Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 860276 veces)

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La amistad entre el perro y el hombre nació en Europa

ANTROPOLOGÍA

Fósiles de perros antiguos en Europa. (Foto: Del Baston)

El perro no siempre fue el mejor amigo del hombre. Hubo un tiempo en el que los cánidos eran salvajes y no se relacionaban con los seres humanos. Ahora, un equipo internacional de científicos ha identificado el momento de la historia en el que los lobos fueron domesticados, un proceso que ocurrió en Europa hace más de 19.000 años.
El trabajo, portada esta semana de la revista Science y en el que participan varios investigadores españoles, señala que los cazadores recolectores que habitaron el viejo continente fueron los responsables de amaestrar y domar a las especies de lobos salvajes de las que descienden los perros actuales.
“Hemos demostrado con evidencias genéticas que el centro de domesticación del perro fue, sin duda, Europa hace alrededor de 19.000 y 32.000 años y que la población de lobos que dio origen a los perros modernos está probablemente extinta”, explica a SINC Olaf Thalmann, autor principal de la investigación.
“Otros estudios anteriores localizaban esta domesticación en regiones como Eurasia, en Oriente Próximo o Asia oriental. Sin embargo, estos nuevos datos indican que fue en el viejo continente”, aclara Jennifer Ann Leonard, investigadora de la Estación Biológica de Doñana del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
Para comprobar el origen de los perros actuales, los científicos compararon las secuencias genéticas de muchas razas de cánidos contemporáneos con las extraídas de los fósiles en Asia, Europa y otros regiones del mundo. Los resultados concluyeron que los perros modernos están más estrechamente ligados a la cadena genética de los antiguos lobos europeos que a los de otras zonas.
Este adiestramiento fue un proceso largo y gradual en el que confluyeron varios acontecimientos. “La protección de otros depredadores puede haber desempeñado un papel importante en el inicio de la relación entre el perro y el hombre, aunque más tarde se produjeron actividades como el pastoreo y la caza; y cambios morfológicos como el color del pelaje y el tamaño de los animales”, indica Thalmann.
Según los expertos, en el origen de esta relación ambas especies se beneficiaron de una coexistencia inicial. Por un lado, los lobos aprovecharon los restos de comida que dejaban los humanos en los lugares de caza o cerca de sus asentamientos. Por contra, los humanos se beneficiaron de la protección y defensa frente a otros depredadores que les ofrecían los lobos al merodear en las proximidades de sus poblados.
Este nuevo estudio contradice las teorías anteriores que señalaban que los lobos acudían a los asentamientos humanos por el olor de la comida y los campos de cultivo, entre otras hipótesis.
Además, los científicos señalan que, una vez se produjo este acercamiento entre especies, los cazadores recolectores comenzaron a alimentar con plantas y restos de animales a los lobos salvajes. Se iniciaba en ese momento, hace más de 19.000 años, la domesticación canina. “Esta cercanía provocó una interacción más intensa, el adiestramiento y la incorporación de estos animales a los asentamientos”, detalla Thalmann.
En esta línea, un estudio publicado a principios de año en la revista Nature señalaba que una dieta rica en almidón fue fundamental para que las especies de lobos salvajes prosperaran junto a los hombres.
En este trabajo los científicos identificaron 36 regiones que contienen los genes implicados en el desarrollo del cerebro y la asimilación del almidón y que, según los expertos, estuvieron detrás de la selección evolutiva de los perros.
“Esto indica que la domesticación del perro puede estar relacionada con el desarrollo de la agricultura”, apuntaba Erik Axelsson, investigador de la Universidad de Uppsala.

Fuente: SINC

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El cometa ISON sufre un estallido de actividad y ya es observable a simple vista

ASTRONOMÍA

ISON desde el OSN (11 de octubre). (Foto: Fernando Moreno (IAA-CSIC))

