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Más claridad en el nebuloso paso desde la vida unicelular a la pluricelular

MICROBIOLOGÍA

El paso desde la vida unicelular a la pluricelular encierra aún muchos misterios. (Foto: CDC / Dr. Gordon D. McLaren)

Hace más de 500 millones de años, algunos de los organismos unicelulares que vivían en la superficie de la Tierra comenzaron a formar racimos multicelulares que finalmente se convirtieron en plantas y animales. Pero el modo en que esto ocurrió ha sido un enigma casi total para los biólogos evolutivos durante mucho tiempo.
Ahora, sin embargo, un equipo de científicos ha conseguido reproducir ese paso clave (o un paso muy similar a ese) en un laboratorio, valiéndose de la selección natural y de la levadura cervecera común, que es una especie unicelular.
En los experimentos, la levadura "evolucionó" hacia racimos multicelulares que trabajaron de modo cooperativo, se reprodujeron y se adaptaron a su entorno. En definitiva, la levadura "evolucionó" hacia formas parecidas a los precursores de la vida pluricelular actual en la Tierra.
El equipo de Will Ratcliff, Michael Travisano, R. Ford Denison y Mark Borrello, todos de la Universidad de Minnesota, escogió la levadura cervecera o Saccharomyces cerevisiae, una especie de levadura usada desde la antigüedad en la fabricación de cerveza y también de pan, porque es abundante en la naturaleza y se reproduce con facilidad.
El equipo colocó la levadura en un medio de cultivo rico en nutrientes, y dejó que las células se multiplicaran en tubos de ensayo durante un día. Luego, usó una centrifugadora para estratificar el contenido según el peso. A medida que la mezcla se asentaba, los racimos de células se depositaban más rápidamente en el fondo de los tubos porque eran más pesados. Luego transfirieron los racimos a un nuevo medio, y los dejaron desarrollarse nuevamente. Sesenta ciclos después, los racimos, para entonces ya compuestos por cientos de células, presentaban un cierto parecido con copos de nieve esféricos.
El análisis mostró que los racimos no eran simples conjuntos de células agrupadas al adherirse por azar unas a otras, sino clanes de células emparentadas que permanecían adheridas después de completarse la división celular. Esto es importante, porque significa que esas células se agrupaban con arreglo a su similitud genética, que estimula la cooperación. Cuando los racimos familiares alcanzaban un tamaño crítico, algunas células activaban en ellas el proceso de la apoptosis (básicamente, se suicidaban) para permitir que la descendencia se separara y se formasen nuevas "familias" o "protoseres" pluricelulares. La descendencia se reproducía sólo después de alcanzar el tamaño de sus progenitores.
Un racimo de esos no es en realidad una forma de vida pluricelular, pero cuando las células de un racimo cooperan, el resultado es que hacen sacrificios por el bien común, y se adaptan a los cambios, todo lo cual constituye el primer paso de una transición evolutiva hacia la pluricelularidad.

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Control más duradero de espines de electrones; un paso más cerca de la computadora cuántica

COMPUTACIÓN

Stephen Lyon y Alexei Tyryshkin. (Foto: John Jameson)

Un equipo internacional de investigadores ha logrado un aumento de 100 veces en la habilidad de mantener el control del espín de los electrones en un material sólido, un paso importante en el desarrollo de las computadoras cuánticas, cuya velocidad de procesamiento será asombrosamente rápida.
Hasta no hace mucho tiempo, los mejores resultados en los intentos para ejercer tal control llegaban sólo a una fracción de segundo. Pero los autores de la nueva investigación, incluyendo a Stephen Lyon y Alexei Tyryshkin de la Universidad de Princeton, han encontrado una forma de extender el control sobre el espín de miles de millones de electrones en un chip de silicio durante 10 segundos, un tiempo mucho más prolongado que el logrado en cualquier intento anterior.
La clave de los nuevos resultados está en una muestra altamente purificada de silicio. El experimento se basa en el uso de un pequeño chip de silicio hecho casi por completo de un isótopo, el silicio-28.
Los elementos son identificados por el número de protones dentro de su núcleo; el carbono tiene 6 protones; el silicio tiene 14. Pero la mayoría de los elementos se nos presentan en diferentes versiones (llamadas isótopos) y que se identifican por su número de neutrones. Algunos isótopos, como el silicio-28, no presentan magnetismo, mientras que otros crean un fuerte efecto magnético a escala atómica. Un isótopo relativamente común del silicio, el silicio-29, tiene una presencia magnética muy fuerte y por consiguiente fue el primer isótopo a descartar.
Un ordenador normal usa los transistores, apagados o encendidos, para representar los ceros y los unos que son los bits que constituyen la base de todos los programas informáticos. Pero en vez de este idioma binario, una computadora cuántica incorporaría la incertidumbre de la mecánica cuántica en su programación. En lugar de los bits, las computadoras cuánticas usarán los bits cuánticos o qubits, un valor que inherentemente es indeterminado.
Los matemáticos todavía están trabajando en las formas de sacar provecho de una máquina como esa. Ellos creen que las computadoras cuánticas podrían usarse para descifrar códigos criptográficos, simular el comportamiento de las moléculas y muchas otras cosas que exigen una inmensa potencia de cálculo.

