¡Agua a la vista!

Un grupo de astrofísicos de las Universidades de Warwick y Cambridge han reportado la primera evidencia de un planeta rocoso fuera de nuestro sistema solar y rico en agua, a tan solo 170 años luz de distancia y alrededor de una enana blanca.

Toda el agua de nuestro planeta, en comparación con la masa que lo conforma, tan solo representa el 0.023% de su masa total, así que, cuando los astrofísicos usan la palabra “rico en agua” se refieren a un planeta cuya masa total de agua equivalía al 23% de la masa total de todo el planeta. “Equivalía” porque los resultados provienen de la observación de escombros y polvo que antes formaban al húmedo planeta.

El agua fuera de nuestro sistema solar no es cosa nueva, pues ya se había observado de gigantes gaseosos; sin embargo, es la primera vez que se observa en un cuerpo rocoso.

Los investigadores sugieren que lo más probable es que el agua detectada alrededor de la enana blanca, de nombre GD 61, provenga de un planeta menor de al menos 90 km de diámetro, pero potencialmente de mayor tamaño, que alguna vez orbitó a su estrella madre. Sin embargo, debido a que sus observaciones son de la “historia reciente”, los estimados de su masa son un tanto conservadores.

Aproximadamente hace 200 millones de años, GD 61, que se presume era más grande que el sol, comenzó a “morir” y se transformó en la enana blanca que es ahora, pero partes de su sistema planetario sobrevivieron. El planeta menor fue sacado de su órbita y jalado a una órbita mucho más cercana, en donde fue destrozado por la fuerza gravitacional de su madre. Sin embargo, los investigadores piensan que, para sacar de orbita al planeta menor, se requeriría la fuerza de otro planeta más grande que, por el momento, aún no se ha observado.

“En este punto, todo lo que queda de este cuerpo rocoso es, simplemente, polvo y escombros que han sido jalados a la órbita de la enana blanca. Sin embargo, este cementerio planetario que gira alrededor de la estrella es una rica fuente de información que nos dice cómo era. En estos restos quedan pistas químicas que señalan la existencia previa de un cuerpo rocoso rico en agua”, comentó Boris Gänsicke del departamento de Física de la Universidad de Warwick.

Por otro lado, Jay Farihi, investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge y líder de la investigación comenta: “Estos bloques constructores ricos en agua, y los planetas que construyen, pueden ser comunes. Un sistema no crea cosas tan grandes como los asteroides y evadir el construir planetas, y GD 61 tenía los ingredientes para entregar mucha agua a sus superficies. Nuestros resultados demuestran que definitivamente había potencial para planetas habitables en este sistema exoplanetario”.

Las observaciones se realizaron con el telescopio espacial Hubble y con el gran telescopio Keck, en Hawaii. Ambos telescopios obtienen datos que permiten a los investigadores identificar diferentes elementos químicos que se encuentran alrededor de las capas externas de la enana blanca. Usando un modelo computacional de la atmosfera de la enana blanca, desarrollado por Detlev Koester, de la Universidad de Kiel, permite inferir la composición química del ahora, planeta menor destruido.

Bibliografía: 

Nota fuente de la Universidad de Warwick | Artículo original en Science | Nota de Historias Cienciacionales

Dos mil años de convivencia entre agricultores y colectores-cazadores

Mucho antes de las primeras civilizaciones, las comunidades humanas, descendientes de los primeros humanos modernos que llegaron a colonizar Europa, hasta hace unos 7,500 años, eran comunidades dedicadas a la colecta y a la caza de alimentos. Siendo a partir de esa fecha, cuando nos dividimos y, algunas comunidades, se comenzaron a dedicar a la agricultura. Lo común es asumir que en cuanto llegó esta nueva forma de vida humana, los colectores-cazadores desaparecieron o se unieron a esa forma de vida. Sin embargo, los resultados provenientes de un estudio realizado por el Instituto de Antropología de la Universidad de Johannes Gutenberg, Mainz, dirigido por Joachim Burger, indican que, los descendientes de los europeos del mesolítico mantuvieron su forma de vida de colector-cazador de forma paralela con los agricultores durante 2,000 años. Por lo que, la desaparición de esa forma de vida fue mucho más tarde de lo que se creía, unos 5,000 años atrás.

Los primeros humanos modernos que colonizaron Europa llegaron a la zona hace aproximadamente 45,000 años. Aquellos humanos fueron testigos y sobrevivientes de la última Era de Hielo y, del inicio del calentamiento de la Tierra que comenzó hace 10,000 años. Investigaciones anteriores del grupo dirigido por Burger indican que la agricultura y el modo de vida sedentario llegaron a Europa Central hace unos 7,500 años, por medio de agricultores inmigrantes. A partir de esa fecha, hay poca evidencia en el registro arqueológico de los humanos dedicados a la colecta y la caza, por lo que se asumía que habían desaparecido o habían sido absorbidos por la nueva forma de vida humana.

Ahora, de acuerdo con esta investigación, se piensa que los colectores-cazadores se mantenían próximos a las comunidades agricultoras, tuvieron contacto entre ellas por miles de años, y enterraban a sus muertos en la misma cueva. Resaltando que estos contactos no sucedían sin ninguna consecuencia ya que, las mujeres de las comunidades colectoras-cazadoras se llegaban a casar con personas de las comunidades agricultoras, sin que sucediera en viceversa.

Para el estudio, el equipo examino el DNA de huesos provenientes de la cueva de “Blätterhöle”, en Westphalia, Alemania, la cual contiene piezas raras de evidencia acerca de la presencia continua de colectores-cazadores por un periodo cercano a los 5,000 años. Durante mucho tiempo, los investigadores no lograban darle sentido a los descubrimientos. “Fue solo a través del análisis de isótopos en los restos humanos, realizados por nuestros colegas canadienses, que las piezas del rompecabezas empezaron a encajar”, comenta Bollongino, investigador involucrado en el proyecto.

Los investigadores comentan que a ninguna de las dos poblaciones se les puede atribuir ser los ancestros de los europeos modernos, siendo más una mezcla de ambas comunidades. Sin embargo, la pregunta ahora es ¿Cómo y hasta donde se extendió esta mezcla?

Bibliografía:

Nota fuente en Alpha Galileo | Artículo original en Science | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Dormir limpia el cerebro

Ya se sabía que dormir es importante para almacenar recuerdos y, ahora, un estudio realizado en ratones demostró que dormir cambia la estructura celular del cerebro y lo limpia.

¿Qué sucede durante el sueño para que nuestro cerebro se limpie? Al analizar el cerebro de ratones, los investigadores de este estudio observaron que el espacio entre las neuronas de nuestro cerebro aumenta durante el sueño. Esto es porque un sistema de tuberías en el cerebro, llamado en inglés “glymphatic system”, se abre y deja que el líquido cefalorraquídeo lo recorra y así elimine los desperdicios que resultan de la actividad celular.

Los autores del trabajo estudiaron el cerebro al inyectar tinta en el líquido cefalorraquídeo de ratones y observaron cómo fluía en el cerebro mientras monitoreaban la actividad eléctrica del cerebro. Lo que detectaron es que la tinta fluyó rápidamente cuando los ratones estaban inconscientes, dormidos o anestesiados, a diferencia de cuando estaban despiertos, cuando la tinta apenas fluía.

Los investigadores se dijeron sorprendidos por lo poco que fluye el líquido cefalorraquídeo cuando los ratones están despiertos. Para probar la idea de que el espacio entre las neuronas cambia entre el estado consciente e inconsciente, utilizaron electrodos insertados en el cerebro de ratones para medir directamente el espacio entre las neuronas. Observaron que el espacio aumentó 60% cuando los ratones estuvieron dormidos o anestesiados.

Esto no termina aquí. Estudios anteriores han sugerido que las moléculas tóxicas relacionadas con desórdenes neurodegenerativos se acumulan en los espacios entre las neuronas. Así que en este trabajo, los investigadores estudiaron si el sistema glinfático tiene algo que ver con esto. Inyectaron en los cerebros de los ratones beta-amiloide, una proteína asociada con el Alzheimer, y observaron que esta molécula desapareció más rápido de los cerebros cuando los ratones estaban dormidos.

Este trabajo tiene implicaciones importantes para múltiples desórdenes neurológicos, ya que el sistema linfático puede ser el nuevo blanco para tratarlos. También resalta el papel del sueño, pues significa que necesitamos dormir para limpiar nuestro cerebro.

Bibliografía: 

Artículo original en Science | Nota en Sciecedaily | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Sostenibilidad energética usando aguas residuales

Nada como producir energía usando agua residual y la energía del Sol. Esto es lo que seguramente piensan Hanyu Wang, pasante de la Universidad de California, Santa Cruz, y Yat Li, profesor asociado de química en la misma universidad, quienes desarrollaron un dispositivo capaz de producir energía sostenible de esa manera.

