Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 860310 veces)

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La insólita presencia de ferroelectricidad en la arteria aorta

BIOLOGÍA

Respuesta eléctrica superpuesta sobre la pared interna aórtica. (Foto: Jiangyu Li, UW)

El funcionamiento interno del corazón aún encierra bastantes misterios, a los que quizás haya que agregarle otro más debido a un nuevo hallazgo. Un equipo de ingenieros ha descubierto una propiedad eléctrica en las arterias que no había sido detectada antes en los tejidos de los mamíferos.
Los investigadores han encontrado que la pared de la aorta, el vaso sanguíneo más grande que transporta sangre desde el corazón, presenta ferroelectricidad, que es una respuesta a un campo eléctrico que se sabe que existe en materiales sintéticos e inorgánicos.
Los materiales ferroeléctricos tienen una polarización eléctrica que puede ser invertida mediante la aplicación de un campo eléctrico externo lo bastante elevado. La ferroelectricidad es común en los materiales sintéticos y se utiliza en pantallas, almacenamiento de memoria, y sensores.
En el nuevo estudio, Jiangyu Li, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Washington, colaboró con la investigadora Katherine Zhang de la Universidad de Boston para explorar el fenómeno en tejidos biológicos. La única evidencia anterior de ferroelectricidad en tejidos vivos fue descrita el año pasado en conchas de animales marinos. Otros investigadores habían buscado señales de esta propiedad en tejidos de mamíferos, principalmente en huesos, pero no tuvieron éxito.
El nuevo estudio muestra pruebas claras de ferroelectricidad en una muestra de la aorta de un cerdo. Los investigadores creen que lo descubierto en esta investigación puede aplicarse también al tejido humano correspondiente.
Identificar la fuente de la ferroelectricidad puede ayudar a determinar si ésta desempeña algún papel en el cuerpo y cómo. La ferroelectricidad podría influir en cómo el cuerpo responde al azúcar o a la grasa.
Si los científicos consiguieran manipular a voluntad la polaridad de la pared arterial, ello podría abrir una nueva e inesperada vía de diagnosis y quizá incluso tratamiento de algunas enfermedades.
La diabetes es un factor de riesgo para el endurecimiento de las arterias, o aterosclerosis, que puede conducir a ataques al corazón o a derrames cerebrales. El equipo está investigando las interacciones entre la ferroelectricidad y ciertas moléculas de glucosa, con la esperanza de comprender mejor el efecto del azúcar sobre las propiedades mecánicas de las paredes de la aorta.
Hay que advertir, sin embargo, tal como indican los autores del estudio, que las aplicaciones médicas del hallazgo son por ahora meras especulaciones. Habrá que investigar mucho más antes de que eventualmente el hallazgo tenga utilidad práctica en la medicina.
En la investigación también han trabajado Yuanming Liu y Qian Nataly Chen de la Universidad de Washington, y Yanhang Zhang y Ming-Jay Chow de la Universidad de Boston.

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Balas "inteligentes", acertar en el blanco incluso con mala puntería

TECNOLOGÍA MILITAR

Prototipo de la bala. (Foto: Randy Montoya)

Se ha inventado una bala especial, de aspecto parecido al de un dardo, que posee la capacidad de maniobrar por su cuenta a fin de alcanzar blancos marcados convenientemente, hasta una distancia de cerca de 2 kilómetros. Las balas de esta clase tendrían una obvia utilidad estratégica en operaciones militares o policiales.
El diseño de tan singular bala lo ha hecho un equipo de expertos de los Laboratorios Nacionales de Sandía, en Estados Unidos.
El diseño de la bala, de 10 centímetros (4 pulgadas) de largo, incluye un sensor óptico en la punta para detectar un rayo láser sobre un objetivo. El sensor envía información para la orientación y el control del proyectil, y se utiliza un algoritmo en una unidad central de procesamiento de ocho bits. De este modo, es posible controlar con precisión accionadores electromagnéticos que orientan del modo más adecuado unas pequeñas aletas que conducen a la bala a su objetivo.
Son comunes los rifles, pistolas, revólveres y otras armas de fuego que tienen cañones con estrías en su interior para hacer que la bala gire sobre sí misma. Eso sirve para ayudarla a volar en línea recta. Sin embargo, esta opción de diseño complicaría la capacidad de las balas para maniobrar durante su vuelo. Por eso, estas nuevas balas deben ser disparadas desde armas con cañón de ánima lisa (sin estrías).
La nueva bala tiene un diseño aerodinámicamente estable, así como pequeños alerones que le permiten volar con precisión y sin tener que estar en rotación, como sólo un buen dardo puede hacer.
El modelado aerodinámico por ordenador muestra que el diseño permitiría importantes mejoras de precisión. Las simulaciones digitales indican que una bala común disparada en condiciones típicas podría desviarse unos 9 metros de un objetivo situado a 1.000 metros de distancia, en tanto que una bala guiada sólo sufriría una desviación de 20 centímetros aproximadamente.
En las labores de investigación y desarrollo de esta bala han trabajado Red Jones, Brian Kast, Brandon R. Rohrer, Marc W. Kniskern, Scott E. Rose, James W. Woods y Ronald W. Greene, todos de los Laboratorios Nacionales de Sandía.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=KLwVVYV3_K4[/youtube]

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Robots voladores inspirados en las mariposas

ROBÓTICA

Prototipo de robot mariposa. (Foto: Robert J. Wood y Pratheev Sreetharan, Harvard Microrobotics Lab, Harvard University)