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Los machos no se extinguen

BIOLOGÍA

El hombre de Vitruvio. Obra de Leonardo da Vinci que representa un estudio de las proporciones de la figura masculina. (Imagen: Wikipedia)

Científicos de Cambridge han descubierto que el cromosoma Y del ser humano no ha perdido ningún gen desde hace 25 millones de años. En la investigación se compara la región específica que determina el sexo masculino en humanos, chimpancés y monos del viejo mundo.
El análisis en humanos de los genes del cromosoma Y demuestra que, en contra de lo que se pensaba, no está en proceso de desaparición. Un estudio publicado en la revista Nature reconstruye la evolución que ha sufrido durante los últimos 25 millones de años la región específica del cromosoma Y que codifica la información para el sexo masculino (MSY, por sus siglas en inglés).
Esta región tan concreta contiene tan solo el 3% del material genético del cromosoma ancestral debido a una gran pérdida de genes. Con tal de explorar esta merma y los patrones de conservación genéticos, la investigadora Jennifer Hughes y su equipo del Instituto de Investigación Biomédica Whitehead, en Cambridge (EE UU), han comparado el cromosoma Y de humanos y chimpancés con el de un mono del viejo mundo: el macaco rhesus (Macaca mulata).
Los linajes del ser humano y del chimpancé se separaron hace 6 millones de años, mientras que los monos del viejo mundo, o cercopitécidos, lo hicieron hace 25 millones de años.
Los autores del estudio afirman que “las regiones ancestrales del MSY humano se han mantenido estables durante los últimos 25 millones de años y no han perdido genes desde entonces”.
A diferencia de los otros 22 cromosomas del genoma humano, el Y casi no intercambia material genético con su homólogo (el X) durante la división celular. Se sabe que este fenómeno provoca degeneración y pérdida de genes en estas zonas estables, por lo que algunas teorías apuntan a la progresiva desaparición del cromosoma Y.
Concretamente, cinco zonas distintas o estratos del cromosoma Y han dejado de intercambiar su material genético a lo largo de la evolución. La más antigua dejó de hacerlo hace 240 millones de años y la última hace tan solo 30 millones.
Este estudio demuestra que tras un reordenamiento de este tipo hay una rápida pérdida de genes muy importante por deriva genética, que después se estabiliza. La mayor parte de genes del MSY humano se mantienen estables desde la última estratificación, puesto que los compartimos con el macaco rhesus.
En el chimpancé, en cambio, los estratos más ancestrales sí han cambiado, en especial el material genético relacionado con la generación de esperma. Los autores especulan que “esto puede ser debido a la conducta promiscua de estos primates y a la gran presión selectiva sexual que hay en su sociedad”.

Fuente: SINC

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Descubren un verdadero ‘waterworld’, un mundo de agua

ASTRONOMÍA

Recreación artística del 'mundo de agua' orbitando su estrella. (Imagen: NASA et al.)

Las observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA han permitido detectar una nueva clase de exoplaneta compuesto de agua y rodeado de una densa atmósfera de vapor. El hallazgo lo publicarán en The Astrophysical Journal un equipo de astrónomos liderados desde el Centro Harvard Smithsonian de Astrofísica (EEUU).
"Es un planeta que no se parece en nada a los conocidos, que presenta una proporción enorme de su masa compuesta de agua", explica Zachory Berta, del Centro Harvard Smithsonian de Astrofísica (CfA, EEUU), para referirse al exoplaneta GJ 1214b. Se trata de un ‘mundo de agua’ (waterworld en inglés) localizado a unos 40 años luz de la Tierra en dirección a la constelación de Ofiuco.
Un equipo de astrónomos del CfA -encabezado por el investigador David Carbonneau-, lo descubrió en 2009, pero ahora las observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA han permitido confirmar que se trata de una nueva clase de planeta extrasolar. El estudio ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal.
El diámetro de GJ 1214b es aproximadamente 2,7 veces más grande que el de la Tierra y su peso, unas siete veces mayor. El planeta, más pequeño que Urano, orbita a unos dos millones de kilómetros de una estrella enana roja cada 38 horas y se calcula que la temperatura en su superficie es de unos 230 ºC.
Los investigadores han utilizado la cámara de campo ancho 3 del Hubble para estudiar el exoplaneta cuando cruzaba por delante de su estrella. Durante ese tránsito la luz de la estrella se filtra a través de la atmósfera planetaria, lo que proporciona información acerca de la mezcla de gases que la forman.
"Usamos el Hubble para medir el color infrarrojo del atardecer en ese mundo", aclara Berta. Las brumas son más transparentes a la luz infrarroja que a la luz visible, de modo que los datos del telescopio ayudan a determinar la diferencia entre una atmósfera brumosa de otra vaporosa, como la del nuevo ‘mundo de agua’.
Las observaciones mostraron que el espectro del GJ 1214b no tiene rasgos diferenciados en una amplia gama de longitudes de onda o colores. El modelo atmosférico se corresponde con otros datos del Hubble que apuntaban a la presencia de una densa atmósfera de vapor de agua.
A partir de la masa y el tamaño del planeta, los astrónomos pueden calcular su densidad, que es de apenas dos gramos por centímetro cúbico. El agua tiene una densidad de un gramo por centímetro cúbico, en tanto que la densidad promedio de la Tierra es de 5,5 gramos por centímetro cúbico.
Esta información lleva a los científicos a la conclusión de que el planeta GJ 1214b tiene mucha más agua y muchas menos rocas que la Tierra, por lo que la estructura interna de ambos planetas debe ser muy diferente.
"Las altas temperaturas y elevadas presiones puede formar materiales exóticos como 'hielo caliente' o 'agua superfluida", sustancias que son completamente extrañas a nosotros," afirma Berta.
Las teorías de los investigadores sugieren que GJ1214b se pudo formar lejos de su estrella, donde el hielo abundaba, y después emigró hacia el interior en los comienzos de la historia del sistema. En este proceso el planeta habría pasado por la zona habitable de la estrella, y las temperaturas de su superficie serían similares a la Tierra. Se desconoce cuánto tiempo permaneció allí el exoplaneta.

