysical Research Letters, la combinación de los datos de ambos satélites fue suficientemente precisa.

Por otro lado, surge la pregunta de qué tan grave es ese cambio de gravedad en la Antártica, si satélites en órbita fueron capaces de detectarla. Hay que tomar en cuenta que esas variaciones de gravedad en la superficie del globo son diminutas (no te sentirías más ligero ni más pesado en los diferentes puntos geográficos), pero conocerlas es útil porque puede revelar la naturaleza de lo que está debajo. Mientras más denso sea el suelo debajo, mayor es la masa contenida y por tanto mayor es la intensidad de la fuerza de gravedad. Con gravitómetros suficientemente finos, los científicos pueden detectar incluso cuerpos de agua debajo de la tierra o yacimientos de piedras preciosas. El equipo de Bouman ahora nos dice que con las mediciones gravimétricas también se puede saber qué tanto hielo se ha perdido de la capa que cubre la Antártica.

Un equipo diferente de investigadores, del Instituto Alfred Wegener en Alemania, calculó con datos gravimétricos del satélite Cryosat la cifra de 125 kilómetros cúbicos menos de hielo al año en la Antártica. Y tal vez esa sea la verdadera noticia: que el adelgazamiento del hielo de la Antártica es ahora tan pronunciado que incluso podemos medirlo por sus variaciones en la gravedad de la zona. Pero sin importar cuál sea el dato novedoso, el mero recordatorio de que el hielo de la Antártica se derrite con esa intensidad debería ser capaz de preocuparnos.

Fuentes:

Aquí el artículo original de Bauman y sus colegas | Aquí el artículo del equipo del Instituto Alfred Wegener |Aquí la nota fuente del primer estudio | Aquí la nota fuente del segundo estudio.

Bacterias y hongos produciendo mi detergente

No todas las bacterias y hongos causan enfermedades o plagas como a veces se suele creer; con ayuda de la biotecnología y de la ingeniería genética podemos hacer uso de algunas moléculas que ellos utilizan como las enzimas. Pero, ¿qué son las enzimas? Son herramientas que todos los seres vivos producen y que ayudan a que los procesos que tienen lugar dentro de las células se lleven a cabo más rápido, ya sea degradando o sintetizando compuestos que posteriormente serán utilizados. Gracias a la biotecnología, se ha logrado manipular muchas enzimas con el fin de obtener o mejorar productos, como por ejemplo los detergentes. Imaginemos ahora el mecanismo de limpieza de un detergente común. Un detergente es una mezcla de compuestos que facilita la remoción de suciedad en las telas; dado que el agua por sí sola no es capaz de penetrar en las telas con suciedad, al combinarse con el detergente se facilita la absorción en la ropa. Esto es gracias a que los detergentes disminuyen la tensión superficial del agua. Una vez absorbido, el detergente comienza su mecanismo de limpieza gracias a unas estructuras llamadas “micelas”, las cuales son pequeñas cápsulas que atrapan la suciedad liberándola a la superficie.

Las enzimas en los detergentes se utilizan para romper enlaces de biomoléculas como lípidos, carbohidratos y proteínas, causantes de manchas casi imposibles de eliminar. La eficiencia de las enzimas llega a tal alcance que gracias a estos nuevos productos biotecnológicos el eliminar manchas de sangre, aceite y otras que antes condenaban a las prendas a la basura, ahora se ha vuelto una tarea más sencilla y esto gracias a aquellos microorganismos que tanto nos desagradan.

Existe una gran cantidad de bacterias y hongos cuyas enzimas inspiran nuevos productos biotecnológicos, un ejemplo de algunos son las bacterias Bacillus lichenformis y Bacillus amyloliquefaciens, y los hongos Humicola insolens, Aspergillus oryzae y Aspergillus flavus. Todos estos son utilizados en la industria biotecnológica en los detergentes con enzimas.

La Bacillus lichenformis es una bacteria encontrada en forma de espora en el suelo. De ella se obtienen las “amilasas”, específicamente la α-amilasa, que es una enzima que ayuda a degradar residuos de almidones o carbohidratos, como el chocolate o las harinas.

