Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 860154 veces)

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Prolongada la misión de la actual expedición de larga duración en la estación espacial

ASTRONÁUTICA

(Foto: NASA/ESA)

El astronauta de la ESA André Kuipers y sus compañeros permanecerán a bordo de la Estación Espacial Internacional un mes más de lo previsto inicialmente. Durante este tiempo, el astronauta europeo realizará un gran número de experimentos científicos, además de las tareas rutinarias de mantenimiento del complejo orbital.
Las agencias que son miembros del programa de la Estación Espacial Internacional (ISS) han acordado prolongar la duración de esta Expedición para hacer frente a un retraso en el lanzamiento de la próxima tripulación.
Durante las comprobaciones previas al lanzamiento, se ha descubierto un problema en la nave que obliga a sustituir la cápsula. Debido a este contratiempo, André y sus compañeros de tripulación regresarán a la Tierra el día 1 de julio – tras haber permanecido en órbita más de seis meses.
El hecho de que su misión haya sido extendida no significa que se puedan añadir nuevas actividades. El programa de trabajo a bordo de la Estación está cuidadosamente planificado con meses de antelación, sin importar quién sea el astronauta que vaya a llevarlo a cabo.
Debido a estos cambios, la Estación Espacial operará con sólo tres tripulantes durante un tiempo mayor de lo previsto inicialmente.
André ya ha completado algunos de sus experimentos. Ha sido el décimo astronauta en seguir la dieta especial SOLO, diseñada para intentar comprender porqué los astronautas pierden masa ósea en el espacio.
Durante cinco días, André sólo ingirió un tercio de la sal que contiene una dieta normal. Los resultados de este experimento podrían ayudar a comprender el mecanismo de envejecimiento de los huesos en la Tierra, y podrían utilizarse para combatir enfermedades como la osteoporosis.
André también terminó el experimento DSC, en el que estudió los cambios de temperatura en varias mezclas de distintos fluidos. Este experimento se llevó a cabo en el interior de la caja de guantes MSG, construida en Europa.
Los resultados de este estudio ayudarán a mejorar los modelos matemáticos utilizados en la extracción de petróleo.
Recientemente André publicó una foto en la que se le veía con una especie de gorro de baño: se trataba de una compleja red de electrodos diseñada para medir sus ondas cerebrales, parte del experimento Neurospat.
El astronauta Don Pettit colocó cuidadosamente un total de 64 electrodos sobre la cabeza de André, para estudiar si el cerebro humano procesa ciertas tareas de forma diferente en el espacio.
André también completó el experimento biológico Roald2, diseñado para estudiar el comportamiento de las células del sistema inmunológico. Este sistema se debilita en el espacio, y los científicos quieren saber porqué.
En este experimento, André congeló a intervalos regulares células del sistema inmunológico de una serie de voluntarios, traídas desde la Tierra. Cuando regrese con las muestras, los científicos esperan poder comprender mejor el funcionamiento del sistema inmunológico.
André todavía tiene una larga lista de experimentos que completar antes de regresar a la Tierra. Sin embargo, las labores de mantenimiento no pueden esperar, por lo que los tripulantes de la Estación también tienen que dedicar parte de su tiempo a mantener el complejo orbital en perfectas condiciones.
En el hipotético caso de que André tuviese algo de tiempo libre, los científicos tienen preparada una lista de actividades de ‘reserva’ que podría realizar en cuanto tuviese la oportunidad.

Fuente: ESA

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El eslabón entre aves y dinosaurios

PALEONTOLOGÍA

El Archaeopteryx. (Foto: Museum für Naturkunde Berlin)

Desde el descubrimiento del dinosaurio alado Archaeopteryx hace 150 años, los científicos se han preguntado si este animal representa el eslabón perdido en la evolución del vuelo propulsado en las aves. Gran parte del debate se ha centrado en las alas de la criatura y en el misterio de si podía volar y, en caso de que sí, con qué eficiencia lo hacía.
La falta de datos sobre la estructura y color de las plumas del Archaeopteryx ha sido durante mucho tiempo un serio obstáculo para los científicos. La situación ha cambiado recientemente, gracias a los resultados de un análisis.
Un equipo internacional de investigadores ha conseguido desentrañar algunos de los secretos del Archaeopteryx. Mediante un novedoso enfoque analítico, los investigadores han determinado que una pluma bien conservada del ala de este dinosaurio, un animal cuyo tamaño era similar al de un cuervo, era de color negro. El color y partes de las células que habrían producido el pigmento son las pruebas de que las plumas de las alas eran rígidas y duraderas, rasgos que habrían ayudado al Archaeopteryx a volar.
El equipo de Ryan Carney, biólogo evolutivo de la Universidad Brown, en Estados Unidos, y sus colaboradores de esa universidad, las de Yale y Akron en Estados Unidos, y un laboratorio de Carl Zeiss en Alemania, también detectó, a partir de sus análisis, que la estructura de la pluma del Archaeopteryx es idéntica a la de las plumas de las aves de hoy en día, un descubrimiento que demuestra que las actuales plumas de las alas en los pájaros son una innovación evolutiva que ya existía hace 150 millones de años, en el período Jurásico.
La pluma de Archaeopteryx fue descubierta en un yacimiento de piedra caliza en Alemania en 1861, pocos años después de la publicación de "El origen de las especies", de Charles Darwin. Ha sido mucha la expectación entre los expertos suscitada por éste y otros fósiles de Archaeopteryx, ya que el animal parece ser una prueba de que los dinosaurios estuvieron en la base del árbol evolutivo de las aves. Lo que hace que el Archaeopteryx esté evolutivamente entre los dinosaurios y las aves es la combinación de rasgos propios de los reptiles (dientes, dedos con garras y una cola ósea) y rasgos típicos de las aves (alas con plumas y una fúrcula, que es un hueso resultante de la unión entre las dos clavículas).