Fuente: SINC/NASA

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La constelación Swarm comienza su largo viaje

ASTRONÁUTICA

(Foto: ESA/P. Sebirot, 2012)

Los tres satélites de la constelación Swarm de la ESA para el estudio del campo magnético de la Tierra han completado con éxito su última campaña de ensayos. Han sido presentados ante los medios antes de ser enviados a Rusia, donde se prepararán para su lanzamiento el próximo mes de julio.
Swarm es la primera constelación de satélites de observación de la Tierra de la ESA diseñada específicamente para detectar las señales magnéticas emitidas por el núcleo, el manto, la corteza, los océanos, la ionosfera y la magnetosfera de nuestro planeta, información que ayudará a los científicos a comprender mejor los complejos mecanismos que regulan el campo magnético que protege a la Tierra.
Este ‘escudo’ magnético protege a nuestro planeta de las partículas cargadas que forman el viento solar. Sin esta protección, la vida en la Tierra sería simplemente imposible.
El campo magnético terrestre se origina en las profundidades del planeta, como consecuencia del movimiento del hierro fundido que forma el núcleo externo. Su origen y evolución es un proceso complejo que todavía no se ha podido describir con precisión.
Su intensidad cambia constantemente y, en los últimos años, ha disminuido considerablemente.
La constelación Swarm, equipada con sensores de última generación, ayudará a comprender mejor estos fenómenos naturales y su interacción con el ‘clima’ espacial.
Swarm será la cuarta misión ‘Earth Explorer’ de la ESA en órbita, siguiendo los pasos de GOCE, SMOS y CryoSat.
Dentro de cinco meses, los tres satélites serán puestos en órbita por un lanzador Rockot, que despegará desde el Cosmódromo de Plesetsk, al norte de Rusia.
Una vez en órbita, dos de ellos permanecerán juntos, a aproximadamente la misma altitud – 460 km – mientras que el tercero permanecerá en una órbita más alta, a 530 km sobre la superficie de nuestro planeta.
Esta configuración orbital permitirá mejorar la resolución espacial y temporal de Swarm, hasta el punto de ser capaz de discernir entre los efectos de cada una de las fuentes de magnetismo.
En la rueda de prensa celebrada en el centro IABG en Ottobrunn, Alemania, donde se llevó a cabo la última campaña de ensayos de la constelación, representantes de la ESA, del equipo industrial y del equipo de investigadores y expertos de la comunidad científica internacional explicaron los objetivos científicos de la misión y el funcionamiento de los satélites.
Esta fue la última oportunidad de ver a los satélites antes de que sean enviados a Rusia el próximo mes de mayo.
“Swarm es la próxima misión dentro de nuestro Programa Marco de Observación de la Tierra”, explica Volker Liebig, Director de los Programas de Observación de la Tierra de la ESA.
“Esperamos que esta innovadora constelación, compuesta por tres satélites volando en formación, lleve a cabo el estudio del campo magnético terrestre más detallado hasta la fecha”.
Desde el año 2010, ingenieros de EADS-Astrium, empresa que lideró el consorcio encargado de la construcción de los satélites, han estado realizando una campaña de ensayos en la que - a través de ciclos térmicos, vibraciones e impactos – se sometió a los satélites a condiciones similares a las que se encontrarán en su viaje al espacio.
Los satélites y sus instrumentos tienen propiedades magnéticas, que influyen en las medidas que realizan. Durante la campaña de ensayos, se caracterizó el origen de todas las señales magnéticas emitidas por los satélites para calibrar y corregir los datos que registrarán en órbita.
Estas medidas se realizaron en un entorno ‘magnéticamente limpio’, en las instalaciones de IABG. Durante los ensayos, los instrumentos de los tres satélites funcionaron según lo previsto.
“Esta fase del proyecto es realmente emocionante”, comenta Yvon Menard, Responsable del Proyecto Swarm para la ESA.
“Hemos obtenido unos resultados excelentes. Todo el equipo está deseando verificar las prestaciones de la constelación en órbita, para confirmar los prometedores resultados de la campaña de ensayos en tierra”.

Fuente: ESA

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Los patos inspiran nuevas fórmulas para crear fibras artificiales

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Las fibras naturales de las plumas de los patos producen aislamiento térmico exterior y repelen el agua. (Imagen: Steve-h)