Para mejorar la siguiente generación de máquinas voladoras del tamaño de insectos, un equipo de ingenieros ha examinando con cámaras de vídeo de alta velocidad a algunos de los insectos más vistosos del planeta. Analizando cómo exactamente las mariposas revolotean entre las flores con su agilidad y precisión características, los investigadores esperan ayudar a los nuevos robots insectoides voladores a emular esta eficiente habilidad para maniobrar.
El desarrollo de robots voladores del tamaño de insectos tiene múltiples aplicaciones, desde tareas de apoyo en la localización de personas durante operaciones de rescate en escenarios de catástrofes, hasta la inspección de sitios peligrosos sin tener que arriesgar vidas humanas. Estos vehículos son llamados comúnmente MAVs (por las siglas en inglés de Micro Aerial VehicleS, microvehículos aéreos).
Un aspecto en el que los MAVs actuales son deficientes es el de la alta maniobrabilidad necesaria para hacer cosas como las que hacen las mariposas. Se pretende que los nuevos MAVs sean capaces de volar con eficacia a través de entornos urbanos complejos, donde pueden tener que pasar por espacios reducidos y necesitar girar al instante en su interior, y donde también puede haber ráfagas turbulentas e inesperadas de viento, incluyendo los flujos de aire procedentes de fuentes artificiales en edificios, vehículos y demás.
Para resolver esa carencia, el equipo de Tiras Lin, Lingxiao Zheng y Rajat Mittal de la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos, ha estado estudiando a las mariposas. Según ellos, para diseñar minirrobots aéreos se puede aprender mucho de estos insectos voladores.
Las mariposas se mueven demasiado rápido para que alguien pueda percibir claramente a simple vista las tácticas que estos animales usan. Debido a ello, los investigadores utilizan cámaras de velocidad y resolución muy altas para documentar matemáticamente la trayectoria de cada mariposa y la configuración adoptada en cada momento por las partes de su cuerpo. Han logrado esto con tres cámaras de vídeo capaces de grabar 3.000 imágenes de un megapíxel por segundo. En comparación, una cámara de vídeo estándar suele captar 24, 30 ó 60 cuadros por segundo.
La información obtenida ya les está sirviendo para efectuar las primeras pruebas de diseño con prototipos de robot mariposa, por ahora todavía rudimentarios, pero que constituyen el primer paso hacia ese tipo de robots, más avanzados y plenamente operativos.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=azQeJLUWljc&feature=player_embedded[/youtube]

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Un asteroide "rozará" la Tierra dentro de 11 meses pero no impactará

ASTRONOMÍA

Imágenes consecutivas del asteroide 2012 DA14. (Imagen: OAM)

Está comenzando a aparecer en algunos medios y agencias internacionales la noticia del descubrimiento de un nuevo asteroide: 2012 DA14, que tendrá una gran aproximación a la Tierra dentro de once meses. Desde el Observatorio Astronómico de Mallorca (OAM), como centro que lo descubrió desde su estación robótica de la Sagra en Granada, España. y en vista del interés que comienza a despertar este evento, señalan: "Con datos de primera mano, sin los errores que estamos advirtiendo provenientes de otras fuentes, informamos que no existe peligro alguno en este encuentro, aunque se trata de un acercamiento excepcional, posiblemente el paso más cercano de un asteroide de tamaño reseñable nunca antes registrado".
Este objeto cruzará por debajo de las órbitas de los satélites geoestacionarios el próximo día 15 de febrero de 2013. Su impacto con la Tierra está "completamente descartado", aunque se podrá observar fácilmente con prismáticos y cámaras de vídeo desde Europa durante el acercamiento.
2012 DA14, como ha sido designado provisionalmente, fue descubierto la noche del 22 de Febrero de 2012 desde la estación robótica de La Sagra situada en la sierra granadina, y dedicada exclusivamente al rastreo y detección de objetos en el entorno espacial de la Tierra. Esto comprende asteroides y otros objetos próximos (NEO, por sus siglas en inglés: Near Earth Objects), así como objetos artificiales: satélites y basura espacial (space debris).
Este asteroide es un cuerpo de unos 50 metros, del tipo Apollo, tiene una órbita muy similar a la de la Tierra, con un periodo orbital de 366,24 días, tan sólo un día más que nuestro año terrestre. Su pequeña excentricidad hace que se desplace en torno a nuestro planeta durante las próximas décadas. Durante una mitad de año se mueve acompañando interiormente a la Tierra cruzándose con ella para pasar a su parte exterior el resto del año.
La situación es similar a la de los deportes de pista con calles: Cuando la Tierra “corre” por el exterior, se retrasa, y 2012 DA14, que se desplaza por el camino mas corto, recorta y la adelanta. Pasados seis meses la situación se invierte, y es la Tierra la que vuelve a pasar a la pista interior y así recupera la ventaja adquirida por el asteroide, adelantándole de nuevo a él. Es precisamente durante esos cruces donde se producen los máximos acercamientos y el riesgo de alguna futura colisión.
El día 15 de febrero de 2013, fecha del próximo cruce, van a acercarse a tan sólo unos 28.000 kilómetros del centro de la Tierra, según las últimas estimaciones realizadas por el Programa de Cuerpos Cercanos a la Tierra de JPL-NASA (JPL_NASA Near Earth Objects Program). Esa distancia es, en términos astronómicos, extremadamente cercana, equivalente a algo más de 2 diámetros terrestres, desplazándose a una velocidad de unos 7 kilómetros por segundo en relación a nuestro planeta.
Si bien no hay riesgo de impacto, su órbita va a desviarse considerablemente por la gravedad terrestre después del máximo acercamiento, lo cual generará cierta incertidumbre en la predicción de los futuros encuentros y el cálculo de posibles impactos en el tiempo.
La colisión contra un cuerpo como éste produciría la devastación de más de 2.000 kilómetros cuadrados, un territorio similar al de la isla de Mallorca. Un evento de tales características ocurrió en Tunguska (Siberia) en 1908.
Todo ello ha empezado a generar un gran interés en la comunidad científica internacional y ya se han empezado a programar las campañas de observación radar con las antenas de Arecibo y Goldstone para dentro de once meses. También se han comenzado a diseñar posibles sondas espaciales para ensayar algún tipo de estudio en su superficie o posibles maniobras de mitigación, dados sus frecuentes cercanos encuentros con nuestro planeta; en cualquier caso, serían necesarios al menos 2 años para preparar una misión, por lo que no será posible alcanzarlo durante esta próxima ocasión.
Por otro lado, la población europea posiblemente sea la más afortunada durante la noche del 15 de Febrero de 2013, ya que el fenómeno parece que podrá ser seguido con unos simples prismáticos desde nuestro continente, como una estrella que se desplazará a gran velocidad, y que por unos pocos minutos desaparecerá por entrar en el cono de sombra de la Tierra.
El programa del Observatorio de la Sagra, conocido como La Sagra Sky Survey, es el único sistema de rastreo de NEO que opera en la actualidad en Europa, contribuyendo a completar la cobertura del cielo durante todos los meses, junto a los principales surveys estadounidenses financiados por NASA y USAF. La órbita del asteroide se puede seguir desde la web de la NASA.