La Bacillus amyloliquefaciens, por otro lado, es una bacteria productora de las enzimas llamadas “proteasas”, las cuales se encargan de romper, con ayuda del agua, los enlaces que unen a las proteínas, removiendo manchas de huevo y sangre, ambos constituidos principalmente por este tipo de macromoléculas. Estas proteasas son también producidas por el hongo Aspergillus flavus (figura 1), causante de enfermedades en humanos; puede ocasionar desde una rinitis alérgica hasta asma crónica severa. Este tipo de hongo forma filamentos o ramificaciones durante su crecimiento, secretando la enzima capaz de descomponer alimentos complejos. Este tipo de enzimas se encargan de romper las proteínas en las moléculas que la constituyen, o sea los aminoácidos, pues así el hongo puede alimentarse fácilmente.

Figura 1. Aspergillus flavus, hongo que causa enfermedades en humanos, pero cuyas enzimas también han sido útiles para la producción de detergentes. Imagen cortesía del Dr. Libero Ajello , ID #4299.

Otras enzimas integradas en los detergentes son las “lipasas”, que ayudan a disolver las manchas de grasas y aceites en la ropa, y son producidas por un hongo filamentoso llamado Humicola. Mediante la biotecnología se logró aislar el gen de la lipasa de este hongo y se transfirió al hongo Aspergillus oryzae, utilizado también en la producción de salsa de soja mediante la fermentación.

Todas estas enzimas son muy eficientes en nuestra ropa hecha de algodón, compuesto en un 91.5% de celulosa, un tipo de carbohidrato complejo que forma las fibras que se entrelazan para crear una tela. Al desgastarse la tela, se exponen cada vez más fibras de algodón al exterior promoviendo la pérdida de color y la apariencia desgastada en la ropa. Actualmente los detergentes que conservan el color en las telas contienen “celulasas” que son extraídas de un hongo llamado Humicola insolens. Estas enzimas están encargadas de degradar la celulosa contenida en las fibras de algodón desgastado, así se pierden los excedentes causantes del color opaco y se restaura el color original de la prenda.

Gracias a la biotecnología podemos manipular bacterias y hongos que en otras circunstancias resultan perjudiciales para nuestra salud y utilizarlas para nuestro beneficio en asuntos de la vida diaria. Estas innovaciones se apoyan en dichos microorganismos para que los procesos industriales se vuelvan amigables con el ambiente, permitiéndonos crear productos biodegradables de uso cotidiano tales como los detergentes.

Referencias

Jesús Córdoba López, S. R. (s.f.). Producción de Lipasas de hongos termófilos cultivados en medios líquidos y sólidos. Guadalajara, Jalisco, México.

Jorge Gonzáles-Bacerio, V. R.-M.-M. (2010). Las lipasas: enzimas con potencial para el desarrollo de biocatalizadores inmovilizados por adsorción interfacial. Revista Colombiana de Biotecnología , 12 (1).

Jyoti Vakhlu, A. K. (10 de Agosto de 2005). Yeast Lipases: enzyme purification, biochemical properties and gene cloning. 9(1). Electronic Journal of biotechnology.

Murray, P. (2009). Center for Integrated Fungal Reaserch. Obtenido de AspergillusFlavus.org: http://aspergillusflavus.org/aflavus/

Las enzimas en los jabones para la ropa. Recuperado el 24 de noviembre del 2014 desde http://www.argenbio.org/index.php?action=novedades&note=240

Proteasa. Recuperado el 24 de noviembre del 2014 desde http://www.ecured.cu/index.php/Proteasa

Martínez G., J.F. (2005). Utilización de la α-amilasas en la formulación de detergentes industriales. Tesis doctoral, Departamento de ciencias químicas, Universidad de Granada.

Agradecimientos

A la Dra. Yalbi I Balderas-Martínez de la Facultad de Ciencias, UNAM, México, D.F. por la revisión del escrito.

