Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 860252 veces)

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El inesperado papel de la autofagia en los beneficios del ejercicio físico

BIOLOGÍA

Científicos de la investigación. (Foto: UTSMC)

Los efectos beneficiosos que el ejercicio físico ejerce sobre el metabolismo del azúcar en la sangre podrían derivar de la capacidad del cuerpo para nutrirse de tejidos propios. La autofagia es un proceso que utilizan las células ante situaciones de hambre o bajo otras condiciones severas. Mediante la autofagia, las células degradan partes dañadas o innecesarias de sí mismas para producir energía.
Se sabe que el ejercicio físico tiene efectos beneficiosos para la salud, pero no está claro cuáles son los mecanismos exactos mediante los cuales lo consigue. Por otro lado, se sabe que la autofagia tiene varios efectos beneficiosos para la salud, y que estos efectos coinciden estrechamente con los ejercidos por el ejercicio físico.
El equipo de las doctoras Beth Levine y Congcong He, del Centro Médico del Sudoeste, dependiente de la Universidad de Texas, se planteó la hipótesis de que algunos de los efectos beneficiosos para la salud ejercidos por el ejercicio físico podrían explicarse a través de la autofagia.
A fin de comprobar esta hipótesis, el equipo de investigación se concentró en un efecto beneficioso específico del ejercicio físico: la capacidad que éste tiene para impedir las anomalías en los niveles de azúcar en sangre derivadas de una dieta rica en grasa.
Se comprobó que los ratones con alteraciones genéticas que les incapacitaban para incrementar la autofagia en respuesta al ejercicio físico de corta duración tenían una menor resistencia a los efectos vinculados al cansancio y no podían experimentar los efectos beneficiosos del ejercicio físico sobre el metabolismo del azúcar en sangre.
Este descubrimiento condujo al equipo a investigar si la autofagia es importante en los efectos protectores que el ejercicio físico regular tiene sobre la diabetes. Una dieta alta en grasas indujo cambios comparables a los de una diabetes en el metabolismo del azúcar en sangre, tanto en los ratones del grupo de control como en los ratones genéticamente incapaces de incrementar la autofagia por encima de los niveles base. Se constató que el ejercicio físico revertía esas anomalías en los valores de azúcar en sangre en los ratones del grupo de control, pero no en los ratones con una autofagia deficiente.
El hallazgo de que el ejercicio físico no logra mejorar el metabolismo del azúcar en los ratones con autofagia deficiente parece por tanto indicar que la autofagia es un mecanismo importante a través del cual el ejercicio físico protege contra la diabetes.
Los resultados del estudio también plantean la posibilidad de que la activación de la autofagia pueda ayudar a promover otros efectos positivos del ejercicio físico, incluyendo una mejor protección contra enfermedades neurodegenerativas, e incluso contra el envejecimiento.

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Descubren un factor clave de la robustez de la bacteria del cólera

MICROBIOLOGÍA

Bacterias Vibrio cholerae. (Foto: CDC)

Un equipo de biólogos ha logrado un importante avance en la investigación sobre la manera exacta en que el cólera ataca al cuerpo. El descubrimiento podría ayudar a los científicos a diseñar nuevos tratamientos para esta enfermedad intestinal responsable de la muerte de más de 100.000 personas cada año.
La enfermedad está provocada por la bacteria Vibrio cholerae, que es capaz de colonizar el intestino generalmente después de que la persona haya consumido agua o alimentos contaminados. Una vez que la infección se estabiliza, la bacteria secreta una toxina que causa diarrea acuosa, y finalmente la muerte, si no es tratada con urgencia. La colonización del intestino es difícil para las bacterias entrantes, ya que tienen que ser muy competitivas para lograr conquistar un medio en el que ya están aposentadas billones (millones de millones) de bacterias de otras especies.
El equipo de Gavin Thomas y Christopher Mulligan, del Departamento de Biología en la Universidad de York, Reino Unido, ha investigado una de las vías más importantes que utiliza la Vibrio cholerae para conquistar ese medio repleto de bacterias de otras especies. Para ser capaz de prosperar en el intestino, la bacteria busca y absorbe un monosacárido llamado ácido siálico, que está presente en la superficie de las células de nuestros intestinos.
Un grupo de colaboradores del equipo de York, en la Universidad de Delaware, Estados Unidos, dirigidos por la profesora Fidelma Boyd, había demostrado anteriormente que el consumo de ácido siálico es vital para la supervivencia de la Vibrio cholerae en los modelos animales, pero el mecanismo mediante el cual la bacteria reconoce y absorbe el ácido siálico se desconocía.
La nueva investigación demuestra que el patógeno utiliza un tipo particular de transportador, llamado Transportador TRAP, para reconocer al ácido siálico e introducirlo dentro de su cuerpo monocelular. El transportador tiene propiedades particulares que lo hacen apto para buscar las pequeñas cantidades de ácido siálico disponibles en el entorno. La investigación también ha obtenido algunos otros datos técnicos importantes acerca de cómo los transportadores TRAP hacen su trabajo.