Fuente: OAM

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La sonda espacial Pioneer 10 cumple 40 años de viaje cósmico

ASTRONÁUTICA

La Pioneer-10. (Foto: NASA)

Aunque por el agotamiento paulatino de su fuente de energía, la sonda espacial Pioneer 10 ya no puede enviar mensajes a la Tierra, su viaje continúa. Al igual que la Pioneer 11 y las Voyager 1 y 2, alcanzó la velocidad de escape del sistema solar, lo que conlleva un viaje interestelar por tiempo indefinido. También, al igual que las otras tres sondas, se la preparó para un hipotético encuentro con inteligencias extraterrestres, teniendo en cuenta que su rumbo la hará pasar relativamente cerca de otras estrellas en diversos momentos del futuro lejano.
La Pioneer 10, de 258 kilogramos de peso, fue lanzada el 2 de Marzo de 1972, desde Cabo Cañaveral, a bordo de un cohete Atlas-Centaur. En su momento se convirtió en la nave espacial más rápida de la Tierra. Fue la primera en atravesar el cinturón de asteroides, la primera en visitar Júpiter, la primera en alejarse más allá de la órbita del planeta de nuestro sistema solar más distante al Sol, y la primera en utilizar la gravedad de un planeta para cambiar su curso y alcanzar la velocidad de escape necesaria para salir del sistema solar.
Los planes de operación de la Pioneer-10 sólo cubrían un período de 21 meses, pero continuó al pie del cañón y manteniendo el contacto con la Tierra, aunque enviando señales cada vez más débiles, hasta que su fuente de energía, sufriendo una progresiva degradación, limitó la potencia de su transmisor por debajo de la mínima necesaria para que sus señales fuesen captadas desde la Tierra. El 23 de Enero de 2003 fue cuando se recibió la última y muy debilitada señal de la Pioneer 10. La nave envió la transmisión desde una distancia dos veces más lejana que la de Plutón al Sol.
La Pioneer 10 se enfrentó a muchas situaciones críticas, ejerciendo de pionera al adentrarse en lugares desconocidos y peligrosos, y sobreviviendo ante circunstancias adversas.
Por ejemplo, al ser la primera nave espacial en cruzar el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, afrontó el papel de exploradora de avanzadilla en un territorio potencialmente hostil. Antes de su travesía por el cinturón, nadie sabía cuántas rocas o granos de arena, moviéndose en el espacio a miles de kilómetros por hora, golpearían y quizás incapacitarían a la nave. La Pioneer-10 cumplió su cometido casi intacta, abriendo así el camino para que otras sondas explorasen los planetas exteriores.
Más tarde, la Pioneer 10 sobrevivió a una intensa lluvia de radiación dentro de la magnetosfera de Júpiter, y se mantuvo en su ruta, pese a los temores de que resultase gravemente dañada. Sobrevoló Júpiter a tan sólo 130.000 kilómetros de altitud (81.000 millas) sobre sus nubes más externas.
Durante bastantes años, la Pioneer 10 fue el objeto de fabricación humana más lejano. Sin embargo, en 1998, la sonda Voyager 1, gracias a viajar más rápido, acabó superándola en distancia.
Aún después del agotamiento de su fuente de energía para los sistemas de a bordo, formada por cuatro generadores de radioisótopos, y sin combustible para acelerar, la trayectoria de la Pioneer 10, en ruta interestelar, la llevará a las inmediaciones de otras estrellas. Si su rumbo no ha sido alterado demasiado, la sonda tendrá su primer encuentro sideral dentro de unos 300.000 años, cuando pase a una distancia de tres años-luz de la estrella enana roja Ross 248, en la constelación de Tauro. Ross 248 es una estrella de magnitud 11 a una distancia de 10,3 años-luz de la Tierra. En el próximo millón de años, la Pioneer 10 pasará relativamente cerca de una decena de estrellas. Dentro de más de dos millones de años, la nave volará por las proximidades de la estrella Aldebarán, a 68 años-luz de distancia de la Tierra. Y, si nada la destruye, la Pioneer 10 todavía seguirá viajando por la galaxia cuando el Sol se haya convertido en una estrella gigante roja y como consecuencia de esta transformación haya devastado nuestro planeta.
La Pioneer 10, a modo de embajador cósmico de la humanidad, lleva un mensaje destinado a hipotéticas formas de vida inteligentes con las que se encuentre en su largo viaje a través de la galaxia. No es tan extenso y detallado como el que llevan a bordo las Voyager 1 y 2, pero también puede cumplir su papel de saludo pacífico para otras civilizaciones del cosmos. El mensaje está en una placa de aluminio anodizada en oro, diseñada por Frank Drake y Carl Sagan, y que fue atornillada a la nave espacial. Tallados en la placa hay un hombre y una mujer, un mapa de nuestro sistema solar, y otros símbolos que quizás puedan ayudar a esas inteligencias extraterrestres a interpretar el mensaje y a entender quiénes fueron los creadores de la nave espacial.