Al combinar una celda de combustible microbiano, en donde las bacterias degradan la materia orgánica de las aguas residuales, generando energía en el proceso, y un tipo de celda solar llamada “celda fotoelectroquímica” que realiza la electrólisis –reacción que separa la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno– para producir hidrógeno, Yat y Hanyu crearon un nuevo dispositivo que fue presentado en la revista American Chemical Society.

Ambas partes pueden funcionar de manera autónoma para producir gas de hidrógeno. Sin embargo, para funcionar por separado, cada una requiere de un pequeño voltaje adicional para superar la barrera de energía termodinámica necesaria para reducir los protones a hidrógeno gaseoso. Esto aumenta de manera significativa la complicación y el costo de los aparatos transformadores de energía si uno quiere proyectarlos a una mayor escala. Por tanto, el aparato desarrollado por Li y Wang, que compensa esa energía faltante con aguas residuales y bacterias, es suficiente para llevarlo al rumbo de la sostenibilidad.

“La demostración exitosa de este aparato microbiano sostenible para la generación de hidrógeno puede proveer una nueva solución que, de manera simultánea, aborda las necesidades para el tratamiento de aguas residuales y la demanda por energías limpias”, comentó Li.

Las bacterias que usa este aparato no son comunes y se conocen como bacterias electrogénicas; éstas generan electricidad mediante la transferencia de electrones producidos por su metabolismo a través de sus membranas celulares a un electrodo externo.

En funcionamiento, el híbrido solar-bacteriano mostró una producción de hidrógeno a una tasa promedio de 0.05 metros cúbicos de gas por día y, mientras más tiempo pasaba, más clara se volvía el agua.

Por ahora, los investigadores se muestran optimistas con la potencial comercialización de su invento. Actualmente planean realizar un prototipo de 40 litros que alimentará de manera continua con aguas residuales municipales. Si los resultados son prometedores, probarán su aparato en una planta de tratamiento de aguas residuales.

Bibliografía:

Nota fuente de la Univeristy of California, Santa Cruz | Artículo original en la American Chemical Society | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

PSO J318.5-22: El planeta “Forever alone”

A escasos 80 años luz de nuestro planeta y con la masa de 6 planetas como Júpiter, hay un planeta llamado PSO J318.5-22 que se encuentra solo en el espacio, al no estar orbitando ninguna estrella.

El peculiar planeta fue reportado por un grupo internacional de astrónomos y fue descubierto gracias a su única y escasa firma de calor por medio del telescopio de rastreo de campo amplio en Haleakala, Maui, de nombre Pan-STARRS 1. Una vez descubierto, los investigadores usaron otros telescopios para observarlo y descubrieron que sus propiedades son similares a aquellos planetas de gas gigantes que orbitan estrellas jóvenes. Sin embargo, este planeta se encuentra solo.

“Nunca habíamos visto un objeto flotando libre en el espacio que se viera de esta forma. Tiene todas las características de los planetas jóvenes encontrados alrededor de otras estrellas, pero está a la deriva por ahí, completamente solo”, comentó Michael Liu, investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawaii en Manoa y jefe de la investigación.

Desde la última década, el descubrimiento de planetas que se encuentran fuera de nuestro sistema solar ha avanzado a velocidades impresionantes. De esos, la mayor parte se ha descubierto gracias a observaciones indirectas, como la oscilación o el oscurecimiento que ocurre en las estrellas provocado por el planeta. Mientras que la otra minoría, como es el caso de este planeta, se ha descubierto por observaciones directas. Sin embargo, esa minoría siempre se había visto alrededor de una estrella joven (200 millones de años), hasta ahora.

“Los planetas encontrados de manera directa son increíblemente difíciles de estudiar, debido a que están a un lado de su estrella. PSO J318.5-22 no está orbitando una estrella por lo que será mucho más fácil estudiarlo. Se va a proporcionar una vista maravillosa acerca del funcionamiento interno de los planetas gaseosos gigante como Júpiter poco después de su nacimiento”, comentó Niall Deacon, investigador del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania y coautor del estudio.

El descubrimiento se realizó mientras los investigadores se encontraban buscando una enana marrón, las cuales presentan bajas temperaturas (relativamente) y tienen colores débiles muy rojos. Para eludir estas dificultados, los investigadores habían estado escrudiñando los datos del telescopio, cuando de pronto, observaron algo más rojo que la más roja de las enanas marrones, dando con uno de los planetas más peculiares descubiertos hasta ahora. Los mismos investigadores lo calificaron como “encontrar una aguja en un pajar”.

En la imagen observamos la representación artística del planeta PSO J318.5-22 realizada por MPI/V. Ch. Quetz. Tomada de la nota fuente.

Bibliografía‎:

Nota fuente del Institute for Astronomy de la University of Hawaii | Artículo en el Astrophysical Journal Letters | Nota en el blog de Historias Cienciacionales 

IV Congreso Internacional de Biotecnología y Genómica: Día 2

El día viernes 22 de Noviembre se llevó a cabo el segundo día del congreso GenoBiotec13. El día de hoy las presentaciones estuvieron más enfocadas hacia la biología sintética, la rama de las ciencias que implementa principios teóricos de la ingeniería para estudiar y manipular a los distintos componentes celulares de modo que se logre con ello “programar” a las células para realizar tareas específicas.

La primera conferencia fue impartida por el Dr. Octavio Mondragón-Palomino, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en Inglés). El Dr. Mondragón-Palomino está interesado en el estudio de sistemas celulares oscilatorios, los cuales actúan como relojes moleculares que proveen a las células con una referencia temporal para llevar a cabo los diferentes procesos metabólicos en una línea de tiempo definida. Pero no sólo esto, sino que en un organismo multicelular los diferentes “relojes celulares” deben estar sincronizados de manera que un conjunto de células que pertenecen al mismo órgano o tejido respondan de la misma manera ante un estímulo externo. En el laboratorio del Dr. Mondragón utilizan técnicas de biología sintética, dinámica de microfluidos y modelado computacional para estudiar de manera cuantitativa cómo estos relojes moleculares pueden ser autoajustables al responder a las distintas condiciones en las cuales crece una célula.

La siguiente ponencia fue impartida por el Dr. James Ferrell, de la Universidad de Stanford, y estuvo muy relacionada a la presentación del Dr. Mondragón, pues uno de los eventos en los cuales se requiere de la sincronización de las células es el desarrollo de los embriones a partir de un óvulo fertilizado:

Como puede observarse en el video anterior, las divisiones que dan lugar a un organismo multicelular deben realizarse con una exactitud temporal muy estricta, pues un desajuste en la sincronía de estas divisiones tendría consecuencias severas en el desarrollo de un nuevo organismo. El Dr. James Ferrel utiliza una aproximación teórico-experimental para estudiar estas oscilaciones durante el desarrollo de la rana Xenopus laevis, pero el conocimiento que está generando a partir de sus estudios pudiera sentar las bases para estudiar, por ejemplo, la sincronización de las células cardiacas durante los latidos del corazón, la regulación de los ciclos circadianos (aquellos que se repiten aproximadamente cada veinticuatro horas) y las dinámicas de oscilación de calcio, el cual es un regulador importante en diversos procesos biológicos.

La siguiente plática tuvo por título “Programación del autoensamblaje de cadenas sencillas de ADN”, y fue impartida por el Dr. Peng Yin, de la Universidad de Harvard. Su trabajo es excepcional y visualmente muy atractivo: utilizando las propiedades de complementaridad de las bases nitrogenadas del ADN, el Dr. Peng Yin diseña cadenas cortas de ADN que pueden ser utilizadas como piezas de Lego® para construir estructuras bi- y tridimensionales. Durante el transcurso de su investigación el Dr. Yin se cuestionó la utilidad de su proyecto y sus posibles aplicaciones, las cuales parecían nulas en un inicio. Sin embargo llegó a la conclusión de que no le prestaría mucha atención al panorama que parecía indicarle que su proyecto no podría tener ningún futuro. Curiosamente, hoy existen diversas aplicaciones para las nanopartículas de ADN autoensamblables que desarrolló el Dr. Peng Yin: desde el aumento en la resolución de las técnicas de microscopía, hasta la codificación de información en estructuras robustas, sencillas y resistentes. Y sólo para deleitarles la pupila, les dejo aquí una muestra de las diferentes estructuras que el Dr. ha logrado obtener. En la siguiente imagen, el área amarilla de las figuras es nada más y nada menos que aglomerados de ADN:

Después de la conferencia del Dr. Peng Yin, fue el Dr. Michael Leavell quien compartió con los asistentes su experiencia en la industria biotecnológica. El Dr. Leavell forma parte de la compañía Amyris, la cual es una compañía joven que está enfocada en la generación de distintos productos obtenidos mediante la modificación del metabolismo celular de la levadura Saccharomyces cerevisiae. El Dr. Leavell nos comparte cómo en Amyris se utilizan técnicas de biología sintética para la producción de biodisel como combustible para aviones, cómo producen aditivos que al agregarlos durante la fabricación de neumáticos aumentan la vida útil de los mismos y, finalmente, cómo se pudo producir un antimalárico que anualmente salva miles de vidas en regiones muy pobres, como algunos países africanos, donde la malaria es una enfermedad muy extendida.

