Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 858799 veces)

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Crean un cable de 4 átomos de ancho y 1 de alto

Un cable de tamaño atómico. (Foto urdue University/Sunhee Lee, Hoon Ryu y Gerhard Klimeck)

La miniaturización de los cables eléctricos ha alcanzado una cota que hasta hace no muchos años era exclusiva de la ciencia-ficción. En un nuevo y asombroso avance, se ha conseguido crear un cable tan delgado que hay que medirlo por átomos: mide 4 átomos de ancho y 1 de alto. Se trata del cable con silicio más minúsculo fabricado hasta la fecha. Y es 20 veces más delgado que los cables de cobre más pequeños disponibles ahora en los microprocesadores.
El cable ha sido fabricado mediante la estrategia de ubicar con la debida precisión cadenas de átomos de fósforo dentro de un cristal de silicio.
Se ha demostrado que este singular cable tiene la misma capacidad de conducir la corriente eléctrica que los cables de cobre. A pesar de su diámetro increíblemente diminuto (10.000 veces más fino que un cabello humano), los cables de esta clase tienen propiedades eléctricas excepcionalmente buenas, lo que hace suponer que servirán para conectar componentes de tamaño atómico en las computadoras cuánticas del mañana.
La hazaña tecnológica es obra de un equipo encabezado por investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur, la de Melbourne, y la de Purdue, las dos primeras en Australia y la tercera en Estados Unidos.
El desarrollo de este cable podría proporcionar a los ingenieros electrónicos una hoja de ruta para el desarrollo definitivo de los primeros dispositivos computacionales de dimensiones nanométricas, cuyos tamaños estarían al final de lo determinado por la Ley de Moore. La teoría muestra que una sola fila densa de átomos de fósforo insertados en silicio marcará el límite definitivo de la miniaturización en la electrónica.
Para el ámbito de la física, el desarrollo de este cable y su comportamiento demuestran que la Ley de Ohm, que establece la relación entre la corriente eléctrica, la resistencia y el voltaje, sigue siendo válida en tamaños progresivamente más pequeños hasta incluir también un cable de dimensiones atómicas.
En el desarrollo del cable han trabajado, entre otros, Michelle Simmons (directora del Centro de Excelencia para la Computación Cuántica de la Universidad de Nueva Gales del Sur), Bent Weber (de la misma universidad), Gerhard Klimeck (profesor en la Universidad Purdue y director de la Red para la Nanotecnología Computacional), y Hoon Ryu (ahora en el Centro de Supercomputación del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología).

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Robot energizado por bacterias

Recreación artística de robot energizado por bacterias. (Imagen: NRL / NASA)

La exploración robótica de regiones remotas, incluyendo planetas, satélites y otros astros distantes, a menudo está limitada por la energía que se necesita para realizar, una y otra vez, incluso las tareas más sencillas.
Con esto en mente, un equipo de investigadores está perfilando un enfoque novedoso que podría algún día ayudar a los científicos envueltos en proyectos de exploración espacial a diseñar misiones más ambiciosas sin tener que preocuparse por los serios obstáculos energéticos que hoy deben afrontar.
Integrando tecnologías microrrobóticas, células (o celdas) de combustible microbianas y electrónica de bajo consumo energético, del Laboratorio de Investigación Naval estadounidense, el robotista Gregory P. Scott, del Departamento de Ingeniería en Naves Espaciales de dicho laboratorio, ha ideado un original microrrobot explorador autónomo, con un peso de menos de un kilogramo, y accionado por un tipo avanzado de MFC (Célula de Combustible Microbiana, por sus siglas en inglés).
El objetivo es conseguir una más eficiente y fiable fuente de energía para energizar pequeños vehículos robóticos en entornos donde la opción de la intervención humana es nula. La combinación de células de combustible microbianas con electrónica de muy bajo consumo energético y un sistema de locomoción con consumo energético igualmente ultrapequeño, soluciona muchas limitaciones que hasta ahora eran inseparables de todo diseño de robot, sobre todo de los destinados a explorar otros mundos.
La célula de combustible microbiana fue seleccionada por su durabilidad a largo plazo debido a la capacidad de los microorganismos para reproducirse y a la alta densidad energética de las bacterias en comparación con las fuentes de energía tradicionales, como las baterías de ión-litio.
En esta investigación se ha profundizado detalladamente en el uso de los microbios como fuente de energía para sistemas electrónicos de a bordo y para locomoción. También, en la mejor vía para miniaturizar la infraestructura de una MFC.
Una parte de la energía generada por la nueva MFC se utilizará para alimentar la electrónica básica de a bordo y otros sistemas. La energía restante será empleada en recargar lentamente una batería o condensador hasta que almacene una cantidad suficiente de electricidad. Una vez que se ha recogido la energía suficiente, el sistema puede entonces descargar esta energía almacenada para activar durante un tiempo a un instrumento científico que requiere de mayor energía para hacer su trabajo, o para propulsar al robot mediante una forma de locomoción poco ortodoxa, como hacer que el robot ruede sobre sí mismo (fácil si tiene forma esférica) o incluso hacer que dé un salto (muy útil para superar obstáculos).
Centrándose en el cultivo puro de una bacteria anaerobia, como la Geobacter sulfurreducens, asignada a la función de núcleo del sistema basado en células de combustible microbiano, la tecnología de generación de energía para esta clase tan singular de robots podría ser excepcionalmente duradera, permitiendo así recargar muchas veces las baterías o condensadores, y aumentando de manera espectacular la longevidad de los robots y la duración de sus misiones de exploración.