Un estudio internacional permite predecir cómo interacciona un líquido con las fibras flexibles a partir de seis parámetros. Por un lado, el estudio sugiere una explicación a la evolución de fibras naturales, como las de las plumas de las aves y, por otro, promete futuras aplicaciones para mejorar los tejidos.
Cuando salen del agua, los patos están secos, por eso su plumaje es la envidia de los ingenieros de tejidos artificiales. Ahora una investigación publicada en la revista Nature se ha basado en la estructura de las plumas de ganso para predecir el comportamiento de las fibras flexibles en contacto con los líquidos y crear así nuevos materiales que se adapten a su entorno.
Un equipo de científicos de la Universidad de Princeton (EE UU) ha determinado seis parámetros físicos que predicen cómo interactuarán una gota líquida y un material compuesto por fibras flexibles, naturales o artificiales. “Sorprendentemente hemos descubierto la importancia de la elasticidad en la dispersión de un líquido en fibras con las mismas condiciones de humedad”, declara a SINC Howard A. Stone, coautor del artículo. El estudio también calcula el tamaño óptimo de una gota para maximizar su dispersión en este tipo de materiales.
“Creemos que nuestros resultados serán de interés para muchas personas”, asegura Stone, ya que su estudio es relevante tanto por sus aplicaciones en el campo de la ingeniería (papel de secado, aerosoles, etc.), como por la explicación biológica de la adaptación al medio de algunas aves.
Los investigadores describen la estructura de las fibras de patos y gansos, que son hidrófobas –repelen el agua– y los aíslan térmicamente. Aunque a su vez, la misma capacidad aislante y de impermeabilidad que los protege merma su supervivencia en catástrofes naturales, como un vertido de petróleo. Por eso, entender estas estructuras es útil para reaccionar ante las consecuencias del crudo sobre la fauna. “Nuestras imágenes muestran cómo cambia la influencia del tamaño de la gota en plumas si la cantidad de filamentos adyacentes permanecen separados o se fusionan”, explica Stone.
Respecto a las fibras artificiales, el control de estos parámetros permite mejorar la captación de fluidos por materiales microestructurados. Además, al variar el volumen de las gotas se puede controlar la humedad en aerosoles. Según Stone aún es difícil prever aplicaciones concretas, pero pone un ejemplo: "se podrá conseguir un tamaño de gota óptimo para la pulverización de una alfombra, ya sea para limpiarla o teñirla".
Los medios fibrosos son muy funcionales y versátiles, tanto en los sistemas naturales como en el sector de la ingeniería de materiales, ya que ofrecen beneficios en la filtración, el aislamiento, la humedad y la coloración.
Por eso, el estudio de los materiales fibrosos, sobre todo de parámetros como la humedad, es importante por sus numerosas aplicaciones medioambientales e industriales. En la investigación publicada en Nature se tienen en cuenta fuerzas como la cohesión, la adhesión y la capilaridad de este tipo de fibras.

Fuente: SINC

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Más misterio sobre la bebida que elaboraban los sumerios hace 4.000 años

ARQUEOLOGÍA

Tablilla de Mesopotamia. (Foto: © M. Nissen, 1990)

Los hallazgos arqueológicos de tablillas cuneiformes y restos de diferentes vasijas de más de 4.000 años de antigüedad muestran que, en los albores de la civilización, los habitantes de Mesopotamia disfrutaban bastante de una bebida elaborada a base de cereales.
Sin embargo, aparte de conocerse cuáles eran los dos ingredientes básicos, la cebada y el Triticum dicoccum (conocido, entre otros nombres populares, como escanda), no hay datos sólidos sobre casi nada más. A efectos prácticos, el producto elaborado por los sumerios está rodeado de misterio, tal como valora un estudio reciente.
A pesar de que bastantes hallazgos indican una temprana afición de aquellas gentes por las bebidas a base de cereales fermentados, ha resultado difícil reconstruir los antiguos métodos de elaboración.
El último estudio realizado por Peter Damerow, del Instituto Max Planck para la Historia de la Ciencia en Berlín, historiador de la ciencia y experto en escritura cuneiforme, tristemente recién fallecido en el momento de escribir estas líneas, es un cuidadoso análisis de las tecnologías sumerias de elaboración de lo que se cree que fue la cerveza de los sumerios. Sin embargo, el propio Damerow ha dejado expresadas sus dudas de que esa bebida que tan popular fue en tiempos de la civilización sumeria fuese realmente cerveza.
Aunque muchos de los textos cuneiformes de más de 4.000 años de antigüedad contienen registros de entregas de Triticum dicoccum, cebada y malta para fabricar una bebida, así como documentación de las actividades, casi no hay detalles sobre recetas o procesos específicos de elaboración. Según Damerow, los textos administrativos fueron muy probablemente escritos para un público que ya estaba familiarizado con los detalles de la elaboración de la bebida. O, dicho de otro modo, los escribas no pretendían informar sobre los procesos de elaboración a lectores del futuro distante.
Además, los métodos usados para registrar esta información difieren dependiendo del lugar y del período de tiempo. Asimismo, los registros y cálculos no se basan en ningún sistema numérico uniforme. En vez de ello, los burócratas sumerios usaban sistemas numéricos distintos, dependiendo de la naturaleza de los objetos a ser contados o medidos.
Ésta y otras muchas vaguedades que Damerow examinó, le llevaron a dejar escrito en su último artículo académico sobre el tema que, dado el limitado conocimiento hoy disponible sobre los procesos de elaboración de la bebida sumeria, no se puede asegurar ni tan siquiera que el producto final contuviera alcohol.

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Las galaxias donde ya no nace casi ninguna estrella

ASTRONOMÍA

Quásares observados con el sistema ALMA. (Foto: C. Lonsdale, NRAO/AUI/NSF; ALMA (NRAO/ESO/NAOJ))