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Un nuevo primate del Eoceno en Soria

PALEONTOLOGÍA

Dibujo de dos de los dientes de Pseudoloris cuestai encontrados en Mazaterón. (Foto: Marta Palmero, ICP)

Una nueva especie de primate ha sido encontrada en Soria, España, y bautizada como Pseudoloris cuestai. Sus restos fósiles dentales, hasta 22 piezas en general muy completas, pertenecen a la colección del Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP), donde trabajan los descubridores.
Pseudoloris cuestai habría sido un primate medio dentro de su género y se diferencia claramente de los restos encontrados en las cuencas pirenaicas como P. isabenae de Capella (La Ribagorza aragonesa), P. parvulus de Sossís (el Pallars Jussà catalán) o P. pyrenaicus de Sant Jaume de Frontanyà (el Berguedà catalán).
Estas diferencias dan más fuerza a la teoría de que las faunas de mamíferos de las cuencas occidentales de la Península Ibérica eran muy endémicas, tal y como ya lo mostraba el hallazgo de otras especies de perisodáctilos, artiodáctilos, roedores o primates adapiformes como el género Mazateronodon, descrito por estos mismos investigadores en el año 2010.
Las diferentes especies extintas de Pseudoloris eran primates pequeños, de unos 40 gramos, y que por lo que sabemos tendrían un modo de vida similar a los actuales gálagos: de vida nocturna y con una dieta que incluiría insectos y otros pequeños animales. La proporción de insectos en su dieta, sin embargo, sería más importante que en otros pequeños primates, como los adapiformes. A nivel morfológico Pseudoloris tendría algunos rasgos muy parecidos a los actuales tarsios.
Esta nueva especie del género Pseudoloris ha sido bautizada en honor del paleontólogo Miquel Ángel Cuesta Ruiz-Colmenares de la Universidad de Salamanca, en reconocimiento a sus trabajos en vertebrados del Eoceno en España. Los primeros restos de Pseudoloris documentados en la Península Ibérica se deben a Miquel Crusafont, en 1967, cuando identificó restos de Pseudoloris parvulus en Sossís, y describió dos nuevas especies P. reguanti a partir de restos fósiles de Sant Cugat de Gavadons y P. isabenae de Capella.
Los tres investigadores que firman este artículo, Raef Minwer-Barakat, Judit Marigó y Salvador Moyà, han publicado en los últimos meses otros trabajos sobre primates adapiformes y omomiformes, que representan las formas más antiguas del orden de los primates y que fueron abundantes y variadas en el hemisferio norte durante todo el Eoceno.
En junio de 2010, estos investigadores publicaron en la revista 'Journal of Human Evolution’ la descripción de Mazateronodon endemicus, un nuevo género de primate adapiforme, descrito a partir de restos recuperados en el yacimiento de Mazaterón en Soria. En octubre del mismo año se publicaba en la revista 'American Journal of Physical Anthropology' una nueva especie primate Pseudoloris pyrenaicus, esta vez a partir de los restos fósiles recuperados en Sant Jaume de Frontanyà (Berguedà).
Pocos meses más tarde, en abril de 2011 y otra vez en el 'Journal of Human Evolution', se publicaba la descripción del primate adapiforme Anchomomys frontanyensis, a partir de la dentición más completa de este género en el mundo recuperada también en St. Jaume de Frontanyà.
El yacimiento de Mazaterón se encuentra situado a unos 40 kilómetros al sudeste de Soria (Castilla y León), en la Cuenca de Almazán. Su secuencia fosilífera es la más antigua de esta cuenca, de hace unos 40,5 millones de años. En este yacimiento se han recuperado los restos de fauna más ricos de todo el Eoceno continental de la Cuenca del Duero: se han identificado hasta 27 vertebrados, que incluyen peces, tortugas, cocodrilos, perisodáctilos, artiodáctilos, primates y roedores.
Destacan las tres formas de primates encontradas hasta ahora: Mazateronodon endemicus, restos de un adapiforme mayor asignado de manera tentativa a Adapis, y las 22 restos que se presentan en este estudio y que han permitido describir la nueva especie Pseudoloris cuestai.

Fuente: ICP

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Los primeros pobladores humanos de América descendían de gentes de una pequeña región de Siberia

ANTROPOLOGÍA

Matthew Dulik y Theodore Schurr. (Foto: U. Penn)

Una pequeña región montañosa del sur de Siberia pudo albergar la fuente genética poblacional de los primeros nativos americanos, según una nueva investigación. La región, conocida como Altái, está ubicada en la intersección de lo que hoy es Rusia, Mongolia, China y Kazajstán.
Por tanto, entre las personas que pudieron haber salido de la región de Altái, están los ancestros de los primeros nativos americanos. Hace entre 20.000 y 25.000 años aproximadamente, estos humanos prehistóricos llevaron sus linajes genéticos asiáticos hasta los confines de Siberia, y tiempo después a través del estrecho de Bering, que en aquella época se podía recorrer por tierra, hasta llegar al continente americano.
El equipo de Ludmila Osipova, del Instituto de Citología y Genética en Novosibirsk, Rusia, y los antropólogos Sergey Zhadanov, Theodore Schurr, Matthew Dulik, Ayken Askapuli, Lydia Gau, Omer Gokcumen y Samara Rubinstein de la Universidad de Pensilvania en Estados Unidos, analizó la genética de individuos que viven en la república rusa de Altái para identificar marcadores que pudieran vincularlos con los nativos americanos.
Los investigadores analizaron las muestras de la población de Altái en busca de marcadores en el ADN mitocondrial, que se hereda por vía materna, y en el ADN del cromosoma Y, que se transmite sólo del padre al hijo también varón. Además, compararon estas muestras con las recolectadas anteriormente de personas del sur de Siberia, Asia Central, Mongolia, Asia Oriental, y de una gran variedad de grupos indígenas americanos. Debido al gran número de marcadores genéticos examinados, los hallazgos hechos en este estudio tienen un alto grado de fiabilidad y precisión.
Analizando el ADN del cromosoma Y, los investigadores hallaron una mutación única compartida por los nativos americanos y los habitantes del sur de Altái en el linaje conocido como Q.
Calculando cuánto tiempo tardaron en aparecer las mutaciones detectadas, los investigadores han llegado a la conclusión de que el linaje del sur del Altái se separó genéticamente del linaje de los nativos americanos hace entre 13.000 y 14.000 años, una época que concuerda con la cronología asociada a la teoría de que se produjo una importante migración de personas desde Siberia hasta América hace entre 15.000 y 20.000 años.