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El grafeno podría generar electricidad al recibir una fuerza mecánica

La estructura que posee el grafeno. (Imagen: Lawrence Berkeley National Laboratory)

Los materiales piezoeléctricos generan electricidad cuando se flexionan o se les presiona, y viceversa. Ahora, el grafeno, un singular material que consiste en una sola capa de átomos de carbono colocados en una celosía hexagonal similar a la de un panal de miel, podría unirse a este selecto club, y sumar así otra más a sus ya numerosas aplicaciones potenciales.
Un equipo de ingenieros en la Universidad de Houston en Texas ha calculado que mediante la simple estrategia de abrir agujeros en una hoja de grafeno, dispuestos en puntos específicos de la lámina siguiendo una configuración especial, es factible forzar al grafeno a comportarse igual que un material piezoeléctrico.
Los científicos tienen en las substancias piezoeléctricas un buen recurso para desarrollos de vanguardia, como por ejemplo la recolección de energía mecánica en fuentes difícilmente aprovechables por otros métodos, o los músculos artificiales, y también sirven a los ingenieros para fabricar sensores de muy alta precisión.
El grafeno en su forma natural no es un material piezoeléctrico. Pero los ingenieros de la Universidad de Houston predijeron que si tomaban una lámina de grafeno del tipo semiconductor o del tipo aislante, y la perforaban abriendo en ella agujeros triangulares en la disposición adecuada, bastaría aplicar una presión uniforme al material para hacer que se comportara como si fuera piezoeléctrico.
Los resultados obtenidos por el equipo de Swapnil Chandratre y Pradeep Sharma indican que los agujeros triangulares promueven en el grafeno una conducta piezoeléctrica, mientras que los agujeros redondos no tienen ese efecto.
Los investigadores también han determinado que la piezoelectricidad (o pseudopiezoelectricidad para ser más exactos) que posee el grafeno agujereado de este modo, es casi tan buena como la piezoelectricidad que tienen sustancias piezoeléctricas muy conocidas, por ejemplo el cuarzo.

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La realidad aumentada ayudará a los astronautas a realizar exámenes médicos en el espacio

(Foto: ESA/Space Applications Service NV)

Un nuevo dispositivo de realidad aumentada desarrollado por la ESA podría ayudar a los astronautas a diagnosticar problemas médicos o a llevar a cabo una intervención quirúrgica de forma completamente autónoma. Será tan fácil como ponerse un visor y seguir las instrucciones en 3D.
El ‘Sistema de Diagnosis Médica y Cirugía Asistida por Ordenador’ (CAMDASS, en su acrónimo inglés), es un sistema compacto de realidad aumentada que actualmente se encuentra en fase de prototipo.
La realidad aumentada es una técnica de visualización que consiste en la superposición de gráficos generados por ordenador sobre el campo de visión del usuario, proporcionando en tiempo real información relevante sobre su entorno.
Por ahora, CAMDASS sólo guía al usuario durante la ejecución de exámenes por ultrasonidos, pero es una tecnología que en principio podría aplicarse a cualquier procedimiento médico.
Se ha decidido comenzar con los exámenes por ultrasonidos porque son una herramienta de diagnosis versátil y efectiva, y porque en la Estación Espacial Internacional ya cuentan con los equipos necesarios para ejecutarlos.
Los astronautas que embarquen en futuras misiones de exploración del Sistema Solar tendrán que aprender a cuidar de sí mismos. A medida que se alejen de nuestro planeta, las conversaciones con los expertos en tierra acarrearán varios minutos de retardo, o estarán bloqueadas completamente.
“Aunque se buscarán tripulaciones con ciertos conocimientos médicos, no se puede pretender que los astronautas conozcan y que se mantengan entrenados en todos los procedimientos médicos que podrían llegar a hacer falta”, explica Arnaud Runge, un ingeniero biomédico que supervisa el proyecto para la ESA.
CAMDASS utiliza dos pantallas montadas sobre un casco y un transductor de ultrasonidos, monitorizado por una cámara de infrarrojos. Para registrar el cuerpo del paciente en el sistema, primero hay que colocar unas marcas de referencia sobre la zona a examinar.
Antes de comenzar el examen, el sistema registra el cuerpo del paciente con ayuda de la cámara y ajusta las pantallas a la visión de cada usuario.
A continuación, el sistema de realidad aumentada superpone gráficos en 3D sobre lo que está viendo el usuario, guiando su intervención. Para generar estos gráficos, CAMDASS relaciona una serie de puntos de referencia sobre un ‘humano virtual’ con la imagen registrada del paciente.
Las indicaciones de CAMDASS ayudan al usuario a colocar y a mover correctamente el transductor de ultrasonidos para examinar el área de interés.
El sistema también presenta una serie de imágenes de referencia, que dan una indicación de lo que podría encontrar el usuario durante el examen de ultrasonidos. El dispositivo está equipado con un sistema de manos libres que simplifica su operación.
El prototipo de CAMDASS se ha sometido a una serie de pruebas de usabilidad en el Hospital Universitario de Saint-Pierre en Bruselas, Bélgica, con estudiantes de medicina y de enfermería y con personal paramédico y de la Cruz Roja Belga.
Durante estas pruebas, usuarios sin experiencia previa fueron capaces de llevar a cabo procedimientos relativamente difíciles sin ayuda externa, operando correctamente el transductor.
“Basándonos en estos resultados, estamos estudiando cómo mejorar el sistema – por ejemplo, reduciendo el peso del visor y haciendo un dispositivo más fácil de manejar”, explica Arnaud.
“Cuando CAMDASS esté más maduro, podría utilizarse como parte de un sistema de telemedicina, proporcionando asistencia médica a distancia vía satélite”.
“También podría implantarse como una herramienta autosuficiente para prestar primeros auxilios”.
“Sería muy interesante probarlo en regiones remotas, en países en vías de desarrollo o en la base Concordia, en la Antártida. En última instancia, podría utilizarse en el espacio”.
El prototipo de CAMDASS ha sido desarrollado para la ESA por un consorcio liderado por Space Applications Services NV en Bélgica, con el apoyo de la Universidad Politécnica de Múnich y del Centro Alemán para la Investigación del Cáncer, DKFZ, con la financiación del Programa de la ESA para el Desarrollo de Tecnología Básica.