La última conferencia magistral del día fue impartida por el Dr. Mauricio Antúnez, de la Universidad de Colorado. El Dr. Antúnez investiga estrategias de modificación de componentes celulares de las plantas que permitan utilizar a los organismos vegetales como detectores moleculares de sustancias nocivas para el humano. El ejemplo del cual nos habló durante su presentación es la modificación de ciertos receptores en la planta del tabaco que le permiten reconocer al trinitrotolueno (TNT). Una vez que las plantas crecen en un ambiente en el cual absorben TNT a partir del suelo, cambian la coloración de las hojas, pasando del verde característico a una coloración blanca. Una de las grandes limitantes con las cuales se ha encontrado el Dr. Antúnez es el diseño de receptores que permitan el reconocimiento de moléculas diferentes al TNT, pero confía en que el avance en las tecnologías de predicción y diseño de estructura de proteínas le permitan, en un futuro cercano, diseñar receptores nuevos con diferentes aplicaciones.

Así terminan las conferencias magistrales del día de hoy, pero GenoBiotec13 es más que eso. Después del receso para la comida tuvimos plenarias cortas sobre distintos temas; una sesión de carteles científicos en la cual los estudiantes de posgrado mostraron los avances de sus proyectos de investigación; y una presentación del iGEM, sobre la cual hablaremos con más detalle en una de las entradas posteriores.

Hasta aquí la nota sobre el segundo día del GenoBiotec13, nos leemos mañana con la información del tercer y último día de este congreso, el cual nos ha sorprendido a todos con la calidad de las ponencias y los trabajos presentados. ¡Hasta pronto!

 [hozbreak] Acerca del autor Gustavo Rodríguez Alonso es estudiante del doctorado en ciencias bioquímicas de la UNAM. Su proyecto está enfocado en el estudio de los genes que controlan el desarrollo de la raíz en las plantas cactáceas. Puedes encontrarlo en twitter como @RodAG_

Y el Nobel de Medicina o Fisiología va para...

La célula es compleja y fascinante. Una ciudad microscópica donde la precisión molecular de distintos procesos es fundamental para mantener el equilibrio entre sus distintos componentes. Representa la forma de vida más básica que existe en el planeta y, sin embargo, el trabajo organizado de trillones de ellas hace posible que realicemos las maniobras más simples o las actividades más desafiantes. Esta diminuta metrópoli, además, es capaz de generar nueva vida pero también de terminarla cuando el sistema comienza a fallar. Como en toda ciudad, es necesario transportar –de manera eficiente y a tiempo– cargamento de un lado a otro en la propia célula, fuera de ella (si se eliminan deshechos) o dentro de la misma (si se ingieren nutrientes). Sin embargo, no fue sino hasta investigaciones recientes que permanecía como un misterio la manera en que nuestras células regulan y orquestan este tránsito de sustancias.

Este año, James Rothman, de la Universidad de Yale, Randy Schekman, de la Universidad de Berkeley, y Thomas Südhof, de la Universidad de Standford, son reconocidos con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología "por sus descubrimientos sobre la maquinaria que regula el tráfico de vesículas, un sistema de transporte importante en nuestras células".

Randy Schekman dormía cuando el teléfono de su casa comenzó a sonar. Del otro lado de la línea estaba Göran Hansson, miembro del Comité Nobel, llamando desde Estocolmo para comunicarle que era el nuevo laureado de este año junto con sus colegas. "¡Oh, dios mío! ¡Oh, dios mío!", exclamó Randy mientras saltaba alrededor de su desconcertada esposa. Su trabajo, que involucró mucho años de identificar casi 50 genes que controlan distintas facetas del transporte de vesículas –pequeños paquetes que albergan proteínas, hormonas y otras sustancias– y de determinar, paso por paso, cuál es el orden y rol de cada uno de ellos, por fin era reconocido.

A unos 5,000 kilómetros de distancia, en su laboratorio de la Universidad de Yale, se encontraba James Rothman. "Yo veo a ese movimiento de vesículas, todas esas moléculas que están siendo transportadas, como una refinada maquinaria", confiesa a la prensa. "Cuando observas las cosas a una escala microscópica, encuentras que todos estos objetos se comportan como si fueran parte de un proceso mecánico". James, quien originalmente se formó como físico, comenzó a estudiar en la década de los ochentas el problema de cómo las vesículas liberan su cargamento. Encontró, al fragmentar algunas células, que existen proteínas en la parte externa de la vesícula que pueden unirse a las membranas, abriendo el paquete como quien desliza una cremallera.

Si bien ya se conocía qué genes son responsables de que las vesículas se formen y vayan a donde tienen que ir, y cómo es que éstas descargan su contenido, todavía no se sabía qué estímulo provoca que lo liberen. Este paso fundamental inquietó la mente de Thomas Südhof, quien siempre ha sido reconocido por su alta productividad científica. Thomas estudió las vesículas sinápticas, aquellas involucradas cuando nuestras neuronas se comunican entre sí, demostrando que el calcio es el responsable de que las sustancias atrapadas en estos paquetes celulares salgan. Además, identificó las proteínas necesarias para reconocer este calcio y comprobó que no sólo están presentes en las neuronas sino en muchas otras células.

Juntos, Randy, James y Thomas han expandido un poco más el conocimiento que se tiene sobre la delicada dinámica que gobierna el equilibrio celular. Sus descubrimientos son esenciales para comprender mejor la vida que nos rodea y para diseñar nuevas estrategias contra enfermedades, como la diabetes, en las que el transporte de algunas sustancias se ve alterada.

La reacción de Thomas Südhof al enterarse de las buenas noticias agrupa el sentimiento general de los tres galardonados: "¿Me estás hablando en serio? ¡Oh, dios mío! […] Es maravilloso. No te puedo decir cuánto disfruto lo que hago; siempre consideraré un enorme privilegio ser científico. Este honor es muy… muy hermoso".

Para darte una idea de cómo se ve y funciona una célula, ¡juega con esta increíble animación de la Universidad de Utah!   Para aprender más sobre las vesículas, busca el retículo endoplásmico, los lisosomas y el aparato de Golgi.

Fuentes: Aquí las entrevistas con James Rothman, Thomas Südhof y Randy Schekman | Entrada en el blog de Historias Cienciacionales

IV Congreso Internacional de Biotecnología y Genómica: Día 1

Recientemente compartimos con ustedes mediante este blog una serie de entradas sobre el congreso de la Sociedad Americana de Neurociencias (Society for Neurosciences). En esta ocasión les proporcionaremos también una crónica detallada del IV Congreso Internacional de Biotecnología y Genómica, GenoBiotec13, que se lleva a cabo en la ciudad de Monterrey, Nuevo León, México . Este congreso tiene como objetivo reunir a estudiantes, investigadores y empresarios en un foro cosmopolita que tiene como premisa básica promover y difundir la investigación biotecnológica y genómica a nivel nacional e internacional, además de proporcionar un espacio en el cual los investigadores y empresarios puedan establecer colaboraciones que impacten distintos sectores, como el agrícola, farmacéutico, computacional y nanotecnológico. GenoBiotec es un evento bianual organizado por la Asociación Estudiantil de Biotecnología Genómica y la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León.

La conferencia inaugural tuvo lugar este 21 de noviembre a las 10 am y fue impartida por el Dr. Eric Davidson, del Instituto de Tecnología de California (Caltech), cuya investigación está enfocada en el estudio de las redes genéticas que regulan el desarrollo de los organismos y cómo estas redes han evolucionado a lo largo del tiempo. En su línea de investigación, el grupo del Dr. Davidson utiliza como modelo de estudio a los erizos marinos desde la perspectiva de la Biología de Sistemas, una ciencia interdisciplinaria en la cual los procesos celulares de un organismo se representan y estudian mediante modelos matemáticos. Durante su conferencia, el Dr. Davidson compartió parte del conocimiento generado en su laboratorio con particular énfasis en cómo los distintos factores de transcripción (proteínas que regulan qué genes se expresan o reprimen en un momento determinado), son importantes para especificar la identidad de un tejido, pero más importante aún es la manera en la cual distintos subconjuntos de factores transcripcionales se conectan entre sí para orquestar el desarrollo de los tejidos y órganos de manera espacial y temporal. Es decir, aunque los componentes físicos que controlan el desarrollo (los factores transcripcionales) son importantes y pueden compararse a switches electrónicos, es en realidad la manera en la cual están conectados estos switches (el “cableado” del circuito eléctrico) lo que permite que a partir de un conjunto finito de moléculas puedan regularse finamente las distintas respuestas necesarias para instruir a la célula qué tipo celular debe ser dentro del organismo. Con esta aproximación Davidson construyó distintas redes a partir de las cuales ha podido reproducir in-silico los efectos de alterar o perturbar el desarrollo de los organismos, e incluso, ha podido corroborar experimentalmente la fiabilidad y el poder predictivo de las redes regulatorias genéticas que modeló.