El cometa ISON ha sorprendido a los astrónomos con un reciente estallido de actividad que ha aumentado considerablemente tanto su producción de gases como su brillo, hasta el punto de hacerlo observable a simple vista. Investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (España) participan en diversas campañas de observación diseñadas para estudiar el cometa antes y después de su paso por el perihelio, el momento de su máximo acercamiento al Sol, y analizar sus características y actividad en detalle.
Los cometas, pequeños cuerpos sólidos helados, sufren modificaciones dramáticas según se aproximan al Sol y aumenta la temperatura: los hielos se calientan, evaporan (subliman) y arrastran consigo los granos de polvo, que al quedar libres reflejan la luz solar y dan lugar a la coma (la mancha difusa central que envuelve al núcleo) y las colas. Sin embargo, también pueden producirse episodios más violentos de actividad, en los que el brillo del cometa se intensifica súbitamente, como acaba de ocurrir en ISON.
Pablo Santos Sanz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en una campaña de observación de ISON desde el radiotelescopio IRAM de treinta metros, ha informado de un aumento de unas quince veces en la sublimación de ácido cianhídrico (HCN) en apenas cuarenta y ocho horas, y diversas fuentes apuntan también a un aumento de la sublimación de agua, todo lo que hace que el cometa sea ya prácticamente visible a simple vista sin instrumentos ópticos (en un cielo con condiciones de visibilidad óptimas).
"Una posible explicación para el estallido reside en que el eje de rotación ha estado bastante alineado con la dirección Sol-cometa, de modo que solo un hemisferio del núcleo cometario ha recibido radiación y puede haber "hielos frescos" (en el otro hemisferio) que apenas hayan recibido luz solar hasta ahora. Conforme ISON se vaya acercando al sol irá cambiando también la posición del punto subsolar en el cometa y, por tanto, habrá partes que de repente reciban radiación y puedan sublimar", indica José Luis Ortiz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).
El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) mantiene un puesto destacado a nivel internacional en ciencia cometaria, como muestra su participación en la misión Rosetta (ESA), que próximamente alcanzará el cometa 67 P/Churyumov-Gerasimenko. Científicos del centro participan en numerosas campañas de observación desde distintos observatorios (Observatorio de Calar Alto, Observatorio de Sierra Nevada, Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma, radiotelescopio IRAM en el Pico Veleta...) para extraer el máximo de información del acercamiento de ISON al Sol.
Así, se obtendrá un espectro integral y casi simultáneo de varios lugares de la coma de ISON, lo que permitirá determinar qué moléculas se hallan presentes a lo largo de toda la coma o “atmósfera” del cometa y en qué cantidad. Se buscará un compuesto nunca hallado en cometas derivado del fósforo, un elemento esencial para la vida, así como hielos o granos de polvo de carácter orgánico. Se determinará la tasa de producción de gas del cometa y se estudiarán las propiedades de las partículas de polvo, e incluso se realizará un seguimiento de su variabilidad en función de su posición con respecto al Sol y del índice de rotación del núcleo.
C/2012 S1 (ISON) fue descubierto el 21 de septiembre de 2012 por astrónomos rusos, empleando un telescopio de la Red Internacional Científica Óptica cuyo acrónimo en inglés dio nombre al cometa. Aunque las primeras noticias apuntaban a que ISON brillaría más que la luna llena, lo que llevó a considerarlo "el cometa del siglo", ya sabemos que esas estimaciones eran demasiado optimistas. Sin embargo, la evolución de un cometa depende de tantos factores (tamaño del núcleo, composición, órbita, densidad, rotación, número de veces que ha pasado cerca del Sol, etc...), que resulta prácticamente imposible predecir cuánto brillará.
ISON muestra peculiaridades que lo convierten en un interesante ejemplar: según las estimaciones de su órbita, se trata de un cometa que procede de la nube de Oort, una burbuja que rodea todo el Sistema Solar y que, se cree, está formada por los restos de la nebulosa que dio lugar al Sol y los planetas hace cuatro mil seiscientos millones de años. La nube de Oort alberga los núcleos cometarios que dan lugar a los cometas de largo periodo y, en este sentido, ISON ofrece la oportunidad de estudiar un cometa nuevo, recién llegado de los confines del Sistema Solar y posiblemente, con algunas de las claves físicas y químicas para entender la formación, historia y evolución del mismo.
ISON presenta además otro interesante aliciente: prácticamente rozará el Sol el próximo 28 de noviembre. Durante su perihelio, o punto de la órbita más próximo a nuestra estrella, el cometa se hallará a solo 2,7 radios solares (1,8 millones de kilómetros) del Sol y alcanzará temperaturas de unos cinco mil grados, lo que presenta excitantes posibilidades: puede que ISON sufra, debido al calor, un intenso periodo de actividad derivado no solo de la sublimación del hielo sino también de los silicatos o incluso metales, lo que liberaría gran cantidad de polvo y aumentaría considerablemente el brillo. Pero también puede ocurrir que, debido a las fuerzas de marea o el calor producido por el Sol, el núcleo de ISON termine fragmentándose o vaporizándose, como ha ocurrido con más de dos mil cometas incluidos en la categoría de sungrazer comets (cometas que rozan el Sol).