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Transistor de un solo átomo y plenamente operativo

NANOTECNOLOGÍA

Un transistor de un solo átomo. (Foto: UNSW)

En una espectacular proeza de la microingeniería, un equipo de físicos ha fabricado un transistor, plenamente operativo, que consta de un único átomo, ubicado con precisión sobre un cristal de silicio.
Este diminuto dispositivo electrónico usa como su componente activo un átomo individual de fósforo ubicado entre puertas de control de tipo electroestático y electrodos de tamaño atómico.
La alta precisión sin precedentes lograda en este diseño podría ser decisiva para emprender la construcción de la primera computadora cuántica plenamente operativa.
Hasta ahora, los transistores hechos de un solo átomo se habían obtenido básicamente por azar. Los investigadores hacían muchos intentos, y de entre todas las unidades creadas seleccionaban la que hubiera quedado bien ajustada.
En cambio, el nuevo transistor es perfecto porque así ha sido diseñado, tal como subraya Michelle Simmons de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia. En otras palabras, ésta es la primera vez que se consigue controlar a voluntad con este nivel de precisión la colocación de un átomo individual sobre un substrato para crear un transistor del todo operativo.
El dispositivo tiene incluso pequeños marcadores grabados en su superficie para que los investigadores puedan conectar contactos metálicos y aplicar un voltaje.
El equipo de Simmons y Martin Fuechsle usó un microscopio de Efecto Túnel (microscopio STM) para ver y manipular átomos en la superficie del cristal dentro de una cámara de vacío.
Las propiedades electrónicas del dispositivo concuerdan perfectamente con las predichas desde el campo teórico para un transistor formado por un solo átomo de fósforo.
En la investigación también han trabajado el grupo de Gerhard Klimeck en la Universidad Purdue de Estados Unidos, y el grupo de Hollenberg en la Universidad de Melbourne en Australia, además de Oliver Warschkow de la Escuela de Física en la Universidad de Sídney, Australia.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=ue4z9lB5ZHg[/youtube]

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Nuevo robot, para operaciones de búsqueda y rescate, inspirado en las serpientes

ROBÓTICA

El robot Scalybot 2. (Foto: GIT)

El diseño de un robot todoterreno para operaciones de búsqueda y rescate es una tarea ardua para los científicos. La máquina debe ser lo bastante flexible como para moverse sobre superficies con grandes desniveles. Además debe ser lo bastante pequeña como para pasar por espacios muy reducidos. E incluso puede que necesite trepar por sitios con pendientes muy pronunciadas. Los robots actuales pueden hacer muchas de estas cosas, pero la mayoría requiere de gran cantidad de energía y son propensos al sobrecalentamiento.
Ahora, en el Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), Estados Unidos, se ha diseñado un nuevo robot que se desplaza de un modo inspirado en la locomoción de las serpientes.
Aprovechando las escamas de su piel para controlar propiedades de la fricción, las serpientes son capaces de desplazarse por grandes distancias usando muy poca energía.
A partir de su labor estudiando y filmando los movimientos de 20 especies diferentes de serpiente en el Parque Zoológico de Atlanta, el robotista Hamid Marvi ha desarrollado al Scalybot 2, un robot que reproduce la locomoción rectilínea de las serpientes, y que ha sido presentado en público recientemente.
Durante la locomoción rectilínea, una serpiente no tiene que flexionar su cuerpo hacia un lado para moverse. Las serpientes levantan sus escamas ventrales y se empujan adelante enviando una onda muscular que viaja desde la cabeza hasta la cola. La locomoción rectilínea es muy eficiente y es especialmente útil para arrastrarse hacia el interior de un sitio a través de una hendidura, una habilidad valiosísima para los robots de búsqueda y rescate.
Scalybot 2 puede cambiar automáticamente el ángulo de sus escamas cuando se encuentra con terrenos y pendientes diferentes. El robot puede moverse hacia adelante y hacia atrás usando cuatro motores.
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¡Feliz cumpleaños, Envisat!

ASTRONÁUTICA

Imágenes de radar del Envisat del océano Ártico. (Foto: ESA/DMI/NIC)