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El conjunto de datos más grande sobre objetos de brillo variable en el universo

ASTROFÍSICA

El Catalina Schmidt Telescope se ha usado en el programa CRTS. (Foto: The CSS Survey Team, University of Arizona)

En el cielo nocturno hay numerosos objetos cuyo brillo puede variar notablemente. Novas, supernovas y estrellas variables son ejemplos evidentes de ello. El estudio de tales astros y de sus variaciones de luminosidad puede ayudar a los astrónomos a conocer mejor la evolución de las estrellas, los agujeros negros masivos del centro de las galaxias y la estructura de la Vía Láctea. Los objetos de este tipo también podrían resultar decisivos para descubrir la naturaleza de la energía oscura, la misteriosa fuerza que domina la expansión del universo.
En el marco del programa CRTS, que es un proyecto de inspección del firmamento dirigido desde el Instituto Tecnológico de California (Caltech), un equipo de astrónomos de esta institución, la Universidad de Arizona y otros centros, rastreó sistemáticamente el cielo en busca de estos objetos de brillo dinámico, y el fruto de sus esfuerzos es un conjunto de datos sin precedente por su gran abundancia, el cual permitirá que científicos de todo el mundo aborden muchas nuevas investigaciones.
Explorar objetos de brillo variable y fenómenos transitorios captables por sus cambios de luminosidad como es el caso de las explosiones estelares, es una de las áreas de investigación astrofísica donde se trabaja con más ahínco, tal como subraya S. George Djorgovski, profesor de astronomía en el Caltech e investigador principal en el CRTS.
El nuevo conjunto de datos se basa en observaciones realizadas con el telescopio de 0,7 metros del monte Bigelow en Arizona. Las observaciones fueron parte del programa de inspección CSS, una iniciativa de búsqueda de objetos próximos a la Tierra (NEOs por sus siglas en inglés), esencialmente asteroides que podrían algún día estar en riesgo de colisionar contra la Tierra. El programa CSS está conducido por astrónomos de la Universidad de Arizona.
Captando repetidamente imágenes de grandes bandas del firmamento y comparando estas imágenes con otras anteriores de las mismas regiones celestes, los métodos usados en el CRTS permiten monitorizar el brillo de unos 500 millones de objetos, lo cual posibilita buscar los objetos cuyo brillo cambie significativamente. De esta manera, el equipo del CRTS ha identificado decenas de miles de objetos de luminosidad variable.
El nuevo conjunto de datos contiene los historiales de brillo de un total de 200 millones de estrellas y otros objetos. Este conjunto de astros es un orden de magnitud más grande que el mayor de los conjuntos de datos de su clase disponibles anteriormente.
En el trabajo, también han participado científicos de la Universidad Católica de Chile, el Observatorio Géminis en Hawái, y la Universidad de Princeton en Estados Unidos.

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Hace 33.000 años, ya había perros domesticados

PALEONTOLOGÍA

Cráneo de perro descubierto en Siberia. (Foto: Nikolai D. Ovodov)

Un antiguo cráneo de perro, conservado durante 33.000 años en una cueva en las montañas Altai de Siberia, ofrece algunas de las evidencias conocidas más antiguas de la domesticación del perro. Y, junto a otros restos de perro igual de antiguos hallados en una cueva en Bélgica, indica que su domesticación pudo producirse en varias ocasiones en lugares geográficos distintos, en vez de acontecer como un único suceso.
En otras palabras, el mejor amigo del hombre puede que descienda de más de un ancestro antiguo, al contrario de lo que habían indicado los resultados de algunos análisis de ADN.
El equipo de Greg Hodgins (Universidad de Arizona) ha determinado que tanto el perro cuyos restos fueron hallados en Bélgica como el perro cuyo cráneo ha sido encontrado en Siberia, pertenecieron a variedades domesticadas. Lo demuestran las características morfológicas de los restos de ambos perros. Los lobos tienen un morro largo y estrecho, y sus dientes no están muy juntos. La domesticación hace que el morro se acorte y las mandíbulas se ensanchen, lo cual acaba acarreando que los dientes se agrupen más cerca unos de otros. Esa es, en esencial, la principal diferencia morfológica entre el perro y el lobo.
El cráneo hallado en las montañas Altai está notablemente bien conservado, lo cual ha permitido a los científicos realizar múltiples mediciones del cráneo, los dientes y las mandíbulas, que no habrían sido viables con restos peor conservados. Algo muy llamativo sobre este perro es que pertenece a una clase de la que no parecen descender los perros modernos
Con 33.000 años de antigüedad, el cráneo hallado en Siberia demuestra que el perro al que perteneció vivió antes del período conocido como el Último Máximo Glacial, que se produjo hace entre 26.000 y 19.000 años aproximadamente, cuando las capas de hielo de la última edad de hielo de la Tierra alcanzaron su mayor extensión y alteraron drásticamente los patrones de vida de los humanos y animales que vivieron en esa época. Parece que los linajes de esos dos perros de Bélgica y Siberia no sobrevivieron al Último Máximo Glacial.
En cualquier caso, los dos cráneos indican que la domesticación ocurrió varias veces en diferentes lugares geográficos y que esos episodios se remontan muy atrás en la historia humana, antes incluso del inicio de la ganadería y la agricultura. Esa separación entre adopciones de la práctica de la domesticación podría significar que los perros modernos tienen varios antepasados y no un único ancestro común.
La relación del Ser Humano con el Perro es especial. Hay otros animales domésticos, pero la mayoría de ellos fueron domesticados como ganado, para obtener de ellos productos como su carne, su leche, sus huevos, o su lana. El perro fue probablemente domesticado para obtener de él protección, ayuda para cazar a otros animales, y quizá compañía. Hay otros animales domésticos con algunas funciones similares, como el gato, pero, por lo que se sabe, el primer animal en ser domesticado, antes incluso que los usados en la ganadería, fue el perro.
Después de tanto tiempo de convivencia estrecha entre ambas especies, el perro se ha "humanizado" notablemente, hasta el punto de que en algunos aspectos cognitivos relacionados con el lenguaje y la conducta social, los perros nos entienden mejor que nuestros primos los simios.