Fuente: ESA

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Desvelan la huella de la selección natural a lo largo de todo el genoma

Grupo de Bioinformática de la Diversidad Genética de la UAB. De izda. a dcha. en la foto 1 avid Castellà, Miquel Ràmia, Sònia Casillas y Antonio Barbadilla. (Foto: UAB)

Los primeros resultados del proyecto 'The Drosophila Genetic Reference Panel' trazan el mapa detallado de la huella de la selección natural a lo largo de todo el genoma del organismo modelo de la genética, la mosca del vinagre. El proyecto, en el que participa la Universidad Autónoma de Barcelona, en España, ha generado una biblioteca viviente que permite a cualquier científico analizar la relación entre las variaciones en el genoma y los rasgos observables de los individuos con una potencia estadística sin precedentes.
Conocer la relación entre la variación genética y las características observables de los individuos de una especie, como la altura de una persona o la manifestación de una enfermedad hereditaria, es uno de los grandes retos de la biología actual. Hasta ahora, sólo una pequeña parte de la variación de estos rasgos –que los biólogos llaman el fenotipo– se ha podido atribuir a variantes genéticas.
Para poder analizar la relación entre genes y fenotipo, un proyecto internacional ha obtenido la secuencia completa del genoma de 168 líneas procedentes de una misma población de Drosophila melanogaster (la mosca de la fruta, una especie modelo de estudio en genética).
Las líneas pueden ser consultadas por cualquier científico interesado en estudiar la base genética de un fenotipo dado. Se trata de una auténtica biblioteca in vivo, mantenida en condiciones de laboratorio, que facilita la detección de los efectos genéticos en el fenotipo y permitirá conocer la arquitectura genética de enfermedades hereditarias.
En el proyecto ha participado como uno de los investigadores principales el profesor de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) Antonio Barbadilla y el grupo que dirige de Bioinformática de la Diversidad Genética, y se ha contado con la colaboración del grupo de Genómica Comparada y Bioinformática dirigido por el catedrático de la UB Julio Rozas.
El análisis de la ingente cantidad de datos que contienen los 168 genomas completos, una tarea colosal que ha requerido un gran esfuerzo de especialistas en bioinformática y genética de poblaciones, está empezando a dar sus frutos. El primero, que se publica esta semana en Nature, ha sido la detección de la huella de la selección natural a lo largo de todo el genoma, la firma molecular que la selección natural ha dejado en los patrones de variación genética en cada región del genoma.
Toda nueva mutación que contribuye a la adaptación al ambiente de un individuo se expande rápidamente en el seno de la especie –un proceso llamado selección adaptativa–. Por el contrario, hay regiones del genoma en las que cualquier mutación es perjudicial y acaba siendo eliminada de la población, en un proceso denominado selección purificadora, con lo que la secuencia de estas regiones se conserva inalterada en el tiempo.
Ambos procesos de selección, la adaptativa y la purificadora, dejan firmas moleculares características en el genoma. Mediante la comparación de los genomas de un gran número de individuos de la misma especie y de otras especies próximas, los científicos han logrado trazar el primer mapa de alta resolución de la selección natural de un genoma, tanto de las regiones que codifican proteínas como de las que no.
Los investigadores han observado que la huella de la selección natural está presente a lo largo de todo el genoma, aunque la importancia de los diferentes regímenes de selección depende tanto de las clases de sitios funcionales como de las regiones del genoma que se consideren. Por ejemplo, se ha observado que la selección es más intensa y efectiva en el cromosoma X que en el resto de cromosomas, lo que conlleva una mayor velocidad de evolución del cromosoma sexual.
Otra importante observación es que la tasa de recombinación genética (variable a lo largo del genoma) juega un papel fundamental en la capacidad que tiene la selección de mejorar adaptativamente las distintas regiones del genoma. La probabilidad de que una región genómica responda eficientemente a la selección natural depende de su contexto recombinacional. En una región con poca o nula recombinación, la selección no puede evitar la degradación funcional de la región.
Para Barbadilla, uno de los autores principales del estudio, “disponer de 168 genomas de una única población natural es una oportunidad única para llevar a cabo el estudio más completo a escala genómica que se haya hecho nunca en una especie”. “Para todo genético de poblaciones es un sueño hecho realidad poder utilizar un conjunto de datos del calibre de este proyecto para poder poner a prueba muchas hipótesis que han estado en disputa durante décadas”, añade Barbadilla.
Para estimar, almacenar, manejar y visualizar todos los datos de variación en los genomas, los investigadores de la UAB, en colaboración con los investigadores de la UB, han diseñado e implementado un navegador para datos de genómica de poblaciones hasta ahora inexistente: the Population Drosophila Genome Browser (PopDrowser).
El navegador representa gráficamente toda la información extraída de las secuencias genómicas, incluyendo las secuencias de ADN, las anotaciones genómicas, las estimas de diversidad nucleotídica, y calcula diversos test estadísticos para determinar el efecto de la selección natural a nivel nucleotídico. El navegador PopDrowser se describe en un artículo publicado on line en la revista Bioinformatics y puede consultarse libremente.

