Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 862829 veces)

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Cygnus-X: Herschel nos muestra al ‘cisne’ en todo su esplendor

ASTRONOMÍA

(Foto: ESA/PACS/SPIRE/Martin Hennemann & Frédérique Motte, Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/Irfu – CNRS/INSU – Univ. Paris Diderot, France)

Una caótica maraña de filamentos de polvo y gas conforma la matriz donde se está formando una nueva generación de estrellas masivas, tal y como se puede ver en esta impresionante imagen de Cygnus-X, tomada por el telescopio espacial Herschel de la ESA.
Cygnus-X es una región de formación de estrellas extremadamente activa, ubicada a unos 4.500 años-luz de la Tierra, en la constelación de Cygnus, el Cisne.
Gracias a la capacidad de Herschel para captar luz en la banda del infrarrojo lejano, los astrónomos pueden estudiar regiones como ésta, en las que las estrellas fueron calentando lentamente el polvo que las rodeaba, agrupándolo en densos cúmulos en los que se continuarán forjando nuevas estrellas.
Los tonos blancos marcan aquellas zonas en las que no hace mucho que se formaron nuevas estrellas a partir de nubes turbulentas de polvo y gas, como las que se pueden ver en la mitad derecha de la imagen.
En esa región, los filamentos de polvo y gas se entrelazan y colapsan, dando lugar a densos nudos en los que se formarán nuevas estrellas. Por otra parte, la inmensa radiación emitida por las estrellas recién nacidas es capaz de arrastrar el material que las rodea, creando una burbuja a su alrededor.
En el centro de la imagen, la intensa radiación y los fuertes vientos emitidos por las estrellas, que permanecen ocultas a estas longitudes de onda, han calentado y despejado parcialmente el medio interestelar, que brilla en un tono azulado.
La parte izquierda de la imagen está dominada por un gran pilar de gas, cuya forma recuerda al cuello de un cisne.
Cerca de la esquina inferior derecha se puede distinguir una inmensa burbuja de polvo y gas, que parece haber sido expulsada por una estrella súper masiva que se encuentra en su centro, aunque no se pueda ver directamente en esta imagen.
Las hileras de objetos rojos y compactos esparcidas por toda la imagen se corresponden con las semillas, todavía frías, de lo que terminará convirtiéndose en una nueva generación de estrellas.
Esta imagen demuestra la extraordinaria capacidad de Herschel para estudiar el proceso de formación de las estrellas masivas, y de su influencia sobre el medio interestelar que las rodea, con un nivel de detalle sin precedentes en la banda del infrarrojo lejano.

Fuente: ESA

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El crecimiento coordinado entre tejidos y órganos depende de una hormona

BIOLOGÍA

Una hembra adulta de Drosophila melanogaster con déficit de DIPL8 muestra asimetría entre el tamaño de sus alas. (Foto: Andrés Garelli y María Domínguez)

Una investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España ha descubierto la hormona que coordina el crecimiento de los tejidos y los órganos en la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster). El hallazgo ha sido publicado en la revista Science.
Según el estudio, la hormona Drosophila Insuline-Like Peptide 8 (DILP8) es secretada por los tejidos periféricos durante el proceso que adapta el desarrollo corporal y el crecimiento coordinado entre órganos y tejidos. De la misma forma, esta hormona también es secretada como respuesta frente a tejidos dañados, ya que inhibe la producción de hormonas como la Ecdisona, lo que retrasa la madurez sexual hasta que el proceso de crecimiento ha concluido con éxito.
La investigadora del Instituto de Neurociencias (centro mixto del CSIC y la Universidad Miguel Hernández de Elche) María Domínguez, que ha dirigido el estudio, explica: “Todos los organismos, incluido el hombre, coordinan de forma misteriosa el crecimiento de los distintos órganos y partes del cuerpo, manteniendo la proporción entre ellos y una casi perfecta simetría bilateral”. Según Domínguez, “hasta el momento, no se había descubierto ninguna señal que controlara este proceso, pero su precisión sugería la existencia de alguna forma de comunicación entre ellos”.
DILP8 se ha revelado como la responsable de este elevado nivel de coordinación. Los experimentos llevados a cado por el equipo de Domínguez indican que un déficit de DILP8 genera ejemplares de drosophila asimétricos, desproporcionados y con una mayor variabilidad en su tamaño y en su edad de maduración sexual.
Además, la hormona también se produce a niveles elevados en zonas que sufren procesos de regeneración y de cáncer. Por ello, Domínguez considera que el descubrimiento podría ser una “herramienta para comprender, diagnosticar y tratar esta dolencia”. De la misma forma, el hallazgo también contribuirá a entender “la relación entre obesidad, estatura y pubertad”, concluye la investigadora del CSIC.