Autores

Estudiantes de la Ing. en Biotecnología de la Universidad Politécnica del Estado de Morelos UPEMOR. Por orden alfabético:

Alejandra Naomi Adán Valencia, Sergio A. Chavarría Santibañez, Emmanuel Gómez Corona, Gabriela Hernández Contreras, Oliver Gerardo Moreno Aguilera, Karen Azucena Ruiz Guerrero, Jonathan Sandoval Espinoza.

Tiburón de agua dulce que se duerme... imposible que se lo lleve la corriente

Todos tenemos puntos débiles. Cuenta el mito que para que Aquiles fuera inmortal, su madre lo sumergió a una laguna sosteniéndolo del talón, razón por la cual esta parte de su cuerpo era su punto débil. Por otro lado, el dragón Smaug, el de la novela de El Hobbit, tenía en el lado izquierdo de su pecho un punto vulnerable entre su armadura, lugar en el que recibió la flecha negra disparada por Bardo “El arquero”, misma que le dio la muerte.

Los tiburones también tienen un punto débil: el agua dulce. Este medio acuático provoca que dichos depredadores se deshidraten, que sus sentidos se entorpezcan, y se comprometa su reproducción. Ahora se ha demostrado que la poca salinidad en el agua les juega otra mala pasada a estos animales al hacer que se hundan.

Muchos animales cuentan con un órgano que les facilita la flotación –llamado vejiga natatoria-, pero los tiburones carecen de éste y en su lugar tienen un hígado grasoso. ¿Cómo hace entonces el tiburón sarda para llegar a vivir en aguas dulces?

Un estudio del tiburón sarda demostró que, debido a la pérdida de flotabilidad, éstos invierten un 50% más de la energía empleada en ascender una vez que se sumergen en el agua dulce. Este fenómeno se logra gracias a que los animales son capaces de engordar su hígado hasta el máximo posible. Es decir, para que un tiburón pudiera llegar a flotar en agua dulce de la misma manera que lo hace en agua salada, necesitaría aumentar ocho veces el volumen de su hígado. A pesar de que sí logran tener un hígado grande, el cuerpo rechoncho les genera un mayor arrastre y, en consecuencia, les reduce la eficiencia para cazar, de acuerdo con investigadores de diferentes universidades australianas y estadounidenses.

Los análisis de los fósiles han demostrado que los tiburones de aguas dulces fueron alguna vez más comunes que los de agua salada, pero se necesitan más estudios para determinar si fue la flotación u otro factor el que los llevó a vivir en aguas saladas.

Fuentes:

Artículo original en JEB| Nota de Sciencemag | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

Seamos positivos, mejor háblame en español

Nelson Mandela una vez dijo que si se le habla a una persona en una legua que entienda, se llegará a su cabeza, mientras que si se le habla en su lengua materna, se llegará a su corazón. ¿Será que si nos hablan en español, nos conquistarían virtuosamente?

Mientras crecemos, el lenguaje que aprendemos moldea nuestro cerebro, pero éste a su vez da forma y modifica nuestro sistema de comunicación. De hecho, tan grande e íntima es esta relación, que se ha propuesto que nuestro lenguaje refleja qué tan positiva es nuestra concepción del mundo.

Partamos del "principio Pollyanna", basado en la novela que lleva ese nombre y escrito por Eleanor Porter, el cual describe que las personas tendemos a recordar y describir las cosas en términos positivos, incluso cuando esta situación carece justificación. ¿Qué tal si este principio está reflejado en diferentes lenguas globales? Es decir, que las personas que hablamos español, chino o inglés usamos más palabras positivas que negativas.

Para probar esta pregunta, se necesita reunir una enorme cantidad de palabras, algo así como cien mil, contenidas en libros digitales de diez lenguas diferentes. Una vez construido un banco de palabras para cada una, se necesita que parlantes nativos las califiquen de acuerdo a la manera en que los hacen sentir. Algo así como "del 1 al 10, siendo 10 excelente, ¿cómo te hace sentir la palabra "bonito"?. Este fue el procedimiento que siguió un equipo de investigadores de diferentes instituciones estadounidenses y australianas.