El congreso continuó con conferencias plenarias impartidas por estudiantes de posgrado de distintos centros de investigación que se dedican al estudio de una gran diversidad de temas, desde la detección molecular de toxinas producidas por hongos que infectan a las manzanas, hasta el uso de fotones para la manipulación de nanopartículas. Las conferencias plenarias fueron sucedidas por un breve receso, durante el cual se propició la comunicación entre colegas y entre líderes de grupos de investigación consolidados. Como apreciación meramente personal, cabe resaltar que durante este congreso los asistentes han tenido una participación muy activa, acercándose  a los ponentes después de sus conferencias para discutir puntos de interés. Los ponentes, por su parte, han recibido con mucho agrado el interés mostrado por los asistentes y aclaran gustosamente las dudas de quien se anime a preguntar. Durante el receso, algunos participantes del congreso decidieron conocer mejor el Parque Fundidora, lugar en el cual se realiza el evento y que además es un sitio emblemático de la ciudad de Monterrey.

La segunda conferencia magistral versó sobre el uso de herramientas de la biofísica y la biología sintética para la modificación de organismos vivos,  así como el potencial aprovechamiento de los mecanismos de transferencia de electrones y de síntesis de polímeros o macromoléculas para la generación de energía bio-solar y el ensamblaje de nanoestructuras, respectivamente. Esta conferencia fue impartida por la Dra. Caroline Ajo-Franklin, de la Universidad de Berkeley, quien además invitó a todos los asistentes a visitar su laboratorio en California y realizar estudios de posgrado o estancias de investigación con ella.

Otra de las conferencias que se impartieron estuvo a cargo del Dr. J. Rubén Morones, del grupo de investigación en nanobiotecnología perteneciente a la Universidad Autónoma de Nuevo León. En su grupo de investigación, el Dr. Morones estudia diversas alternativas para el desarrollo de nuevos antibióticos al utilizar nanopartículas de plata. En particular, destacó el uso de bacteriófagos para la administración específica de nanopartículas a bacterias patógenas (bacterias causantes de enfermedad). Como proyecto adicional, el Dr. Morones mencionó una segunda estrategia que se explora en su laboratorio: el uso de “termómetros de ARN”, los cuales son moléculas de ARN (ácido ribonucleico) que en condiciones normales tienen una estructura secundaria que impide la traducción de determinados genes, pero que al aumentar la temperatura cambian su estructura y entonces la traducción puede llevarse a cabo. Esta estrategia podría utilizarse en combinación con las nanopartículas de plata para controlar específicamente la expresión de ciertos genes al hacer incidir luz sobre ellas. A partir de esta hipótesis, en el laboratorio del Dr. Morones se evalúa el uso potencial de los termómetros de ARN para la síntesis de proteínas u otros metabolitos celulares con actividad antimicrobiana.

El primer día de actividades de GenoBiotec13 concluyó con una mesa de discusión en la cual los investigadores mencionados en esta nota y el Dr. Michael Leavell (de quien hablaremos con más detalle el día de mañana), atendieron a las dudas y comentarios de los asistentes respecto a la ciencia básica y aplicada. Este ejercicio fue muy interesante y productivo. La sesión empezó con el Dr. Davidson, quien definió a la ciencia básica como aquella que estudia un proceso con el fin único de entenderlo, mientras que definió a la ciencia aplicada como aquella que hace uso de ese conocimiento para lograr un beneficio. La ciencia básica, según el Dr. Davidson, nos dice cómo funcionan las cosas, mientras que la ciencia aplicada nos ayuda a convertir ese entendimiento en diferentes productos que impactan positivamente a la sociedad. Algo en lo que coinciden los cuatro ponentes es que los tiempos están cambiando: durante los albores de la ciencia se podía estudiar un proceso sin preocuparse demasiado por la ciencia detrás de él (por ejemplo, se observaba el efecto de la penicilina en las bacterias sin entender cómo era que la penicilina ejercía su actividad antibiótica), sin embargo, el futuro requiere de un entendimiento amplio de los distintos sistemas para poder resolver cabalmente problemáticas humanas, como las enfermedades infecciosas y degenerativas, la escasez de energéticos y alimentos, etcétera. El Dr. Morones afirma que la sociedad debe confiar más en la ciencia. Puntualiza que en México nuestra mentalidad se caracteriza, de manera general, por creer en supersticiones o en corrientes religiosas. Esto, aunado al desconocimiento que la sociedad tiene respecto a la labor científica, dificulta los aumentos de presupuesto a los rubros de ciencia y tecnología: si la gente no entiende de ciencia, no es sorprendente que no quieran invertir en ella. Uno de los comentarios que recibió el panel por parte de los estudiantes, es que los científicos tienen una responsabilidad con la sociedad: es necesario que la comunidad científica asuma su papel como comunicador de la ciencia, de manera que nuestra labor permee en los ciudadanos. Finalmente uno de los asistentes preguntó cuán difícil es conseguir un empleo en la academia considerando que anualmente existen más egresados que plazas disponibles para ellos. En este respecto, Michael Leavell comenta que él tuvo que esperar 3 años después de terminar sus estudios de posgrado y antes de tener el puesto que ostenta ahora (director de química analítica en una empresa biotecnológica). La Dra. Ajo-Franklin reconoce que su tutor de doctorado le aconsejó buscar empleo un año antes de que recibiera su grado de Doctor, de esta manera, al finalizar su doctorado, ella ya había enviado su currículum a diversas Universidades en busca de una plaza como investigador. El público también preguntó qué tan fácil es iniciar una empresa biotecnológica cuando los apoyos federales son escasos o nulos y considerando que la mayoría de los programas de formación de científicos preparan a los estudiantes específicamente para la academia y no para el mundo empresarial. Sobre este asunto, el Dr. Leavell puntualizó que la compañía en la que él labora han tenido inversión privada por parte de filántropos como Bill Gates, quien a través de su fundación financió el desarrollo de un antimalárico que costó cinco años producir. La Dra. Ajo-Franklin menciona que un factor determinante al momento de elegir entre el mundo académico y el de la industria es la personalidad: si prefieres la independencia y libertad de pensamiento, entonces deberías estar en la academia; si prefieres, por el contrario, trabajar en conjunto con un equipo más numeroso y participar en proyectos simultáneos, entonces quizá la industria es mejor opción. El resto de los ponentes coinciden en esta afirmación. El tiempo de preguntas se agotó aunque entre el público se observaban varias manos en el aire de asistentes que ya no tuvieron tiempo de expresar sus dudas; sin embargo los Doctores estarán aún entre nosotros en los siguientes días y son bastante accesibles, de manera que aún finalizada esta última actividad del día de hoy en el GenoBiotec13 varios estudiantes se acercaron a platicar personalmente con los investigadores. El día de mañana continuaremos con la crónica del congreso, habrá sesión de carteles, conferencias magistrales y plenarias. ¡Nos leemos mañana con la crónica del segundo día de GenoBiotec13! ¡Hasta entonces!

Sobre el autor:

Gustavo Rodríguez Alonso es estudiante del doctorado en ciencias bioquímicas de la UNAM. Su proyecto está enfocado en el estudio de los genes que controlan el desarrollo de la raíz en las plantas cactáceas. Puedes encontrarlo en twitter como @RodAG_

¿Qué tiene el cerebro de Albert Einstein que no tenga el tuyo?

En 1955, unas horas después de que Einstein falleció, el patólogo Thomas Harvey removió el cerebro del cráneo de uno de los físicos más importantes del Siglo XX, y fotografió algunas secciones. Si la simple extracción ha causado controversia por más de cincuenta años, las características de su cerebro han sido el centro de atención y de discusiones, ya que muchos aseguran que es ahí donde está la clave de su inteligencia. Ahora, una nueva investigación analizó las imágenes que el patólogo capturó en la década de los 50’s, y reveló que su cerebro presenta un cuerpo calloso, el puente de comunicación entre ambos hemisferios, más grande que el promedio.

Los investigadores midieron el grueso del largo de una porción específica del cuerpo calloso del cerebro de Einstein y lo compararon con el de 15 hombres maduros y 52 jóvenes. El grosor del de Einstein fue mayor que el del promedio de los dos grupos de hombres. Los autores proponen que esto se debe a que existen más fibras nerviosas que conectan regiones clave, como las dos partes de la corteza prefrontral, parte responsable de que los humanos tengamos un pensamiento complejo y la capacidad de tomar decisiones. De hecho, ya se tenía evidencia de que algunas partes del cerebro de este notable físico son muy grandes y con muchos pliegues intrincados.