Fuente: CSIC

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Nanopartículas para una conversión más eficaz de CO2 en metano o metanol

QUÍMICA

Las nanopartículas de oro y cobre combinadas se convierten en polvo. (Foto: Zhichuan Xu)

El cobre es uno de los pocos metales que pueden convertir el dióxido de carbono (CO2) en hidrocarburos con un consumo energético relativamente bajo. Usado como electrodo y estimulado con el debido voltaje, el cobre actúa como un potente catalizador, desencadenando una reacción electroquímica con el dióxido de carbono que produce, a partir del mismo, metano o metanol.
Investigadores de diversas partes del globo han estudiado el potencial del cobre como un medio barato y energéticamente eficiente de reciclar el dióxido de carbono emitido en bastantes centrales eléctricas. La idea, en esencia, es que en vez de ser liberado a la atmósfera, al CO2 se le haría circular por un catalizador de cobre, gracias a lo cual se obtendría metano, que a su vez serviría de combustible para la propia central termoeléctrica. Este sistema podría reducir considerablemente las emisiones de CO2, un preocupante gas con efecto invernadero, en las centrales termoeléctricas alimentadas con carbón o con gas natural.
Pero el cobre se oxida con bastante facilidad, como se aprecia por el color verdoso que a menudo acaba tomando. Por ello, este metal es inestable, lo que puede enlentecer significativamente su reacción con el dióxido de carbono y derivar ello hacia una formación importante de subproductos indeseados como el monóxido de carbono y el ácido fórmico.
Ahora, unos investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), situado en Cambridge, Estados Unidos, ha presentado una solución que puede reducir aún más la energía que necesita el cobre para procesar al dióxido de carbono, logrando al mismo tiempo que el metal sea mucho más estable. El grupo ha diseñado nanopartículas de cobre con un poco de oro, que es resistente a la corrosión y la oxidación. En las pruebas realizadas, los investigadores observaron que esa presencia discreta del oro vuelve al cobre mucho más estable. En los experimentos, se recubrió los electrodos con las nanopartículas híbridas, y se comprobó que se necesitaba mucha menos energía para lograr que estas nanopartículas reaccionasen del modo deseado con el dióxido de carbono, en comparación con lo que sucede al usar nanopartículas de cobre puro.
Los resultados obtenidos por el equipo de Kimberly Hamad-Schifferli, Yang Shao-Horn, Zhichuan Xu y Erica Lai abren el camino hacia una forma potencialmente eficaz desde el punto de vista energético de recortar las emisiones de dióxido de carbono de bastantes centrales termoeléctricas. Con los métodos más convencionales, lo habitual es tener que gastar mucha energía en convertir el CO2 en algo útil. El nuevo sistema basado en las nanopartículas híbridas de cobre y oro puede representar el avance definitivo para cambiar esa situación.

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La Luna se creó exclusivamente de la Tierra

ASTROQUÍMICA

Nicolas Dauphas. (Foto: Lloyd DeGrane)

Un nuevo análisis químico de material lunar recogido por los astronautas del programa Apolo en los años 70, contradice la teoría muy aceptada de que una gigantesca colisión entre la Tierra y un objeto del tamaño de Marte produjo la Luna hace 4.500 millones de años.
En el escenario de esa colisión descomunal, las simulaciones por ordenador sugieren que la Luna tiene dos progenitores: la Tierra y un hipotético cuerpo planetario al que los científicos llaman "Theia". Sin embargo, un análisis comparativo de isótopos de titanio de la Luna, la Tierra y meteoritos, hecho por el equipo de Junjun Zhang de la Universidad de Chicago, indica el que material de la Luna vino únicamente de la Tierra.
Si la Luna fuera hija de dos objetos, tal como sucede en los seres humanos, la Luna habría heredado parte del material de la Tierra y parte del material del otro astro, aproximadamente mitad y mitad, según razona Nicolas Dauphas, profesor de Ciencias Geofísicas en la Universidad de Chicago y coautor del estudio. "Lo que hemos descubierto es que "la niña" no parece diferente en comparación con la Tierra. Podríamos decir que es como una niña con un único progenitor".
Los resultados de este estudio van a suscitar una fuerte polémica, ya que, si la Luna se formó exclusivamente de la Tierra, hay que explicar cómo sucedió tal cosa, y las hipótesis existentes al respecto presentan todas ellas algún punto débil.
Por ejemplo, una vieja idea, por mucho tiempo abandonada, es que la Luna surgió desgajándose de una Tierra fundida, que giraba muy rápidamente debido a un gigantesco impacto. Esta idea explica la similitud entre la Tierra y la Luna, pero cómo una masa grande y concentrada podría girar lo bastante rápido como para dividirse en dos, sigue careciendo de una explicación convincente.
Según otra hipótesis, la Tierra colisionó con un cuerpo helado carente por completo de titanio. Sin embargo, no existen cuerpos formados únicamente por hielo en el sistema solar. Siempre tendrían una fracción importante de material mineral, por lo que deberían tener alguna cantidad de titanio.
Cabe también la posibilidad de que Theia hubiera tenido la misma composición que la Tierra, pero es poco probable a juzgar por la opinión ampliamente aceptada de que la Tierra acumuló material muy variado durante decenas de millones de años gracias a las colisiones con cuerpos más pequeños provenientes de diferentes regiones del sistema solar en desarrollo.
El origen de la Luna sigue, por tanto, envuelto en el misterio. Y, tal como señala Dauphas, 40 años después de los viajes tripulados a la Luna, todavía no ha terminado la labor de investigación de las muestras de rocas lunares traídas a la Tierra por los astronautas del programa Apolo.
Lejos de ser mera historia, el programa Apolo sigue pues aportando vías para hacer nuevos hallazgos científicos.

