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Las truchas arcoíris tienen una ‘brújula’ en el hocico

ZOOLOGÍA

Ejemplar de trucha arcoíris. (Imagen: Eric Engbretson (Fish and Wildlife Service))

Un equipo internacional ha publicado en la revista Proceedings of National Academy of Science (PNAS) un método para aislar las células magnetorreceptoras que permiten a muchos animales orientarse con el campo magnético de la Tierra. Los científicos han probado con éxito la nueva técnica en el tejido olfativo de las truchas arcoíris (Oncorhynchus mykiss).
“A nivel fisiológico, es muy difícil explicar por qué hay especies capaces de orientarse gracias al campo magnético terrestre”, explica a SINC Michael Winklhofer, investigador de la Universidad de Múnich (Alemania) y coautor del estudio.
El nuevo método consiguió aislar en truchas arcoíris (Oncorhynchus mykiss) los receptores que comprenden el compás interno de estos peces. “Las células que hemos encontrado tienen una brújula interna extremadamente magnética”, puntualiza Winklhofer.
Los científicos colocaron tejido nasal de la trucha bajo un microscopio óptico. Gracias a un campo magnético externo, con una potencia 40 veces superior al de la Tierra, identificaron las células magnéticas por su movimiento rotacional causado por la presencia del ‘imán’.
Después, los investigadores analizaron estas células en detalle y descubrieron que contenían partículas magnéticas ricas en hierro, ancladas a su membrana celular. Además, los autores concluyeron que las células eran 100 veces más sensibles a los campos magnéticos de lo que se pensaba.
Los investigadores van a probar el nuevo método en palomas mensajeras (Columba livia). “Honestamente, no sabemos cómo son las células magnetorreceptoras en los pájaros –confiesa Winklhofer–. Las últimas candidatas en el pico de las palomas eran macrófagos y no eran neuronas”, tal y como informó SINC el pasado abril.

Fuente: SINC

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Hallan una nueva especie prehistórica de reptil volador en Cuenca

PALEONTOLOGÍA

Reconstrucción de la cabeza del animal. (Imagen: Oscar Sanisidro)

Los pterosaurios fueron reptiles que se diversificaron durante el Mesozoico (hace entre 250 y 65 millones de años) modificando su diseño corporal para el vuelo de un modo muy diferente al de las aves y los murciélagos. Una nueva especie de estos antiguos reptiles voladores ha sido descubierta recientemente en el Yacimiento de Las Hoyas (Cuenca, España), y acaba de ser descrita en la revista PLoS ONE por un equipo español de paleontólogos en el que también participan expertos de Francia y Brasil.
De acuerdo con la publicación, el pterosaurio pertenecía al Cretácico inferior (125 millones de años atrás), carecía de dientes y de cola y ostentaba una prominente cresta sobre el cráneo. También tenía un pico agudo y filoso que los científicos atribuyen a una dieta granívora y frugívora, lo que supone la prueba más antigua de esta adaptación alimentaria en pterosaurios.
La evidencia fósil del Europejara olcadesorum, como se le ha denominado, consiste en un cráneo bien preservado que mide entre 35 y 40 centímetros. La pieza, tras ser estudiada con modernas técnicas paleontológicas, ha permitido a los investigadores inferir detalles anatómicos de la especie, así como reconocer sus atributos morfológicos, su historia evolutiva y su papel ecológico en los ecosistemas del Cretácico Inferior.
El artículo de PLoS ONE —firmado por investigadores de la Unidad de Paleontología de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Museo Geominero de España (IGME) junto a investigadores de universidades de Francia y Brasil— ratifica que el Europejara olcadesorum estaría emparentado con los tapejáridos, una familia de pterosaurios que hasta ahora sólo había sido descubierta en China y Brasil.
Los tapejáridos eran de tamaño pequeño a mediano y tenían varias características únicas compartidas, mayormente relacionadas con el cráneo. Además de ser el primero del registro fósil europeo, Europejara olcadesorum es el más antiguo representante de los tapejáridos encontrados hasta ahora en el mundo, lo que indicaría un origen eurasiático de la familia.
El descubrimiento de este nuevo pterosaurio tapejárido es una muestra más de la riqueza biológica que en el Cretácico inferior caracterizó a la Península Ibérica, por entonces una isla oceánica en el mar de Tethys. El Yacimiento de las Hoyas es un paleoecosistema perteneciente a este periodo —más exactamente a la edad Barremiense— que ha sido interpretado como un humedal tropical de aguas someras, y cuya fauna y flora son comparables a las de la famosa Biota de Jehol (norte de China).
El hecho de que algunas de las primera plantas con flor (angiospermas) hayan sido descubiertas en la Península Ibérica y en China, sugiere a los autores que especies de tapejáridos como el Europejara olcadesorum —debido a sus particulares hábitos frugívoros y a su capacidad de vuelo— contribuyeran a la tarea de la dispersión global de las semillas.
“Esta hipótesis se basa en la coincidencia en la distribución paleogeográfica de los tapejáridos y las angiospermas tempranas. Los tapejáridos debieron de actuar como vectores clave en la diversificación y distribución a escala mundial de las plantas angiospermas. Evidentemente, sólo el hallazgo de restos estomacales con semillas en los tapejáridos ratificaría esta hipótesis”, concluyen los autores.