No nos desanimemos. La variación existe en toda la naturaleza. Tanto el cerebro de Einstein, como el nuestro, y el de todo aquel organismo con uno, tienen ciertos atributos que los hacen únicos. Por medio de algún escaneo cerebral podemos conocer las características de nuestro cerebro, o incluso podemos estudiar el de alguien que ya lo haya donado. Por ejemplo, el análisis del cerebro del matemático Carl Gauss, el Princeps mathematicorum (palabras en latín que en español significan “príncipe de las matemáticas”), arrojó que su órgano presentaba muchas circunvoluciones, característica que han relacionado con su inteligencia.

Fuentes: Artículo original en Brain | Nota en Science | Entrada en el blog de Historias Cienciacionales

Cuando el rojo se vuelve negro

Peter Paul Rubens terminó “La adoración de los magos” para la abadía de San Miguel de Amberes en 1624. A la izquierda de la composición, se observa a Melchor, vistosamente cubierto con una túnica roja, ofreciéndole oro al niño. Para algunos, la elección del rojo en este cuadro refleja la atracción del pintor flamenco por el exotismo oriental. En efecto, probablemente fueron los chinos los primeros en sintetizar, a partir de azufre y mercurio, el pigmento llamado “bermellón”, el más usado para el color rojo en Europa desde el renacimiento hasta inicios del siglo XX. Podría haber varias razones para esa predilección, aunque probablemente ninguna sea que el sulfuro de mercurio, compuesto químico del bermellón, sea tóxico y se vuelva negro con el tiempo.

La mayoría de los pintores europeos sabían que el bermellón (o cinabrio, como también era conocido este pigmento porque se le podía extraer del mineral del mismo nombre) se oscurecía al contacto con el aire. “Mantenga en mente que no está en su naturaleza estar expuesto al aire, sino que se sostiene mejor en el panel que en la pared”, decía el pintor renacentista Cenninno Cenninni. Es por eso que el rojo bermellón fue rápidamente sustituido por el rojo cadmio a principios del siglo XX. Como era de esperarse, ahora que “La adoración de los magos” está resguardada en el Museo Real de Bellas Artes de Amberes, la túnica de Melchor está manchada de negro, lo cual pone en duda las intenciones del rey mago al ofrecer oro al niño. Con todo, la pregunta que nos interesa es ¿por qué el bermellón se oscurece con el tiempo? Y, lo que quizá importa más a los restauradores, ¿cómo puede evitarse?

En fechas recientes, se ha investigado por qué este pigmento tan famoso se vuelve negro. En 2002, J. K. McCormack, de la Universidad de Nevada, propuso que el oscurecimiento del bermellón se debe a que el mineral del cual proviene contiene impurezas, principalmente compuestos de cloro u otros elementos halógenos (flúor, bromo, yodo o astato). McCormack explicaba que esas impurezas, bajo la luz del sol, provocaban un cambio químico en el sulfuro de mercurio. Sin embargo, no propuso qué compuesto era el que producía el color negro. Tres años después, Katrien Keune y sus colegas en la Universidad de Amsterdam propusieron que el sulfuro de mercurio, en presencia de luz y de iones de cloro, seguía una serie de reacciones que terminaban con la producción de mercurio metálico, el mismo que encontramos en los termómetros. Este elemento sería el culpable del efecto oscurecedor. Esta semana, científicos de la Universidad de Amberes han mostrado experimentalmente que el bermellón en efecto puede producir mercurio metálico bajo esas condiciones, y que las manchas negras en las obras maestras del pasado muy probablemente sean causados por este elemento.

Karolien de Wael y su equipo colocaron un poco de bermellón en una superficie de platino y la sumergieron en agua con cloruro de sodio (es decir, sal de mesa). Después de alumbrar el pigmento sumergido, éste adquiría manchas negras. Para saber si esas manchas eran mercurio metálico, calcularon el voltaje que necesitarían los iones del mercurio para liberarse del mineral del pigmento y se lo aplicaron al agua: el resultado fue que las manchas se perdían.

Con este conocimiento, los restauradores y conservadores de arte pueden desarollar mejores técnicas para evitar que el rojo se vuelva negro en tantas obras de arte clásicas. Resultaría inviable proteger las pinturas de la luz, pero definitivamente se podría evitar que entraran en contacto con iones de cloro en el aire (mezcla que no sería rara en museos cercanos al mar, por ejemplo), aunque eso implique delicadas medidas de protección. Como mencionan Marika Spring y Rachel Grout de la Galería Nacional de Londres en un reporte especial sobre el tema, el sudor de los visitantes al museo puede traer los temidos iones de cloro al ambiente, por lo que se necesitaría desarrollar sistemas de ventilación que puedan filtrarlos eficientemente. Aún falta averiguar más detalles y aplicaciones sobre esta transmutación de color, pero al menos los científicos nos han podido esclarecer el misterio principal del rojo que se vuelve negro en la pintura de Rubens y en cientos de obras clásicas más.

Fuentes:

Nota fuente en Nature | Artículo original de De Wael y sus colegas, publicado  en la revista Angewandte Chemie | Reporte de la Galería Nacional de Londres, publicado en su boletín en 2002 | Entrada en el blog de Historias Cienciacionales

El sistema inmune de mamá interrumpe nuestro desarrollo neuronal

La activación del sistema inmune durante el embarazo provoca que las células neuronales del feto detengan su desarrollo; además, daña su habilidad de transmitir señales y comunicarse entre sí. Esto, de acuerdo a un estudio realizado por investigadores del Centro Davis para Neurociencias de la Universidad de California.

“Esta es la primer evidencia de que las neuronas en el cerebro en desarrollo de los recién nacidos se altera por la activación del sistema inmune materno. Hasta ahora, se ha sabido muy poco acerca de cómo la activación del sistema inmune conduce en la descendencia a un trastorno autista, y a la fisiopatología y comportamientos similares a la esquizofrenia”, comentó Kimberlet McAllister, investigadora de la UC Davis.

El estudio fue realizado comparando el cerebro de crías de ratones cuyas madres habían activado su sistema inmune y crías que provenían de ratonas cuyo sistema inmune estaba inactivo. Las primeras crías resultaron estar expuestas a más infecciones virales; además, se encontró que en su cerebro tenían niveles mucho más elevados de moléculas inmunes conocidas como MHC1 (abreviatura que significa "Complejo de Histocompatibilidad Mayor 1").

Los investigadores encontraron que la elevada presencia de este complejo afecta la habilidad de las neuronas para formar sinapsis exitosas, proceso mediante el cual las células neuronales se comunican unas con otras. De manera experimental, los investigadores lograron reducir a niveles normales la presencia de esta molécula, forzando que la densidad de sinapsis regresara a la normalidad.

Por otra parte, el estudio logró identificar una nueva vía de señalización biológica que no había sido descubierta, y notó que se encontraba más activa en madres cuyo sistema inmune se encontraba activo.

El descubrimiento ayudará a desarrollar pruebas diagnósticas y terapias para mejorar la vida de individuos con trastornos del desarrollo neurológico.

Fuentes: Boletín de prensa del Sistema de Salud de la Universidad de California, Davis | Artículo en Journal of Neuroscience | Entrada en el blog de de Historias Cienciacionales

La deficiencia del ácido fólico puede afectar a tus tataranietos

Cuando una mujer planea tener un hijo, los médicos le recomiendan que unos meses antes de la concepción y durante el embarazo consuma ácido fólico, una vitamina del complejo B necesaria para la formación de proteínas estructurales. Y es que un aporte antes y durante previene malformaciones en placenta y en el producto, mientras que la deficiencia causa problemas severos de salud, como que el producto presente defectos cardiacos o espina bífida, malformación congénita donde la médula espinal queda sin protección ósea. Sin embargo, un estudio ha demostrado que esta deficiencia no se limita a la descendencia inmediata, ya que la mutación en un gen necesario para el metabolismo del ácido fólico puede tener efectos en muchas generaciones siguientes.

Los investigadores de la Universidad de Cambridge y la de Calgary, en Reino Unido y Canadá, respectivamente, utilizaron ratones debido a que metabolizan el ácido fólico como nosotros y porque la deficiencia de esta vitamina o las mutaciones en los mismos genes relacionados con la misma resultan en anormalidades del desarrollo similares a las nuestras. Con esto, exploraron cómo los mecanismos moleculares de la deficiencia del ácido fólico impactan en el desarrollo y causan problemas de salud.