Usando el observatorio ALMA, que se encuentra parcialmente terminado, unos astrónomos han encontrado pruebas convincentes de cómo evolucionan las galaxias que comienzan teniendo una actividad notable de formación estelar, y acaban por convertirse en galaxias elípticas rojas, que se pueden describir como "muertas" porque en ellas ya no nace casi ninguna estrella.
Los autores del nuevo estudio han conseguido hallar estas evidencias al lograr observar un gran grupo de galaxias que se hallan justo en mitad de este proceso de cambio.
Durante años, los astrónomos han estado desarrollando una teoría sobre la evolución galáctica en la que las fusiones entre galaxias espirales podrían explicar por qué las grandes galaxias elípticas tienen muy pocas estrellas jóvenes. Según esta teoría, la fusión de galaxias agrupa una parte del gas y el polvo en cúmulos de rápida formación estelar y otra parte del material acaba siendo tragado por el agujero negro supermasivo que crece en el núcleo de la fusión. A medida que más y más materia es arrastrada hacia el agujero negro, se eyectan poderosos chorros de materia muy caliente y la región alrededor del agujero negro resplandece brillantemente, en la forma de quásar. Estos chorros acaban privando del poco material para formación estelar que todavía le quedaba a la galaxia resultante de la fusión, y de este modo el nacimiento de una estrella pasa a ser un acontecimiento muy infrecuente.
Hasta ahora, los astrónomos nunca habían visto suficientes fusiones de galaxias en esta fase en que los chorros de un agujero negro barren el citado material. Durante algunas de sus primeras observaciones, sin embargo, el observatorio astronómico ALMA se ha convertido en el primero en confirmar casi dos docenas de galaxias en esta breve etapa de evolución galáctica. La labor de análisis ha sido realizada por el equipo de la astrónoma Carol Lonsdale, del Centro norteamericano de Ciencia del ALMA, adscrito al Observatorio Nacional estadounidense de Radioastronomía (NRAO) en Charlottesville, Virginia.
Los resultados del observatorio ALMA revelan que hay poca o ninguna formación estelar rápida ocurriendo en estas galaxias que, por lo demás, son aún jóvenes y están bastante activas. Esto confirma por tanto la teoría antedicha.
Una vez que el gas de formación estelar se ha expulsado, el proceso de fusión entre las galaxias no es capaz de generar nuevas estrellas. A medida que se extingue la última generación de estrellas azules, masivas y brillantes, pero de corta vida, las estrellas de larga duración, con masa más baja, y que son rojas o de tonos amarillentos o rojizos, llegan a dominar la población estelar resultante de la fusión entre galaxias, dándole a la nueva galaxia una tonalidad general de color rojizo con el paso del tiempo.

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El "patriotismo" de los monos

ANTROPOLOGÍA

Un mono. (Foto: Marcos Guerra)

Aunque entre grupos rivales de monos de la misma especie, la ventaja numérica cuenta, defender el territorio propio hace que los monos sean más combativos que al invadir un territorio ajeno. Este factor puede tener un efecto más potente que la ventaja numérica y hacer que un pequeño grupo de monos sea capaz de expulsar a un grupo invasor más numeroso.
El equipo de Margaret Crofoot del Instituto Smithsoniano de Investigación Tropical, e Ian Gilby, de la Universidad Duke en Estados Unidos, empleó vocalizaciones grabadas para simular una invasión territorial de los territorios ocupados por grupos de monos capuchinos salvajes en el centro de investigación que el Instituto Smithsoniano tiene en la Isla de Barro Colorado, en Panamá. Los monos respondieron más vigorosamente a los desafíos territoriales cercanos al centro de sus territorios, mientras que fueron más propensos a huir en los encuentros con rivales cerca de las fronteras de su territorio.
Los grupos que sobrepasan numéricamente a sus oponentes pueden convertir con facilidad su superioridad numérica en una ventaja competitiva cuando defienden el centro de su propio territorio contra vecinos intrusos. Pero la ventaja numérica se debilita bastante cuando el objetivo no es defender las tierras propias sino invadir otras ajenas, porque en este último caso, ante las hostilidades aumenta la cifra de desertores en el grupo mayor, es decir la cantidad de individuos de ese grupo que escogen no participar en el enfrentamiento. El resultado de ello es que un grupo pequeño que defiende su territorio puede ser capaz de expulsar a un grupo invasor más grande en número.
Estos patrones de comportamiento reducen la diferencia de poder entre un grupo grande y otro pequeño, y crean una ventaja derivada de combatir en "suelo patrio" que podría explicar cómo son capaces de coexistir grupos grandes y pequeños sin que sistemáticamente todo grupo pequeño sea derrotado por un grupo grande.

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Ingeniería genética para que el sistema inmunitario del mosquito Anófeles impida la transmisión del paludismo

BIOLOGÍA

A la izquierda, mosquito normal. Los 3 de la derecha, con ojos brillantes, son de tres cepas modificadas genéticamente para matar con más eficacia a los parásitos de la malaria en sus intestinos. (Foto: George Dimopoulos / JHU)

Se ha conseguido demostrar que el sistema inmunitario innato del mosquito Anófeles puede ser modificado genéticamente para bloquear la transmisión a los humanos de los parásitos causantes del paludismo o malaria.
Además, los autores de esta investigación han demostrado que la modificación genética tiene un impacto negativo muy limitado sobre el mosquito, al menos bajo condiciones de laboratorio.
En este estudio, el equipo de George Dimopoulos, del Instituto de Investigación de la Malaria, dependiente de la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos, modificó genéticamente a mosquitos Anófeles para que produjeran niveles anormalmente altos de la proteína ReI2, del sistema inmunitario, cuando se alimentaban con sangre. La ReI2 actúa contra el parásito de la malaria en el mosquito, lanzando un ataque inmunitario que involucra a varios tipos de moléculas antiparasitarias. A través de este enfoque, en vez de introducir un nuevo gen en el ADN del mosquito, los investigadores utilizaron uno de los genes propios del insecto para fortalecer su capacidad de combatir a los parásitos.
De acuerdo con los investigadores, este tipo de mosquito genéticamente modificado puede ser desarrollado, refinado y utilizado para convertir a las poblaciones de mosquitos transmisoras del Plasmodium en poblaciones resistentes al Plasmodium. Un posible obstáculo para este enfoque es la aparición de efectos secundarios nocivos para el mosquito modificado genéticamente, ya que para que se imponga en la población debe poder competir con éxito contra los mosquitos no modificados que transmiten la malaria. Dicho de modo sencillo, como la selección evolutiva favorece a los mejores, si los mosquitos modificados son peores que los demás en otras cualidades decisivas, tendrán menos oportunidades de perpetuarse dejando descendencia, y a la larga no lograrán imponerse como la forma dominante en la población.
No obstante, los investigadores han demostrado con su estudio que los mosquitos modificados genéticamente en la ReI2 viven tanto tiempo y ponen tantos huevos como los mosquitos naturales no modificados. Ello sugiere, por tanto, que su capacidad de supervivencia no se ve afectada de manera significativa.
La malaria es uno de los problemas de salud pública más importantes en el mundo. Los mosquitos y los parásitos de la malaria están haciéndose cada vez más resistentes a los plaguicidas y a los fármacos, y se necesitan con urgencia nuevos métodos de control.
El equipo de Dimopoulos ha dado un paso prometedor hacia una posible solución contra el paludismo. Sin embargo, se necesita investigar más antes de poder determinar con toda certeza que esta estrategia de modificar mosquitos y liberarlos en el ecosistema es fiable y no acarrea riesgos.