Fuente: UAM

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Primer semiconductor donde se han usado técnicas de Evolución Genética Dirigida

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Lukmaan Bawazer. (Foto: UCSB)

Haciendo avanzar la tecnología a un terreno que hasta hace poco era exclusivo de la ciencia-ficción, se ha logrado, por vez primera, usar la ingeniería genética y la evolución molecular para desarrollar la síntesis enzimática de un semiconductor.
En un futuro no muy lejano, los científicos podrían ser capaces de usar ADN para cultivar sus propios materiales especiales, gracias al concepto de evolución dirigida.
Tal como indica Lukmaan Bawazer, de la Universidad de California en Santa Bárbara y miembro del equipo científico que ha conseguido la primicia descrita, la estrategia usada para crear ese semiconductor constituye un método nuevo en el ámbito de las tecnologías humanas, pero es un método antiguo en la naturaleza.
Usando proteínas responsables de la formación de los esqueletos de sílice en las esponjas marinas, el equipo de Bawazer y Daniel Morse consiguió generar nuevas arquitecturas minerales al dirigir la evolución de estas enzimas. Esas proteínas, que están codificadas genéticamente, sirven como plantillas para los esqueletos de sílice y controlan la mineralización de estos. La sílice consta de silicio, el cual es el material principal de la mayoría de los semiconductores disponibles en el mercado.
En este estudio, unas microesferas de poliestireno, recubiertas con ciertas proteínas responsables de la formación de los esqueletos de sílice en esponjas marinas, fueron sometidas a una reacción de mineralización mediante la incubación de las esferas en una emulsión especial que contenía precursores químicos de la mineralización: silicio o titanio disueltos en la fase hídrica o aceitosa de la emulsión. A medida que las proteínas reaccionaban con los metales disueltos, estos eran integrados a la estructura resultante, formándose nanopartículas de dióxido de silicio o dióxido de titanio.
Con la creación de un acervo genético de esas proteínas, a través de la combinación y recombinación de materiales genéticos vinculados a dichas proteínas, los científicos lograron crear una gran cantidad de proteínas, de entre las cuales seleccionar las que tenían las propiedades deseadas.
Esta población genética estaba expuesta a dos presiones del entorno que determinaban los minerales seleccionados: Las proteínas necesitaban fabricar (es decir, mineralizar) los materiales directamente sobre la superficie de las esferas, y las estructuras minerales debían ser aptas para una fácil extracción de su información genética, la cual pudiera ser estudiada o ser sometida a nuevos pasos evolutivos.
El proceso produjo formas de proteínas de mineralización inexistentes en la naturaleza, que se comportaban de formas también distintas en la formación de estructuras minerales. Por ejemplo, algunas proteínas se autoensamblaban en láminas. En algunos casos, también se formaban materiales cristalinos, demostrando esto la existencia de una capacidad para formar cristales adquirida a través de la evolución dirigida.
El proceso podría potencialmente servir para trabajar con diversos metales, permitiendo así hacer evolucionar diferentes tipos de materiales. Controlando en laboratorio las condiciones en las que ocurre la evolución dirigida, será posible hacer evolucionar materiales hasta obtener aquellos que reúnan las capacidades deseadas, como por ejemplo un alto rendimiento para captar y aprovechar luz en el caso de un nuevo material para paneles solares.

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Primer análisis del recién secuenciado genoma del bonobo

BIOLOGÍA

La hembra bonobo Ulindi. (Foto: © Michael Seres)