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Viajar desde la órbita terrestre a la lunar usando sólo 100 mililitros de combustible

ASTRONÁUTICA

Consumiendo sólo 100 mililitros de combustible, el nuevo motor podría permitir a un satélite de 1 kilo de peso, que estuviera en órbita a la Tierra, viajar hasta entrar en órbita a la Luna. (Imagen: EPFL)

Imagínese llegar a la Luna usando sólo la décima parte de un litro de combustible. Parece ciencia-ficción, pero ya no lo es. El primer prototipo de un nuevo motor ultracompacto que permitirá a pequeños satélites viajar más allá de la órbita terrestre ya está saliendo del laboratorio donde fue construido.
El motor es muy compacto y eficiente. El prototipo sólo pesa unos 200 gramos, incluyendo el combustible y el sistema electrónico de control. Consumiendo sólo 100 mililitros de combustible, este motor podría permitir a un satélite de 1 kilogramo de peso, que estuviera en órbita a la Tierra, alejarse de ella hasta ponerse en órbita a la Luna.
El objetivo del pequeño motor es reducir drásticamente el costo de la exploración espacial, y de ese modo dar inicio a una nueva era de la exploración espacial.
El desarrollo es obra de especialistas de la Escuela Politécnica Federal de Lausana en Suiza, y otras entidades europeas, entre las que cabe citar a la Universidad Queen Mary de Londres, el Westfield College en la misma ciudad británica, las empresas holandesas TNO y SystematIC Design B.V., y la compañía sueca Nanospace AB.
El revolucionario motor es de tipo iónico. La propulsión iónica ejerce una aceleración muy pequeña pero durante un largo periodo de tiempo. No sirve, por ejemplo, para enviar una nave desde la superficie de la Tierra al espacio. Pero en cambio sí permite hacer viajes por él. Como la nave propulsada de este modo acelera muy despacio, puede transcurrir mucho tiempo hasta que alcance el punto de destino. En el caso del nuevo motor, y para el ejemplo del satélite de 1 kilo de peso enviado a una órbita lunar, el viaje duraría unos seis meses. Después de esos seis meses de aceleración, la velocidad del satélite habrá pasado de la inicial de 24.000 kilómetros por hora, conseguida con el lanzamiento, hasta 42.000 kilómetros por hora. La aceleración es la misma que haría aumentar la velocidad de un automóvil desde 0 hasta 100 kilómetros por hora en 77 horas.
El nuevo minimotor usa como combustible (aunque en realidad éste no sufre combustión alguna) un "líquido iónico", en este caso el compuesto químico EMI-BF4, que en otros sectores industriales es utilizado como disolvente y electrolito. Se compone de moléculas cargadas eléctricamente, los iones. Estos iones se extraen del líquido y luego son expulsados por medio de un campo eléctrico para generar el empuje. Éste es uno de los principios subyacentes en el motor iónico; el combustible no se quema, es expulsado.
En el motor desarrollado por el equipo, integrado, entre otros, por Herbert Shea y Muriel Richard, el flujo de iones se emite desde un conjunto de toberas minúsculas y numerosas (hay más de mil por centímetro cuadrado). El combustible primeramente es guiado por la acción de capilares desde un depósito hasta las microtoberas, donde luego se extraen los iones mediante la acción de un electrodo de 1.000 voltios, se aceleran y finalmente se emiten por la parte posterior del satélite. La polaridad del campo eléctrico se invierte cada segundo, por lo que son expulsados todos los iones, tanto positivos como negativos.
El motor está específicamente diseñado para impulsar satélites de hasta 100 kilogramos como mucho.
Se prevé que el prototipo se emplee en CleanSpace One, un satélite desarrollado en la Escuela Politécnica Federal de Lausana que está diseñado para limpiar desechos espaciales en órbita a la Tierra, y en la OLFAR, una flota de diminutos satélites holandeses que registrará señales de radio de frecuencia ultrabaja en la cara oculta de la Luna.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=YJlSI_l5g4M[/youtube]

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Las propiedades electrónicas del grafeno se presentan como un mosaico irregular

CIENCIA DE LOS MATERIALES

“Inhomogeneidad” de las propiedades electrónicas de grafeno sobre un substrato de óxido de silicio. (Imagen: UAM)

El grafeno, un material que consiste básicamente en una lámina de grafito de un único átomo de espesor, se considera como el material clave para los dispositivos tecnológicos del futuro. Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han descubierto que sus propiedades electrónicas se presentan como un mosaico irregular. Se trata de un conocimiento que abre la puerta al diseño de dispositivos en los que se puedan controlar las propiedades electrónicas del grafeno a través de una interacción grafeno-substrato definida por el usuario, según el estudio.
El grafeno es un material atómicamente fino con interesantes propiedades y un prometedor futuro en la industria electrónica. No obstante, las características y rendimiento de los sistemas electrónicos basados en grafeno varían de dispositivo a dispositivo. Esta variabilidad se debe a la interacción con la superficie (substrato) sobre la que yace el grafeno, que generalmente es óxido de silicio.
Se sabe que la interacción grafeno-substrato tiene su origen en las cargas eléctricas atrapadas en el substrato, la cuales generan un campo eléctrico suficientemente intenso como para modificar localmente a escala atómica las propiedades electrónicas del grafeno. Un estudio reciente del Laboratorio de Bajas Temperaturas de la Universidad Autónoma de Madrid, publicado en la revista Carbon, ha encontrado que el efecto de una carga eléctrica individual alcanza una distancia de unos 5 nanómetros, y que la distribución de las cargas atrapadas en el substrato es irregular aunque la distancia promedio entre las mismas es de unos 20 nanómetros. De esta forma, aproximadamente un tercio de la superficie del grafeno tiene sus propiedades electrónicas fuertemente distorsionadas, formando algo parecido a un mosaico irregular de “inhomogeneidades” electrónicas, señala el estudio.
Para llevar a cabo este trabajo, los investigadores de la UAM desarrollaron un instrumento especial: un microscopio combinado de fuerzas atómicas y efecto túnel capaz de detectar las inhomogeneidades en las propiedades electrónicas del grafeno, depositado sobre substratos tanto conductores eléctricos como aislantes.
En suma, el trabajo profundiza en el conocimiento de la interacción electrónica grafeno-substrato, abriendo la puerta al diseño de dispositivos en los que se puedan controlar las propiedades electrónicas del grafeno a través de una interacción grafeno-substrato definida por el usuario, aseguran los investigadores.