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Indra desarrolla en León un sistema mejorado de inspección de objetos por rayos X

INGENIERÍA

Inspección del equipaje por rayos X en un aeropuerto. (Foto iCYT)

El Centro de Excelencia en Seguridad (CES) de la empresa Indra, ubicado en León, ha desarrollado el primer sistema español de inspección de objetos por rayos X para seguridad. La aplicación, denominada BS6040, es fruto de tres años de trabajo y está destinada a la inspección de equipajes de mano, pequeña paquetería y correspondencia, y permite la revisión por parte de las autoridades competentes de aquellos bultos sospechosos susceptibles de ser introducidos en medios de transporte y en centros e infraestructuras públicas como puertos, aeropuertos, estaciones de tren o de metro o administraciones públicas.
Como ha detallado a DiCYT Fernando Aller Sánchez, responsable de este proyecto, los sistemas de inspección por rayos X, como otros equipos de seguridad, tienen limitaciones. “Dado que llevan mucho tiempo en el mercado, estas limitaciones han llegado a ser conocidas tanto por los usuarios como por quienes pretenden pasar los filtros de seguridad con sustancias no permitidas”. Algunas de estas necesidades se han cubierto mediante modificaciones del procedimiento, como la necesidad de extraer el portátil o la prohibición de transportar líquidos. No obstante, la tecnología “puede ir también supliendo estas normas y es aquí donde Indra está centrando sus esfuerzos”.
En este sentido, la identificación de líquidos potencialmente peligrosos y la supresión del portátil son dos de las características diferenciales principales del sistema desarrollado. La solución aplica nuevos algoritmos a los datos obtenidos mediante tecnología Dual-Energy, lo que permite la obtención de imágenes en dos longitudes de onda diferentes. Esta capacidad hace posible la identificación de materiales orgánicos (drogas, explosivos, contrabando) e inorgánicos (armas metálicas, electrónica, cables), maximizando así la información que se ofrece al operador.
Además, la aplicación BS6040 está dotada con avanzadas funciones de tratamiento de imagen que facilitan la inspección de los paquetes o maletas. Las zonas de mayor densidad, que aparecen uniformemente oscuras en las imágenes de rayos X convencionales, son automáticamente mejoradas en base a la información proveniente de los dos rangos de energía para mostrar los detalles que quedaban ocultos. Funciones como el realce de bordes, la intensificación de luz en zonas de alta absorción o la presentación de una imagen basada en el número atómico efectivo confieren al sistema la más avanzada capacidad de inspección dentro de su clase.
Por otra parte, Indra ha trabajado en el desarrollo de nuevas capacidades de tratamiento de imagen que permitan la localización automática de amenazas. Dentro de ellas, se ha implementado la capacidad de identificación de líquidos potencialmente peligrosos (inflamables o explosivos) sin necesidad de abrir el recipiente que los contiene.
El sistema ha recibido recientemente la Aprobación de Tipo del Consejo de Seguridad Nuclear que certifica el cumplimiento de la normativa de protección radiológica.
Durante la fase de diseño del sistema se ha buscado la colaboración de los usuarios, lo que ha dado como resultado un sistema “de fácil uso que incorpora todo tipo de funcionalidades destinadas a hacer posible una inspección más eficaz y a reducir la fatiga”. Como señala Fernando Aller, se han desarrollado ensayos de validación en el Puerto de Valencia enfocados “a la identificación de los límites de inspección de la máquina”. “Se realizaron pruebas con diversos equipajes con elementos no permitidos en su interior. Estos elementos trataban de esconderse de la imagen de rayos X a través de los huecos de seguridad conocidos y se evaluaba la capacidad de la máquina y el operador para encontrarlos a través de las funciones de tratamiento de imagen desarrolladas”, añade el responsable del proyecto en Indra.
Aunque el sistema se ha desarrollado en León, Indra colabora con universidades y empresas de toda la geografía nacional. De este modo, “los avances tecnológicos introducidos en esta máquina son fruto de la conjunción de capacidades de varias entidades españolas”, destaca Aller.
La compañía prevé presentar una nueva cartera de Soluciones de Seguridad basadas en Rayos X que contemplarán, entre otros, sistemas de inspección de última generación destinados a controlar el contenido de los equipajes más voluminosos, como los que puedan encontrarse en estaciones de tren o autobús. Asimismo, Indra ha realizado ya pruebas conceptuales de un escáner corporal de transmisión. En estos momentos, el sistema está en el mercado en su configuración básica, aunque algunas funciones, como la identificación de líquidos, aún no están disponibles. Estas características se podrían añadir mediante una actualización posterior del software.

Fuente: CGP/DICYT

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El brillo de la Tierra ofrece pistas para buscar vida en los exoplanetas

ASTROBIOLOGÍA

El brillo de la Tierra se refleja sobre la Luna. (Imagen: ESO/L. Calçada)