En un proyecto dirigido desde el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, un equipo internacional de científicos ha completado un primer análisis del genoma del único de los simios que aún faltaba secuenciar, el bonobo.
Los bonobos, que junto a los chimpancés son los parientes evolutivos vivos más cercanos de los humanos, son conocidos por su conducta pacífica, juguetona y sexual que contrasta con la más agresiva de los chimpancés. La secuencia de este genoma brinda datos importantes sobre las relaciones evolutivas entre los monos antropomorfos y puede ayudar a los científicos a conocer mejor la base genética de las características propias de cada una de esas especies.
Para secuenciar el genoma se usaron muestras obtenidas de Ulindi, una bonobo hembra que vive en un parque zoológico de Leipzig. Ya se habían obtenido las secuencias de los genomas de todos los demás monos antropomorfos - chimpancés, orangutanes y gorilas - por lo que éste era el único que faltaba por ser secuenciado y con la colección completa ahora es posible obtener datos reveladores sobre las relaciones evolutivas entre estas especies y con el Ser Humano.
La comparación de las secuencias de los genomas de bonobos, chimpancés y humanos muestra que los humanos diferimos aproximadamente en un 1,3 por ciento respecto a bonobos y chimpancés. Los chimpancés y los bonobos tienen un parentesco más cercano, difiriendo en sólo un 0,4 por ciento.
Los territorios típicos de los bonobos y los chimpancés en África central son cercanos y sólo los separa el río Congo. Se ha propuesto la hipótesis de que la formación del río Congo separó a los ancestros de chimpancés y bonobos, provocando el surgimiento de estos simios distintos. El análisis de la relación evolutiva entre bonobos y chimpancés mostró que, aparentemente, después de la separación no hubo cruces posteriores, lo cual apoya esta hipótesis.
A pesar de que, como promedio, los genomas de bonobos y chimpancés difieren del genoma humano en la misma medida, el análisis de la secuencia del genoma del bonobo revela que, en algunas partes específicas del genoma, los humanos estamos más cerca de los bonobos que de los chimpancés, mientras que en otras regiones estamos más cerca de los chimpancés. Investigaciones posteriores determinarán si estas regiones contribuyen de alguna manera a las similitudes y diferencias de conducta entre humanos, chimpancés, y bonobos.

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Lanzado el satélite SES-5

ASTRONÁUTICA

Después de dos retrasos por problemas en el lanzador, despegó el 9 de julio desde el cosmódromo de Baikonur el satélite de comunicaciones SES-5. Su cohete Proton-M/Briz-M partió a las 18:38 UTC, situando con éxito a su carga de 6007 kg en la órbita geoestacionaria.
El SES-5, también llamado Astra-4B, es propiedad de la empresa sueca SES Sirius AB, quien lo operará junto a SES WorldSkies. Ha sido construido sobre una plataforma LS-1300 por la estadounidense Space Systems/Loral. El vehículo quedará emplazado en la posición 5 grados Este, desde donde empleará durante 15 años sus 36 repetidores en banda Ku y sus 24 en banda C para dar servicio de televisión, datos y telefonía a Europa y África. El satélite también transporta a bordo una carga de navegación EGNOS, en banda L, de la Agencia Espacial Europea.
La misión del cohete Proton se prolongó durante más de 9 horas, e implicó 5 encendidos de la etapa superior Briz-M (fase III). Precisamente, esta etapa tuvo problemas técnicos en diciembre, lo que obligó a posponer el lanzamiento. Una vez resueltos, fue la primera etapa la que mostró dificultades en junio, obligando a otro retraso.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=D4Zr9-cSJUY[/youtube]

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Avance en la fabricación de vasos sanguíneos sintéticos

BIOLOGÍA

Micronales en un biomaterial. (Foto: Stroock lab)

El tejido humano, ya sea en el corazón, el cerebro o los huesos, no puede funcionar sin un sistema vascular, la intrincada red de vasos sanguíneos que conducen la sangre con sus nutrientes. Y es muy difícil introducir vascularización en el tejido sintético para su uso en medicina regenerativa, como la cirugía de reemplazo de tejidos.
La situación podría cambiar gracias a los últimos resultados del innovador trabajo que se viene realizando en el laboratorio de Abe Stroock, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Cornell, Ithaca, Nueva York.
Los científicos de este laboratorio diseñaron y fabricaron diminutos microcanales en una pieza de biomaterial blando, e inyectaron en el interior células endoteliales de vena umbilical humana. Insertaron además ciertas células de tejido cerebral en el gel ubicado alrededor, y observaron las interacciones entre los microcanales construidos a modo de vasos sanguíneos, y las células, las cuales suelen estar agrupadas en torno a ciertos vasos sanguíneos más pequeños.
Las señales de estas células tisulares hicieron que nuevos vasos sanguíneos brotasen a partir de los originales, dando así lugar a una red viviente de vasos sanguíneos lograda completamente in vitro.
Los resultados obtenidos en esta línea de investigación podrían conducir a nuevas técnicas en medicina regenerativa.
En el último estudio también han trabajado la ingeniera biomédica Claudia Fischbach-Teschl de la Universidad de Cornell, Ying Zheng (ahora en la Universidad de Washington en Seattle), y el laboratorio de José López en el Banco de Sangre del Estrecho de Puget, cuya sede está en Seattle, Washington.