Fuente: UAB

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La unión de Asia y Norteamérica ocuparía el centro del futuro supercontinente Amasia

El modelo, bautizado como orthoversion representa un término medio entre las otra dos teorías que ya existen y que son completamente opuestas entre sí. (Imagen: Ross Mitchell et al)

Un equipo de geólogos de la Universidad de Yale (EE UU) ha planteado una nueva hipótesis sobre hacia dónde se desplazarán los grandes bloques continentales y cuál será su distribución dentro de millones de años.
Los autores del trabajo han llamado a este proceso orthoversion y lo describen en el último número de la revista Nature. Según su teoría, el continente americano se desplazaría hacia el norte y provocaría que el actual océano Ártico y el mar Caribe desaparecieran.
Como explica el trabajo, después de que las aguas del Ártico y del Caribe dejen de existir, “estaríamos de camino hacia el próximo supercontinente", explica Ross Mitchell, investigador de la Universidad de Yale y autor principal del artículo. Además, América del Norte y del Sur, fundidas, terminarían por juntarse con Europa y Asia.
El experto reconoce a SINC que este tercer modelo “representa un término medio entre las otras dos teorías que ya existen (sobre la creación de un supercontinente) y que son completamente opuestas entre sí”.
En este modelo, tanto Asia como América del Norte, que estarían unidas por una nueva cordillera formada tras su colisión, podrían ocupar el centro del nuevo Amasia, ubicado en un punto cercano al Polo Norte actual.
“Todavía falta mucho para que ocurra tal acontecimiento”, afirma Mitchell, aunque estima que la unión de América con Eurasia ocurriría dentro de entre 50 y 200 millones de años.
Taylor M. Kilian, investigador de la misma universidad y segundo autor del estudio añade: "Este tipo de análisis nos ofrecen una forma de organizar los continentes, tanto en latitud y longitud, y permiten comprender mejor la dinámica del interior profundo de la Tierra".
“Los resultados son importantes para tener conocimientos más profundos sobre el funcionamiento interno de la Tierra y para una mejor comprensión de la geografía de su superficie cambiante”, concluye Mitchell.
Según un modelo anterior denominado “de introversión”, dentro de 50 millones de años el mar Mediterráneo desaparecería, Europa y África colisionarían y Australia se uniría a Indonesia. Estos movimientos, sumados al desplazamiento de la Antártida hacia el norte y a la desaparición del hielo de Groenlandia, provocarían un aumento del nivel del mar cercano a los 90 metros, con las consiguientes inundaciones y cambios en el clima.
Si estos hechos ocurrieran, 200 millones de años después África se desplazaría hasta chocar con Norteamérica y envolvería Sudamérica convirtiendo al océano Pacífico en el más extenso al ocupar la mitad del planeta. La teoría denomina Pangea Última al supercontinente que se hubiera formado tras estos cambios.
La otra alternativa es la de extroversión, un modelo opuesto al anterior. En esta hipótesis todo el continente americano se desplazaría por el océano Pacífico y rotaría hasta envolver Siberia y unirse con Asia, dando como resultado Amasia.
A su vez, la Antártida migraría en dirección hacia el norte mientras que el este de África, separada del resto del continente, y Madagascar se moverían a lo largo del océano Índico hasta fusionarse con Asia. Esta teoría predice que las aguas del Pacífico se cerrarán por completo dentro de 350 millones de años.

Fuente: SINC

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El OAM descubre un nuevo cometa procedente de la nube de Oort

Órbita del cometa C/2012 B3 (La Sagra). (Imagen: OAM)