La tenue luz que refleja la Tierra sobre la Luna proporciona información sobre la composición de nuestra atmósfera y la presencia de vegetación. Un equipo de científicos ha utilizado estos datos para desarrollar una técnica de ‘espectropolarimetría’ que permite analizar la luz de otros planetas y determinar si presentan los mismos signos de vida.
Investigadores del Observatorio Europeo Austral (ESO), el Observatorio Armagh (Reino Unido) y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han medido la luz solar que refleja la Tierra sin necesidad de viajar al espacio. “Solo hemos utilizado la Luna como espejo”, aclara a SINC Enric Pallé, científico del IAC y coautor de un estudio que esta semana publica la revista Nature.
El equipo ha desarrollado una novedosa técnica denominada ‘espectropolarimetría’ para analizar tanto el brillo de los colores del espectro –como se venía haciendo hasta ahora–, como una novedad: la polarización de luz. De esta forma se pueden identificar mejor la composición de la atmósfera y la superficie de los planetas, incluyendo los biomarcadores que delaten la presencia de vida.
“El nuevo método nos ahorra el desarrollo tecnológico que precisaba el anterior, que investigaba ‘a lo salvaje’ las propiedades y condiciones de los exoplanetas”, apunta Pallé. El problema de la espectroscopía tradicional era separar la potente luz de la estrella de la del planeta, pero la espectropolarimetría logra diferenciar la luz no polarizada que emite la primera de la polarizada que refleja el segundo.
Siguiendo esta técnica, los científicos determinaron primero combinaciones de elementos químicos propias de la Tierra -como las cantidades de oxígeno, ozono y agua-, una información que facilita la luz polarizada que refleja la atmosfera y la superficie del planeta.
Un segundo biomarcador procede de la luz que refleja la vegetación, una de las mejores pistas para determinar la existencia de sistemas de vida complejos. Las plantas permiten un estudio más detallado porque absorben todo el espectro electromagnético que se encuentra por debajo del rojo para hacer la fotosíntesis, pero reflejan la luz que está por encima de este color para no calentarse en exceso.
El equipo consigue así deducir que la atmósfera de la Tierra es parcialmente nubosa, que parte de su superficie está cubierta de océanos, y que hay plantas. También se pueden detectar cambios en la cobertura de nubes y en la cantidad de vegetación en diferentes momentos, dado que la luz reflejada por la Luna proviene de diferentes partes de la Tierra.
Para realizar la investigación se ha utilizado el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, pero el salto cualitativo en la investigación de vida extraterrestre puede venir de la próxima generación de telescopios, como el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT, por sus siglas en inglés), también en Chile.
Con este instrumento se podrá seguir mejor la pista de los biomarcadores. El más común incluye oxigeno, vapor de agua y dióxido de carbono en grandes cantidades al mismo tiempo. Son los compuestos propios del metabolismo de las primeras formas de vida en la tierra, como las bacterias.
“Hasta ahora no hemos encontrado otra fórmula química más común y convincente para explicar la presencia de vida”, argumenta Pallé al comparar con ciclos de vida alternativos, como los basados en silicio, por ejemplo. “En principio buscamos fórmulas similares; el resto no dejan de ser elucubraciones”, concluye el investigador.

Fuente: SINC

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Un algoritmo matemático localiza los nodos más influyentes de una red

MATEMÁTICAS

Red de conexiones aéreas entre aeropuertos en España (el rojo señala alta probabilidad, y el azul, probabilidad baja). (Imagen: J. Fernandez-Gracia, P. Fleurquin, M.A. Tugore)

Un equipo de científicos de la Universidad de Leipzig (Alemania), la Universidad de Barcelona y el Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC, centro mixto CSIC- Universidad de las Islas Baleares) ha desarrollado una metodología que permite clasificar los elementos de una red en función de su importancia para el funcionamiento del sistema. El artículo se publica en el último número de la revista Scientitic Reports.
El estudio muestra que combinando los datos correspondientes a la estructura y dinámica de la red, un logaritmo matemático puede señalar sus nodos más “influyentes”, es decir, aquellos cuya actividad determina el éxito del sistema. La idea es similar a la que rige los buscadores de internet, que analizan y seleccionan las entradas más relevantes de cada tema.
“En este caso hemos aplicado un algoritmo matemático a las dinámicas y mecanismos habituales de una red”, explica el investigador del IFISC Víctor Eguíluz. “Y el resultado es una clasificación ordenada de los puntos de conexión con mayor peso”. Muchos procesos se propagan a través de estas redes de interacción complejas, como las enfermedades o la información.
“La ventaja de conocer los puntos más importantes del recorrido es el ahorro de esfuerzos tanto para potenciar como para bloquear el proceso –comenta el investigador. Por ejemplo, si conoces la red a través de la cual se transmite una enfermedad y tienes un número limitado de vacunas, puedes saber dónde tienes que aplicarlas para conseguir que la enfermedad se extienda lo menos posible”.
Los resultados del trabajo sirven para cuantificar en qué medida puede controlarse la eficiencia de un sistema manipulando sólo un nodo. Un caso paradigmático de este aspecto es el tráfico aéreo. Cuando un aeropuerto sufre retrasos en sus vuelos, en función de su relevancia dentro del sistema, los demás aeropuertos lo notarán más o menos.
Por el momento, las conclusiones de este estudio son solo teóricas. Los investigadores se han basado en las dinámicas de sistemas complejos descritos en otras publicaciones anteriores. Aún así, el sistema permite analizar las probabilidades de dispersión de, por ejemplo, una enfermedad o una moda, desde un punto hacia el resto de la red.

Fuente: SINC/CSIC

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La estabilidad de pareja de los bonobos y la relación igualitaria entre macho y hembra

ZOOLOGÍA

Bonobos. (Foto: © Caroline Deimel/Lui Kotale Bonobo Project)