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Generar imágenes en el cerebro, una vía para dotar de visión a invidentes

NEUROLOGÍA

Michael Beauchamp y Daniel Yoshor. (Foto: UT Houston)

Cuando una persona cierra sus ojos, puede formar imágenes mentales de cosas que sólo existen en su mente. Un equipo de neurocientíficos que ha estudiado este fenómeno cree que puede existir un modo de usar estas imágenes mentales para ayudar a una parte de los aproximadamente 39 millones de invidentes que se calcula que hay en el mundo.
Los científicos, en los laboratorios de Michael Beauchamp, profesor de neurobiología y anatomía en el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston, y Daniel Yoshor, profesor de neurocirugía y neurociencia en la Academia Baylor de Medicina, también en Houston, han descubierto un mecanismo neuronal de percepción consciente que podría ayudar a que se materialice la capacidad de generación de imágenes útiles en el cerebro.
Si este atrevido planteamiento da los frutos que se esperan de él, el resultado sería, en esencia, no tener que depender de los ojos para poder ver. Así es como funcionaría un dispositivo basado en este concepto: La persona invidente usaría gafas en las que estaría instalada una webcam. La diminuta cámara transmitiría información a un chip implantado en el cerebro de la persona, el cual a su vez generaría en el cerebro las imágenes captadas por la cámara.
Con todos los avances notables en computación y en tecnología general alcanzados en los últimos años, puede que haya llegado ya el momento de ponerse a trabajar en serio en el desarrollo de una prótesis visual. Así lo cree Yoshor, que señala, como el obstáculo principal que aún falta superar, al limitado conocimiento que la ciencia tiene por ahora sobre cómo la actividad cerebral produce la percepción visual. El nuevo estudio llevado a cabo por Yoshor y sus colegas es de hecho un primer paso hacia el objetivo de alcanzar un conocimiento lo bastante profundo de la percepción visual como para diseñar una prótesis visual que sea verdaderamente práctica.
En el nuevo estudio, los científicos estimularon directamente el cerebro para crear la ilusión de un destello luminoso, lo que se conoce como un fosfeno.
Se sabe que los campos magnéticos de ciertas características inducen campos eléctricos en el cerebro, específicamente en las neuronas de la corteza visual, que pueden generar fosfenos. En las aplicaciones clínicas de la estimulación magnética transcraneal (EMT, o TMS por sus siglas en inglés), una técnica empleada frecuentemente en la práctica clínica y psiquiátrica para estimular la actividad neuronal en el cerebro humano, son bien conocidos los testimonios de pacientes y sujetos de prueba informando de percepciones visuales luminosas de formas y colores variables.
Por ahora, el hardware que manejan Beauchamp y Yoshor puede generar un único destello luminoso cada vez. Por supuesto, para crear imágenes reconocibles y por tanto útiles, se requerirá generar muchos más destellos simultáneamente.
El lóbulo occipital (ubicado en la parte posterior de la cabeza) es responsable de la visión y las imágenes mentales. El cerebro utiliza cargas eléctricas minúsculas para transmitir información entre las neuronas. Mediante la estimulación eléctrica del lóbulo occipital se puede hacer que el cerebro perciba cosas que no son reales.
El hallazgo clave en el nuevo estudio es que la estimulación eléctrica sólo produce la ilusión de un destello luminoso cuando hay actividad en otra región del cerebro, la unión temporoparietal. Cuando había bastante actividad en esta otra área del cerebro, los participantes en los experimentos siempre percibían los destellos luminosos. Por el contrario, cuando había poca actividad, nunca los percibían.
El siguiente paso que Beauchamp y Yoshor planean dar en esta esperanzadora línea de investigación es realizar un estudio más extenso en pacientes y además crear varios destellos luminosos al mismo tiempo. Aproximadamente 27 destellos luminosos simultáneos permitirían a los participantes ver el contorno de una letra.
En el estudio también han trabajado Sarah Baum, Ping Sun y Andreas Tolias.

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Planeta gigante asombrosamente cerca de su estrella

ASTRONOMÍA

El planeta KELT-1b. (Foto: Julie Turner, Vanderbilt University)

Se ha descubierto un planeta tan sorprendentemente cercano a su estrella que completa una vuelta alrededor de ella en poco más de un día.
El equipo de Thomas Beatty de la Universidad Estatal de Ohio, y Robert Siverd de la Universidad Vanderbilt en Nashville, Tennessee, en Estados Unidos ambas instituciones, ha hecho el hallazgo empleando el telescopio KELT North en Arizona.
El planeta, masivo e hinchado, es toda una rareza planetaria, que podría cambiar nuestra idea de cómo evolucionan los sistemas solares.
Localizado en la constelación de Andrómeda, el planeta KELT-1b tiene una masa lo bastante grande como para poder ser descrito quizá más adecuadamente como una enana marrón (una "estrella fallida") que como un planeta.
KELT-1b es una esfera supercaliente y superdensa de hidrógeno metálico, y está localizada tan cerca de su estrella que su año astronómico (una vuelta completa en torno a su sol) dura sólo unas 30 horas, poco más de un día terrestre.
KELT-1b recibe de su estrella seis mil veces la radiación que la Tierra recibe del Sol. La temperatura en la superficie de KELT-1b bordea los 2.200 grados centígrados (unos 4.000 grados Fahrenheit). En contraste, en el planeta Mercurio, que completa una órbita alrededor del Sol cada 88 días, la mayor temperatura alcanzada en su superficie es de poco más de 425 grados centígrados (unos 800 grados Fahrenheit).
KELT-1b pudo haber sufrido perturbaciones orbitales en el pasado, ejercidas por una distante estrella, compañera de la suya en un sistema binario.
Este mundo es uno de los más extraños jamás detectados. Orbita alrededor de una estrella no muy diferente de nuestro Sol, pero las similitudes con nuestro sistema solar terminan ahí.
El planeta es ligeramente mayor que Júpiter, pero contiene 27 veces su masa. Si estuviésemos en la superficie de KELT-1b, el "sol" ocuparía la cuarta parte del cielo. En la investigación también ha trabajado Scott Gaudi de la Universidad Estatal de Ohio.