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La sonda espacial Juno realiza su primer cambio de trayectoria en su viaje hacia Júpiter

ASTRONÁUTICA

La sonda Juno. (Foto: NASA/JPL-Caltech)

La nave Juno de la NASA ha efectuado con éxito su primer cambio de trayectoria en el vuelo interplanetario que la llevará finalmente a Júpiter, el planeta más grande del sistema solar. La maniobra es la primera de la docena de encendidos planeados de los propulsores para ejecutar maniobras, que, durante los próximos cinco años, mantendrán a Juno en el rumbo adecuado para su encuentro con Júpiter.
Durante la reciente operación de corrección del rumbo, los propulsores para maniobras estuvieron activados 25 minutos, consumieron cerca de 3,11 kilogramos de combustible, y cambiaron la velocidad de la nave en 1,2 metros por segundo.
La próxima maniobra importante de Juno se producirá a finales de Agosto de 2012, cuando realice la primera de dos maniobras destinadas a prepararla para su retorno temporal en Octubre de 2013 a las inmediaciones de la Tierra, donde aprovechará esta cercanía para ganar más velocidad gracias a la acción del campo gravitatorio terrestre, con el consiguiente ahorro de combustible. Los viajes mediante asistencia gravitacional permiten no tener que cargar a bordo cantidades ingentes de combustible, que podrían incluso hacer inviable una misión, aunque implican que la nave deba seguir un camino indirecto para alcanzar su punto de destino, un camino que puede incluir volver a pasar por las cercanías de la Tierra.
Lanzada el 5 de agosto de 2011, Juno lleva recorridos en el momento de escribir estas líneas 452 millones de kilómetros de su viaje de 2.800 millones de kilómetros a Júpiter, una distancia mucho mayor que la que separa a ese planeta de la Tierra en línea recta, pero que difícilmente se puede acortar por cuanto esa y las otras sondas interplanetarias lanzadas carecen de suficiente combustible como para emprender un trayecto directo, debiendo contentarse con trayectorias curvas, que recuerdan un poco al ascenso a una colina por carretera. Actualmente, la nave viaja a una velocidad de 77.100 kilómetros por hora con respecto al Sol. La velocidad con respecto a la Tierra es de 107.000 kilómetros por hora.
Una vez en órbita a Júpiter, a donde llegará en Julio de 2016, la sonda orbitará alrededor del planeta durante aproximadamente un año (33 órbitas) y utilizará su colección de ocho instrumentos científicos para investigar por debajo de la oscura cubierta de nubes que oculta al gigante gaseoso, a fin de obtener así más información sobre los orígenes, estructura, atmósfera y magnetosfera de Júpiter, e intentar detectar la existencia de un núcleo sólido en el planeta.
La misión terminará en Octubre de 2017.
Un dato llamativo acerca de la Juno es que obtiene la energía para sus sistemas eléctricos de paneles solares. Recordemos que la órbita de Júpiter se encuentra cinco veces más lejos del Sol que la seguida por la Tierra, de tal modo que el planeta gigante recibe 25 veces menos luz solar que nosotros. Juno es la primera nave alimentada por energía solar que ha sido diseñada por la NASA para operar a gran distancia del Sol. A fin de captar la suficiente luz solar, la superficie de sus paneles solares es bastante grande. Tres paneles solares se extienden hacia afuera desde el cuerpo hexagonal de la Juno, dando a la nave espacial un tamaño global de unos 20 metros de punta a punta. Está previsto que los paneles solares permanezcan expuestos a la luz del Sol continuamente hasta el fin de la misión, excepto por unos minutos durante ese paso futuro de la nave cerca de la Tierra.

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La memoria de corto plazo se basa en oscilaciones sincronizadas de ondas cerebrales

NEUROLOGÍA

Un mono, haciendo una tarea de memoria. (Foto: © Stefanie Liebe, MPI for Biological Cybernetics)