Fuente: IAA

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El enigma del raro patrón del oxígeno en las rocas más antiguas del sistema solar

ASTROQUÍMICA

Recreación artística de la formación de polvo y rocas en la nebulosa solar. (Imagen: NASA)

Durante mucho tiempo, un misterio ha desconcertado a la comunidad científica: El oxígeno, el elemento más abundante en la corteza de la Tierra, sigue un patrón anómalo en las rocas más antiguas del sistema solar, un patrón que por fuerza debe ser el resultado de un proceso químico diferente a las reacciones químicas bien conocidas que en la Tierra formaron minerales oxigenados.
Los científicos notaron por primera vez la discrepancia hace cuarenta años, en el meteorito Allende, que cayó en México en 1969, y ha sido confirmada en otros meteoritos también. Estos meteoritos figuran entre los objetos más antiguos del sistema solar, que según se cree, se formaron hace casi 4.600 millones años a partir de una nebulosa. La mezcla entre el oxígeno-16 (la forma más abundante, con un neutrón por cada protón) y variantes con un neutrón adicional o dos, es notablemente distinta a la que se observa en rocas de la Tierra, la Luna y Marte.
Cualquiera que sea el origen de la anomalía, es obvio que tuvo que ser un proceso importante en la formación del sistema solar, pero en estas décadas no ha estado claro de qué proceso podría tratarse. Y no se trata de un enigma nimio; siendo el oxígeno el tercer elemento más abundante en el universo y uno de los principales elementos formadores de rocas, esta variación entre diferentes cuerpos del sistema solar tiene numerosas implicaciones para la geoquímica y para los mecanismos de formación de planetas rocosos como la Tierra.
El oxígeno-17, con sólo un neutrón extra, se incorpora en las moléculas aproximadamente la mitad de veces que el oxígeno-18, con dos neutrones adicionales. Sin embargo, en estos meteoritos pétreos, los dos isótopos de oxígeno más pesados aparecen en proporciones iguales. Las tasas en las que se incorporaron en los minerales que forman estas rocas primigenias son independientes de sus masas. Mark Thiemens y John Heidenreich encontraron esa proporción independiente de la masa de los isótopos de oxígeno hace treinta años en la formación de ozono, pero el mecanismo para un proceso similar en la formación de los bloques de construcción sólidos de las rocas no se había demostrado experimentalmente antes.
Al recrear las condiciones de la nebulosa solar, cuya masa de gas y polvo se condensó formando nuestra estrella, los planetas y el "material sobrante" de la formación del sistema solar (asteroides, miniplanetas, cometas y demás), el equipo de Mark Thiemens, Subrata Chakraborty y Petia Yanchulova, de la Universidad de California en San Diego, ha identificado la reacción química, gobernada por principios físicos ya conocidos, capaz de generar polvo de silicato a partir de isótopos de oxígeno, y cuyas anomalías isotópicas del oxígeno encajan con lo encontrado en las rocas más antiguas del sistema solar.
En el experimento en el que se reprodujeron tales condiciones, el monóxido de silicio gaseoso reaccionó con el oxígeno y el hidrógeno para formar dióxido de silicio, que es la base de minerales de silicato como el cuarzo que son bastante abundantes en la corteza terrestre. Estas reacciones formaron los primeros materiales sólidos del sistema solar.
Cuando los investigadores recogieron y analizaron el polvo, encontraron una mezcla de isótopos de oxígeno que coincidía con el patrón anómalo encontrado en los meteoritos pedregosos.

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Nueva forma de procesamiento para implantes cocleares que mejora la audición de música

INGENIERÍA

Ilustración de un implante coclear. (Imagen: NIH)