El Observatorio Astronómico de Mallorca (OAM), en las Islas Baleares, España, ha descubierto su quinto cometa y el primero que sigue una órbita parabólica: C/2012 B3 (La Sagra). El cometa se observó desde la estación robótica del OAM en La Sagra (Granada, España) el 29 de enero de 2012 (el descubrimiento se confirmó definitivamente el 4 de febrero desde observatorios en Arizona, Nuevo México y Hawaii (EEUU), Reino Unido y Bélgica). Los cuatro anteriores son cometas periódicos, y aunque cada uno supone un hito en la historia de la astronomía española, el denominado P/2010 R2 (La Sagra) es particularmente insólito ya que pertenece al grupo de los llamados 'cometas del cinturón principal', de los cuales tan sólo se han descubierto seis hasta ahora.
El OAM se posiciona justo por detrás de Estados Unidos en la vigilancia del medio ambiente espacial al haber desarrollado un eficaz sistema robotizado para el rastreo y autodetección de asteroides, cometas, satélites artificiales y restos espaciales, contabilizando hasta la fecha más de 6.000 nuevos asteroides y aportando al Minor Planet Center de la Unión Astronómica Internacional más de 1.000.000 de mediciones para mejorar la precisión de las órbitas del resto de asteroides conocidos.
A C/2012 B3 (La Sagra) se le ha asignado una órbita parabólica, de forma provisional, esto quiere decir que su órbita es abierta, tras su paso por el perihelio se alejará del Sol para no volver nunca más, aunque es muy posible que tras un seguimiento más exhaustivo se compruebe cierta periodicidad.
El nuevo cometa posee un núcleo estimado de 10 kms y parece ser un objeto primigenio, inalterado desde la formación del Sistema Solar hace unos 4.500 millones de años y que ha permanecido congelado en la Nube de Oort interior, situada a 1 año-luz de la Tierra, hasta que, por algún mecanismo hasta ahora desconocido, inició su caída hacía el Sol.
El telescopio robot Centu2 del OAM, detectó el cometa a 564 millones de kilómetros (unas 3,76 unidades astronómicas) de la Tierra, a medio camino entre las órbitas de Júpiter y de Marte. Cuando un cometa traspasa la órbita de Júpiter y se interna lentamente en las zonas más cálidas de nuestro sistema solar, al estar compuesto en su mayor parte por hielo, ese leve aumento de temperatura hace que sus capas más externas inicien su evaporación, desplegando una tenue nube de gas alrededor de su núcleo llamada 'coma'.
La coma es lo que da a los cometas su característico aspecto difuso y aunque contiene muy poca masa, sin embargo aumenta de forma considerable la superficie que refleja la luz del Sol, y es este aumento repentino de brillo lo que nos permite detectar objetos pequeños tan lejanos.
Al tener una inclinación de 106,86 grados (más de 90°) del plano de su órbita respecto al plano del sistema solar, sabemos que su movimiento es retrógrado, es decir, que recorre su órbita en sentido contrario al de los planetas (todos los planetas se mueven en sentido anti-horario).
Su próximo perigeo, o máxima aproximación a la Tierra, se producirá el 24 de marzo de 2012, cuando pase a unas 3,44 UA (1 UA, unidad astronómica = 150 millones de km., distancia media Tierra-Sol), equivalente a 516 millones de kms, alcanzado una magnitud de 18,3 lo cual facilitará un intenso seguimiento astrométrico para recalcular la órbita definitiva del nuevo cometa.

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En busca de los azúcares que originaron la vida

En la imagen, Francisco J. Basterretxea, Fernando Castaño, Emilio J. Cocinero y José Andrés Fernández. Sentada, Patricia Écija. (Foto: UPV/EHU)

Un grupo de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha conseguido aislar y caracterizar un azúcar en fase gas por primera vez en la historia. Los azúcares tienen un enorme interés bioquímico debido a la importancia y diversidad de las funciones que desempeñan: sirven de almacenes de energía y son el combustible de varios sistemas biológicos; forman parte del ADN y del ácido ribonucleico (ARN) y además juegan un papel clave en los procesos celulares.
Recientemente el interés de los azúcares también se ha acrecentado en la cosmoquímica, más en concreto, en la búsqueda de material fundamental para el origen de la vida en el espacio interestelar. Hallar ese material fundamental ayudaría también a comprender cuál fue el mecanismo del origen de la vida en la Tierra.
Los azúcares más elementales, de 2 y 3 unidades de carbono, ya han sido encontrados en nubes y meteoritos. Sin embargo, no ha sido posible la detección de azúcares más complejos en el espacio debido a la ausencia de información precisa sobre su estructura. Y esa información la deben proporcionar los laboratorios de investigación.
Muchos eran los grupos en el mundo en la carrera por detectar el primer azúcar en fase gas utilizando técnicas en alta resolución. Los problemas surgían al intentar vaporizarlo debido a las inestabilidades térmicas provocadas por la pérdida de agua.
"Sólo si evitas los procesos de descomposición por deshidratación y consigues aislar el azúcar, sorteando así las alteraciones producidas por las moléculas vecinas, estarás en disposición de caracterizar su estructura”, explica Emilio José Cocinero, investigador del Departamento de Química Física de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea. Con su último estudio se han convertido en los primeros en el mundo que han logrado observar un azúcar, la ribosa, en fase gas, y caracterizar varias de sus estructuras.
“Los azúcares son moléculas súper flexibles que pueden adoptar muchas y muy diferentes configuraciones. Nosotros hemos conseguido detectar las seis estructuras más estables de la ribosa libre”, explica el investigador. Sin embargo, todas las estructuras detectadas presentan ciclos de seis miembros, es decir, se trata de estructuras muy diferentes a las que presentan la ribosa o sus derivados en el ARN o en el ADN, donde aparece en ciclos de cinco miembros.
“Como el material genético tiene una configuración diferente, es poco probable que los primeros seres vivos contuvieran ribosa. La inestabilidad térmica y la preferencia por anillos de 6 miembros parecen excluir la posibilidad que los primeros materiales genéticos estuvieran formados por este azúcar”, concluye Emilio José Cocinero. Una vez abierta la puerta de cómo poder estudiar los azúcares en fase gas, será más “fácil” obtener información sobre el papel de los azúcares en los primeros seres vivos.
La investigación dirigida por Cocinero ha contado con la participación de Patricia Écija, Francisco José Basterretxea, José Andrés Fernández y Fernando Castaño, de la UPV/EHU, y la colaboración de Alberto Lesarri, de la Universidad de Valladolid, y de Jens-Uwe Grabow, de la Universidad de Hannover (Alemania) y ha sido realizada íntegramente con un equipo construido en la Universidad del País Vasco. En concreto, para observar la ribosa en fase gas han utilizado espectroscopía de microondas combinada con vaporización láser ultrarrápida con luz ultravioleta. No sólo la han aislado y observado, sino que también han detectado y caracterizado seis estructuras diferentes de la ribosa.