Retener datos en la memoria durante poco tiempo es una tarea aparentemente sencilla y cotidiana. Usamos la memoria de corto plazo cuando recordamos un número telefónico nuevo si no encontramos algo con qué anotarlo, o para encontrar en una sección de una tienda la prenda de vestir que nos ha gustado al verla desde fuera a través de un ventanal. Sin embargo, a pesar de la aparente simplicidad de estas acciones, usar la memoria de corto plazo es un acto cognitivo complejo que implica la participación de varias regiones cerebrales. Y de hecho, no ha habido consenso en la comunidad científica ni siquiera sobre si las diferentes regiones del cerebro cooperan al crear recuerdos, y en tal caso cómo lo hacen.
Un grupo de investigadores, del Instituto Max Planck para la Cibernética Biológica en Tubinga, Alemania, y la Universidad Tecnológica de Graz en Austria, está ahora más cerca de responder a esa pregunta. Ellos han comprobado que hay oscilaciones entre regiones diferentes del cerebro que son cruciales para recordar visualmente las cosas durante un período corto de tiempo.
Desde hace tiempo, se sabe que hay regiones en la parte frontal del cerebro que están implicadas en la memoria de corto plazo, y que el procesamiento de la información visual se produce principalmente en la parte posterior del cerebro. Sin embargo, para recordar debidamente información visual durante un período corto de tiempo, estas regiones distantes necesitan coordinar e integrar la información.
Los científicos observaron que, en cada una de las dos regiones cerebrales, la actividad cerebral mostraba oscilaciones intensas en un determinado conjunto de frecuencias llamado banda theta. Estas oscilaciones no se producían independientemente una de la otra, sino que su actividad estaba sincronizada en el tiempo.
El equipo de Stefanie Liebe, Nikos Logothetis, Gregor Rainer y Gregor Hoerzer registró la actividad eléctrica en un área visual y en la parte frontal del cerebro en monos. Los científicos mostraban a los animales imágenes idénticas o distintas a intervalos cortos mientras registraban su actividad cerebral. Luego, los animales tenían que indicar si la segunda imagen era la misma que la primera.
Cuanto más sincronizada era dicha actividad cerebral, mejor podían recordar los animales la imagen inicial. De este modo, los investigadores pudieron establecer una relación directa entre lo que observaban en el cerebro y la eficacia del animal al intentar recordar cosas.

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Descifrando el lenguaje químico de ciertos gusanos

BIOQUÍMICA

Grupo de gusanos. (Foto: Frank Schroeder, BTI/Cornell)

Se ha comprobado recientemente que un tipo de gusanos cuenta con un lenguaje muy evolucionado, mediante el cual los individuos combinan "palabras" químicas para crear mensajes moleculares precisos que controlan la conducta social.
Los resultados de esta investigación prometen ser de ayuda en la tarea de desarrollar nuevos tratamientos para más del 20 por ciento de la población mundial infectada con nematodos y para los agricultores cuyas cosechas son destruidas por plagas de gusanos.
La estrategia se basaría en usar el lenguaje propio de los gusanos para enviarles mensajes que alteren su desarrollo y reproducción o que les atraigan a sitios mortíferos.
Por ejemplo, los investigadores, del Instituto Boyce Thompson (BTI), en la Universidad de Cornell, y el Instituto Tecnológico de California (Caltech), encontraron varias moléculas que los nematodos usan en mensajes con la instrucción de dispersarse. Estas moléculas constan sólo de dos bloques de construcción. Pero al agregar un tercer bloque, se cambia el significado por completo: En vez de decir algo comparable a "Váyanse", el mensaje se convierte en algo así como "Que todo mundo venga aquí".
Los mensajes de los nematodos se vuelven aún más complejos mediante la combinación de dos o más moléculas diferentes, al igual que al combinar diferentes palabras en una frase, el significado del mensaje se vuelve más complejo.
Mediante la combinación de moléculas que incluyen diferentes tipos de bloques químicos, los gusanos han desarrollado un sofisticado lenguaje químico que utilizan para organizar sus comunidades. El descubrimiento abre una nueva ventana hacia la química de la vida, y sugiere que muchas otras especies animales, incluyendo los vertebrados, pueden producir moléculas de señalización similares para controlar el comportamiento y otras funciones biológicas.
En el siguiente paso de esta línea de investigación, el equipo de Frank Schroeder y Stephan von Reuss explorará cómo el sistema nervioso de los gusanos detecta y descifra los diferentes mensajes químicos.

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Bacterias que viven entre los hielos de los glaciares polares

MICROBIOLOGÍA

El glaciar Store. (Foto SU)

La parte inferior de un glaciar no es el lugar más hospitalario de la Tierra, pero al menos dos tipos de bacterias viven allí sin dificultades especialmente severas. Una investigación ha permitido averiguar cómo lo consiguen y de qué modo les llegan los nutrientes. Microorganismos comparables podrían vivir en Marte hoy en día.
Las bacterias (Chryseobacterium y Paenisporosarcina) fueron recolectadas en glaciares de dos lugares de la base de la capa de hielo oriental de la Antártida.
El estudio lo ha llevado a cabo el equipo de la microbióloga Corien Bakermans de la Universidad Estatal de Pensilvania en Altoona y el geólogo Mark Skidmore de la Universidad Estatal de Montana.
Las bacterias mostraron signos de respiración en un ambiente de hielo creado en el laboratorio que fue diseñado para imitar lo más fielmente posible las temperaturas y el contenido de nutrientes encontrados en la parte inferior de glaciares del Ártico y la Antártida.
Se determinó el nivel de respiración midiendo la cantidad de dióxido de carbono en el hielo generado en el laboratorio.
Los niveles de dióxido de carbono en este hielo, que acogía a las bacterias, indicaron que la respiración tenía lugar a temperaturas que oscilaban entre 33 grados centígrados bajo cero y 4 bajo cero.
La tasa de respiración de los microbios aumentaba conforme se elevaba la temperatura. Aunque las tasas de respiración de las bacterias son lentas en comparación con la respiración humana, los microbios pudieron sobrevivir y conservar su estructura celular en todo el rango de temperaturas observado.
Las bacterias de este experimento obtienen energía del acetato. De un modo comparable en ciertos aspectos a la respiración humana, los microbios absorben las moléculas, extraen energía de ellas, y expulsan dióxido de carbono como producto de desecho.
Parece que donde mejor se desarrollan estas bacterias es en las grietas y hendiduras del hielo. Las fisuras en el hielo crean canales que permiten que circulen el agua y los nutrientes. Resulta difícil el intercambio de nutrientes en el hielo. Pero parece que estos canales dan a los microbios acceso a estos nutrientes.
Lo descubierto en este estudio podría ser aplicable a la búsqueda de vida en planetas del tipo de Marte, tal como comenta Bakermans, ya que algunos lugares de Marte se encuentran en el mismo rango de temperaturas existente durante el experimento.