Para muchas personas, la música es un lenguaje universal que une a la gente cuando las palabras no lo hacen. Pero para quienes usan implantes cocleares escuchar música ha sido siempre muy difícil.
Un implante coclear es un pequeño dispositivo electrónico que permite a una persona totalmente sorda, o con graves problemas de audición, percibir el sonido. Una parte del dispositivo se coloca sobre la piel detrás de la oreja, mientras que otra se inserta quirúrgicamente bajo la piel. El implante funciona estimulando directamente el nervio auditivo, saltándose las partes dañadas del oído. Las señales del implante se envían al cerebro, que reconoce las señales como sonidos.
Los implantes cocleares son diferentes de los audífonos. Estos solo aumentan el volumen de los sonidos, realzando las frecuencias con mayor pérdida; una vez amplificados de este modo, los sonidos pueden ser percibidos correctamente por el oído.
Un grupo de científicos de la Universidad de Washington en Seattle, Estados Unidos, ha desarrollado un nuevo modo de procesar las señales en los implantes cocleares para ayudar a los usuarios a escuchar mejor la música. La técnica permite a los usuarios percibir las diferencias entre los instrumentos musicales, mejorando significativamente los implantes cocleares estándar, tal como destaca Les Atlas, profesor de ingeniería electrónica de la citada universidad.
La investigación sobre formas nuevas de procesar las señales de los implantes cocleares no sólo servirá para mejorar la audición de la música sino también probablemente para mejorar la audición del habla en ambientes ruidosos. Los implantes cocleares funcionan bien cuando el ambiente no es ruidoso y las personas hablan de una en una. Pero en habitaciones ruidosas o con varias personas hablando al mismo tiempo, es más difícil entender lo que alguien dice. Esto último les ocurre también a las personas con capacidad auditiva normal, pero el problema se exacerba en los usuarios con implantes cocleares.
Atlas y otros investigadores creen que la capacidad de percibir la música con toda su riqueza de matices sonoros probablemente guarda relación con la capacidad de entender el habla del interlocutor al que se le está prestando atención en un entorno ruidoso.
El equipo de Atlas y Jay Rubinstein, profesor de otorrinolaringología y de bioingeniería, ha completado un estudio sobre ocho usuarios de implantes cocleares, que ha mostrado que usando esta nueva estrategia de codificación ellos pueden distinguir los instrumentos musicales de forma mucho más precisa que con los dispositivos estándar.
Los investigadores esperan afinar el procesamiento de señales para hacerlo compatible con los implantes cocleares existentes en el mercado, para que los usuarios puedan mejorar su percepción musical de manera lo más inmediata posible. También están trabajando en algoritmos para mejorar la percepción del tono y la melodía en usuarios de implante coclear.

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Impresión 3D para el hogar

INGENIERÍA

La impresora RCR-D1 sobre la mesa de una sala de estar. (Imagen: RAScomRAS)

Hasta ahora, la impresión 3D se ha visto mayormente como una actividad exclusiva para diseñadores. Pero comienzan a surgir algunas iniciativas muy interesantes, que ponen la impresión 3D al alcance de cualquier persona, sin que necesite tener conocimientos técnicos de ingeniería ni de diseño. La idea es poner la impresión 3D a un nivel incluso más fácil que el del bricolaje casero.
A grandes rasgos, la impresión 3D es igual que la normal, excepto por el hecho de que la "tinta" se acumula en mayores cantidades, hasta el punto de que la masa va adquiriendo relieve. Imprimiendo en los puntos adecuados, es posible crear de este modo estructuras tridimensionales bastante complejas. Entre las "tintas" más comunes destacan los plásticos, pero se pueden utilizar muchos otros materiales, dependiendo de la impresora y sus accesorios.
Una iniciativa muy interesante surgida en España dentro de esta tendencia de popularización de la impresión 3D es la de RAScomRAS, que mantiene en su web un repositorio de modelos de objetos imprimibles en 3D (o sea fabricables). De modo parecido a descargar una imagen para imprimirla, se puede descargar un modelo para que la impresora 3D fabrique el objeto. Este repositorio de objetos 3D imprimibles, establecido por la empresa española Search and Make S.L., es el primero de esta magnitud que se ha creado en habla hispana. Aquí, diseñadores, desarrolladores y creativos pueden subir sus objetos, los cuales pueden ser descargados por cualquier usuario en cualquier parte del mundo para hacerlos realidad en un rato. Desde figurillas decorativas, a piezas sencillas pero vitales y difíciles de encontrar en tiendas de recambios, la impresión 3D pone al alcance del usuario una cantidad virtualmente ilimitada de objetos.
RAScomRAS trabaja también en el desarrollo de una innovadora y compacta impresora 3D, la RCR-D1, orientada a ese uso fuera de la esfera técnica del que hablábamos al inicio del artículo. Este proyecto, para el que se buscan ahora inversores, completaría el "ecosistema" de impresión 3D para usuarios desde 6 años de edad en adelante al dotarles no solo de los modelos descargables sino también de una impresora 3D lo bastante compacta como para tenerla en una mesa de la sala de estar, a un precio asequible, y muy fácil de usar, hasta el punto de poseer lo que podría describirse como el primer sistema operativo de impresión 3D intuitivo.