Los ratones del estudio presentaban un gen mutado llamado Mtrr, el cual es esencial para la progresión normal del ciclo del ácido fólico. Esto significa que al estar mutado, el metabolismo de esta vitamina es anormal y genera los mismos problemas de salud que si la dieta fuera pobre. Los investigadores observaron que cuando el abuelo o abuela materna tienen esta mutación, sus nietos genéticamente normales presentaban riesgo de un amplio espectro de anormalidades en el desarrollo. Dichas anormalidades también fueron vistas en la cuarta y quinta generación de ratones. En otro experimento, los investigadores transfirieron el embrión de la tercera generación a una hembra sana. Aquí observaron que dichas anormalidades del desarrollo no se transmitieron de manera genética. En cambio, los defectos resultaron de cambios epigenéticos que fueron heredados.

Los autores del trabajo han hipotetizado que, por alguna extraña razón, algunas de las marcas epigenéticas causadas por la mutación del gen Mtrr escapan de esta eliminación normal y son heredadas a la siguiente generación. Si las marcas epigenéticas que regulan los genes importantes para el desarrollo son heredadas, entonces estas generaciones pueden desarrollar anormalidades como resultado de genes defectuosos que se prendieron o apagaron (es decir, se expresaron o silenciaron).

Esta investigación muestra que el padecimiento puede ser heredado por medios epigenéticos más que por genéticos, lo que tiene enormes implicaciones médicas. Además, factores ambientales que tienen influencia sobre patrones epigenéticos, como la dieta, también puede tener efectos a largo plazo, en este caso, multigeneracionales. ----------- Fuentes: Artículo original en Cell | Nota en ScienceDaily | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Reventando al VIH

 

El virus de inmunodeficiencia humana (VIH) destruye al sistema inmune del hospedero matando a las células encargadas de luchar contra la infección, dando la posibilidad de padecer el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA).

Combatir este virus en humanos ha sido uno de los grandes retos a los que se han enfrentado los médicos y científicos contemporáneos ya que, la manera frecuente en la que muta, vuelve difíciles los esfuerzos que se realizan para elaborar un medicamento eficaz. Sin embargo, un equipo de la Universidad de Drexel está intentando adelantársele al virus creando un microbicida que tiene la capacidad de reventarlo.

El nombre del microbicida es “Inhibidor de la Entrada Virolítica de Acción Dual” o en sus siglas en inglés “DAVEI”, el cual representa lo último de una nueva generación de tratamientos contra el VIH, destruyendo al virus sin dañar a las células saludables. Lo que la distingue de los otros tratamientos: su diseño, especificidad y alta potencia.

El equipo de investigadores desarrollo y diseño una proteína quimérica recombinante; una molécula ensamblada con piezas de otras molecular y diseñada con el propósito específico de luchar contra el VIH.

La idea de crear a DAVEI viene de diseñar una molécula capaz de “secuestrar” la maquinaria de fusión del virus; las herramientas que usa para engancharse y atacar a una célula saludable y usarlas para que se autodestruya.

“Nosotros hipotetizamos que un papel importante de la maquinaria de fusión es abrir la membrana viral cuando se activa y se deduce que lo que la activa no necesariamente es una célula condenada, por lo que visualizamos formas particulares en las cuales los componentes de la maquinaria de fusión viral funcionan y diseñamos una molécula que la activa de forma prematura”, comentó Cameron Abrams, investigador principal del proyecto.

DAVEI se compone de dos ingredientes principales. Una “Región Proximal de Membrana Externa” (MPER), que es una pieza de la maquinaria de fusión e interactúa fuertemente con membranas virales y la otra se conoce como “cyanovirina”, la cual se une a la capa de azúcar de la punta de la proteína. Juntas en DAVEI, ajustan la maquinaria de fusión de modo que imitan las fuerzas que "siente" el VIH cuando se engancha a una célula, lo que provoca que se activen las señales del VIH para infectar y ¡PLOP! el material genético se libera y nada se infecta.

Los investigadores desarrollaron DAVEI usando proteínas recombinantes diseñadas y usaron pseudovirus de VIH-1 para demostrar que es posible la ruptura física y la inactivación irreversible de las partículas del virus.

Cabe mencionar que los investigadores aún no tienen completamente claro las bases físicas precisas de la acción virolítica. Sin embargo, el equipo continuara trabajando para obtener un mejor entendimiento de todo el proceso.

Fuentes:

Artículo en American Society for Microbiology: Antimicrobial Agents and Chemotherapy | Nota en la Universidad de Drexel | Video corto de la Universidad de Drexel que explica el funcionamiento de DAVEI | Si te interesa el tema, también recomendamos un post de Historias Cienciacionales acerca de como el VIH mata a las células inmunes | Y otro post acerca de cómo se inició el uso del análisis filogenético en juicios por infección de VIH | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

La fabricación de chips usando ADN

Los transistores son la unidad básica de los chips. Son unidades pequeñas hechas de un material semiconductor con la capacidad de ser inducido para conducir o detener el flujo eléctrico. Con ellos se crean las señales binarias de ceros y unos con los que funcionan los softwares.

Para construir chips más poderosos, los diseñadores han intentado dos cosas: encoger el tamaño de los transistores y acelerar el tiempo de prendido y apagado de los mismos. Esto ha resultado en transistores más pequeños, rápidos y económicos que concentran la electricidad en espacios muy reducidos.

Sin embargo, como suele pasar, las ventajas también vienen acompañadas de problemas: al someterse a elevadas temperaturas, el silicón, material que se usa para construir los chips, comienza a interrumpir su trabajo interno por medio de distintos tipos de interferencia. La solución a esto la proponen Zhenan Bao, una ingeniera química e investigadora de la Universidad de Standford, y sus colegas, quienes fabricaron transistores de grafeno por medio del uso de ADN.

El grafeno es un material constituido por una sola capa de átomos de carbono arreglados en forma de panal. Algo así como una reja, pero de grosor atómico y con una eficiencia extremadamente buena para conducir electricidad. Los investigadores involucrados en el proyecto creen que por medio de la construcción de nanolistones de grafeno colocados uno a lado del otro se puede crear circuitos semiconductores y, dadas las pequeñas dimensiones y las propiedades eléctricas favorables de este material, se pueden crear chips muy veloces y con un consumo muy bajo de energía.

Sin embargo, el reto viene con su construcción: ¡hablamos de algo del tamaño de un átomo de grosor, y de 20 a 50 átomos de largo! Para solucionar este problema, los investigadores idearon un mecanismo de ensamblaje usando el ADN. Físicamente, las hebras de ADN son largas y delgadas, y sus dimensiones son similares a las que se querían emplear en los listones de grafeno. Además, la molécula de ADN contiene átomos de carbono, mismo elemento que constituye al grafeno.

Con esto en mente, los investigadores usaron un plato de silicón para dar soporte a sus transistores experimentales. Este fue hundido en una solución de ADN derivada de bacterias y lo sometieron a una técnica que acomoda el ADN en líneas relativamente rectas. Despues, el plato con ADN recto fue expuesto a una solución de sales de cobre (las propiedades químicas de la solución permitieron que los iones de cobre fueran absorbidos al ADN).

Lo siguiente fue calentar el plato y bañarlo con gas metano (CH4) que también contiene moléculas de carbono. El calor activó una reacción química que liberó algunos de los átomos de carbono del ADN y del metano y ¡BAM! Los carbonos libres rápidamente se juntaron con los suyos, formando panales de grafeno.

“Demostramos por primera vez que puedes usar el ADN para crecer listones angostos y después hacerlos trabajar como transistores”, comentó Anatoliy Sokolov, quien participó en la investigación.

Los investigadores comentan que el proceso de ensamblaje necesita mucho refinamiento. Por ejemplo, no todos los átomos de carbono formaron listones de un solo átomo de grueso. En algunos lugares se amontonaban y formaban patrones irregulares.

“Nuestro método de fabricación con base en el uso de ADN es altamente escalable, ofrece una alta resolución y bajos costos de manufactura. Todas estas ventajas hacen de este método algo muy atractivo para que la industria lo adopte” comentó Fung Ling Yap, uno de los coautores de la investigación.

Lo que queda ahora es observar con calma cómo se impone la ley de Moore y esperar con asombro lo que veremos en el futuro.

Fuentes:

Entrada en Wikipedia acerca de la Ley de Moore | Fuente en la Universidad de Stanford |  Artículo en Nature Communications

Se buscan árboles a la altura de este búho

El búho más grande de todos necesita los bosques más majestuosos de todos. Y el que no esté de acuerdo, que vaya a los centenarios bosques de galería de la Rusia Oriental. Siguiendo los senderos montañosos, encontrará animales que parecen sacados de cuentos para niños: osos negros, tigres de Amur, ciervos de Manchuria, patos mandarines y, los que ahora llaman nuestra atención, búhos pescadores de Blakiston. Con sus dos metros de envergadura, los Bubo Blakistoni se transforman señoriales siluetas cuando bajan a pescar a los ríos en la noche. Su comida favorita es el salmón, que chapotea en los arroyos que serpentean entre los bosques.