En la madrugada del 1 de marzo de 2002, el mayor satélite de observación de la Tierra de la historia despegaba desde el Puerto Espacial Europeo en Kourou, Guayana Francesa. Durante esta década, Envisat no ha dejado de velar por nuestro planeta.
Este satélite de ocho toneladas lleva operativo el doble del tiempo inicialmente previsto para su misión, de 5 años, completando más de 50.000 órbitas entorno a la Tierra.
Gracias a sus diez instrumentos ópticos y radar, Envisat observa y monitoriza de forma continua la superficie de la tierra, la atmósfera, los océanos y los campos de hielo. Durante esta década, se han publicado más de 2000 artículos científicos basados en sus resultados.
El mayor instrumento de Envisat es el Radar Avanzado de Apertura Sintética, ASAR, que opera día y noche gracias a su capacidad de observar la superficie del planeta a través de la cobertura de nubes o en la oscuridad. Este instrumento es particularmente útil para monitorizar la evolución de las regiones polares, que permanecen sumidas en la oscuridad durante meses y en las que el mal tiempo es algo habitual.
El verano pasado, ASAR detectó que la extensión del hielo marino que flota sobre el Ártico había alcanzado un mínimo histórico.
El espectrómetro MERIS analiza el color de los océanos y la cobertura del terreno.
Sus imágenes se utilizan para generar mapas de alta resolución de la cobertura del terreno a escala global, dentro del proyecto GlobCover. Estos mapas resultan de gran utilidad para evaluar los efectos del cambio climático, para ayudar en los esfuerzos de protección de la biodiversidad y para mejorar la gestión de los recursos naturales.
El conjunto formado por los instrumentos MIPAS, SCIAMACHY y GOMOS analiza las nubes de contaminantes que cubren las principales zonas industriales o los incendios forestales, y es capaz de monitorizar la evolución de los agujeros en la capa de ozono.
Estos tres instrumentos observan de forma simultánea la atmósfera, generando detallados perfiles horizontales y verticales de la distribución de una gran variedad de compuestos químicos.
El radiómetro avanzado ATSR es capaz de medir la temperatura de la superficie de la tierra y de los océanos al medir la radiación térmica-infrarroja emitida por nuestro planeta. Entre los datos que genera, el Atlas Mundial de Incendios es uno de los más destacados.
Entre los instrumentos de Envisat también se encuentra el Altímetro Radar, capaz de medir la topografía de la superficie terrestre con una precisión de unos pocos centímetros, lo que hace posible analizar la evolución temporal del nivel del mar.
Envisat no sólo proporciona datos de observación de la Tierra a la comunidad científica; hay un gran número de servicios operacionales basados en sus resultados, tales como los mapas de la evolución del hielo marino o de los vertidos de crudo.
Para mantener esta sofisticada misión en marcha, hacen falta científicos e ingenieros altamente cualificados – Envisat debe su década de éxitos a más de diez años de trabajo en equipo.
Para hacer frente a una creciente demanda de información por parte de la comunidad científica, la misión incrementó gradualmente el flujo de datos durante sus primeros cinco años en órbita. Durante este tiempo, se ha optimizado la infraestructura de tierra para mejorar la calidad y acelerar la recepción de datos.
En el año 2004, se presentaron los primeros resultados científicos de la misión en el Simposio de Envisat celebrado en Salzburgo, Austria, en el que se dieron cita más de 1000 expertos. Este evento marcó la consolidación de Envisat como una de las herramientas más importantes para el estudio científico de nuestro planeta desde el espacio.
Tres años más tarde, se presentó el primer análisis global de los gases de efecto invernadero en un nuevo simposio dedicado a Envisat. Este estudio demostró la variación estacional de la concentración de metano y la acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera.
En el año 2010, se decidió cambiar la órbita de Envisat para permitir que continuase operando durante al menos tres años más.
Esto permite garantizar la continuidad de los datos de observación de la Tierra hasta que la próxima generación de satélites – los Sentinels – esté plenamente operativa en el año 2013.
Las misiones Sentinel están siendo desarrolladas dentro del programa europeo para la Monitorización Mundial del Medioambiente y la Seguridad (GMES).

Fuente: ESA

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Investigadores desarrollan productos biotecnológicos basados en microorganismos para la agricultura

BIOTECNOLOGÍA

Científicos del IRENA, en el invernadero. (Foto iCYT)

Científicos de la Universidad de León, la Universidad de Salamanca y el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA), del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España, trabajan en varios proyectos de investigación para desarrollar productos microbianos que mejoren la nutrición de las plantas y la defensa contra patógenos.
Las plantas necesitan tomar nutrientes del suelo para su desarrollo, por lo que éstos van agotándose y deben reponerse con el abonado. Sin embargo, Fernando González Andrés, investigador del Instituto de Recursos Naturales y Medio Ambiente (IRENA) de la Universidad de León y uno de los responsables de estos proyectos, explica que "las plantas tienen limitaciones para acceder a los nutrientes del suelo, pues por una parte algunos se encuentran en formas no asimilables y, por otra parte, las raíces exploran solamente un determinado volumen de suelo, pero si se amplía el sistema radicular, se mejora la absorción de nutrientes y, por tanto, el rendimiento de los cultivos”.
En el suelo existen multitud de microorganismos, la inmensa mayoría de ellos beneficiosos. “Cuanta mayor biodiversidad microbiana tenga un suelo, más fértil se considera”, explica el investigador. Durante los últimos años, su equipo de trabajo selecciona entre los microorganismos del suelo que viven en la rizosfera de las plantas o en el interior de las raíces aquellos que son útiles como fitofortificantes, productos que favorecen que los cultivos se desarrollen y se defiendan de patógenos y condiciones adversas.
Estos microorganismos tienen diferentes modos de acción. El más clásico y explotado desde más antiguo es la fijación de nitrógeno atmosférico en las leguminosas por parte de bacterias del género Rhizobium y afines. Otros modos de acción son la estimulación del crecimiento de las raíces, mejorando la capacidad de absorber nutrientes, la conversión en asimilables de formas insolubles de fósforo o hierro, o la mejora de la respuesta de la planta ante situaciones de estrés, porque impiden la formación de la hormona del estrés, que es el etileno. Por otra parte son agentes de biocontrol, contra enfermedades. Los investigadores resaltan que un aspecto primordial de la investigación es la bioseguridad, por eso, sólo trabajan con bacterias completamente seguras para el medio ambiente y el ser humano.
Los resultados de las investigaciones de este grupo no llegan solamente a las revistas científicas, sino también al usuario final, que en este caso es el agricultor. Así lo demuestra que el consorcio de centros públicos formado por el IRENA de la Universidad de León, la Universidad de Salamanca y el IRNASA (CSIC) trabaja en la actualidad en un proyecto INNPACTO concedido en la última convocatoria (2011). Este subprograma del Ministerio de Economía y Competitividad (Ciencia e Innovación cuando se resolvió la convocatoria), está dedicado a financiar proyectos en cooperación entre organismos de investigación y empresas para la realización conjunta de proyectos de I+D+i, con el fin de garantizar la explotación de los resultados. (

Fuente: José Pichel Andrés/DICYT

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El ATV-3, listo para llevar suministros a la Estación Espacial