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Detectan anomalías en las medidas de los neutrinos superlumínicos

FÍSICA

Detector del experimento OPERA. (Imagen: OPERA)

La colaboración internacional OPERA, integrada por más de 150 investigadores, ha informado a sus agencias de financiación y a los laboratorios que acogen sus ensayos que ha identificado dos posibles efectos que podrían haber influido en las medidas facilitadas el año pasado sobre el tiempo que tardaron los neutrinos en viajar, a una velocidad ligeramente superior a la de la luz, entre el CERN y el laboratorio italiano Gran Sasso.
Las dos anomalías detectadas requieren confirmarse con más pruebas mediante haces pulsados cortos, según informa el CERN en una nota de prensa. Si se confirma, un efecto incrementaría el tamaño del efecto medido, y el otro lo disminuiría.
El posible primer fallo se refiere a un oscilador utilizado para proporcionar las marcas de tiempo en las sincronizaciones GPS. Esto podría haber conducido a una sobreestimación del tiempo que emplearon los neutrinos en su viaje.
Por su parte, el segundo efecto está relacionado con el conector de fibra óptica que lleva la señal GPS externa al reloj maestro del experimento OPERA, que podría no haber funcionado correctamente durante el registro de las medidas. Si este es el caso, se podría haber producido una subestimación del tiempo en la trayectoria de los neutrinos.
Los investigadores de la colaboración OPERA ya están analizando el alcance potencial de estas dos anomalías. Las nuevas mediciones con haces pulsados cortos están programadas para el mes de mayo.

Fuente: SINC

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El clima ha condicionado el tamaño de los caballos a lo largo de la evolución

PALEONTOLOGÍA

Ilustración de un caballo actual (izquierda) y de un Sifrhippus sandrae del tamaño de un perro pequeño (derecha). (Imagen aniel Byerley. Museo de Historia Natural de Florida)

Los resultados de un estudio publicado en la revista Science demuestran que el tamaño de los mamíferos está condicionado por la temperatura.
“Los primeros caballos tenían el tamaño de un perro pequeño”, explica Jonathan Bloch, coautor de una investigación publicada en la revista Science. Este trabajo de un equipo de científicos estadounidenses apunta a que los cambios de tamaño corporal de los mamíferos a lo largo de la historia son consecuencia de fluctuaciones de la temperatura.
El investigador Ross Secord, de la universidad de Nebraska, Lincoln (EE UU), y su equipo han estudiado el registro fósil de dientes de caballo en el estado de Wyoming. Las muestras analizadas pertenecen a un período de tiempo de 175.000 años que abarca grandes fluctuaciones térmicas e incluye el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM, por sus siglas en inglés) que ocurrió hace unos 55 millones de años.
Durante este período la temperatura aumentó de manera progresiva entre 5 y 10 grados Celsius debido a la liberación de grandes cantidades de carbono a los océanos y la atmosfera.
Mediante el análisis del tamaño de los dientes fósiles y de los isótopos que contienen, el estudio concluye que el primer caballo (Sifrhippus sandrae) debía pesar unos 5,6 kilogramos y que su tamaño se redujo un 30% cuando el clima se calentó. Al finalizar esta época más cálida, llegó el frío y el tamaño de los équidos aumentó más de un 75%.
Pero no sólo los caballos se adaptaron al aumento de temperatura. Una tercera parte de los mamíferos de este período respondió reduciendo el tamaño de su cuerpo, algunos hasta a la mitad. “Es razonable asumir que la causa, o el mecanismo de acción, fue el mismo”, aclara a SINC Ross Secord, autor principal del estudio.
Las conclusiones del estudio confirman la llamada regla de Bergmann, que relaciona la temperatura del ambiente con el tamaño de los animales homeotermos –aquellos que mantienen su temperatura corporal de manera independientemente de la ambiental– y se cumple en la mayoría de aves y mamíferos.
La regla postula que animales de una misma especie, o de especies muy afines dentro de un mismo género, tendrán mayor tamaño cuanto más frío sea el clima. La explicación más aceptada a este fenómeno es que la pérdida de calor depende de la relación ente la superficie corporal y la masa, por lo que un animal pequeño pierde más calor que uno grande.
El análisis de los isótopos hallados en el registro fósil de los dientes de caballo sugiere que en el momento en el que el tamaño de los équidos mermaba el clima no sólo era más cálido, sino también más húmedo y aparentemente más productivo. Este hecho indica que es la temperatura y no la productividad o la disponibilidad de alimentos la que condiciona en mayor medida el tamaño corporal de los animales.
“La aplicación potencial de esta investigación es predecir lo que puede suceder durante los siguientes 100 ó 200 años si se cumplen los modelos climáticos que auguran un aumento de temperatura de unos 4ºC”, comenta Secord.
El calentamiento registrado en el periodo PETM sucedió lentamente, la temperatura subió a lo largo de 10.000 y 20.000 años y los mamíferos tuvieron tiempo para ajustar el tamaño de su cuerpo. “El calentamiento actual se espera que sea mucho más rápido así que la cuestión es ‘¿Vamos a ver el mismo tipo de respuesta?’ ‘¿Van a ser capaces los animales de reajustar su tamaño durante el siguiente par de siglos?”, se pregunta Secord.
Pero además, el aumento de temperaturas no es el único reto al que los animales se van a tener que adaptar, comenta el científico. Experimentos sobre el efecto invernadero demuestran que un aumento en el dióxido de carbono atmosférico reduce el contenido nutricional de las plantas y eso pudo contribuir al enanismo de los animales en el pasado y lo puede hacer también en el futuro.