Fuente: UPV/EHU

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Extrañas bacterias del Valle de la Muerte que se orientan por el magnetismo

La zona del Valle de la Muerte de la que provienen las bacterias investigadas. (Foto ennis Bazylinski y Christopher Lefèvre)

Las bacterias magnetotácticas son microorganismos exóticos que se guían por el campo magnético de la Tierra. Poseen cadenas de cristales magnéticos, llamados magnetosomas, que les sirven como una brújula.
Esta clase de bacterias se descubrió en 1970, y la comunidad científica no ha dejado de asombrarse ante este portento de que microorganismos relativamente simples sean capaces de orientarse mediante el campo magnético de la Tierra, como hacen algunas aves, insectos y animales marinos.
Ahora, unos científicos del Centro Nacional francés de Investigación Científica, la Universidad Pierre y Marie Curie en Francia, la de Aix-Marsella II en Francia, la Federal de Río de Janeiro en Brasil, la de Pannonia en Hungría, la de Nevada en Las Vegas, la Politécnica Estatal de California y el Laboratorio Ames, estas tres últimas instituciones en Estados Unidos, han identificado, aislado y cultivado un nuevo tipo de bacterias magnéticas que podrían conducir a la comunidad científica hacia nuevos avances en la biotecnología y la nanotecnología.
Las bacterias analizadas provienen de una laguna en el borde del parque natural del Valle de la Muerte, en Estados Unidos.
Aunque muchas bacterias productoras de magnetita pueden ser cultivadas y estudiadas con facilidad, el equipo de Dennis Bazylinski y Christopher Lefèvre ha conseguido por primera vez cultivar una especie microbiana productora de greigita.
La greigita es un mineral compuesto básicamente por sulfuro de hierro y comparable en algunos aspectos a la magnetita, cuya composición es esencialmente óxido de hierro.
La presencia de estos cristales magnéticos hace que las bacterias y sus magnetosomas sean útiles en la administración muy precisa de fármacos y en el diagnóstico mediante algunas técnicas de captación de imágenes.
La greigita puede ser superior a la magnetita en algunas aplicaciones debido a sus propiedades físicas y magnéticas ligeramente diferentes.
El equipo de investigación ha descubierto que la especie de bacteria, denominada provisionalmente BW-1, produce tanto greigita como magnetita.
Un examen detallado de su ADN ha revelado que la BW-1 tiene dos conjuntos de genes para los magnetosomas, a diferencia de otras bacterias, que producen un único mineral y tienen sólo un conjunto de genes de magnetosomas.
Esto sugiere que la producción de magnetita y greigita en la BW-1 está probablemente controlada por grupos distintos de genes. El hallazgo podría resultar de gran utilidad para la biotecnología y la nanotecnología.
Las bacterias productoras de greigita representan un nuevo grupo de bacterias reductoras de sulfato, no reconocido previamente, que "respiran" el compuesto en vez de oxígeno como hace la mayoría de los organismos vivos.

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Convierten células de la piel en precursores neurales sin pasar por la fase de célula madre

Marius Wernig. (Foto: Stanford U.)

Las células de piel de ratones pueden ser convertidas directamente en células capaces de dar lugar a las tres clases principales de células del sistema nervioso. Así lo demuestran los resultados de un nuevo y revolucionario estudio. El hallazgo es un paso más en una línea de investigación iniciada por el mismo equipo de expertos hace varios años.
El primer éxito del equipo del Dr. Marius Wernig de la Escuela de Medicina en la Universidad de Stanford, Estados Unidos, fue lograr que células de la piel de ratones se transformasen directamente en neuronas funcionales. Para ello, sólo se requirió utilizar tres genes. Con este procedimiento, las células realizan la transformación sin convertirse primeramente en células madre pluripotentes, un paso que durante mucho tiempo se pensó que era necesario para que las células adquirieran nuevas identidades.
Las nuevas neuronas obtenidas mediante esta técnica son del todo funcionales. Pueden hacer todas las cosas importantes que hacen las neuronas "normales" en el cerebro. Esto incluye crear conexiones con otras neuronas y enviar señales a éstas, funciones que resultan críticas si las células se utilizan finalmente como terapia para la enfermedad de Parkinson u otras.
El nuevo éxito en esta línea de investigación ha sido conseguir convertir células de la piel en precursores neurales, sin pasar tampoco por la fase de célula madre. Este paso es un avance sustancial con respecto a la técnica para transformar células de la piel en neuronas. Transformarlas en células precursoras neurales, en vez de en neuronas, ofrece una gama mucho más amplia de aplicaciones, y mayor flexibilidad.
Además de que las células precursoras neurales pueden diferenciarse en neuronas, también pueden dar lugar a células de los otros dos tipos principales del sistema nervioso: astrocitos y oligodendrocitos.
Aparte de su mayor versatilidad, las células precursoras neurales ofrecen otra ventaja con respecto a las neuronas ueden ser cultivadas en grandes cantidades en el laboratorio, algo decisivo para su utilidad a largo plazo en trasplantes o para comprobar los efectos de nuevos fármacos en estas células sin tener que aplicarlos directamente a individuos, humanos o de otras especies.
En este nuevo estudio, además del Dr. Marius Wernig, también han trabajado, entre otros, Ernesto Lujan, Soham Chanda, Henrik Ahlenius y Thomas Sudhof, todos de la Universidad de Stanford.