ASTRONÁUTICA

(Foto: ESA TV)

El tercer Vehículo Automatizado de Transferencia de la ESA, el ATV Edoardo Amaldi, está casi preparado para comenzar su viaje a la Estación Espacial Internacional. Su lanzamiento estaba previsto para el 9 de marzo, a bordo de un lanzador Ariane 5 desde el Puerto Espacial Europeo en Kourou, Guayana Francesa, pero se retrasará unos días tras una inspección rutinaria, que ha identificado algunos problemas que obligarán a reabrir el vehículo. La nueva fecha de despegue se anunciará en los próximos días.
El lanzamiento del tercer Vehículo Automatizado de Transferencia (ATV-3) de la ESA forma parte del programa internacional para reabastecer a la Estación Espacial Internacional, y será retransmitido en directo desde Kourou y se podrá seguir a través de la página de la ESA o en cualquiera de los eventos organizados por toda Europa.
El ATV-3 Edoardo Amaldi sigue los pasos de las dos misiones de reabastecimiento de la ISS completadas con éxito por sus predecesores, el ATV-1 Julio Verne, en marzo de 2008, y el ATV-2 Johannes Kepler, en febrero de 2011.
El ATV-3 lleva el nombre del físico italiano y pionero espacial Edoardo Amaldi. Uno de los padres fundadores de ESRO, una de las organizaciones precursoras de la ESA, y de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), Amaldi es también conocido por formar parte del grupo de investigadores que descubrió los neutrones lentos.
Este tercer ATV es el primero en alcanzar el ritmo de producción y lanzamiento de una nave al año, uno de los objetivos del proyecto.
Este hito marca el comienzo de la producción en serie de las naves ATV, con las que Europa juega un papel esencial en las operaciones del complejo orbital.
Los dos próximos ATV, el Albert Einstein y el Georges Lemaître, le seguirán en 2013 y en 2014, respectivamente.
El ATV-3 transportará combustible y suministros esenciales a la Estación Espacial Internacional, y permitirá elevar de forma periódica la órbita del complejo orbital.
Con una masa total de más de 20 toneladas, esta sofisticada nave será la carga más pesada jamás puesta en órbita por Europa. El ATV combina en un mismo vehículo una plataforma de navegación autónoma, una nave altamente maniobrable y – una vez atracado en la Estación – un módulo habitable de la ISS.
Para poder atracar en la Estación Espacial de forma automática, cumpliendo con las estrictas normas que regulan las operaciones de los vuelos tripulados, el ATV está equipado con sistemas de navegación de alta precisión, con ordenadores de vuelo de alta redundancia y con un sistema de evasión de colisiones totalmente autónomo, equipado con su propia fuente de alimentación, controles y motores.
La Estación Espacial Internacional depende del suministro periódico de equipos y piezas de repuesto, así como de comida, agua y aire para su tripulación.
Desde el año 2008, las naves de carga ATV transportan de forma periódica unas 6 toneladas de suministros a la Estación Espacial Internacional, a 400 km sobre la superficie de la Tierra.
Tras ser puesto en órbita por un lanzador Ariane 5 desde el Puerto Espacial Europeo, en la Guayana Francesa, el ATV navegará de forma completamente autónoma hasta acoplarse con precisión con el módulo ruso Zvezda de la ISS.
Allí permanecerá atracado unos seis meses, convirtiéndose en un nuevo módulo habitable del complejo orbital. Cuando termine su misión, el ATV se desintegrará de forma controlada durante su reentrada en la atmósfera terrestre, cargado con varias toneladas de deshechos de la ISS.
El ATV, de 10 metros de longitud y 4,5 m de diámetro, cuenta con un módulo presurizado de 45 metros cúbicos equipado con un sistema de atraque ruso, similar a los utilizados en las naves tripuladas Soyuz o en las naves de reabastecimiento Progress.
Con los paneles solares desplegados, el ATV alcanza los 22 metros de envergadura. La nave europea es casi tres veces más grande que su homóloga rusa, y también capaz de transportar tres veces más carga.
El ATV es la mayor nave de reabastecimiento de la Estación Espacial Internacional, tras la retirada de la flota de Trasbordadores Espaciales estadounidenses el año pasado. El ATV-3 transportará 4395 kg de combustible, oxígeno, aire y agua a la Estación.
Una vez atracado en el complejo orbital, este combustible será utilizado por los propios motores del ATV para elevar de forma periódica la órbita de la Estación, compensando así el decaimiento natural debido a la resistencia aerodinámica producida por las trazas de atmósfera todavía presentes a esa altitud.
Los motores del ATV también podrían apartar a la Estación de la trayectoria de fragmentos de basura espacial que pudieran suponer un peligro para el complejo orbital.
Antes de partir, la tripulación de la Estación Espacial llenará la bodega del ATV Edoardo Amaldi con bolsas de deshechos y elementos que ya no son necesarios a bordo de la Estación.
Finalmente, el ATV-3 se destruirá de forma controlada durante su reentrada en la atmósfera terrestre, sobre una zona deshabitada del Pacífico Sur.
Astrium es el contratista principal para la construcción del ATV, liderando un equipo formado por más de 30 compañías de 10 países europeos. El Centro de Control de ATV está ubicado en Toulouse, Francia, en las instalaciones de la Agencia Espacial Francesa, CNES.