¿En qué rama te pararías si fueras un búho de 3 kilos y medio? Más importante aún, ¿en qué tronco hueco harías tu nido? A un equipo de investigadores de la Universidad de Minnesota y de la Academia Rusa de Ciencias que les gusta hacerse estas preguntas y ponerse en el lugar del búho viajaron hasta la provincia del Krai de Primorye, en la costa oriental de Rusia. Esta región estaba tapizada por bosques, que comprendían hasta 80% de su superficie. Como es de imaginarse, su principal problema de conservación fue la tala ilegal. La WWF reportó que 450,000 metros cúbicos de madera salieron de sus bosques ilegalmente sólo en 2011. Con ese grado de explotación, la provincia está a punto de quedarse sin bosques para aprovechamiento comercial. Y los búhos pescadores, sin sitios para anidar.

Los investigadores, liderados por Jonathan C. Slaght, encontraron que se necesitan bosques ribereños (o de galería) con árboles muy antiguos para que las poblaciones de estos búhos pescadores puedan reproducirse. Los robles y los olmos les gustan más que ningunos otros. Además de los huecos idóneos para hacer un nido suficientemente grande, los árboles proveen a los búhos de suficiente comida, según encontraron los científicos. Esto sucede porque los pedazos de madera que caen a los ríos lo empantanan, bloquean la corriente y forman meandros con el ambiente propicio para el desarrollo de salmones y peces similares, el platillo favorito de las majestuosas aves.

Puesto que la presencia de los búhos pescadores de Blakiston habla de un bosque en buen estado, se han convertido en especies indicadoras de los bosques de galería rusos. Las especies indicadoras son, efectivamente, las señas que los científicos buscan cuando quieren saber la salud de un ambiente. Esta especie está en peligro de extinción (sólo quedan unas 60 parejas reproductivas en Japón y varios cientos en Rusia y China), y un buen manejo de conservación de su hábitat podría hacer la diferencia.

Fuentes: Nota en ScienceDaily | Articulo original en la publicacion Oryx | Para ver al búho pescar, ver este video | Para unirse al club de fans de los búhos pescadores

Las manzanas se transforman por el calentamiento global

Esta noticia le interesa a Alan Turing, a Blanca Nieves, a Eva, a Adán y a Steve Jobs: las manzanas ya no son como antes. Del trabajo de investigadores japoneses recientemente publicado, quienes estudiaron por cuarenta años a las manzanas de huertas japonesas, se sabe que estos frutos se están volviendo más suaves y dulces debido al calentamiento global. Dichos resultados sugieren que las manzanas Fuji se unen a la lista de plantas cuya cosecha se ha alterado a causa de los cambios globales, como son las uvas para el vino y el azúcar de los árboles de maple.

Trabajos anteriores habían mostrado que el alza en las temperaturas podía hacer que las flores de los árboles de manzana aparecieran antes. Por esto, Toshihiko Sugiura y sus colegas, de la National Agriculture and Food Research Organization, en Japón, observaron cómo este cambio en el florecimiento afectaba la calidad del fruto. El equipo analizó los datos recolectados en cuatro décadas de dos variedades de manzanas: las Fuji y las Tsugaru. Los resultados mostraron que la dureza y la acidez de las manzanas declinó durante el tiempo, mientras que su dulzura aumentó.

Siguira menciona que los cambios pueden no ser aparentes para los consumidores debido a que toman lugar de manera gradual, pero si uno pudiera consumir una manzana cultivada hace treinta años y una reciente al mismo tiempo, se saborearía la diferencia. Además, investigadores en la misma línea mencionan que los resultados de trabajos similares tienen un patrón similar: las cálidas temperaturas hacen que las plantas florezcan antes y las frutas sean más dulces.

El hallazgo ayudará a informar sobre el cultivo de nuevas variedades de frutas que pueden responder mejor al cambio climático, y también fomentar un cambio en las prácticas agrícolas que respondan a las temperaturas cada vez más cálidas.

Fuentes:  Artículo original en Nature | Nota de Nature

Un agujero negro supermasivo y una estrella pulsante supermagnética.

¿Quién no ha querido ver lo que pasa cuando algo entra a un agujero negro? Suerte que en el mismísimo centro de nuestra galaxia hay un agujero negro llamado SgrA* que, además de ser tan grande para que los astrónomos lo hayan catalogado como “supermasivo” (la friolera de 4 millones de veces la masa de nuestro sol), está rodeado de una nube de gas y polvo. Cuando esa nube comience a caer dentro del agujero negro, lo cual se calcula que pasara en septiembre de este año, los astrónomos esperan un auténtico espectáculo de “fuegos artificiales” galácticos. Es por eso que varios telescopios, incluyendo el telescopio Swift de la NASA, tienen el ojo atento al centro de la Vía Láctea.

Este mismo telescopio descubrió en abril de este año un destello proveniente del centro de la galaxia. ¿Se había adelantado el descomunal agujero negro a engullir su cena? Muchos científicos sospecharon que había algo más en juego. Fiona Harrison, la encargada del telescopio espectroscópico de gama nuclear, o NuSTAR, de la NASA, detectó en ese mismo mes que el destello de rayos X parpadeaba con un lapso de 3.76 segundos. Otros telescopios pronto confirmaron la naturaleza del objeto: se trataba de una rara forma de estrella de neutrones llamada magnetar.

Los magnetares, de los cuales sólo se conocen 26 en el universo, son un tipo de púlsares, estrellas de neutrones que emiten radiación electromagnética a intervalos tan regulares que desafian la precisión de los mejores relojes atómicos. El rayo de radiación de estos objetos sale disparado desde su eje magnético, que es diferente al de su eje de rotación. Son algo así como un faro estelar. Mientras que la mayoría de los púlsares se alimenta de su energía rotatoria, los magnetares la obtienen de sus descomunales campos magnéticos, 100 millones de veces más fuertes que cualquier imán producido por el hombre.

La nube de gas y polvo que SgrA* está a punto de tragar, sumada a la presencia del magnetar que lo orbita a sólo 0.38 años luz de distancia, convierte al centro de nuestra galaxia en un punto de interés astronómico como no ha habido en años.“Creo que nunca ha habido un campo tan grande de telescopios viendo el centro de la galaxia”, dice Stefan Gillessen, astrónomo del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, en Alemania.

Como bonus extra, el magnetar podría corroborar las predicciones relativistas de Einstein. De acuerdo con la teoría del físico, la regularidad con la que el magnetar emite su radiación debería acelerarse y alentarse conforme varíe su posición respecto al campo gravitatorio masivo de SgrA*. Así, por esta y otras razones, los ojos de los astrónomos se mantendrán en esta zona.

Nota fuente en Nature | Nota en Science Daily | Todos los magnetares conocidos

Te regalo mi corazón, ratón mío.

Por primera vez, un corazón de ratón latió saludablemente después de que le quitaran sus propias células y lo repoblaran con células precursoras de un corazón humano.

Desde que fue posible obtener y cultivar células pluripotenciales (aquéllas que pueden convertirse en casi todos los tipos de células del cuerpo) a partir de células de órganos ya formados, los científicos se han planteado mil y un usos para esa tecnología. Una de las ideas que más esperanza ponía en los corazones de la comunidad científica era la posibilidad de cultivar órganos personalizados para transplante, esto es, a partir de células del mismo paciente.

Hace poco, les platicamos sobre la primera clonación de células humanas ( historiascienciacionales.tumblr.com/post/50580596165 ). Esa fue la primera vez que se pudieron obtener células madre humanas a partir de células especializadas. El siguiente paso era tomar esas células pluripotenciales y cultivar un órgano a partir de ellas. Hoy, les traemos la noticia de que investigadores de la Universidad de Pittsburgh lo han logrado.

Este equipo de científicos, liderados por Lei Yang, han cultivado un corazón a partir de células humanas de piel. Los investigadores sabían que los componentes extracelulares de los órganos son muy importantes para la formación de éstos: en ellos se encuentran señales específicas que contribuyen para que una célula pluripotencial se convierta en una célula de corazón o una de hígado. Para poner a prueba esta idea, el equipo tomó un corazón de ratón y lo "descelularizó"; es decir, por medio de agentes químicos quitaron todas las células y dejaron los componentes extracelulares, que formaban una especie de andamio tridimensional. Al mismo tiempo, obtuvieron células pluripotenciales humanas a partir de células de la piel, y les dieron algunos compuestos químicos para que comenzaran a convertirse en células progenitoras cardiacas.

Las células pasan por varias etapas antes de convertirse en células con un trabajo fijo. Al principio, tienen la capacidad de tomar cualquier trabajo, pero con el tiempo se van especializando cada vez más. Pensémoslo así: al principio, una célula imagina que cuando sea grande puede llegar a ser lo que ella quiera. Pero sus papás la meten a estudiar a una escuela de... Artes y Oficios, digamos, y se gradúa como Artista General, después de lo cual, claro, tendrá que elegir un Arte en particular. Las células progenitoras cardiacas que obtuvieron los investigadores eran el equivalente a células Artistas Generales, sin todavía un trabajo fijo en el corazón.