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La cabeza parece ser lo primero que evoluciona en los vertebrados

Fósiles de peces. (Foto: Lauren Sallan y Matt Friedman)

La historia de la evolución ha estado caracterizada periódicamente por explosiones de biodiversidad, en las cuales hay grupos de especies que ponen a prueba, por así decirlo, una amplia gama de formas y tamaños.
Con un nuevo análisis de dos de esas explosiones de biodiversidad representadas en el registro fósil, unos investigadores han descubierto que estas proliferaciones de nuevas especies a partir de las previas estuvieron marcadas por un proceso evolutivo que se manifestó en las cabezas antes que en las demás partes de los cuerpos.
Al analizar los rasgos físicos de peces fósiles que se diversificaron alrededor de las épocas de dos extinciones masivas, una hace unos 360 millones de años, y la otra hace unos 65 millones, unos científicos de la Universidad de Chicago en Estados Unidos y la Universidad de Oxford en el Reino Unido han encontrado que los rasgos de la cabeza se diversificaron antes que los tipos y formas de las demás regiones corporales. El descubrimiento contradice modelos anteriores sobre expansiones evolutivas adaptativas y sugiere que las presiones evolutivas asociadas a la alimentación son la fuerza impulsora inicial de la diversificación.
Parece que la disponibilidad de cada recurso alimenticio y la forma de comer son los factores más importantes en la etapa inicial.
Después de una alteración importante, como por ejemplo una extinción masiva, las especies supervivientes se diversifican en una amplia variedad de formas. Algunos ejemplos modernos de esta diversidad son la familia de peces Cichlidae, con más de 1.000 especies documentadas, o los "pinzones de Darwin" de las Islas Galápagos, que tienen muchos tipos distintos de picos.
Conviene matizar que aunque el nuevo estudio realizado por el equipo de Lauren Sallan y Michael Coates de la Universidad de Chicago ofrece dos ejemplos distintos, y separados por cientos de millones de años, sobre diversificación que ha comenzado por la cabeza, la universalidad del modelo todavía no ha sido demostrada de manera concluyente.
La evolución es muy compleja, y no está claro que deba haber un solo modelo de su funcionamiento, tal como admite Sallan. Ella cree que este modelo de la evolución iniciado por la cabeza acaso se aplique sólo a peces en determinados períodos de tiempo, o quizá sí sea aplicable a vertebrados en general y en muy diversas situaciones. En cualquier caso, se necesita investigar más para aclararlo.

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Envenenamiento por mercurio, ¿el actor oculto en la peor extinción masiva?

El equipo de investigación. (Foto: Riley Brandt)

La extinción más grande de la historia de la Tierra ocurrió hace alrededor de 250 millones de años, durante la etapa final del Periodo Pérmico. En esa época, todos los continentes estaban agrupados en un supercontinente llamado Pangea. El medio ambiente variaba desde el propio de las zonas de desierto hasta el típico de los bosques frondosos. Los vertebrados de cuatro extremidades se estaban diversificando, y entre ellos había anfibios, reptiles y un grupo que, tiempo después, incluiría a los mamíferos. Aún faltaba bastante tiempo para que los dinosaurios se convirtieran en la forma de vida dominante.
En esa extinción de hace 250 millones de años, alrededor del 95 por ciento de la vida marina y el 70 por ciento de la vida terrestre se extinguieron. La idea más aceptada es que se desencadenaron erupciones volcánicas cuya lava incendió inmensos yacimientos de carbón, con el resultado de emisiones colosales de dióxido de carbono y otras sustancias tóxicas que exterminaron a cuantiosas formas de vida. Eso provocó además un cambio climático abrupto.
Ésta fue la etapa de mayor actividad volcánica en la historia de nuestro planeta, y en la actualidad se sabe que la fuente natural más grande de mercurio es la aportada por las erupciones volcánicas. El papel potencial del mercurio en aquel cataclismo no se había tenido en cuenta, hasta ahora. En un nuevo estudio, se ha analizado su alcance, y la conclusión es que ejerció un papel mucho mayor de lo creído en el exterminio. El envenenamiento por mercurio podría ser el actor oculto en la extinción masiva de hace 250 millones de años.
El equipo de los profesores Steve Grasby, Hamed Sanei y Benoit Beauchamp, de la Universidad de Calgary en Canadá, ha llegado a la conclusión de que la entrada del mercurio en grandes cantidades en el ecosistema tuvo un potente efecto aniquilador. El sistema oceánico natural de amortiguación química fue sobrepasado, y la sobrecarga de mercurio ejerció su nefasto poder tóxico, contribuyendo a la pérdida del 95 por ciento de la vida marina.
En condiciones normales, las algas suelen enterrar el mercurio en el sedimento, mitigando su efecto letal sobre los océanos. Pero en aquella ocasión, la carga contaminante era tan grande que no se pudo detener el daño.
La tasa de deposición del mercurio debió ser mucho mayor a finales del Pérmico que con las emisiones causadas por actividades humanas en nuestros días. En algunos casos, los niveles de mercurio en el océano eran similares a los que podemos encontrar hoy día cerca de los estanques altamente contaminados en las inmediaciones de las fundiciones.