Fuente: SINC

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Descubren que los planetas ‘gemelos’ de la Tierra pueden ser muy diferentes

ASTRONOMÍA

En el trabajo se ha estudiado el sistema planetario gobernado por la estrella 55Cnc, en el que el planeta análogo a la Tierra, su gemelo, presenta una composición química muy distinta. (Foto: NASA)

Cada vez que se hace público el descubrimiento de algún planeta extrasolar similar a la Tierra, vuelve a aparecer la expectativa de la posibilidad de vida extraterrestre. Sin embargo, estos gemelos de la Tierra no siempre son tan parecidos al planeta azul. Un equipo internacional con participación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, España) ha descubierto que la estructura química de los planetas de tipo terrestre puede ser muy diferente de la composición básica de la Tierra, lo que tendría un gran impacto en la existencia y la formación de las biosferas.
Es decir, según el trabajo que acaba de publicar la revista The Astrophysical Journal Letters en su versión digital y cuya edición impresa aparecerá el próximo 1 de marzo, no todos los planetas semejantes a la Tierra presentan las condiciones necesarias para que exista vida en ellos.
El investigador del IAC que dirige el proyecto, Garik Israelian, explica: “Probablemente hay miles de millones de planetas como la Tierra en el universo, pero una gran mayoría de ellos podrían tener una estructura interna y atmosférica completamente distintas. La formación de planetas en entornos químicos no solares, muy comunes en el universo, puede dar lugar a la formación de mundos extraños, ¡muy diferentes de la Tierra!”.
Estudiar las abundancias químicas en la fotosfera de las estrellas [superficie luminosa que las delimita, de la que viene la luz que vemos y de donde emana su radiación] constituye la clave para entender cómo y cuáles de las nubes protoplanetarias forman planetas o no. Estos estudios también sirven para investigar la composición y estructura tanto interna como atmosférica de los planetas extrasolares. Son importantes a su vez para elaborar modelos de formación y evolución planetaria.
Los elementos fundamentales para que aparezcan moléculas orgánicas y vida en un planeta son el carbono, el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno. Para la formación de un planeta como la Tierra también sería necesario contar con hierro, silicio y magnesio, además de azufre, calcio, etc. Por último, no hay que olvidar que para la generación de calor en el interior de la tierra son muy importantes los elementos radiactivos, como el uranio 235 y 238, el torio 232 y el potasio 40. Los elementos radiactivos son los más inestables de la tabla periódica y al desintegrarse producen calor.
Existen estudios teóricos que sugieren que las proporciones de carbono/oxígeno y magnesio/silicio son las más importantes para determinar la mineralogía de los planetas de tipo terrestre, dado que suministran una información valiosa sobre la composición de estos planetas. En este campo de investigación extremadamente joven, con muy pocos trabajos publicados, el equipo de Jade Carter-Bond, del Planetary Science Institute, realizó en 2010 las primeras simulaciones numéricas de formación de planetas que tenían en cuenta la composición química de la nube protoplanetaria.
Desde el IAC, donde se proporcionan datos observacionales y se discuten los resultados de los modelos teóricos, el equipo encabezado por la investigadora Elisa Delgado Mena, del Centro de Astrofísica de la Universidad de Oporto, desarrolló el primer estudio uniforme detallado de las abundancias de carbono, oxígeno, magnesio y silicio en 61 estrellas con planetas y 270 estrellas sin planetas. En este trabajo se encontraron cocientes mineralógicos muy diferentes a los del Sol mostrando que hay una gran variedad de sistemas planetarios que no son similares a nuestro Sistema Solar. Muchas de las estrellas con planetas presentaban un valor de magnesio/silicio menor que 1, por lo que sus planetas tendrán un gran contenido extra de silicio.
“La cantidad de elementos radiactivos y algunos refractarios, especialmente el silicio, puede tener graves implicaciones para ciertos procesos planetarios como la tectónica de placas o la actividad volcánica”, señala Israelian. El magma rico en silicio es más viscoso, lo que haría las erupciones volcánicas más explosivas.
Las últimas simulaciones numéricas han mostrado una gran diversidad en las composiciones básicas de los planetas de tipo terrestre que podrían existir en los sistemas planetarios estudiados. Los planetas simulados en sistemas con un cociente magnesio/silicio menor que 1 resultaron ser deficientes en magnesio en comparación con la Tierra, con silicatos como piroxeno y varios feldespatos. Las abundancias de carbono de los planetas simulados también varían en concordancia con el valor de carbono/oxígeno de sus estrellas progenitoras.
Para Delgado Mena, “a la hora de buscar planetas habitables, sería muy útil un estudio previo de las abundancias químicas de los sistemas planetarios, ya que podríamos descartar ciertos tipos de planetas en los que la formación de vida sería muy improbable, como aquellos ricos en carbono, dominados por especies como el grafito o los carburos de silicio o de titanio”. Los compuestos ricos en carbono son muy refractarios, lo que significa que solidifican a muy alta temperatura. Cuando el disco gaseoso protoplanetario alrededor de una estrella se está enfriando, estos elementos son los primeros en solidificar muy cerca de la estrella, donde es muy improbable que exista agua en forma de hielo (uno de los indicios de la vida), aunque no se puede descartar la adición de agua mediante cometas en fases más tardías.
Gracias a las simulaciones de sistemas planetarios, también se ha visto que los planetas más interiores, situados hasta una distancia de 0,5 unidades astronómicas (UA) de su estrella, [una unidad astronómica es aproximadamente igual a la distancia media entre la Tierra y el Sol] contienen una cantidad significativa de los elementos refractarios aluminio y calcio: un 47% de la masa planetaria. En cambio, los planetas que se forman más allá de 5 UA disminuyen progresivamente su cantidad de aluminio y calcio según se va incrementando la distancia.
Todos los planetas gemelos a la Tierra considerados en este trabajo tienen composiciones dominadas por el oxígeno, el hierro, el magnesio y el silicio, con la mayoría de estos elementos depositados en forma de silicatos o metales, como el hierro.
Otro de los miembros del equipo, el astrofísico del IAC Jonay González Hernández resume la labor del grupo en la actualidad: “Estamos trabajando para disminuir los errores en la determinación de abundancias y hacer que los resultados de los modelos teóricos y las simulaciones numéricas sean más fiables, pero todavía queda mucho trabajo por hacer”.