La competencia entre los machos para tener acceso a las hembras es común en muchas especies animales. Durante la temporada de apareamiento, aumentan los niveles de testosterona en los machos, lo cual provoca un aumento de la conducta agresiva y de otros rasgos de conducta masculina. Los monos bonobos macho, sin embargo, invierten muchos más esfuerzos en entablar y mantener relaciones amistosas con las hembras. Los niveles elevados de testosterona y de agresividad entrarían en conflicto con esta manera predominante de entablar relaciones.
Los bonobos están entre los parientes evolutivos vivos más cercanos de los humanos. Al igual que otros monos antropomorfos, viven en grupos compuestos por varios machos y hembras. Al contrario de lo que sucede con otras especies de simios, los bonobos macho no suelen comportarse de manera dominante con las hembras en el contexto del apareamiento.
Esto sugiere que los patrones de conducta típicamente masculina, como la agresividad, la dominancia y la competición contra individuos del mismo sexo se topan con un conjunto de rasgos que también es útil pero que resulta poco compatible con el primero. Por un lado, es ventajoso para un macho vencer a otro en una disputa. Sin embargo, esto implica que hay más agresividad y un nivel mayor de testosterona en los machos de alto rango. Por otro lado, y debido a que la capacidad de dominancia de un sexo sobre el otro está muy igualada en los bonobos, es probable que los machos se beneficien más de tener relaciones amistosas con las hembras que de intentar dominarlas. Los estudios con aves y roedores muestran que la conducta encaminada a entablar relaciones de pareja se correlaciona con menores niveles de agresividad y de testosterona en los machos.
En un nuevo estudio, Martin Surbeck, Gottfried Hohmann, Tobias Deschner y otros investigadores del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, han encontrado en los bonobos salvajes observados que, si bien los machos de alto rango son más agresivos y su éxito de apareamiento es mayor en comparación con los machos de menor rango, no se correlaciona el estatus de dominancia o de agresividad con los niveles de testosterona, a diferencia de lo que sucede con otras especies de primates.
Los autores del nuevo estudio constataron además que los machos de alto rango invertían tiempo más a menudo que los miembros del grupo de menor rango en relaciones amistosas con las hembras. Esto sugiere que estas relaciones amistosas entre los sexos están asociadas a niveles menores de testosterona en los machos.
Los resultados de esta investigación sugieren por tanto que en los bonobos, como en los humanos, la amistad intersexual genera patrones hormonales comparables a los que en otras especies ayudan a que los machos participen activamente en la crianza de sus hijos, y macho y hembra mantengan una relación estable y duradera de pareja.

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El funcionamiento de la maquinaria de degradación de proteínas, vital para la salud de la célula

BIOLOGÍA

Reconstrucción del proteosoma 26S. (Foto: Julio Ortiz / Copyright: MPI of Biochemistry)

En cualquier momento dado, las células contienen sólo las proteínas que necesitan para ese exacto momento. De otra manera, podrían desencadenarse reacciones indeseables que provocarían diversas enfermedades. Es más, las proteínas deben plegarse correctamente para cumplir con sus funciones. Las proteínas mal plegadas pueden aglomerarse en acumulaciones peligrosas, trayendo como consecuencia enfermedades neurodegenerativas como la de Alzheimer o la de Parkinson. Para impedir esto en la medida de lo posible, varios mecanismos en el cuerpo regulan el número de proteínas en la célula y degradan proteínas si es necesario.
Un equipo de científicos en el Instituto Max Planck de Bioquímica en Alemania, la Universidad de California en San Francisco y el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, ha conseguido desvelar la estructura de la maquinaria de degradación de proteínas conocida como proteosoma 26S.
El proteosoma 26S desempeña un papel muy importante en la degradación de proteínas. Primeramente, las proteínas mal plegadas y potencialmente peligrosas son marcadas con moléculas de ubiquitina. El proteosoma 26S detecta las proteínas marcadas y las degrada en pequeños fragmentos, los cuales son entonces reciclados.
El equipo de Wolfgang Baumeister, Friedrich Forster y Stefan Bohn ha comprobado que la estructura del proteosoma 26S cambia continuamente. Por esta razón, hasta ahora no se había podido describirla con precisión mediante los métodos tradicionales, como por ejemplo empleando sólo cristalografía de rayos X.
Los autores del nuevo estudio tuvieron que emplear microscopía electrónica y espectrometría de masas para revelar la estructura general del proteosoma 26S, cristalografía de rayos X para captar detalles de áreas específicas de la molécula, y por último un software especial para integrar los diferentes tipos de datos y generar una imagen global.
Se espera que la línea de investigación abierta con este estudio pueda llevar a descubrimientos sucesivos sobre cómo exactamente funcionan los diferentes mecanismos de degradación de las proteínas. El esclarecimiento completo del funcionamiento del proteosoma 26S y de los mecanismos de los que se vale podría permitirle a la ciencia médica dar un importante salto, debido a la relación existente entre el mal funcionamiento del proteosoma 26S y el desarrollo de muchas enfermedades graves y neurodegenerativas.

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Miden el efecto que ver comida apetitosa tiene sobre el apetito

BIOLOGÍA

La comida apetitosa despierta hambre. (Foto: © Max Planck Institute of Psychiatry)

La sabiduría popular y la experiencia propia de casi cualquiera nos dicen que aún sin tener verdadera hambre, contemplar la imagen de un alimento sabroso y que nos gusta mucho, nos abre el apetito y sentimos ganas de comer un poco de él, algo que podemos acabar haciendo si lo tenemos a nuestro alcance de manera fácil.
Ahora, una investigación demuestra científicamente que este fenómeno es real, en el sentido de que se desencadena no sólo en la mente sino también en el cuerpo.
El equipo de Axel Steiger y Petra Schüssler, del Instituto Max Planck de Psiquiatría en Alemania, investigó los procesos moleculares vinculados al control del consumo de alimentos. Los científicos examinaron la reacción fisiológica específica de los sujetos de estudio (hombres jóvenes y sanos) frente a imágenes que mostraban comida deliciosa o un objeto no comestible. Se midieron entonces las concentraciones de diferentes hormonas en la sangre, como la grelina, la leptina y la insulina, que ejercen un papel fundamental en la regulación del consumo de comida. De hecho, los investigadores observaron que las concentraciones de grelina en la sangre se incrementaban específicamente en respuesta a los estímulos visuales con imágenes de comida.
Como un regulador principal, la grelina controla tanto la conducta alimentaria como los procesos físicos involucrados en el metabolismo alimentario. Los resultados del nuevo estudio muestran que, además de los mecanismos fisiológicos para mantener el estatus energético del cuerpo, los factores ambientales también tienen una influencia importante sobre el consumo de comida. Así, la presencia frecuente de alimentos apetitosos en la publicidad exhibida por TV y por otros medios de comunicación puede contribuir al incremento de peso de las poblaciones de las numerosas naciones expuestas a esa clase de publicidad.
La conclusión es obvia: Las personas que intentan adelgazar deben evitar contemplar imágenes de comida apetitosa.