El principio Pollyanna aplica para explicar diferentes lenguas, de acuerdo con el estudio realizado por dichos científicos. Esto significa tres cosas: que la mayoría de las palabras utilizadas en los lenguajes tienden a ser positivas, que el contenido emocional de las palabras es consistente entre las lenguas, y que la tendencia positiva es independiente de la frecuencia con la que se usen las palabras. Sin embargo, hay lenguajes con más valor positivo que otros. Al comparar los diez lenguajes estudiados, se observó que el español es el lenguaje más positivo, mientras que el chino está al final de la lista.

Este estudio concluye que los cerebros descritos en términos del principio Pollyanna han moldeado los diferentes lenguajes. Aún se necesitan realizar más estudios para conocer si el uso particular de una lengua nos hace más felices que el uso de otra.

Fuentes:

Artículo original en PNAS| Nota de Sciencemag | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales.

Stephen Hawking: Mi breve historia

"Mi discapacidad no ha sido una minusvalía en mi trabajo científico. De hecho, en algunos aspectos ha sido una ganancia: No he tenido que enseñar o dar clases a estudiantes de licenciatura, y no me he tenido que sentar en comités tediosos que hacen perder el tiempo".

Este es un fragmento del libro más reciente de Stephen Hawking. En “Mi breve historia”, el egresado de Oxford y Cambridge hace una narración de su vida, desde sus antepasados granjeros hasta sus tres nietos, a quienes les dedica la publicación.

El libro fue llamado así en referencia a su primero, y que lleva por título “Una breve historia del tiempo”. De hecho, el mismo Hawking menciona que este último trabajo de divulgación iba a ser llamado “corta” (short), pero fue la visión del editor la que decidió cambiarlo por “breve”, situación que le hizo vender muchos más ejemplares.

En "Mi breve historia", Hawking narra de manera lineal su vida y su trabajo, en una manera que pareciera tal y como anuncia el título: “breve”. A lo largo de la lectura, es fácil detectar los momentos en los que el astrofísico está contando pasajes de su vida para luego saltar a explicaciones en partículas subatómicas o de la teoría de cuerdas, sobre todo porque se empeña en describir con fidelidad aspectos del conocimiento científico. Sin embargo, es interesante señalar que la diferencia entre su trabajo y su desarrollo personal -a pesar de estar íntimamente entrelazados- es notable, dando la impresión de que el físico que aprendió matemáticas casi de manera autodidacta logró compaginar de manera importante ambos aspectos en su vida.

Es probable que este nuevo libro sea resultado de la presión que impone la fama que es obtenida, en gran medida, de su padecimiento neuronal y sus publicaciones en la astrofísica. Descrita a detalle en el libro, su condición física le ha ayudado a posicionarse en el ojo público por su rara situación, en tanto que los médicos le pronosticaron dos años más de vida cuando él apenas tenía veintiuno.

Para hacer pública la vida personal de Stephen Hawking, “Mi breve historia” se suma al libro de su primera esposa, Jane Hawking, llamado “Viajando al infinito: Mi vida con Stephen”, y del que sirvió para hacer la película de su historia de amor “La teoría del todo”. A pesar de que estamos acostumbrados a que la vida de los científicos es del ámbito privado –aunque algunas personas crean que ni siquiera tienen-, les recomendamos leer este y todos los libros de Stephen Hawking para adentrarse en el mundo de los agujeros negros y demás menesteres, donde se encuentra la apasionante vida de un científico eminente.

Fuentes:

Algunas páginas del libro | Trailer de la película "La teoría del todo" |Soundtrack de la pelicula "La teoría del todo"| Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales.