Fuente: IAC

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Nuevo material para extraer gas radiactivo del combustible nuclear usado

QUÍMICA

Tina Nenoff. (Foto: Randy Montoya)

El combustible nuclear usado y otros residuos nucleares constituyen un tipo muy peligroso de basura que en muchos casos habrá que custodiar durante siglos y siglos. Reducir el espacio que ocupan tales desechos sería de utilidad para poder vigilarlos mejor y para no tener que crear nuevos vertederos radiactivos en aquellos casos en los que pueda aprovecharse mejor el espacio libre de los ya existentes.
Ahora, una investigación efectuada por un equipo de químicos, podría ayudar a reducir el volumen ocupado por los residuos nucleares.
Estos expertos, de los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandía, han usado armazones organometálicos (MOFs) para capturar y retirar el gas radioactivo volátil del combustible nuclear usado. Éste es uno de los primeros intentos de usar un MOF para capturar yodo radiactivo.
A escala molecular, los MOFs, que a veces son descritos como "esponjas de cristal", son andamios compuestos de cubos de metal unidos entre sí por vigas de compuestos orgánicos, una estructura diseñada para aumentar al máximo el área de la superficie.
Además de reducir el espacio ocupado por los residuos nucleares, la técnica desarrollada por el equipo de la química Tina Nenoff podría ser aplicada para limpiar los residuos vertidos al exterior por accidentes en reactores nucleares, así como para reciclar el combustible nuclear usado, de tal modo que se pueda obtener nuevo combustible utilizable. Países como Francia, Rusia e India están ya reciclando combustible usado, aunque mediante procesos convencionales, menos óptimos.
La nueva técnica está orientada especialmente a la extracción de isótopos de yodo.
En la labor de investigación y desarrollo también han intervenido Dorina Sava, Mark Rodriguez, Jeffery Greathouse, Paul Crozier, Terry Garino, David Rademacher, Ben Cipiti, Haiqing Liu, Greg Halder, Peter Chupas, y Karena Chapman.

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Las incógnitas que rodean a los chorros de plasma expulsados por ciertos agujeros negros

ASTROFÍSICOS

Chorros de plasma expulsados por ciertos agujeros negros. (Foto: U. Alberta)

Usando estaciones terrestres de observación y el satélite RXTE (que está especializado en la observación de fenómenos astrofísicos de alta energía), unos investigadores han conseguido predecir con notable exactitud la expulsión de un doble chorro de plasma desde las inmediaciones de un agujero negro. El chorro bipolar de plasma (gas ionizado) descarga partículas desde el centro de un disco de acreción (una estructura a modo de remolino que transporta material hacia su centro, en este caso, hacia el agujero negro). Este doble chorro de plasma expulsa partículas, dispersándolas entre las estrellas y los planetas y también puede afectar a los campos magnéticos existentes en la galaxia.
Mediante el estudio de este agujero negro, H1743-322, el grupo de investigación del físico Greg Sivakoff de la Universidad de Alberta en Canadá, espera averiguar por qué exactamente el agujero negro hace que se lancen esos chorros de gas y explicar la relación del fenómeno con los discos de acreción.
Sivakoff y sus colaboradores esperan aclarar algunos de los efectos de los chorros sobre la formación y el desarrollo de las galaxias en nuestro universo. Este agujero negro en particular es óptimo para el estudio ya que lanza chorros de gas aproximadamente cada ocho meses. Comprender el mecanismo subyacente en este calendario de expulsión de chorros puede ayudar a responder preguntas sobre el fenómeno y sobre lo que ocurre en las cercanías de un agujero negro.
Los chorros son expulsados a un cuarto de la velocidad de la luz, lo cual sería equivalente a un viaje de media hora desde el Sol hasta la Tierra. Afortunadamente para la Tierra, este agujero negro se halla a unos 28.000 años-luz de nosotros y es de poca masa. Pese a esta masa menor que la de los colosales agujeros negros en los núcleos de las galaxias, en sólo una hora, H1743-322 y los demás agujeros negros de masa estelar pueden producir tanta energía como la que el sol produce en cinco años.
La manera exacta en que son expulsados estos chorros de plasma sigue siendo un enigma.

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