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El genoma del gorila, secuenciado

BIOLOGÍA

La gorila a quien se le ha secuenciado el genoma, Kamilah, en el Zoo de San Diego (EE UU). (Imagen: Universidad Pompeu Fabra)

Los gorilas comparten el 98% del material genético con los humanos, con quien tuvieron un antepasado común hace unos ocho millones de años. Las conclusiones del trabajo de más de 70 investigadores de 20 laboratorios de siete países, coordinados por el Welcome Trust Institute (Reino Unido) y con participación española, ofrecen una visión más precisa del proceso evolutivo que dio lugar a la aparición del ser humano y supone un importante recurso para la conservación de los gorilas.
La secuenciación y el análisis del nuevo genoma, que se publica esta semana en Nature, se suma al del ser humano, chimpancé y orangután. El investigador del Instituto de Biología Evolutiva (Universidad Pompeu Fabra-CSIC), Tomás Marqués-Bonet, ha liderado el análisis de la organización estructural del genoma en comparación con otros homínidos y explica a SINC su importancia clínica, porque los resultados ayudarán a comprender los mecanismos de la evolución humana y el origen de muchas enfermedades: “Entre el 5% y el 10% de las regiones del material genético del gorila se repiten y provocan enfermedades que también se dan en humanos, como el autismo y la esquizofrenia”.
Además, el investigador destaca la síntesis de evidencias genéticas y fósiles del estudio: “Este es el primer artículo que ha intentado encontrar un punto común con la paleoantropología para acercarla al estudio molecular de una especie”.
El chimpancé es el gran simio más cercano al hombre, pero las técnicas genómicas para comparar las cuatro especies de primates han confirmado que un tercio del genoma del gorila está más cercano evolutivamente al humano o al chimpancé que estos dos últimos entre ellos.
Después de comparar miles de genes compartidos entre los grandes simios, el estudio sugiere que hay grupos genéticos relacionados con la percepción auditiva y el desarrollo cerebral que se encuentran entre los que más rápido han cambiado en el linaje del gorila y de los humanos. Esto sugeriría que ciertas particularidades generalmente asociadas a la condición humana, como la evolución de los genes auditivos asociados con el lenguaje, no serían exclusivos de la especie y estarían compartidos con los gorilas.
El genoma de gorila que se ha analizado es el de un ejemplar de hembra occidental (Gorilla gorilla gorilla), llamada Kamilah, del Zoo de San Diego (EE UU). Para la comparación de la secuencia de ADN, se ha utilizado el material genético de un individuo macho oriental (Gorilla beringei) del Zoo de Amberes (Bélgica), Mukisi. Se ha visto que las dos subespecies de gorila actualmente existentes, los gorilas del este (Congo, Ruanda y Uganda) y los gorilas del oeste (Gabón y Camerún), se especializaron hace 1,75 millones de años.
Nature es la revista científica que ha publicado la secuenciación del genoma de los grandes simios. El primer estudio, del año 2005, analizó el material genético del chimpancé, con quien el ser humano comparte el 99% del genoma. El año pasado, el orangután mereció la portada de la revista, con quien la coincidencia genética es del 96%. Ahora, el gorila ocupa un lugar intermedio entre ellos.
“Hasta ahora habíamos estudiado el chimpancé para vernos de cerca y el orangután para vernos de lejos como especie. Por eso, el gorila era el gran olvidado. Aún así, se tenía que hacer”, reconoce Marqués-Bonet a SINC.
La próxima secuenciación de un genoma analizará el material genético de los bonobos, una investigación liderada por el Instituto Max Planck (Alemania), en el que Marqués-Bonet ya está inmerso.

Fuente: SINC

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Borrar información produce calor

FÍSICA

El calor que se disipa al borrar información siempre es mayor que el límite de Landauer. (Imagen: Mixy Lorenzo)

Hace 50 años el físico Rolf Landauer, de IBM, predijo que cuando se elimina información, como hacemos habitualmente en un ordenador, se libera energía. Ahora, investigadores europeos lo han confirmado mediante un experimento con un bit de memoria, según publican en la revista 'Nature'. Los resultados demuestran la íntima relación entre la teoría de la información y la termodinámica.
“Cada vez que borres la información que almacena un dispositivo, como el disco duro de un ordenador, se liberará calor y el dispositivo se calentará”, explica a SINC Eric Lutz, investigador de la Universidad de Augsburg (Alemania) y coautor de un estudio en el que se valida experimentalmente el principio de Landauer.
Este principio, establecido en 1961 por el físico Rolf Landauer de IBM, afirma que cualquier transformación irreversible desde un punto de vista lógico, como suprimir un bit de información, disipa calor. Se denomina ‘límite de Landauer’ a la cantidad mínima de calor que se puede producir cuando se elimina un bit de información.
El nuevo estudio, que se publica en Nature, demuestra mediante un experimento que el calor disipado es siempre mayor que el límite de Landauer. Los investigadores lo han comprobado colocando una partícula de vidrio en una trampa óptica (un potencial de pozo doble modulable) para crear un modelo genérico de un bit de memoria, con dos estados: 0 y 1.
“Hemos medido el calor que se produce durante el borrado de ese bit de información y los datos revelan que el calor disipado se podía aproximar al límite de Landauer, pero que nunca lo excedía”, subraya Lutz.
Hasta ahora resultaba muy difícil validar el principio del físico de IBM por la dificultad de realizar experimentos con una sola partícula y medir la baja disipación de calor. De hecho, la energía que genera el borrado de un bit de información ha resultado ser de tan sólo unos 3x10-21 julios a temperatura ambiente.
Los resultados del estudio también demuestran la “íntima conexión” –según señala el artículo– entre la teoría de la información y la termodinámica, dos ámbitos que ya relacionaba Landauer en sus propuestas.
Lutz recuerda que la generación de calor es “uno de los principales problemas que dificultan la miniaturización de los ordenadores”. La disipación de energía que realizan los circuitos de sílice actuales al realizar una operación lógica es del orden de 1.000 veces más que el límite de Landauer, pero los científicos esperan alcanzar esa meta en los próximos 20 ó 30 años.