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Vegetales parásitos capaces de "robar" genes a sus víctimas

BIOLOGÍA

Rafflesia cantleyi. (Foto: Matt Klooster)

Se ha descubierto que la planta parásita Rafflesia cantleyi, caracterizada por sus flores de 50 centímetros de diámetro, y común en Malasia, ha "robado" genes de su víctima, la Tetrastigma rafflesiae.
El análisis de estos genes muestra que intervienen en muy diversas funciones, incluyendo la respiración, y que algunos de ellos incluso han reemplazado la actividad de los genes propios del vegetal parásito.
La transferencia vertical de genes es la que se da de los progenitores a su descendencia, mientras que la transferencia horizontal es el movimiento de genes entre dos organismos diferentes e independientes. Las bacterias utilizan la transferencia horizontal para el intercambio de rasgos responsables de resistencia a los antibióticos. Estudios recientes han demostrado que las plantas también pueden utilizar la transferencia horizontal de genes, particularmente entre las plantas parásitas y sus víctimas, debido a sus íntimas conexiones físicas.
La Rafflesia cantleyi es un parásito que para su sustento depende exclusivamente del organismo parasitado, la Tetrastigma rafflesiae.
Científicos de Singapur, Malasia y Estados Unidos colaboraron para investigar la posibilidad de transferencia genética horizontal entre esas dos plantas.
Examinado el transcriptoma (los productos transcritos de genes activos) el equipo de Joshua Rest, de la Universidad de Stony Brook en Nueva York, y Charles Davis, de la Universidad de Harvard, en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, encontró 49 genes transcritos por la planta parásita, que pertenecieron originalmente a la parasitada. Tres cuartas partes de estas transcripciones parecen haber reemplazado a las versiones propias de la planta parásita.
La elevada tasa de transferencia horizontal de genes entre la Tetrastigma rafflesiae y su parásito la Rafflesia cantleyi, sugiere que el "robo" de esos genes le resulta muy provechoso a la planta parásita. Es muy probable que esos genes mejoren la capacidad de la planta parásita para extraer nutrientes de su víctima, o la de evadir las defensas de ésta.
Además, parece que cerca de un tercio de la genes propios de la planta parásita han evolucionado para asemejarse más a genes de la Tetrastigma rafflesiae.
Los resultados del estudio han sido presentados en la revista académica BMC Genomics, de Biomed Central.

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Nuevas evidencias del origen asiático de los primates superiores

PALEONTOLOGÍA

Myanmar (Birmania), Tailandia, Laos y Vietnam. (Foto: MODIS Rapid Response Team / Rebecca Lindsey / NASA)

Un equipo internacional de investigadores ha anunciado el hallazgo del Afrasia djijidae, un nuevo primate fósil encontrado en Myanmar (Birmania) que brinda datos reveladores sobre un paso crítico en la evolución de antropoides del pasado.
El Afrasia, de 37 millones de años de antigüedad, se parece mucho a otro antropoide antiguo, el Afrotarsius libycus, descubierto recientemente en un yacimiento paleontológico de edad similar en un sector del desierto del Sahara en Libia. La gran similitud entre el Afrasia y el Afrotarsius indica que África fue colonizada por antropoides sólo un poco antes de la época de la que datan los fósiles encontrados de estos animales. Esta colonización de África fue un paso fundamental en la evolución de primates y humanos, porque sentó las bases para que posteriormente evolucionaran allí monos antropomorfos más avanzados, y finalmente los humanos.
Durante décadas, los científicos pensaron que la evolución de los antropoides tenía sus raíces en África. Sin embargo, hallazgos de fósiles más recientes en China, Myanmar y otros países asiáticos están haciendo cambiar de opinión con rapidez a la comunidad científica sobre la cuestión de dónde evolucionó originalmente este grupo de ancestros distantes de los humanos. El Afrasia es el último de una serie de hallazgos fósiles que están trastocando el concepto de que África fue el punto de partida de la evolución de los primates antropoides.
Los paleontólogos han estado divididos respecto a exactamente cómo y cuándo viajaron de Asia hasta África los antropoides asiáticos tempranos. El viaje no pudo ser fácil, porque el Mar de Tethys, una versión más extensa del Mediterráneo moderno, separaba a África de Eurasia en aquel entonces.
Aunque el descubrimiento del Afrasia y la subsiguiente investigación realizada por el equipo del paleontólogo Christopher Beard del Museo Carnegie de Historia Natural, en Pittsburgh, Pensilvania, Estados Unidos, no determinan la ruta exacta seguida por los antropoides tempranos para llegar a África, sí sugieren que el evento de colonización se produjo con suma rapidez, sólo un poco antes de la época de la que datan los primeros fósiles de antropoides presentes en el registro fósil africano.
En el equipo de investigación también han trabajado especialistas de Myanmar, Tailandia y Francia, incluyendo a Jean-Jacques Jaeger de la Universidad de Poitiers en Francia.