Fuente: UAM

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La fuente más probable de la materia de los agujeros negros supermasivos

ASTROFÍSICA

Un agujero negro capturando una estrella de un grupo binario. (Foto: Ben Bromley, University of Utah)

Los agujeros negros son objetos en el espacio tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de su gravedad, aunque potentes chorros de luz y otras formas de energía pueden ser emitidos desde las inmediaciones de un agujero negro a medida que gas, polvo y astros son arrastrados hacia él.
Los agujeros negros pequeños son el resultado del colapso de estrellas individuales. Pero los centros de la mayoría de las galaxias, incluyendo nuestra propia Vía Láctea, están ocupados por lo que se conoce popularmente como agujeros negros "supermasivos". Se trata de agujeros cuya masa suele ser de entre un millón y diez mil millones de veces la masa de nuestro Sol.
Los astrofísicos han debatido mucho sobre cómo han podido crecer tanto los agujeros negros supermasivos durante los 14.000 millones de años transcurridos desde que se formó el universo. Unos creen que los agujeros negros crecen principalmente por la succión de grandes cantidades de gas; otros defienden la teoría de que crecen sobre todo mediante la captura y absorción de estrellas.
La segunda fuente de "nutrición" parece ser la más probable, a juzgar por los resultados de un estudio llevado a cabo por el equipo del astrofísico Ben Bromley de la Universidad de Utah, en Estados Unidos.
Para empezar, en el centro de las galaxias a veces hay gas, y a veces no.
En cambio, por lo que se sabe de las muchas observaciones de galaxias, casi siempre hay estrellas en su zona central.
La investigación ha permitido además dar con un mecanismo que explicaría por qué las estrellas son tan propensas a ser tragadas por esos agujeros negros. La clave es la particular vulnerabilidad de los sistemas binarios (parejas de estrellas), que además son bastante abundantes.
Una pareja de estrellas orbitándose mutuamente es en muchos aspectos un objeto individual mucho más grande que el tamaño de las estrellas individuales, por lo que interactuará con el agujero negro de un modo mucho más eficiente. Ni siquiera tiene el sistema binario que acercarse mucho al agujero negro para que el equilibrio entre ambas estrellas se altere y como consecuencia, una de ellas sea capturada por el agujero negro mientras la otra queda libre y puede alejarse.
En la investigación también han trabajado los astrónomos Scott Kenyon, Margaret Geller y Warren Brown, todos del Observatorio Astrofísico Smithsoniano en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos.

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El mecanismo principal de la Gran Extinción de hace 450 millones de años

GEOLOGÍA

Fósiles de fines del Periodo Ordovícico. (Foto: Caltech)

La segunda extinción masiva más grande en la historia de la Tierra coincidió con una corta pero intensa era glacial durante la cual se formaron enormes glaciares y descendió el nivel del mar. La extinción masiva de fines del Periodo Ordovícico, que ocurrió hace unos 450 millones de años, acabó con un 75 por ciento de las especies marinas vivas en aquel entonces. En aquella época, América del Norte era una isla-continente, a la que los geólogos llaman Laurentia, ubicada en los trópicos.
Aunque desde hace tiempo la comunidad científica asume que esa extinción masiva estuvo asociada a un cambio climático, hasta ahora no se sabía cómo exactamente la produjo.
Ahora, unos científicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech), y la Universidad de Wisconsin en Madison han establecido un marco de trabajo para medir el alcance de los factores que pudieron conducir a una extinción masiva, y ya han obtenido algunos resultados esclarecedores.
Comparando los grupos de especies, o géneros, que se extinguieron durante la catástrofe, con los que sobrevivieron a ella, el equipo de Seth Finnegan, Woodward Fischer, Shanan Peters y Noel Heim ha conseguido determinar la importancia relativa de varias variables para que un género se extinguiera durante un intervalo de 50 millones de años en torno a la época de la extinción masiva.
Los factores predictivos más fuertes de la extinción en Laurentia han resultado ser el porcentaje perdido del hábitat de un género cuando bajó el nivel del mar, y la capacidad de un género de tolerar un intervalo más amplio de temperaturas. Los grupos que perdieron gran parte de su hábitat a medida que crecieron las capas de hielo y se redujo el nivel del mar, y los grupos que siempre habían estado confinados a aguas tropicales cálidas, fueron los más propensos a extinguirse como consecuencia del cambio climático rápido.

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Activación de defensas en vegetales mediante el sentido del tacto

BOTÁNICA

Una oruga se pasea por encima de una planta. (Foto: Rice U.)