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Los extraños moradores de las fumarolas hidrotermales del Océano Antártico

El Océano Antártico alberga aún bastantes misterios. (Foto: Lieutenant Elizabeth Crapo, NOAA Corps.)

En fumarolas hidrotermales previamente desconocidas, ubicadas en el fondo del Océano Antártico, se ha descubierto que allí viven estrellas de mar de siete brazos y una nueva especie de cangrejo yeti.
Estas fumarolas negras son fuentes termales subacuáticas en las cuales el agua calentada por la actividad volcánica existente bajo el lecho oceánico brota por chimeneas naturales a temperaturas de hasta 400 grados centígrados.
Los hallazgos son el fruto de tres años de exploración de los ecosistemas de fumarolas antárticos con el buque de investigación RRS James Cook, del Reino Unido.
Dirigido por especialistas de las universidades de Oxford y Southampton, el equipo incluyó a Nicholas Polunin, Christopher Sweeting y William Reid de la Escuela de Ciencia y Tecnología Marinas de la Universidad de Newcastle, Reino Unido.
A la profundidad a la que fueron encontradas estas fumarolas, 2.400 metros o más, no llega la luz solar. Los animales que pueblan los alrededores de estas fumarolas negras se alimentan de bacterias que utilizan sustancias químicas disueltas en el agua caliente que sale de las fumarolas para producir su alimento. Esto sustenta el desarrollo y la permanencia de las complejas comunidades de seres vivos que hay en torno a las fumarolas.
Estas comunidades forman oasis de vida en el "desierto" del lecho oceánico, y pueden estar separadas por distancias de entre cientos de metros y cientos de kilómetros. Hasta ahora, se creía que las comunidades cercanas a la Antártida podían estar relacionadas evolutivamente con las del Pacífico.
Otra teoría proponía que las comunidades quimiosintéticas cercanas a la Antártida podían estar relacionadas con las que viven en las fumarolas volcánicas de la Dorsal del Atlántico Medio.
Lo descubierto en el nuevo estudio sugiere, no obstante, que la vida en estos hábitats cercanos a la Antártida es única, habiendo evolucionado de forma aislada en gran medida.
En la investigación, no sólo se han descubierto varias especies hasta ahora desconocidas, sino la llamativa circunstancia de que algunas especies que son comunes en las demás fumarolas hidrotermales, aquí no existen.
A pesar de las duras condiciones reinantes, estas fumarolas albergan una abundante población de animales. Por ejemplo, la nueva especie de cangrejo yeti, desconocida en otras partes del mundo, aquí es tan abundante que los científicos vieron cangrejos de esta clase viviendo apilados de manera espectacular, con una densidad de población de hasta 600 cangrejos por metro cuadrado. Ciertos caracoles marinos, más pequeños, fueron encontrados en concentraciones poblacionales de cerca de 1.000 por metro cuadrado.

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Identifican una función inmunitaria crucial que permite a los vegetales combatir a las bacterias

Reforzar el sistema inmunitario de los vegetales es una estrategia prometedora para ayudarlos a combatir a las bacterias. (Foto: NCYT/MMA)

Se ha logrado determinar una función clave en el sistema inmunitario vegetal que podría ser potenciada a fin de aumentar en un futuro quizá no muy lejano la capacidad de muchos cultivos agrícolas para resistirse a enfermedades infecciosas graves que hoy arruinan cosechas.
El equipo de Walter Gassmann, profesor de Ciencias Vegetales en la Universidad de Missouri, Estados Unidos, ha usado como planta modelo a la Arabidopsis.
Gassmann y sus colaboradores han descubierto que, en este vegetal, una proteína denominada EDS1 no sólo desempeña un papel clave en la defensa inmunitaria de esta planta, sino que también contribuye al reconocimiento directo de los agentes patógenos.
La Arabidopsis tiene una estructura genética bastante conocida, y sus patógenos bacterianos comparten muchas tácticas con otros patógenos como la roya y el mildiú. Por tanto, si se consigue trasladar la respuesta inmunitaria de la Arabidopsis a otros vegetales, se podría ayudar a cultivos agrícolas como por ejemplo la soja (o soya), a volverse resistentes a estas infecciones que hoy suelen ser devastadoras.
Gassmann cree que estudios adicionales sobre la EDS1 y sus "centinelas" podrían aclarar cuál es el mejor modo de añadir la respuesta de alarma a vegetales que no tienen la proteína o amplificar la respuesta en los que ya la poseen.
Aunque las plantas modificadas genéticamente siguen siendo motivo de controversia, Gassmann considera que ayudar a los vegetales reforzando su resistencia natural a enfermedades es mejor que usar fungicidas.
En la investigación también han trabajado Saikat Bhattacharjee, Sang Hee Kim y Morgan Halane.

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La plataforma de aterrizaje del Spirit, vista desde la órbita marciana

Foto: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

La sonda MRO fotografió el 29 de enero la plataforma de aterrizaje del vehículo marciano Spirit. La imagen incluye el cráter Bonneville y ofrece una vista de la superficie de unos 600 metros de ancho. El círculo, abajo, a la izquierda, muestra la posición del ingenio que permitió al robot Spirit descender sobre Marte y posarse, gracias a un sistema de paracaídas y airbags.

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