La predicción de una lengua muy larga

“Acabo de recibir una caja de parte de Mr Bateman llena de la asombrosa Angraecum sesquipedalia con un nectario de un pie de largo. Sabrá dios qué insecto puede chuparla” escribió Darwin en 1862 a su amigo Hooker. En ésta y otras cartas muestra su fascinación y sorpresa por esta orquídea de Madagascar que hoy se le conoce comúnmente como la orquídea de Darwin. Fue por estas fechas, en su estudio de Reino Unido, donde Darwin hizo una de sus predicciones más famosas, que redactó en otra carta a Hooker y elaboró con más detalle en su libro La fecundación de las orquídeas: “En Madagascar deben existir polillas con probóscides capaces de extenderse un largo de entre 10 y 11 pulgadas [25-28cm]…Angraecum sesquipedale debe depender de alguna polilla gigante”. ¿Cómo, sin haber visto nunca a la orquídea en su ambiente natural, pudo Darwin elaborar esa predicción? ¿Cómo puede confirmarse un proceso sin que pueda observarse? Según la teoría de la evolución propuesta por Darwin tres años antes en su libro El Origen de las Especies, muchas de las características de los organismos son producto de la selección natural. En este proceso aquellos individuos con características que les den ventaja sobre otros en su reproducción o sobrevivencia tendrán más descendencia; esto, con el tiempo, tendrá como efecto que en la población esta característica se vuelva más y más común, hasta que finalmente sea una característica de la especie. Que algún rasgo sea ventajoso depende del medio ambiente o de las “presiones de selección”. Muy comúnmente, estas presiones de selección tienen que ver con otros organismos con los que se interactúa; cuando la evolución de dos especies está determinada o afectada mutuamente, se le llama coevolución, y el concepto es otra de las grandes aportaciones de Darwin a la biología.

Darwin tenía a la coevolución en mente cuando se preguntó qué insecto podría chupar ese nectario tan largo. Los nectarios son estructuras de la flor donde se guarda el néctar que atrae a animales polinizadores con su dulce olor y sabor. Los polinizadores, al ir en busca de este néctar, se impregnan del polen de la flor y después, al ir en busca de más néctar a otra flor, dispersan el polen. La flor logra así la reproducción y el bicho en cuestión se alimenta. Un nectario tan largo como el de Angraecum sesquipedale sólo podría haber evolucionado en presencia de un insecto con una probóscide o “lengua” igual de larga.

Darwin murió en 1882 sin haber escuchado nunca sobre la polilla que según él, debía existir y polinizar a su orquídea. No fue sino hasta 21 años después de su muerte (y 41 desde su predicción) que un insecto con estas características fue descrito. Xanthopan morganii praedicta es una polilla que habita en el mismo lugar que la orquídea, y tiene una probóscide particularmente larga para el tamaño del animal. Su “lengua” mide hasta 20cm, mientras que la polilla misma de punta a punta de sus alas, mide 16cm. Dada la longitud de su probóscide y el lugar en el que vive, desde que se describió se asumió que es la polilla que Darwin predijo y que poliniza a la orquídea. Sin embargo, fue hasta 1992 en que estas fueron observadas y se tuvo evidencia directa de la relación entre la flor y el insecto.

A pesar de que no existen máquinas del tiempo que nos permitan observar procesos evolutivos pasados, y de que frecuentemente es difícil o imposible la experimentación para probar predicciones en biología evolutiva, éste es un ejemplo de cómo se formulan y comprueban hipótesis evolutivas. La teoría de la evolución tiene un gran poder predictivo y como cualquier ciencia, diferentes métodos para confirmar sus hipótesis. La mayoría de las predicciones basadas en la teoría evolutiva no tardan, como la de la orquídea de Darwin y su polinizador, 143 años en encontrar evidencia directa.

Fuentes:

Aquí se puede ver el video del insecto y la orquídea en acción.

Este artículo narra a detalle la historia de la predicción de Darwin. Las citas están traducidas de ahí, que a su vez cita cartas de Darwin y el libro La fecundación de las orquídeas.

En Darwin Online puede consultarse la correspondencia de Darwin, sus libros, y muchos otros textos de él.

Historia Original en el Blog de Historias Cienciacionales.

Imagen del Museo de Historia Natural de Reino Unido.