Un nuevo estudio ha revelado que bastantes vegetales son capaces de valerse de su sentido del tacto para protegerse contra algunas amenazas. Cuando estas plantas notan que las están tocando, asumen, y suele ser cierto, que se trata de insectos herbívoros u otras amenazas parecidas. Su reacción consiste en activar ciertas defensas químicas que las ayudan a protegerse de insectos y hongos.
En el estudio se ha comprobado que tocar mucho a una planta hace que ésta se ponga en guardia y eleve sus niveles de defensas químicas.
El equipo de Wassim Chehab, del Departamento de Bioquímica y Biología Celular de la Universidad Rice, en Houston, Texas, ya sabía por estudios anteriores que los vegetales modifican su crecimiento en reacción al tacto, pero ignoraba el alcance total de la respuesta.
En la nueva investigación se utilizó como planta modelo a la Arabidopsis thaliana, común en estudios sobre vegetales, para verificar la idea de que la alteración en el crecimiento inducida por el tacto era regulada por una hormona vegetal llamada jasmonato.
El jasmonato desempeña un papel crítico en la activación de las defensas de los vegetales contra insectos herbívoros. Cuando aumentan los niveles de jasmonato, la planta incrementa la producción de metabolitos que provocan problemas digestivos a los herbívoros. Las defensas del jasmonato, que también protegen contra algunas infecciones por hongos, son empleadas por casi todos los vegetales, incluyendo a especies como el arroz, el maíz y el tomate. Este estudio brinda la primera evidencia de que estas defensas se activan cuando las plantas son tocadas. En el estudio, eran alumnos universitarios los que tocaban a las plantas en un laboratorio, pero los investigadores asumen que esta misma respuesta es la que habrían tenido estas plantas si hubieran sido tocadas por animales, incluyendo a insectos, y probablemente también por el viento.
Las plantas no pueden moverse, así que tiene su lógica evolutiva que posean un sentido del tacto muy desarrollado para poder reaccionar con rapidez ante cambios en su entorno, tal como razona Janet Braam, del equipo de investigación y catedrática del citado departamento de la Universidad Rice. En un experimento de una investigación anterior, ella y sus colegas usaron herramientas de la biotecnología para producir una planta que brillaba en los lugares en que era tocada. También mostraron que las plantas de Arabidopsis que eran tocadas muy a menudo, crecían mucho menos y más despacio.
En este nuevo trabajo, se ha comprobado que el jasmonato interviene en esta respuesta de crecimiento en la Arabidopsis. Se ha verificado también que las plantas que son tocadas repetidamente, tienen niveles altos de jasmonato, y por tanto son más resistentes a los ataques de hongos e insectos.
Las plantas no basan su producción de jasmonato sólo en el sentido del tacto, sino también en otras señales, pero el sentido del tacto ejerce un papel muy importante.
En la investigación también han trabajado Chen Yao, Zachary Henderson y Se Kim, de la Universidad Rice.

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La estrategia de las orugas que se defienden de sus atacantes vomitándoles encima

ZOOLOGÍA

Una oruga regurgitando. (Foto r Mike Speed)

Algunos animales tienen modos extraordinarios para defenderse contra sus enemigos. De entre los que se valen de medios químicos, muchos emplean venenos. Sin embargo, las orugas de la mariposa Pieris brassicae, conocida, entre otros nombres populares, como mariposa de la col, se protegen de sus depredadores vomitándoles encima.
Estas orugas, como ocurre en muchas otras especies que tienen defensas antidepredador, viven en grupos para que el número de individuos les brinde más seguridad. Sin embargo, muchos estudios han mostrado que muy a menudo el tamaño de un grupo no influye sobre la probabilidad de sobrevivir.
¿Por qué?
Un nuevo estudio, realizado por el equipo de Andrew Higginson, de la Universidad de Bristol, y Mike Speed, de la Universidad de Liverpool, ambas instituciones en el Reino Unido, ha permitido encontrar la respuesta.
Esas orugas están menos dispuestas a recurrir a su singular mecanismo de defensa cuando están en grupo que cuando están solas. Esa reticencia es suficiente para anular los beneficios derivados de estar en un grupo.
Las orugas de esta especie tienen motivo para usar con moderación su arma de regurgitación defensiva, ya que perder alimento a través del vómito ralentiza el crecimiento, reduce las probabilidades de supervivencia e incluso disminuye la capacidad de reproducción de las hembras al reducir el número de huevos.
Como la regurgitación defensiva es muy costosa, a un individuo le conviene más que sea uno de sus hermanos quien vomite para disuadir a un depredador. Por tanto, algunos individuos parecen estar dispuestos a correr el riesgo de no invertir en la costosa defensa y explotar la posibilidad de que otro sujeto lleve a cabo la acción defensiva en su lugar.
Este estudio ayudará a conocer mejor las defensas de muchas orugas e insectos similares, varios de los cuales son plagas importantes de los cultivos. A la postre ayudará en el diseño de métodos más sostenibles de reducir las pérdidas en las cosechas que experimentan los agricultores.