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Las centrales nucleares y las alimentadas por carbón son vulnerables al cambio climático

BIOLOGÍA

Planta nuclear de Browns Ferry. (Foto: Tennessee Valley Authority)

En los últimos años, aguas más calientes y caudales menores en ríos de Estados Unidos y Europa han reducido, o incluso detenido temporalmente, la generación de electricidad en varias centrales termoeléctricas. Por ejemplo, una central nuclear en Alabama tuvo que parar más de una vez durante el verano de 2011 porque el agua del río Tennessee estaba demasiado caliente como para poder usarla para el enfriamiento.
Un estudio realizado por científicos de Europa y Estados Unidos indica que en los próximos 50 años, las aguas más calientes que las actuales y los caudales inferiores a los de hoy producirán más interrupciones de este tipo en la generación de electricidad.
El equipo de Dennis Lettenmaier y John Yearsley de la Universidad de Washington en Seattle, Estados Unidos, Pavel Kabat del Instituto Internacional para el Análisis de Sistemas Aplicados en Austria, y Michelle van Vliet de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos, prevé que la capacidad de generación de energía termoeléctrica desde 2031 hasta 2060 se reducirá entre un 4 y un 16 por ciento en Estados Unidos y entre un 6 y un 19 por ciento en Europa, debido a la menor disponibilidad de agua para refrigeración. Se calcula que las probabilidades de caídas extremas en la generación de electricidad (paradas totales o casi totales) aumentarán hasta cerca del triple.
Las centrales termoeléctricas, las cuales usan combustible nuclear o fósil para calentar agua y así obtener vapor que haga girar una turbina, generan más del 90 por ciento de la electricidad en Estados Unidos y son responsables del 40 por ciento del uso de agua dulce en ese país. En Europa, estas plantas suministran las tres cuartas partes de la electricidad y son responsables de cerca de la mitad del uso de agua dulce.
Aunque gran parte de esta agua se "recicla", las centrales eléctricas dependen de volúmenes constantes de agua, a una temperatura particular, para evitar que las turbinas de sobrecalienten.
La menor disponibilidad de agua y su mayor temperatura, causadas por las mayores temperaturas del aire asociadas al cambio climático, conducen a un aumento en los costos de generación de electricidad y a una menor fiabilidad de la disponibilidad de las centrales termoeléctricas.
Aunque las centrales con torres de enfriamiento también se verán afectadas, los resultados muestran que aún lo estarán más las centrales de diseño más antiguo, que se limitan a bombear agua directamente de ríos o lagos para enfriar las turbinas antes de hacer regresar esta agua a su origen, y requieren para ello un caudal enorme de agua.
De esta clase de centrales de diseño antiguo hay bastantes. En Estados Unidos, dos casos claros son por ejemplo el de la ya citada central nuclear de Alabama y el de una central térmica de carbón emplazada en el condado de Nueva Madrid, en el sudeste de Misuri.

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Los americanos actuales descienden de tres olas migratorias

ANTROPOLOGÍA

Los nativos americanos actuales se extienden desde el Ártico hasta la Tierra del Fuego. (Imagen: Emiliano Bellini)