Fuente: SINC

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¿La materia y la antimateria tienen el mismo peso?

FÍSICA

Allen Mills. (Foto: Mills lab, UC Riverside)

¿La antimateria se comporta ante la gravedad de un modo distinto a como lo hace la materia? Un equipo de físicos se ha propuesto hallar la respuesta. Si la encuentran, ésta podría explicar por qué hoy en día no hay antimateria de manera natural en el universo, excepto durante instantes fugaces cuando es creada en el marco de fenómenos astrofísicos de alta energía. La explicación también permitiría averiguar por qué el universo se está expandiendo, aparentemente a una velocidad cada vez mayor.
Cada partícula de materia tiene una antipartícula correspondiente de antimateria. Los electrones son partículas negativamente cargadas que rodean el núcleo de cada átomo. El positrón es la antipartícula del electrón, y exhibe una carga positiva. Cuando la materia ordinaria entra en contacto con la antimateria, ambas tienden a aniquilarse mutuamente.
Cuando un electrón se encuentra con un positrón, ambos pueden sufrir una aniquilación mutua o bien formarse el positronio, un átomo parecido al hidrógeno, brevemente estable. La estabilidad de un átomo de positronio se ve entonces amenazada de nuevo cuando este átomo choca con otro de positronio. Una colisión de dos átomos de positronio puede producir su aniquilación mutua, acompañada por la producción de radiación gamma, o la creación de una molécula de positronio.
En 1946, John Wheeler predijo una serie de "agregados" materia-antimateria. Pronosticó la existencia del positronio, el ión del positronio y la molécula de positronio doble. El positronio se descubrió en 1951 en experimentos hechos por Martin Deutsch. Allen Mills produjo iones de positronio (dos electrones y un positrón) en 1981 en los Laboratorios Bell.
Los positrones suelen ser efímeros porque tienden a combinarse rápidamente con los electrones. Pero, almacenando los positrones en una "botella magnética", los físicos han podido prolongar la vida de los positrones y agrupar millones de ellos juntos.
Los físicos David Cassidy y Allen Mills, de la Universidad de California en Riverside, han dado el primer paso para medir la caída libre del positronio, al lograr poner en práctica un método para separar el positrón del electrón en el positronio, de modo que este sistema inestable se resista a la aniquilación mutua el tiempo suficiente para que los físicos midan en futuros experimentos el efecto que la gravedad tiene sobre él.

Cassidy y Mills esperan dar este verano el siguiente paso en sus experimentos sobre la gravedad.
Si descubren que la antimateria y la materia no se comportan del mismo modo, esto sacudiría más de un cimiento de la física hoy aceptada. En la actualidad, se asume que la materia y la antimateria son exactamente iguales, con excepción de sus valores en algunas propiedades como la carga. Hay sin embargo un cabo suelto. Si tan parecidas son, resulta razonable asumir que ambas fueron creadas en iguales cantidades en el Big Bang. Sin embargo, el universo actual está dominado por la materia, en tanto que la antimateria es virtualmente inexistente. La explicación a este enigma no está aún clara, aunque se barajan algunas teorías, que podrían ser demostradas o descartadas en los experimentos futuros. Una teoría obvia es que materia y antimateria no sean tan parecidas como una imagen y su reflejo en un espejo, sino que presenten otras diferencias, como por ejemplo de masa. Por ello, los físicos están buscando esa y otras posibles diferencias entre materia y antimateria.

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Una región cerebral implicada en el habla no está donde se creía

NEUROLOGÍA

La zona donde reside el habla. (Foto: U. Georgetown)

Una investigación ha demostrado que un área del cerebro que se creía que era donde se procesa el lenguaje humano fue identificada incorrectamente en su día. Los autores del nuevo estudio también han descubierto el área correcta responsable del habla. Como consecuencia de estos hallazgos, cabe esperar que se produzcan avances clínicos sobre los problemas neurológicos precisos subyacentes en pacientes que después de una lesión cerebral pasan a sufrir trastornos del habla.
En el siglo XIX, el neurólogo alemán Carl Wernicke identificó, mediante estudios de lesiones y derrames cerebrales, un área ubicada en la parte posterior de la corteza cerebral como el lugar donde se procesa el habla.
Sin embargo, ahora el equipo de los neurólogos Josef Rauschecker y Iain DeWitt, del Centro Médico de la Universidad de Georgetown, ha mostrado que esta área está realmente unos tres centímetros más cerca de la parte frontal del cerebro y en el otro lado de la corteza auditiva. Eso es como a kilómetros de distancia en términos de la arquitectura y las funciones del cerebro, tal como indican los investigadores, quienes analizaron los datos aportados por más de 100 estudios sobre imágenes del cerebro.
Los libros de texto ahora tendrán que ser corregidos, tal como advierte Rauschecker.
El nuevo estudio muestra que el área real de procesamiento del habla coincide con la encontrada recientemente en primates no humanos, lo cual sugiere que el origen del centro del lenguaje humano es más antiguo de lo que se pensaba.
Anteriormente, otros investigadores llegaron a la misma conclusión que Rauschecker y DeWitt, obteniendo reacciones de escepticismo o por lo menos levantando una gran polémica. Sin embargo, el encendido debate sobre dónde está exactamente el Área de Wernicke parece haber llegado a su fin, ya que la investigación de Rauschecker y DeWitt aparentemente aporta las pruebas definitivas.

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