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Tres cosmonautas despegan hacia la estación espacial

ASTRONÁUTICA

(Foto: Energia)

Los tres inquilinos de la estación espacial internacional tendrán pronto, si todo sale bien, a tres compañeros más a bordo del complejo orbital. A las 03:01 UTC del 15 de mayo, despegaba desde el cosmódromo de Baikonur la nave Soyuz TMA-04M (705), transportando al resto de la tripulación de larga duración número 31.
El cohete Soyuz-FG llevó a cabo perfectamente su misión, y situó a su carga en la órbita preliminar esperada. En el interior de la cápsula viajaban los rusos Gennadiy Padalka y Sergey Revin, y el estadounidense Joe Acaba. El primero es uno de los cosmonautas más expertos, ya que acumula 586 días en el espacio tras largas estancias en la estación Mir y en la propia ISS. Revin, en cambio, es un novato espacial, mientras que Acaba ya había viajado en el transbordador Discovery, actuando como astronauta-educador.
La Soyuz abrió sus antenas y paneles solares al alcanzar el espacio. Durante los siguientes dos días maniobraría en diversas ocasiones para aproximar su trayectoria a la de la estación espacial, con la cual tendría que unirse el 17 de mayo, junto al módulo ruso Poisk. A partir de ese momento la tripulación de la ISS volverá a estar formada por seis personas. Los recién llegados pasarán entonces cuatro meses trabajando en el complejo. La expedición número 31 finalizará cuando Kononenko, Kuipers y Pettit regresen a la Tierra el 1 de julio, momento a partir del cual se iniciará la expedición 32, a la espera de la llegada del relevo (Malenchenko, Williams y Hoshide), que despegará el 15 de julio.
Padalka, Revin y Acaba tendrán una estancia muy ocupada. Además de los habituales trabajos de mantenimiento y científicos, estarán presentes durante la llegada de la primera cápsula Dragon que deberá ser acoplada a la estación, y también supervisarán la llegada de una nave de carga Progress y otra japonesa HTV.
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Diseñan nuevos sistemas de ayuda a la conducción parcialmente autónomos

INGENIERÍA

Simulador de Cidaut utilizado en el proyecto ISi-PADAS para investigar el comportamiento del conductor. (Foto iCYT)

Muchos de los vehículos que están actualmente en el mercado incorporan sistemas avanzados de ayuda a la conducción (los denominados sistemas ADAS, por sus siglas en inglés), como son los detectores de ángulo muerto o el avisador de cambio de carril, herramientas que contribuyen a incrementar la seguridad vial. Con el fin de dar un paso más en este sentido, los mayores expertos a nivel internacional trabajan ya en sistemas PADAS, sistemas de asistencia a la conducción que incorporan una nueva variante: el actuar de forma parcialmente autónoma.
Desarrollar una metodología innovadora para diseñar y validar nuevos sistemas PADAS es el objetivo de un proyecto europeo del VII Programa Marco en el que ha colaborado, como único socio español, el centro tecnológico Cidaut de Valladolid. Se trata del proyecto ISi-PADAS, en el que han participado 11 centros de investigación, universidades y empresas de cuatro países.
El papel de Cidaut, como explica a DiCYT la investigadora María Alonso, se ha centrado en dos aspectos. El primero ha sido el estudio de la influencia del factor humano en la conducción, en lo que el centro trabaja desde hace de cerca diez años. La idea es tratar de contrarrestar los errores que pueda tener el conductor en determinadas situaciones, como la distracción, teniendo en cuenta que los sistemas de ayuda a la conducción tradicionales pretenden evitar situaciones de peligro y que los accidentes siguen produciéndose “quizá porque la actuación del conductor no es la óptima”. “Realizamos dos tipos de ensayos, unos en situación de tráfico real y otros en un simulador de conducción que tenemos en nuestras instalaciones y que cuenta con tres pantallas frontales y tres traseras que simulan una situación de tráfico real”.
En concreto, analizaron cómo influye la distracción en la conducción. “Estudiamos dos tipos de distracción, la cognitiva y la visual. La primera en el simulador y en situación de tráfico real, al ser menos peligrosa, y la segunda en el simulador, ya que puede conllevar situaciones como salidas de vía”, detalla Alonso.
En el ensayo sobre distracción cognitiva el conductor debía realizar un recuento numérico relativamente complejo, contar de tres en tres. Los investigadores instalaron distintos sensores en el automóvil para controlar parámetros como la velocidad, la distancia con el vehículo precedente o la posición lateral en el carril, “variables del comportamiento del conductor que se ven afectadas en situación de distracción cognitiva”. Posteriormente, se pasó esa información al proyecto “para que fuera tenida en cuenta en el diseño de los sistemas de asistencia a la conducción parcialmente autónomos”.
El fin, añade, es que ante una situación crítica “el sistema entre en funcionamiento y actúe por sí solo”. La otra parte en la que ha trabajado Cidaut en el marco del proyecto, que ha concluido recientemente, ha sido el diseño de una interfaz a nivel de simulación donde se muestran los avisos del sistema parcialmente autónomo. En este sentido, se ha trabajado sólo con herramientas de apoyo al control longitudinal, es decir, dirigidas al mantenimiento de la velocidad y la distancia relativa con el vehículo precedente. Concretamente, se ha trabajado con un sistema de aviso de colisión frontal y con un sistema que, ante una situación de peligro, adapta la velocidad marcada teniendo en cuenta la distancia con el vehículo situado justo delante. Al producirse una situación crítica, la herramienta anuncia su puesta en marcha activando avisos acústicos y visuales, e incluso se ha añadido una parte táctil.
Tal y como detalla a DiCYT la investigadora de Cidaut, en cada caso emite un aviso diferente. Mientras que en el sistema de colisión frontal muestra, en el velocímetro, un icono de un vehículo y tres niveles de peligro diferentes dependiendo de la gravedad de la situación; el otro sistema se activa automáticamente y muestra un testigo, también en el velocímetro, para que el conductor sepa que el sistema parcialmente autónomo ha entrado en funcionamiento y que su velocidad está marcada, emitiendo sólo la alerta si se produce algún fallo.Según subraya María Alonso, el enfoque del proyecto ISi-PADAS es teórico y metodológico, profundizando “en cómo deben diseñarse estos sistemas en parte autónomos”, razón por la que no se ha desarrollado un prototipo para llevar al mercado. No obstante, los resultados del trabajo “están puestos a disposición de la industria”.
A nivel general, la metodología desarrollada en el proyecto ISi-PADAS se apoya en los tres pilares de la conducción: el conductor, el vehículo y el entorno. De este modo, se han diseñado unos modelos teóricos que representan a cada uno de estos tres componentes y que tratan de predecir cómo se puede comportar el conductor ante diferentes situaciones relacionadas con el entorno o con el propio vehículo. Para ello, se han llevado a cabo simulaciones “aceleradas” con las distintas situaciones que se pueden dar.
“En lugar de hacer ensayos, costosos en tiempo y recursos, se han realizado simulaciones que permiten saber con qué probabilidad se producen determinados riesgos y se ha utilizado este conocimiento en el diseño de los sistemas PADAS”, recuerda la investigadora de Cidaut.