Fuente: ESA

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Las corrientes marinas influyen en la distribución de peces y hábitats

OCEANOGRAFÍA

Los juveniles y especies pequeñas de peces prefieren zonas más calmas. En la foto, un cabrilla (Serranus cabrilla). (Imagen: Bernard Picton / Enciclopedy of Life)

Investigadores del Instituto Español de Oceanografía (IEO) han analizado las conexiones entre la hidrodinámica, los fondos marinos y su fauna asociada para determinar cómo se relacionan entre sí las corrientes marinas, las comunidades del bentos y las especies de peces acompañantes. Los resultados permitirán predecir el tipo de hábitat que se puede encontrar bajo unas determinadas condiciones hidrodinámicas.
Las corrientes marinas son un factor determinante del tipo de comunidad de organismos bentónicos (los que viven sobre el fondo). Ambos factores –el hidrodinamismo y la comunidad bentónica- afectan a la distribución de las especies de peces acompañantes.
El trabajo, que se ha publicado recientemente en la revista Continental Shelf Research y en el que han participado biólogos del Centro Oceanográfico de Baleares del IEO y físicos del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA), señala que los modelos de corrientes marinas podrían ayudar a predecir dónde hay más probabilidad de encontrar determinados hábitats.
Según los investigadores, las corrientes podrían determinar dónde se distribuyeron estos hábitats en el pasado, incluso en zonas “altamente” alteradas por los impactos antrópicos. Para los científicos, el estudio serviría para definir la estrategia para restaurar la zona.
El estudio se realizó sobre lechos marinos entre los 50 y 100 metros de profundidad al este y sur de la isla de Mallorca. El maërl, un hábitat sensible caracterizado por la presencia de algas rojas calcáreas, aparece asociado a zonas con corrientes moderadas.
Pero a medida que la intensidad de las corrientes disminuye y se llega a zonas calmas, el maërl es sustituido de forma progresiva por fondos en los que predominan las algas del género Peyssonnelia acompañadas por otras algas rojas más eréctiles y frondosas como Phyllophora crispa.
El tamaño de los peces es también un factor determinante en su distribución. Mientras que los individuos y especies de peces más grandes predominan en zonas con corrientes moderadas, los juveniles y especies pequeñas prefieren zonas más calmas, con abundante cobertura algal y elevada productividad.
En el análisis se utilizaron datos recogidos a bordo del buque oceanográfico Francisco de Paula Navarro del IEO durante las campañas de investigación MIGJORN, realizadas en 2004 y 2005 en el este y sur de Mallorca.

Fuente: SINC

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Una perforación rusa alcanza el lago Vostok, aislado del mundo exterior durante millones de años

GEOLOGÍA

Un equipo dirigido por científicos rusos ha culminado la perforación de cerca de cuatro mil metros de profundidad (más de dos millas) a través de la gruesa corteza de hielo antártico, hasta alcanzar el Lago Vostok, un antiguo lago convencional que yace oculto a casi cuatro kilómetros bajo la superficie helada de la Antártida desde hace millones de años. Los científicos creen que el lago Vostok se mantiene en un estado líquido allá abajo gracias a una fumarola hidrotermal o a otra fuente de calor natural comparable. El nombre del lago deriva del de la base rusa instalada encima. El Vostok es el lago subglacial más grande conocido en el mundo.
La titánica perforación ahora concluida ha tardado dos décadas en realizarse.
Se trabaja ya en el análisis de algunas muestras profundas, aunque habrá que esperar unos meses a realizar sondeos detallados sobre lo que existe en ese lago. Los expedicionarios no han podido demorar más su partida del lugar, como consecuencia del empeoramiento de las condiciones climáticas en esa zona antártica, que ya de por sí resulta hostil en sus mejores días. La zona en la que se halla el lago Vostok es la más fría del mundo, con una temperatura récord de 89 grados centígrados bajo cero (129 grados Fahrenheit bajo cero).
Cuando la perforación alcanzó el lago, a 3.769 metros (12.366 pies) bajo la superficie, un chorro de agua, que está sometida a una gran presión a causa del hielo de arriba, comenzó a ascender por el pozo, congelándose y taponándolo. Esto impidió entrar en el lago a las sustancias químicas empleadas en el proceso de perforación.
En los trabajos de investigación de este enigmático lago han participado también científicos de otras naciones. Por ejemplo, la geóloga Robin E. Bell, del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty, adscrito a la Universidad Columbia, en la ciudad de Nueva York, ha contribuido a cartografiar el lago Vostok y otros lagos bajo el hielo antártico.
Los investigadores que han trabajado en el lago Vostok han extraído muestras de núcleos de hielo procedentes de más de 3.600 metros de profundidad. El hielo ofrece un detallado registro medioambiental que se remonta hasta 400.000 años atrás, cubriendo cuatro ciclos climáticos completos de eras glaciales. Más abajo de los 3.538 metros, el hielo en esa porción inferior de la capa que cubre el lago consta de agua recongelada del Vostok.
Se cree que el lago Vostok ha permanecido aislado del mundo exterior desde hace entre 15 y 20 millones de años o más, y debido a ello puede albergar especies desconocidas de microbios y otras formas de vida adaptadas a vivir en las extremas condiciones de frío, oscuridad y alta presión que imperan en el lago. Se podría por tanto considerar al agua del Vostok como la más antigua conocida del planeta, entendida dicha antigüedad como el tiempo que lleva aislada del exterior y sin evaporarse en él.
Los sondeos y los análisis de muestras de agua del lago podrían aportar datos reveladores e inesperados sobre la evolución de la vida hace millones de años. El lago también puede ser una ventana hacia hábitats similares que quizá existan bajo la gruesa corteza de hielo del satélite Europa de Júpiter, o en el subsuelo de Marte.