Pero una vez que los investigadores colocaron esas células progenitoras en el andamio extracelular del corazón de ratón, éstas comenzaron a especializarse en los diferentes tipos celulares que conforman el órgano cardiaco: cardiomiocitos, células endoteliales y células musculares lisas. Esto mostró, primero, que las señales extracelulares de ratón eran entendidas por las células progenitoras humanas. Pero, mejor aún, 20 días después de que iniciara el proceso, el constructo de corazón recién formado comenzó a latir por su propia cuenta.

Los investigadores afirman que esta tecnología puede tener muchas aplicaciones, desde entender mejor la formación temprana del corazón, hasta cultivar órganos o fragmentos de órganos para transplantes. "Uno de nuestros siguientes objetivos es averiguar si es viable hacer un parche de músculo de corazón humano", comentó Yang para el sitio de noticias de su universidad. "Podríamos usar parches para reemplazar una región dañada por un infarto."

Por ahora, tal vez lo más difícil será determinar si este constructo de corazón, como lo llamaron los científicos, es más de roedor o más de humano, lo cual es importante principalmente para saber qué tipo de novelas románticas escribir para él. ¿Alguna idea?

Aquí la nota fuente |  Artículo original, publicado ayer en Nature Communications.

La variopinta pandilla de arañas sociales.

En lo alto de algunos árboles de Kuppam, Andhra Pradesh, en la India, uno puede encontrar nidos de arañas. Stegodyphus sarasinorum, las llaman los aracnólogos. Arañas sociales, las nombran en las noticias. Mi peor pesadilla, les dicen los aracnofóbicos.

Grupos de hasta 200 individuos habitan dentro de un nido hecho de seda, que más parece un jirón de nube de tormenta que el lugar donde estas arañas sociales nacen, crecen, se comen a su madre con su permiso, se reproducen y emigran a formar nuevas colonias. Grupos, decíamos, de arácnidos que cazan en conjunto a las infelices presas que caen en sus no tan sofisticadas redes arborícolas. Son una sociedad sencilla, lejos de las aspiraciones totalitarias de las abejas o las hormigas o ciertos primates cuyo nombre no recordamos.

Sin embargo, por sencilla que parezca, su vida en comunidad tiene esbozos de una sociedad especializada. Los científicos que las estudian han descubierto que estas arañas tienen diferentes personalidades, que no dependen de las tribulaciones de la edad, y que esas personalidades definen la aportación de cada araña a la vida comunitaria. Lena Grinsted, una aracnofílica de la Universidad de Aarhus en Dinamarca, coordinó durante dos meses a un equipo de investigación que estudió el comportamiento colectivo de las Stegodyphus sarasinorum en el laboratorio y en el campo.

Para definir la personalidad de los artrópodos, Grinsted y su equipo los hicieron pasar por varias pruebas. En la prueba de osadía, les echaban una ráfaga de aire al cuerpo, similar a la que producen las alas emplumadas de los depredadores de estas arañas. A las que se paralizaban --presumiblemente de terror--, las nombraron "arañas tímidas" (no querían ofenderlas llamándolas "cobardes"). A las que se reponían del susto rápido y se movían de inmediato, las llamaron "arañas osadas". Para identificarlas en el futuro, les pintaron una marca de color en el dorso. (Algunas arañas pidieron que les diseñaran un escudo de armas, tal vez ocho espadas sobre campo de seda, pero los investigadores se negaron.) Para la prueba de agresividad, los científicos pinchaban a los arácnidos con un palo. Si la araña alzaba las patas delanteras en actitud amenazante, era colocada en el grupo de las "agresivas, porque aunque la araña no tuviera dedos, los científicos sentían que los estaban insultando. Si la araña huía al contacto con el palo, quizá pensando que se encontraba frente a un depredador unidimensional, era etiquetada como no agresiva (porque "pacifista" implicaría que suele haber guerras entre las colonias de arañas, acontecimiento social que no se ha observado hasta ahora). Cada grupo recibía su color particular en el dorso.

Al revisar las cuarenta arañas que pasaron por las pruebas, Grinsted y su equipo se dieron cuenta que los colores de las osadas frecuentemente estaban en la misma araña que los colores de las agresivas. "Osada y agresiva", podría ser una descripción adecuada para un sitio en línea de citas artrópodas, pero esos serían los únicos rasgos compartidos, porque ni la edad ni el tamaño tenían que ver con la personalidad. Pensemos, pues, en un catálogo amplio de individuos arácnidos: el chaparrito broncudo, el gigantón cobarde, el matalote abusón o el pequeño tímido. Los investigadores no mencionan la posibilidad de ampliar ese catálogo con más rasgos de personalidad, como la vena flemática, la tendencia locuaz, el ánimo burlón, el espíritu contemplativo o el carácter inquisitivo. Es una pena.

Por otro lado, lo que los investigadores sí pudieron estudiar fue el papel que cada personalidad adoptaba en el ambiente natural. Sacaron a las arañas marcadas del laboratorio, presumiblemente con una ceremonia espiritual de regreso a la naturaleza, y las pusieron en un nido artificial en el árbol donde las encontraron. Grinsted y su equipo dejaron que los arácnidos se entregaran a su afición de tejer hasta que tuvieron una telaraña respetable y luego comenzaron a hacer como si una presa hubiera caído en sus redes. Resulta que las grandes osadas salían primero, pero no eran las que primero atacaban a la presa. Esa tarea recaía en otras osadas, que se repetían en la labor casi siempre que los investigadores mecían las redes. Las tímidas, por su parte, y algunas agresivas se quedaban dentro del nido.

Como se trata de colonias donde todos son parientes muy cercanos, los científicos sospechan que las distintas personalidades no están determinadas por sus genes.

Así, tenemos que estas colonias de arañas cazadoras tienen un esbozo de especialización de labores basado en sus personalidades. Para Grinsted y otros aracnólogos, esto puede ser el inicio de una sociedad más compleja. Claro que, quién sabe si escondidas en el fondo del nido haya arañas orientadoras vocacionales, que desde detrás de un escritorio le digan a sus compañeras qué carrera seguir según los resultados de sus tests de personalidad. Esperemos, sinceramente, que no.

Nota fuente en Science | Articulo original en Proceedings of the Royal Society

Léeme con todo tu cerebro

Miguel de Cervantes Saavedra decía que "el que lee mucho y anda mucho, ve mucho y sabe mucho." Y es que a quien lee se le nota por todos lados; y a quien no, también. Esta vez, basándose en escaneos del cerebro y pruebas de lectura, un estudio identificó que es gracias al trabajo conjunto y coordinado de diferentes partes de este órgano que podemos leer.

Qinghua He, del Instituto del Cerebro y la Creatividad de la Universidad del Sur de California, Estados Unidos, y su colegas observaron la relación que existe entre la habilidad que los humanos tenemos para leer y la estructura del cerebro. Para esto, pidieron a 426 universitarios diestros (los zurdos utilizan el hemisferio contrario para leer) que desempeñaran siete pruebas diferentes para estudiar tres aspectos en su habilidad de lectura: la capacidad de los participantes para pronunciar palabras impresas, qué tan bien podían hacer conexión entre una palabra nueva y su sonido, y qué tan rápido podían leer en voz alta. Cada uno de estos tres aspectos fue relacionado con el volumen de la materia gris en diferentes partes del cerebro, es decir, la cantidad de neuronas.

Las imágenes por resonancia magnética mostraron que la capacidad para pronunciar palabras impresas está fuertemente conectado con el volumen de materia gris en el lóbulo parietal superior izquierdo, zona relacionada con el procesamiento del lenguaje; la asociación palabra nueva-sonido está conectada con el hipocampo y el cerebelo; la habilidad para leer rápido en voz alta está relacionada con las cortezas occipital, temporal, parietal y frontal.

Los resultados sugieren que la capacidad de leer es fruto de la suma de capacidades únicas, como son habilidades cognitivas generales, inteligencia y velocidad de procesamiento. Además, proporcionan nuevas perspectivas sobre la arquitectura cognitiva y neuronal de la lectura, así como la posibilidad para que las personas que tienen dificultad con la lectura ejerciten partes específicas de su cerebro a partir de terapias dirigidas.

Aunque no hay duda de que la lectura es un proceso que se tiene que construir, los sistemas neuronales para hacerlo existen. El siguiente paso en la investigación será la combinación de estos resultados con el estudio de otros factores, como es la materia blanca así como pruebas de lectura más precisas para identificar la habilidad de lectura de los participantes.

Fuentes: Artículo original en Journal of Neuroscience | Nota en Eurekalert!