Fuente: Cristina G. Pedraz/DICYT

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Computación cuántica sin interferencias externas

COMPUTACIÓN

Viatsheslav Dobrovitski. (Foto: Ames RL)

Se ha logrado superar un obstáculo importante para la computación cuántica: Cómo proteger la información cuántica de la degradación causada por el entorno mientras simultáneamente se realizan cálculos en un sistema cuántico de estado sólido.
Un grupo dirigido por el físico Viatsheslav Dobrovitski, del Laboratorio Ames, en Estados Unidos, y que incluyó a científicos de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, la Universidad de California en Santa Bárbara, y la Universidad del Sur de California, ha dado este gran paso adelante en el uso del movimiento de núcleos y electrones individuales para el procesamiento cuántico de información, superando el problema de las interferencias externas.
El gran avance logrado consiste en que estos científicos han conseguido desacoplar qubits individuales del entorno, de modo que conservan su información y a la vez se preserva el acoplamiento entre los propios qubits.
El descubrimiento abre la puerta a una computación cuántica robusta con dispositivos de estado sólido y al uso de tecnologías cuánticas para mediciones magnéticas de precisión atómica a escala nanométrica.
Los investigadores han demostrado que la técnica puede ser usada para el procesamiento cuántico de información a pequeña escala. Dobrovitski y sus colaboradores han conseguido ejecutar con éxito el algoritmo de búsqueda cuántica de Grover, un método para búsquedas en listas aleatorias. En este caso, usaron su sistema híbrido de estado sólido para buscar correctamente en una lista de cuatro elementos.
Esta es la primera vez que se demuestra un cómputo cuántico robusto usando un sistema de estado sólido con espines individuales. Dobrovitski y sus colaboradores han mostrado que aún con las inevitables imperfecciones de los experimentos, es viable usar este sistema para realizar procesamiento cuántico de información de un modo que supera a su homólogo clásico, la computación electrónica convencional, porque, y esto es importantísimo, para una lista de cuatro elementos, el dispositivo cuántico encuentra correctamente el elemento deseado examinando la lista de una sola vez (los cuatro elementos al mismo tiempo), mientras que la computación clásica, limitada por las leyes de la física que gobiernan los fenómenos en los que se basa, inspecciona los cuatro elementos de uno en uno.
Aunque una lista de cuatro elementos es una lista pequeña, considere la posibilidad de una lista aleatoria de un millón de elementos. Usando la computación clásica, se necesitaría de alrededor de 500.000 consultas. Pero, usando el procesamiento cuántico de información, sólo se necesitan 1.000 consultas, lo cual muestra hasta qué punto el procesamiento cuántico de información será más rápido en comparación con los ordenadores clásicos actuales.

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Descubren en ámbar la primera evidencia de polinización

PALEONTOLOGÍA

Reconstrucción de Gymnopollisthrips sobre un órgano ovulífero de un gingko extingido. (Imagen: Enrique Peñalver)