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Podría haber grandes cantidades de hielo de agua en el subsuelo de Vesta

ASTRONOMÍA

El polo sur de Vesta. (Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Aunque por regla general se asume que Vesta es un astro muy seco, los resultados de los primeros modelos digitales presentados sobre los promedios de las temperaturas globales y la iluminación solar en él sugieren ahora que aproximadamente la mitad de este gigantesco asteroide es tan frío y recibe tan poca luz del Sol que el hielo de agua antiguo podría haber sobrevivido durante miles de millones de años.
Cerca de los polos norte y sur, las condiciones parecen ser favorables para que exista hielo de agua debajo de la superficie. Los modelos, preparados por el equipo de Timothy Stubbs (NASA) y Yongli Wang (Universidad de Maryland, en Estados Unidos), se basan en la información reunida por telescopios potentes, incluyendo al Telescopio Espacial Hubble de la NASA.
Vesta, el segundo objeto más masivo del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, probablemente no tiene ningún cráter significativo con zonas permanentemente situadas a la sombra, en las cuales el hielo de agua pueda permanecer congelado en la superficie todo el tiempo, ni siquiera el cráter de aproximadamente 480 kilómetros de diámetro que está situado cerca del polo sur.
El asteroide no es un buen candidato para poseer zonas de sombra permanente, ya que está inclinado unos 27 grados sobre su eje, lo que es un valor aún mayor que el de la inclinación de la Tierra, de aproximadamente 23 grados. Por el contrario, la Luna, que tiene cráteres con áreas de sombra permanente, se inclina a tan sólo 1,5 grados. Como resultado de su gran inclinación, Vesta tiene estaciones, y se cree que cada parte de la superficie se expone al Sol en algún momento durante el año de ese asteroide.
En promedio, hace más frío en los polos de Vesta que cerca de su ecuador, por lo que, en ese sentido, los polos son buenos lugares para mantener hielo de agua. Sin embargo, el hielo no estaría en la superficie sino en el subsuelo, enterrado debajo de una capa de regolito seco.
Hasta ahora, las observaciones hechas desde la Tierra sugieren que la superficie de Vesta es muy seca. Sin embargo, la nave espacial Dawn está escrutando el asteroide desde mucho más cerca. La sonda Dawn está embarcada en una investigación para conocer mejor el papel del agua en la evolución de los planetas; una investigación basada en observar a Vesta y a Ceres, dos cuerpos del cinturón de asteroides que se consideran reliquias del pasado del sistema solar, protoplanetas cuyo crecimiento para transformarse en planetas se vio interrumpido cuando se formó Júpiter.

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Las leyes del movimiento de Newton son aplicables en el ámbito atómico

FÍSICA

Shuzhen Ye. (Foto: Jeff Fitlow/Rice University)

En 1920, el célebre físico danés Niels Bohr hizo una predicción sobre la relación entre la entonces nueva ciencia de la mecánica cuántica y las leyes demostradas y conocidas del movimiento de Newton. Bohr predijo que las descripciones del mundo físico ofrecidas por la mecánica cuántica se corresponderían con las descripciones clásicas proporcionadas por la mecánica newtoniana para los sistemas de suficiente tamaño. Bohr también describió las condiciones bajo las cuales podría observarse esta correspondencia.
Un equipo de físicos ha logrado ahora confirmar que las leyes clásicas de Newton sobre el movimiento son aplicables en el ámbito atómico.
Para confirmarlo, los investigadores, de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria, la Universidad Rice, la de Tennessee y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Estados Unidos estas últimas tres instituciones, construyeron un modelo exacto de una parte de nuestro sistema solar dentro de un solo átomo de potasio.
El equipo del físico Barry Dunning (catedrático del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Rice) ha logrado hacer que un electrón en un átomo orbite alrededor del núcleo atómico de la misma manera en que los asteroides troyanos de Júpiter orbitan al Sol.
Los asteroides troyanos de Júpiter tienen la misma órbita que Júpiter y forman parte de nubes de cuerpos que ostentan un notable parecido con los paquetes de ondas locales creados en los experimentos de la nueva investigación. Y así como el paquete de ondas en el átomo es atrapado por el campo eléctrico combinado del núcleo y de la onda girando, los asteroides troyanos están atrapados por el campo gravitatorio combinado del Sol y de Júpiter orbitando a nuestra estrella.
También han trabajado en los experimentos Brendan Wyker y Shuzhen Ye de la Universidad Rice, S. Yoshida de la Universidad Tecnológica de Viena, C.O. Reinhold del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, y J. Burgdorfer de la Universidad de Tennessee.
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El motivo de las distintas cantidades de grasa corporal en el gato, la rata y el murciélago

ZOOLOGÍA

Un gato. (Foto: NCYT/MMA)