Por primera vez, un estudio ha analizado las poblaciones nativas americanas desde la perspectiva genética para concluir que estas poblaciones surgieron de tres olas migratorias, según un estudio publicado en Nature.
“La metodología de nuestro estudio es uno de los puntos fuertes de la investigación, ya que la antropología molecular permite definir los patrones genéticos que explican los asentamientos actuales. Nuestra técnica logra reconstruir el genoma y el origen del individuo a partir de la historia demográfica que contiene el ADN”, dice a SINC Antonio Salas, investigador de la Universidad de Santiago de Compostela, y uno de los dos autores españoles del trabajo.
Hasta ahora, el origen demográfico de América había sido un tema de investigación polémico debido a las diferentes hipótesis científicas que postularon arqueólogos y lingüistas. Ahora, la genómica da la razón a la “criticada” teoría del lingüista norteamericano Joseph Greenberg, que postuló tres oleadas de expansión que corresponderían a las tres grandes familias lingüísticas: panamericana, esquimal y na-dené.
Según los investigadores, la mayoría de los nativos actuales –que habitan desde Canadá hasta Chile– descienden de una primera ola migratoria y cruzaron el estrecho de Bering hace unos 15.000 años. En cambio, las otras dos oleadas de expansión provienen de Asia.
Los científicos han reconstruido el genoma de 52 pueblos nativos de los Estados Unidos y 17 de Siberia a partir del material genético de poblaciones modernas. Además, los autores examinaron más de 360.000 variantes genéticas.
Las lenguas nativas de América son las panamericanas, de los primeros pobladores, las lenguas esquimo-aleutianas, de los esquimales (nativas de Groenlandia, el Ártico canadiense, Alaska y Siberia) y las lenguas na-dené, de los indios americanos y los apaches.
Los investigadores se refieren a los descendientes de la primera ola como ‘primeros americanos’. “Los resultados muestran que hubo un proceso de expansión migratoria hacia el sur a lo largo de la costa, sobre todo la del Pacífico. Posteriormente, hubo diferenciaciones poblacionales que produjeron un aislamiento de grupos relativo hasta la actualidad, con muy poco intercambio genético entre ellos”, señalan los expertos.
Las lenguas esquimo-aleutianas heredaron la mitad de su genoma de una segunda ola migratoria procedente de Asia, según concluyeron los autores después de cruzar los datos registrados con las tres familias lingüísticas nativas principales del continente.
Por último, las lenguas na-dené del noroeste de Norteamérica tendrían un 10% de carga genética de una tercera ola migratoria procedente igualmente del continente asiático.

Fuente: SINC

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Por primera vez se observa el tenue brillo de las galaxias oscuras

ASTROFÍSICA

Región del cielo que rodea al cuásar HE0109-3518, en el centro de la imagen. (Imagen: ESO)

La teoría predecía la existencia de galaxias oscuras, una etapa temprana de la formación de las galaxias muy difícil de detectar, pero ahora un equipo de astrónomos las ha observado por primera vez. Ha sido posible gracias a la iluminación proporcionada por un cuásar y a la alta resolución del telescopio VLT del Observatorio Europeo Austral. Estos objetos son pequeñas galaxias del universo temprano ricas en gas, muy ineficientes a la hora de formar estrellas.
Los científicos piensan que son los ladrillos básicos de las actuales galaxias brillantes y repletas de estrellas. También pueden haber alimentado galaxias de mayor tamaño con gran parte del gas que, con el tiempo, formó las estrellas que existen actualmente.
Como carecen de estrellas, las galaxias oscuras no emiten mucha luz, lo que las hace muy difíciles de detectar. De hecho, sus bajos picos de absorción en el espectro de luz insinuaron su existencia. Durante años, los astrónomos han desarrollado diversas técnicas para tratar de confirmarla.
El nuevo estudio es el primero que consigue ver estos objetos de manera directa. “La solución al problema de detectar una galaxia oscura era, simplemente, arrojar un poco de luz sobre ella”, explica Simon Lilly, del centro ETH Zurich (Suiza) y coautor del artículo.
“Buscábamos el brillo fluorescente del gas en las galaxias oscuras al ser iluminadas por la luz ultravioleta de un cuásar cercano y muy brillante –añade el investigador–. La luz del cuásar hace que la galaxia oscura se encienda en un proceso similar al que se da cuando la ropa blanca se ilumina con luz ultravioleta en una discoteca”.
El equipo utilizó la gran superficie colectora y la precisión del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), junto con una serie de exposiciones muy largas, para detectar el débil brillo fluorescente de las galaxias oscuras. La luz de un cuásar ha servido para observar el tenue brillo.
En concreto se usó el instrumento FORS2 para sondear una región del cielo alrededor del brillante cuásar HE 0109-3518, buscando la luz ultravioleta que emite el hidrógeno cuando está sujeto a fuertes radiaciones. Debido a la expansión del universo, cuando esta luz llega al VLT, se observa como una sombra de color violeta.
“Tras varios años intentando detectar la emisión fluorescente de las galaxias oscuras, los resultados demuestran el potencial de nuestro método para descubrir y estudiar estos fascinantes objetos, antes ocultos a nuestros ojos”, destaca Sebastiano Cantalupo (Universidad de California en Santa Cruz, EE UU), autor principal de la investigación.
El equipo detectó casi 100 objetos gaseosos que se encuentran a unos pocos millones de años luz del cuásar. Tras un cuidadoso análisis (diseñado para excluir objetos en los que la emisión podría ser potenciada por formación de estrellas en el interior de la galaxia, más que por la luz del cuásar), finalmente estrecharon su búsqueda, limitándola a 12 objetos.
Los astrónomos también fueron capaces de determinar algunas de las propiedades de las galaxias oscuras. Han estimado que la masa del gas que contienen es de alrededor de mil millones de veces la masa del Sol, algo típico de las galaxias de baja masa ricas en gas del universo temprano. También comprobaron que la eficiencia en formación estelar se reduce en un factor de más de 100 respecto a las típicas galaxias con formación estelar encontradas en un estadio similar de la historia cósmica.
“Nuestras observaciones con el VLT nos han proporcionado una evidencia de la existencia de nubes oscuras compactas y aisladas. Con este estudio, hemos dado un paso crucial para revelar y comprender tanto las oscuras fases iniciales de la formación estelar, como el proceso por el cual adquieren su gas”, concluye Sebastiano Cantalupo.