Hace 110 millones de años, en plena era de dinosaurios, un grupo de insectos que transportaba polen quedó atrapado en gotas de resina. Eran cuatro hembras de tisanópteros —o trips—, con el cuerpo recubierto de granos de polen, que se han conservado hasta ahora en una pieza de ámbar de Álava. Se trata de la evidencia de polinización más antigua conocida hasta hoy, y la única del Mesozoico (hace entre 250 y 65 millones de años).
Los expertos Enrique Peñalver y Eduardo Barrón, del Instituto Geológico y Minero de España (IGME); Xavier Delclòs, del departamento de Estratigrafía, Paleontología y Geociencias Marinas de la Universidad de Barcelona (UB); y Carmen Soriano, del Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón, entre otros, presentan este nuevo hallazgo: cuatro hembras de tisanópteros conservadas en ámbar de Álava desde hace entre 105 y 110 millones de años, con el cuerpo cubierto de polen de gimnospermas.
El fósil principal se digitalizó con holotomografía de sincrotrón en Grenoble (Francia) para conocer la distribución de los granos de polen en el cuerpo, de manera que se generó una película que permitía apreciar en tres dimensiones este diminuto fósil y el polen que transportaba.
Según el estudio que se publica en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), una de las hembras quedó atrapada en la resina cuando transportaba 140 granos, mientras que otra transportaba 137 granos. Estos insectos, de menos de dos milímetros de longitud, presentan en su cuerpo unos pelos con pequeños anillos seriados, que no se habían visto nunca antes, que facilitan la recogida y transporte del polen. Estos pelos son similares a los pelos plumosos del cuerpo de las abejas, que realizan la misma función.
Los investigadores también han encontrado machos, pero sin estos pelos y sin polen. Los insectos se han descrito dentro de un nuevo género cuyo nombre, Gymnopollisthrips, hace referencia a las gimnospermas, al polen y a los trips. A partir del conjunto de fósiles, los expertos han descrito dos especies, G. minor y G. maior.
Este género extinto, Gymnopollisthrips, pertenece a una familia que existe actualmente, la Melanthripidae. Todos los datos, incluido el de la cantidad de granos transportados por cada hembra, indican que los Gymnopollisthrips eran un eficiente polinizador, a la altura de los polinizadores de angiospermas actuales más eficientes.
Las plantas necesitan intercambiar el polen para reproducirse, y los insectos son la vía más eficiente. En la actualidad, existen unas 200.000 especies de animales polinizadores, la mayoría de ellos insectos.
La polinización por insectos —especialmente mariposas, abejas y moscas— es un proceso que siempre se asocia a las plantas con flores (angiospermas), de las que actualmente hay más de 240.000 especies. Los tisanópteros son unos insectos diminutos, considerados polinizadores poco eficientes durante mucho tiempo, que se alimentan generalmente de tejidos vegetales y polen —normalmente de angiospermas.
La polinización de gimnospermas por parte de insectos es un fenómeno muy raro. Las gimnospermas actuales, como los pinos, los abetos, las araucarias y las cicas, polinizan a través del viento, que transporta el polen al azar. Hace 110 millones de años, en pleno Cretácico (hace entre 135 y 65 millones de años), los bosques estaban constituidos principalmente por gimnospermas, y las angiospermas eran una minoría.
En ese periodo, las gimnospermas resiníferas produjeron mucha cantidad de resina, que ahora se encuentra fosilizada en forma de ámbar, por ejemplo en las piezas de Álava. El estudio concluye que el polen, perteneciente al grupo Cycadopites, pudo producirlo algún tipo de ginkgo o de cica, que actualmente son grupos relictos.
De los ginkgos, ahora solo sobrevive una especie, el Ginkgo biloba, que se considera un fósil viviente. Los granos de polen de esta especie son muy pequeños, de unas 20 milésimas de milímetro, y debían de tener una superficie con cierta capacidad adherente, según se desprende de los agrupamientos observados en el ámbar. Estos dos rasgos son característicos del polen que precisa de los insectos para dispersarse a otras flores.
Por otra parte, se conocen cicas polinizadas por escarabajos y trips. El único caso conocido de un género de trips que poliniza exclusivamente un grupo de cicas se da en Australia. Pero el hallazgo en ámbar español no está relacionado con estos casos australianos, aunque parezca lo contrario.
Según los expertos, los pelos anillados para recolectar y transportar el polen no surgieron por una presión de selección evolutiva para la polinización. Respecto a los insectos, la polinización que producían debía de ser accidental, aunque el proceso sí debía de implicar cierta presión selectiva para la planta. El beneficio para los trips únicamente se puede comprender si transportaban polen para alimentar a sus larvas.
Eso sugiere que estas nuevas especies debieron de formar colonias con cierta sociabilidad. Este fenómeno, desde la subsociabilidad hasta la verdadera sociabilidad, se ha descrito en algunas especies de trips actuales. No obstante, los fósiles en ámbar encontrados en el norte de España no aportan ningún dato más sobre las posibles características de las colonias.
Aun así, es más probable que las larvas habitasen en los órganos ovulíferos de algún tipo de ginkgo, donde podrían congregarse y hallar un medio protegido. En los yacimientos españoles de ámbar de esa época se encuentran muchos restos de hojas y órganos ovulíferos de un tipo de ginkgo extinto.
La evolución conjunta de las angiospermas y los insectos supuso un gran éxito y determinó el desplazamiento de las gimnospermas debido a una intensa competencia. Esta revolución en los ecosistemas terrestres estaba en sus inicios cuando se produjo la resina que originó el ámbar en España.
Únicamente el ámbar puede mostrar un comportamiento conservado con tanto detalle tras millones de años, como es esta secuencia del proceso de polinización por insectos.
Este hallazgo indica que los trips pudieron constituir uno de los primeros grupos de insectos polinizadores de la historia geológica, mucho antes de que algunos de ellos pasaran a ser polinizadores de las angiospermas.
Los ejemplares del nuevo estudio publicado en el PNAS pertenecen a la colección del Museo de Ciencias Naturales de Álava. Su investigación ha sido posible gracias al apoyo de la Diputación Foral de Álava y a la financiación de un proyecto de I+D del Ministerio de Economía y Competitividad.

Fuente: U. Barcelona

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La Tierra según el satélite Electro-L

Se ha dado a conocer un video, que agrupa una secuencia de imágenes, que muestra la superficie de la Tierra desde gran altitud. Se han obtenido con una cámara de alta resolución instalada en el satélite ruso Electro-L 1, que ofrece una resolución de 1 km. La cámara toma una fotografía cada media hora.

Fuente: Roskosmos

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