Los animales tienen distintas cantidades de grasa corporal dependiendo de su especie, estado y sexo. Sin embargo, desde los inicios de la ciencia de la biología, las causas de esas diferencias han sido un misterio.
Una nueva investigación aporta una posible explicación para aclarar este enigma.
El equipo de Andrew Higginson (Universidad de Bristol) usó modelos matemáticos para analizar la cantidad de músculo y grasa que los animales deberían tener en su cuerpo para maximizar sus posibilidades de supervivencia.
Los resultados del trabajo con estos modelos coinciden con una hipótesis lógica, e indican que un factor muy importante, quizá el más decisivo, es en qué medida la grasa corporal incrementa los costes energéticos del movimiento. Los modelos revelaron que la cuantía de este costo influía en si los animales grandes debían tener más grasa que los animales pequeños, o viceversa.
Esto puede explicar diferencias entre distintas familias de mamíferos. Por ejemplo, los murciélagos más grandes tienen proporcionalmente menos grasa corporal que los murciélagos pequeños, pero los grandes carnívoros terrestres tienen más grasa que los carnívoros terrestres pequeños. Entre los roedores, las especies de tamaño medio son las que tienen mayor cantidad de grasa corporal. Estas diferencias concuerdan con las predicciones de los modelos si se tiene en cuenta el costo del peso de la grasa para cada uno de estos tres grupos. Los murciélagos vuelan, y por tanto es alto el costo del peso adicional, mientras que los carnívoros pasan mucho tiempo descansando y por tanto usan menos energía que los roedores, los cuales frecuentemente están corriendo (huir de otros animales o de amenazas potenciales es algo que deben hacer mucho más a menudo que por ejemplo un león).
En definitiva, el por qué especies animales distintas tienen distintas cantidades de grasa corporal puede ser explicado en gran medida por el balance más idóneo en cada caso entre las propiedades que ayudan a evitar morirse de hambre y las que ayudan a evitar morir atrapado por un depredador. Estas causas de muerte suelen ejercer presiones opuestas sobre los animales. Por ejemplo, almacenar grandes cantidades de grasa ayuda a los animales a sobrevivir durante los períodos en que el alimento escasea, pero también los enlentece y hace que sea más probable que los atrape un depredador.

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La extraña física cuántica del grafeno de doble capa

FÍSICA

Esquema del grafeno de doble capa. (Foto: Lau lab, UC Riverside)

Se ha conseguido identificar una propiedad del grafeno de doble capa que los científicos consideran comparable, en la física de las partículas, a encontrar el Bosón de Higgs.
El grafeno, el material elástico más delgado de la naturaleza, es una lámina de átomos de carbono, con un espesor de un átomo, colocados en una retícula hexagonal. Debido a la estructura del grafeno, es fácil apilar una sobre otra a muchas de estas láminas.
El grafeno de doble capa se forma cuando se apilan dos hojas de grafeno de una manera especial. Como el grafeno de una sola lámina, el de doble capa tiene una alta capacidad para conducir la corriente eléctrica. Esta buena capacidad conductora resulta de las velocidades sumamente altas que los electrones pueden adquirir en una hoja de grafeno.
Investigando las propiedades del grafeno de doble capa, el equipo de la física Chun Ning (Jeanie) Lau, de la Universidad de California en Riverside, y Allan MacDonald, catedrático de física en la Universidad de Texas en Austin, encontraron que cuando el número de electrones en el grafeno de doble capa está cerca de 0, el material se convierte en un aislante, es decir que se resiste al flujo de la corriente eléctrica. Este hallazgo es de especial interés para el uso del grafeno en la industria de los semiconductores y en el sector de la electrónica en general.
El grafeno de doble capa se vuelve aislante porque sus electrones se organizan espontáneamente de un modo especial cuando su número es pequeño. En vez de moverse de un modo caótico, pasan a hacerlo de una manera ordenada. En la física, a esto se le llama "ruptura espontánea de simetría" y es un concepto muy importante dado que es el mismo principio que dota de masa a las partículas en la física de altas energías.
Un conductor típico tiene un gran número de electrones que se mueven de un modo calificable como aleatorio, y comparable con lo que sucede en una fiesta con diez mil invitados sin asientos asignados en las mesas del banquete. Sin embargo, si la fiesta sólo tiene cuatro invitados, será fácil que todos interactúen entre sí y se pongan de acuerdo en cómo distribuirse alrededor de la mesa. De modo semejante, cuando el grafeno de doble capa tiene sólo unos cuantos electrones, las interacciones entre éstos hacen que se comporten de manera ordenada.
El equipo de investigación también ha conseguido medir la masa de un nuevo tipo de partícula cuántica masiva que sólo puede encontrarse dentro de los cristales del grafeno de doble capa.
La física que le da su masa a estas partículas es análoga a la física responsable de que la masa de un protón dentro de un núcleo atómico sea mucho más grande que la masa de los quarks de que está formado. La partícula observada en el nuevo estudio está sin embargo formada por electrones, no por quarks.

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Nuevas investigaciones apoyan la teoría de que el ‘Homo antecessor’ tuvo una relación directa con los neandertales

PALEONTOLOGÍA

Diferentes vistas del ATD6-148, húmero izquierdo de un individuo adulto de la especie ‘Homo antecessor’ hallado en el nivel TD6 de la Gran Dolina. (Foto: José María Bermúdez de Castro, Periódico de Atapuerca)