Fuente: SINC/ESO

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Dividir y recomponer un átomo sin fisión nuclear

FÍSICA

Maximilian Genske, Noomen Belmechri, Andreas Steffen y Dr. Andrea Alberti. (Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn)

¿Dividir átomos? Eso parece sinónimo inamovible de la fisión nuclear y la radioactividad. Sin embargo, gracias a las exóticas condiciones físicas vinculadas a la mecánica cuántica, unos investigadores de la Universidad de Bonn en Alemania recientemente han mostrado cómo puede ser dividido un átomo individual en dos mitades separadas y luego ser devuelto a su estado original.
Aunque la palabra "átomo" significa literalmente "indivisible", las leyes de la mecánica cuántica permiten dividir átomos (de modo similar a lo que ocurre con los rayos de luz) y reunificarlos.
Las leyes de la mecánica cuántica permiten que, bajo las condiciones adecuadas, un objeto exista simultáneamente en varios estados. El equipo de Dieter Meschede del Instituto de Física Aplicada de la citada universidad ha logrado con éxito lo que puede describirse, en algunos aspectos, como mantener a un átomo individual simultáneamente en dos lugares a más de diez micrómetros de distancia. Ésta es una distancia enorme para un átomo. Después, el átomo fue devuelto a su estado original.
El equipo de Andreas Steffen y Andrea Alberti decidió intentar valerse de un "puente cuántico" al permitir que el átomo tocase átomos adyacentes mientras era dividido, de modo que ambas mitades estuvieran "conectadas".
Los frágiles efectos cuánticos sólo pueden aparecer a las temperaturas más bajas, del orden de unas pocas fracciones de grado por encima del cero absoluto, el cual está en la franja de los 273 grados centígrados bajo cero.
Los átomos tienen un espín que puede ir hacia dos sentidos. Dependiendo de la dirección, con un láser se puede mover el átomo hacia la derecha o hacia la izquierda. La clave está en que el espín del átomo puede estar orientado hacia ambas direcciones simultáneamente. Debido a esto, si al mismo tiempo se mueve al átomo hacia la derecha y hacia la izquierda, éste se dividirá.

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Confirman que los neutrinos y los antineutrinos tienen masas similares

FÍSICA

El detector MINOS. (Foto: Fermilab)

Un equipo de científicos del experimento MINOS en el Laboratorio del Acelerador Nacional estadounidense Fermi (Fermilab) en Illinois, ha dado a conocer la medición más precisa que se haya obtenido de un parámetro clave que gobierna la transformación de un tipo de neutrino en otro.
Los resultados confirman que los neutrinos y sus homólogos de antimateria, los antineutrinos, tienen masas similares, tal como predecían las teorías más aceptadas que explican cómo funciona el mundo subatómico.
Las mediciones anteriores hechas en el MINOS, menos precisas, dieron resultados diferentes a los nuevos. En 2010, se armó un gran revuelo en la comunidad física cuando una medición de ese parámetro sugirió una diferencia sorprendentemente grande entre la masa de los neutrinos y la de los antineutrinos.
Una medición posterior, en 2011, que contaba con un mayor número de datos sobre los que trabajar, eliminó esa diferencia.
Disponiendo ahora del doble de datos que cuando se hizo esa medición de 2011, el nuevo resultado confirma que no existe tal diferencia de masa. Esto concuerda con las predicciones hechas al amparo del modelo físico comúnmente aceptado y proporciona información crucial para muchos otros experimentos con neutrinos en todo el mundo.
En el experimento MINOS participan más de 140 científicos, ingenieros y especialistas técnicos de una treintena de instituciones, incluyendo a universidades y laboratorios nacionales, en cinco países: Brasil, Grecia, Polonia, el Reino Unido y Estados Unidos.

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