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¿Amenaza volcánica en el Valle de la Muerte?

GEOLOGÍA

El cráter Ubehebe. (Foto: Brent Goehring/Lamont-Doherty Earth Observatory)

El californiano Valle de la Muerte ya es un lugar potencialmente mortal por sus severas condiciones desérticas, pero ahora, además, si son correctos los resultados de un estudio reciente, resultará que tiene también una faceta volcánica que aún dará más sentido a su lúgubre nombre.
Un equipo de geólogos ha determinado que la erupción volcánica prehistórica que creó el cráter Ubehebe, de más de 800 metros (media milla) de ancho, es mucho más reciente de lo que se pensaba, y que todavía podrían existir las condiciones necesarias para que se reanudase allí una actividad volcánica catastrófica.
Hasta ahora, los geólogos no tenían una idea clara de la edad del cráter de más de 180 metros (unos 600 pies) de profundidad, que se formó cuando un penacho ascendente de magma se encontró con una bolsa de agua subterránea, desencadenando una explosión. La estimación más común era de unos 6.000 años, y se basaba parcialmente en artefactos indígenas americanos encontrados bajo los escombros. Recientemente, el equipo de Nicholas Christie-Blick, Joerg Schaefer y Peri Sasnett, del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty, adscrito a la Universidad Columbia, en la ciudad de Nueva York, y Brent Goehring (ahora en la Universidad Purdue), se valió de isótopos en rocas expulsadas del cráter para mostrar que éste se formó hace apenas 800 años, alrededor del año 1300. Esa juventud geológica significa que probablemente aún haya actividad volcánica en el subsuelo. Además, los científicos creen que todavía hay suficiente agua subterránea y magma cercanos para que se produzca otra posible reacción explosiva entre ambos.
El Ubehebe es el mayor de una docena de cráteres de la misma clase, agrupados en un área de cerca de 3 kilómetros cuadrados del Parque Nacional del Valle de la Muerte. La mezcla violenta de magma y agua, que provocó una tremenda explosión, hizo un agujero en la capa superior de roca sedimentaria, expulsando vapor supercalentado, ceniza volcánica y gases letales como el dióxido de azufre.
Este devastador fenómeno debió generar una nube en forma de hongo, como la creada por una bomba atómica, que se derrumbó sobre sí misma en forma de rosquilla, y que luego se expandió avanzando a ras de suelo a unos 320 kilómetros (200 millas) por hora, mientras caían rocas. Si ocurrió así, cualquier criatura a 3 kilómetros a la redonda, o incluso más lejos, salió despedida, fue asfixiada, quemada y acribillada por fragmentos pétreos, aunque no necesariamente en ese orden, perdiendo la vida.

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Nuestra galaxia está repleta de planetas errantes

ASTRONOMÍA

Impresión artística de un planeta nómada. (Foto: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory)

Los hallazgos de los últimos tiempos indican que las estrellas con planetas a su alrededor son muy comunes, hasta el punto de que una extrapolación a partir del número descubierto por el Telescopio Espacial Kepler indicó que podría haber 50.000 millones de planetas en nuestra galaxia. Ahora, además, a la población de planetas en órbita a estrellas hay que añadirle otra más inesperada e igualmente numerosa: la de planetas "errantes", "nómadas" o "huérfanos", que no giran en torno a ninguna estrella sino que describen trayectorias más o menos constantes en torno al centro de la galaxia, como hacen las estrellas.
Estos planetas "independientes" han sido un tema tocado por la ciencia-ficción, y algunas teorías científicas han contemplado su existencia, pero sólo en los últimos tiempos ésta ha dejado de ser una mera especulación para convertirse en un hecho cada vez más aceptado como común. Por otra parte, aún sin recibir calor de una estrella cercana, un planeta con las características apropiadas podría poseer, aunque fuese en estratos internos, la temperatura adecuada y las otras condiciones necesarias para la existencia de formas de vida microbiana. Esta posibilidad se veía como una mera anécdota cuando se creía que los planetas sin estrella eran una rareza. Ahora, asumiendo que hay en la galaxia una cantidad extraordinaria de ellos, las probabilidades de que existan algunos con vida han aumentado también de manera notable.
Podría haber nada menos que 100.000 veces más planetas errantes en la Vía Láctea que estrellas en la etapa principal de su vida, según los resultados de un nuevo estudio realizado por especialistas del Instituto Kavli para la Astrofísica de Partículas y la Cosmología (KIPAC), en Estados Unidos, un instituto conjunto de la Universidad de Stanford y el Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC.
Si las observaciones confirman la estimación hecha por el equipo de Louis Strigari y Roger Blandford, la abundancia de esta clase de cuerpos celestes obligaría a revisar las teorías actuales sobre la formación de planetas, y podría cambiar la perspectiva que se tiene sobre el origen y la abundancia de la vida en el universo.
Los rastreos del cosmos efectuados en las dos últimas décadas han permitido identificar más de 500 planetas fuera de nuestro sistema solar, casi todos ellos en órbita a estrellas. El año pasado, se detectó una docena de planetas errantes. El hallazgo, combinado con un análisis estadístico, llevó a la conclusión de que, en nuestra galaxia, por cada estrella en la etapa principal de su vida existen aproximadamente dos planetas errantes. El nuevo estudio ha llevado a la conclusión de que los planetas errantes podrían ser hasta 50.000 veces más abundantes que lo calculado en esa estimación previa.
Cómo y dónde tales planetas se forman es todavía un misterio. Resulta previsible que bastantes se formen en torno a estrellas y que luego se vean expulsados de su sistema solar por culpa de interacciones gravitatorias con otros astros que perturben su órbita. Pero otros probablemente se forman sin tener cerca a ninguna estrella.
En la investigación también han trabajado Matteo Barnabe del KIPAC y Philip Marshall de la Universidad de Oxford en el Reino Unido.