El estudio de dos húmeros de la especie Homo antecessor hallados en los últimos años en el nivel TD6 del yacimiento de la cueva de la Gran Dolina, uno de un niño de unos cinco años y otro de un adulto, ha servido al equipo científico coordinado por José María Bermúdez de Castro, director del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (Cenieh) de Burgos, España, y co-director de las excavaciones de Atapuerca, a apoyar la teoría de que el Homo antecessor puede ser un antepasado común de los homínidos hallados en la Sima de los Huesos, los neandertales y de los humanos modernos, como el grupo ya propuso en 1997.
Así lo ha manifestado el investigador en el último número del Periódico de Atapuerca, en el que da a conocer las conclusiones de este trabajo publicado recientemente en la revista American Journal of Physical Anthropology. Bermúdez de Castro recuerda que el nivel TD6 de la Gran Dolina ha ofrecido “numerosos tesoros científicos” de la especie Homo antecessor en los últimos años, “un aperitivo de lo que espera cuando este nivel se excave en toda su extensión”.
Entre los restos más significativos destacan los dos húmeros estudiados, uno de ellos infantil (ATD6-121) y el otro perteneciente a un adulto muy joven (ATD6- 148), que ha sido bautizado como “Rafa” en honor al tenista Rafa Nadal. “Es un húmero muy robusto y presenta inserciones musculares muy desarrolladas. Sin duda, el brazo de este joven adulto fue tan potente como el de Rafa Nadal, de ahí el nombre con el que hemos querido bautizar el fósil y que también quiere ser un guiño a los enormes éxitos del deporte español”, detalla.
Aunque el equipo científico no puede establecer si este húmero corresponde a un hombre o a una mujer, dado que sus dimensiones “no son concluyentes”, sí ha determinado que muestra, al igual que el del niño, “signos inequívocos del proceso de canibalismo que tuvo lugar en la cueva hace 900.000 años”. La investigación constata que el húmero del adulto, correspondiente a un brazo izquierdo, fue quebrado con un golpe para obtener la médula, lo que le produjo una típica rotura en espiral de un hueso fresco. “El impacto y un trocito de hueso que quedó adherido a la diáfisis aún se aprecian a simple vista”, asegura el investigador, quien añade que las marcas de corte para extraer las masas musculares “son numerosas y espectaculares”. Además, los dos cóndilos de la epífisis distal, donde se insertan numerosos músculos que permiten flexionar el brazo y los dedos, fueron destrozados a golpes para separar esas masas musculares.
A pesar de los daños el equipo científico ha podido analizar varios de los caracteres anatómicos de la pieza, lo que ha permitido seguir explorando la posición filogenética de Homo antecessor. “El húmero RAFA pasará a la historia de la evolución humana con todos los honores. El estudio de los rasgos anatómicos de la epífisis distal de los húmeros es sorprendente y nos dice que la especie Homo antecessor está sin duda relacionada con los homínidos de la Sima de los Huesos de Atapuerca y con los neandertales. Estos caracteres anatómicos se suman a otros rasgos encontrados en los dientes y en el cráneo, que también aparecen en los neandertales”, explica Bermúdez de Castro.
Con todo ello, los investigadores plantean que el Homo antecessor tuvo una relación “directa” con los neandertales, como ya propusieron en 1997. “Volveríamos así a considerar que la especie de la Gran Dolina es el ancestro común de los neandertales y de los humanos modernos, una hipótesis que fue rechazada frontalmente por nuestros colegas. Sin embargo, existen explicaciones alternativas”, subraya el director del Cenieh.
Así, los supuestos rasgos neandertales de Homo antecessor podrían, a su juicio, ser “caracteres anatómicos que aparecieron hace tal vez un millón de años en un homínido desconocido, muy posiblemente de origen euroasiático”. “El homínido misterioso legó estos caracteres a sus descendientes. Homo antecessor, Homo heidelbergensis, Homo neanderthalensis y quizá otras especies todavía por descubrir, serían “hijas" de este padre común, nacidas en momentos diferentes de la historia de la evolución humana”. De este modo, “todas ellas serían especies hermanas, ligadas por un parentesco común, que nos tocará averiguar en el futuro. El nivel TD6 de Gran Dolina tiene muchas respuestas, tan sólo queda esperar el feliz momento de volver a excavar en este fascinante lugar de la Sierra de Atapuerca”, concluye.

Fuente: CGP/DICYT

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Almacenar combustible de hidrógeno en hidratos de gas

QUÍMICA

El metano atrapado en agua helada quema fácilmente. (Foto: U.S. Geological Survey)

Los hidratos de metano se parecen al hielo, pero en realidad albergan un material inflamable además de agua.
De manera natural, hidratos de metano están presentes en las profundidades del océano, y es muy poco lo que se conoce acerca de su estructura química y de los procesos que experimentan a escala molecular.
Los hidratos de metano han causado problemas a la industria del petróleo porque tienden a obstruir las tuberías y pueden explotar. Una masa de hidrato de metano produjo la burbuja de gas metano que contribuyó al vertido de petróleo del Golfo de México en el 2010.
Desde hace algún tiempo, los científicos han investigado esta clase de materiales, definida a veces como hielo inflamable, con miras a su posible uso como combustible alternativo o para almacenar en él dióxido de carbono, mitigando así la presencia dañina en la atmósfera de este gas con efecto invernadero.
Ahora, un análisis por ordenador de esta clase singular de compuestos revela detalles importantes de su estructura.
Este análisis es el primero que permite cuantificar con gran precisión las interacciones a escala molecular entre los gases hidrógeno y metano, y las moléculas de agua, que forman una especie de jaula alrededor de ellos.
Los resultados prácticos de esta investigación, llevada a cabo por el equipo del químico Sotiris Xantheas, del Laboratorio Nacional estadounidense del Pacífico Noroeste, indican que los hidratos pueden almacenar el hidrógeno a una capacidad óptima del 5 por ciento de su peso, un valor ya considerado como factible para que resulte práctico usar el material.
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