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Estrellas embrionarias titilan en el corazón de Orión

ASTRONOMÍA

(Foto: ESA/PACS/NASA/JPL-Caltech/IRAM)

Gracias a los telescopios espaciales Herschel de la ESA y Spitzer de la NASA, los astrónomos han descubierto que el brillo de las estrellas en formación en el interior de la conocida nebulosa de Orión está cambiando de forma sorprendentemente rápida.
Al superponer los datos recogidos por el instrumento para el infrarrojo lejano de Herschel con los de dos instrumentos de Spitzer, que operan a longitudes de onda más cortas, se obtuvo esta imagen que muestra con detalle las estrellas en formación en el corazón de uno de los objetos más famosos del cielo nocturno.
La nebulosa de Orión se encuentra a 1350 años luz de la Tierra, y se puede distinguir claramente en el cielo invernal visible desde Europa.
También conocida como la ‘espada’ de Orión, esta nebulosa se encuentra debajo de las tres estrellas que forman el ‘cinturón’ de Orión ‘El Cazador’, una de las constelaciones más fáciles de reconocer.
Es una de las pocas nebulosas observables a simple vista, lo que la convierte en un objetivo popular entre los astrónomos aficionados.
Esta nebulosa alberga el cúmulo de formación de estrellas más cercano a nuestro planeta, en el que las nubes de polvo y gas brillan al ser calentadas por la intensa luz ultravioleta emitida por las estrellas más jóvenes.
Dentro de estas nubes de polvo – impenetrables para la luz visible – se encuentra un gran número de estrellas embrionarias, todavía desarrollándose en la fase más temprana de su proceso de evolución.
Esta combinación de imágenes tomadas en las bandas del infrarrojo medio y del infrarrojo lejano nos permite atravesar esta densa nube de polvo para desvelar los secretos de las estrellas en formación.
El proceso de formación de las estrellas comienza cuando una densa nube de polvo y gas empieza a aglutinarse y a colapsar bajo la acción de su propia gravedad, formando un núcleo central o protoestrella rodeado por un disco de acreción.
A lo largo de cientos de miles de años, el material del disco va cayendo en espiral atraído por la protoestrella, hasta que ésta alcanza la densidad suficiente para arrancar el proceso de fusión y se convierte en una estrella madura.
Una parte del polvo y del gas contenido en el disco de acreción podría llegar a formar un sistema planetario – tal y como pasó en nuestro Sistema Solar.
Un equipo de astrónomos liderado por Nicolás Billot, del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) en Granada, España, utilizó el telescopio Herschel para tomar una imagen semanal de la nebulosa de Orión durante seis semanas, a finales del invierno y durante gran parte de la primavera del año pasado.
El instrumento PACS de Herschel descubrió partículas de polvo frío en los discos de acreción de las protoestrellas más jóvenes, al observarlas en la banda del infrarrojo lejano.
Estos resultados se combinaron con imágenes de archivo de Spitzer, tomadas en la banda del infrarrojo medio, en las que se pueden distinguir formaciones más antiguas y a mayor temperatura.
Los astrónomos quedaron sorprendidos al descubrir que el brillo de los objetos más jóvenes variaba hasta un 20% en cuestión de semanas, ya que el proceso de acreción puede durar años o incluso siglos. Ahora están tratando de encontrar una explicación para este inusual fenómeno.
Una posible hipótesis apunta a la presencia de filamentos de gas que estén canalizando material desde el disco exterior hasta la región más próxima a la estrella, calentando de forma temporal el interior del disco, lo que le haría brillar.
Otra posibilidad sugiere que se está acumulando material frío en el borde interno del disco de acreción, que proyectaría sombras sobre la región exterior del disco, oscureciéndolo temporalmente.
En cualquier caso, queda claro que la gestación de una nueva estrella dista mucho de ser un proceso uniforme y regular.
“Una vez más, los resultados de Herschel nos sorprenden y nos ayudan a comprender mejor lo que está ocurriendo durante las primeras fases del proceso de formación de las estrellas y de los planetas”, comenta Göran Pilbratt, Científico del Proyecto Herschel para la ESA.
Gracias a su sensibilidad en el infrarrojo lejano y a su resolución sin precedentes, Herschel permite a los astrónomos contemplar y estudiar los procesos físicos que tienen lugar durante el proceso de formación de las estrellas.

Fuente: ESA

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Nuevos datos desde el LHC sobre por qué la materia venció a la antimateria

FÍSICA

Esquema del experimento LHCb. (Imagen: CERN)

El experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha publicado la primera observación directa de la ruptura de la simetría materia/antimateria (fenómeno que se conoce en Física como “violación CP”) en las desintegraciones del mesón Bs. Es la primera vez que se observa este fenómeno en este tipo de partícula.
Hasta ahora se había observado el fenómeno en otra partícula similar, hallazgo que le valió el premio Nobel a los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa en 2008. Los científicos de la colaboración LHCb, entre los que hay grupos de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Ramón Llull (URL), todas en España, han publicado los resultados en el repositorio digital arXiv y enviado a la revista Physical Review Letters.
El experimento LHCb está diseñado para estudiar la ruptura de la simetría entre materia y antimateria. Según la teoría, en el Big Bang se crearon iguales cantidades de materia y de antimateria, una especie de réplica idéntica a la materia en todo excepto en su carga eléctrica, que es negativa. Si se mantuviese la simetría, materia y antimateria debieron aniquilarse entre sí, pero en algún punto se produjo una asimetría, la materia “venció” a la antimateria y formó los átomos que componen galaxias, estrellas, planetas y todo lo que existe. Los científicos aún no saben por qué.
Los quarks, que junto con los leptones son los ‘ladrillos’ que componen la materia que conocemos, se agrupan en tres formas básicas o réplicas. La primera forma la materia ordinaria de la que estamos compuestos, básicamente protones y neutrones. Las otras dos están formadas por el quark charm (c) y el strange (s), y por los quarks muy pesados como el beauty (b) y el top (t).
LHCb ha observado por primera vez de forma directa la ruptura de la simetría CP en las desintegraciones del mesón Bs, que contiene en su composición un quark pesado beauty (b) y un antiquark strange (s). Puede verse a simple vista en los datos tomados en 2011 por LHCb cómo el ritmo de desintegración de este mesón y el de su antipartícula difieren en una cantidad del 27%, lo que supone una significación estadística superior a tres desviaciones típicas o sigmas, que los científicos consideran suficiente para mostrar una primera evidencia de esta asimetría.
La observación de LHCb tiene gran importancia porque es la primera vez que se observa la ruptura directa de la simetría materia/antimateria en transiciones entre quarks que involucran todas las formas conocidas. Hasta ahora se conocía la falta de simetría CP directa en las desintegraciones de otro mesón formado por el quark b, el B0, cuyas observaciones le valieron el Premio Nobel a los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa en el año 2008. Estos científicos habían postulado que el origen de la falta de simetría materia/antimateria se encontraba precisamente en la existencia de distintas réplicas de quarks.
El hallazgo realizado por LHCb es especialmente importante porque pone de manifiesto que las asimetrías materia-antimateria observadas en las desintegraciones de los quarks b siguen siendo muy intensas cuando se observan otras réplicas distintas de las observadas hasta ahora. Es pronto para saber con exactitud si las medidas realizadas encajan bien dentro del Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales y sus interacciones, o bien suponen nueva física, ya que ello requiere cálculos teóricos detallados y comparaciones con otras medidas relacionadas.
La teoría de Kabayashi-Maskawa del Modelo Estándar tiene un déficit importante a la hora de explicar la creación de las galaxias, formadas casi exclusivamente por materia, sin apenas antimateria. Las medidas actuales proporcionan nueva evidencia de una violación CP elevada en réplicas de quarks hasta ahora inexploradas.
Junto con los resultados anteriormente citados, el experimento LHCb presenta en esta misma publicación nuevas medidas de la asimetría materia/antimateria en el mesón B0, de producción más abundante en el LHC que el mesón Bs. Estas medidas superan en precisión cualquiera de las existentes hasta la fecha y confirman una asimetría de -8.9% para este mesón. Solo un análisis detallado de éstas medidas en su conjunto permitirá saber hasta qué punto el Modelo Estándar permite describir los datos.
El mesón Bs es objeto preferente de estudio en el experimento LHCb del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). Durante el año 2011 y en 2012, LHCb ha publicado el descubrimiento de varias nuevas desintegraciones del mesón Bs, entre ellas su desintegración en un par de partículas extrañas y neutras, realizada por el grupo de la Universidad de Santiago de Compostela y publicada en Physics Letters B. La colaboración LHCb la forman 52 instituciones de distintos países, entre ellas la Universidad de Santiago de Compostela, la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull.
La participación española en el LHC se promueve a través del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider-Ingenio 2010 cuyos principales objetivos son la promoción y coordinación científica de la participación española en proyectos internacionales, el desarrollo de actividades comunes de I+D y la formación e incorporación a los grupos de nuevos investigadores y técnicos. El CPAN pretende consolidar estas actuaciones mediante la constitución de un centro en red de carácter permanente, análogo a los existentes en otros países del entorno.

Fuente: CPAN

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Hacia un aumento del 45 por ciento de eficiencia en paneles solares mediante puntos cuánticos cargados

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Vladimir Mitin. (Foto: U. Buffalo)

Se ha demostrado que agregar puntos cuánticos cargados a células o celdas fotovoltaicas puede aumentar drásticamente la cantidad de luz solar que éstas convierten en electricidad, al hacer que las células aprovechen la luz infrarroja y al incrementar la "vida" de los fotoelectrones.
La idea de agregar puntos cuánticos a los paneles solares no es nueva. Ya hubo científicos que propusieron hace cerca de una década que esta técnica podía mejorar la eficiencia de los paneles solares al hacer que estos pudieran aprovechar, además de la luz visible, la luz infrarroja. Sin embargo, los intensos esfuerzos de investigación y desarrollo en esta dirección sólo habían obtenido éxitos muy modestos, hasta ahora.
El equipo de Vladimir Mitin, Andrei Sergeev y Nizami Vagidov de la Universidad en Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York), Kitt Reinhardt de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea Estadounidense, y John Little y Kimberly Sablon del Laboratorio de Investigación del Ejército de Estados Unidos, no sólo ha usado con éxito puntos cuánticos para aprovechar la luz infrarroja, sino que ha llevado la tecnología un paso más allá al emplear dopaje selectivo para que los puntos cuánticos dentro de una célula solar tengan una carga significativa incorporada.
Esta carga incorporada resulta beneficiosa porque repele a los electrones, haciéndoles viajar alrededor de los puntos cuánticos. De lo contrario, los puntos cuánticos crearían un canal de recombinación de electrones, en esencia "capturando" a los electrones en movimiento y evitando su contribución a la corriente eléctrica.
La tecnología tiene potencial suficiente como para incrementar la eficiencia de las células solares en hasta un 45 por ciento.

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