El panel de mandos de la impresora, en tableta. (Imagen: RAScomRAS)

Manejar las impresoras de este tipo no será muy distinto a utilizar un smartphone (teléfono inteligente) o un ordenador tableta, ya que vendrán equipadas con una tableta de 7 pulgadas provista de un sistema operativo propio para poder gestionar las impresiones de forma remota e interactuando con aplicaciones propias o de desarrolladores independientes, con tan solo unos toques de pantalla.
La intención es realizar casi todo el trabajo de investigación, desarrollo y fabricación desde España. Desde Austin, Estados Unidos, se distribuirán y ensamblarán todas las impresoras destinadas al mercado del continente americano.
Con un simple cambio de boquilla, las impresoras podrán imprimir en tres dimensiones objetos de plástico, madera, pasta, chocolate (ideal para repostería), y muchos otros materiales, que tendrán como colofón el Polímero de Grafeno, un compuesto de plástico con base de grafeno cuyas múltiples cualidades lo perfilan como un material revolucionario y que la empresa Search and Make S.L. tiene como objetivo de desarrollo para sus impresoras 3D.
La tecnología de esta startup ya tiene presencia en países como Argentina, donde recientemente se ha abierto la primera cadena de cafeterías con impresoras 3D, la 3DLab Fab&Café, donde los clientes puede ir a tomar un café mientras crean objetos, un poco al estilo de los cibercafés pero orientado a la impresión 3D en vez de a navegar por internet. En la cadena 3DLab Fab&Café, el repositorio español es la galería oficial.

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El subsuelo urbano, una inesperada fuente potencial de energía aprovechable

INGENIERÍA

Esquema de la circulación del calor en el subsuelo urbano, con miras a aprovecharlo. (Imagen: AGW / KIT)

La energía geotérmica natural es una bien conocida fuente de energía. Pero una nueva investigación revela ahora la magnitud de lo que podríamos definir como "energía geotérmica artificial". Desde las aguas del alcantarillado, a las instalaciones del trazado subterráneo ferroviario de metro o tren metropolitano, hay muchas fuentes artificiales de calor en el subsuelo de las ciudades.
El propio efecto de "isla de calor urbana", responsable de que las ciudades sean más calurosas que las áreas rurales periféricas, también contribuye a la acumulación de calor bajo tierra. Las carreteras asfaltadas y otras superficies artificiales o selladas con capas artificiales absorben calor del Sol, y a menudo ese calor persiste bajo tierra hasta bastante tiempo después de que la superficie se refresque como por ejemplo al anochecer.
Los autores de la citada investigación, del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT), en Alemania, y el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (también conocido como Escuela Politécnica Federal de Zúrich) han llegado a la conclusión de que el calor del subsuelo urbano puede ser aprovechado para calefacción en invierno, e incluso, con una mayor transformación energética, para alimentar aparatos de aire acondicionado en verano.
En las últimas décadas, las aguas subterráneas en las grandes áreas urbanas, integradas por ciudades adyacentes sin terrenos no urbanizados que las separen, se han estado calentando cada vez más. Por ejemplo, en Karlsruhe, la densidad de flujo térmico medio en los acuíferos del subsuelo era de 759 milivatios por metro cuadrado en 1977. En 2011, se alcanzó una densidad de flujo de calor de 828 milivatios por metro cuadrado. El equipo de Kathrin Menberg, científica del KIT experta en el fenómeno de las islas de calor urbanas, y Philipp Blum, jefe de la División de Ingeniería Geológica del Instituto de Geociencias Aplicadas (AGW por sus siglas en alemán), dependiente del KIT, ha calculado que esta cantidad de calor corresponde a 1 petajulio por año, y que sería suficiente para suministrar calefacción a por lo menos 18.000 hogares en Karlsruhe.
La energía de los acuíferos de agua subterránea cercanos a la superficie se puede aprovechar mediante bombas de calor. El uso de este potencial geotérmico no sólo cubriría parte de la creciente demanda de energía, sino que también reduciría la emisión de gases de efecto invernadero, lo que contrarrestaría el calentamiento de las ciudades.
En la investigación también han trabajado Axel Schaffitel del KIT y Peter Bayer del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich.

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Creados por primera vez minirriñones a partir de células madre humanas

BIOLOGÍA

Estructura renal tridimensional. (Foto: CMRB)

Expertos del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), del Salk Institute de California y del Hospital Clínic de Barcelona han obtenido estructuras renales tridimensionales en cultivo utilizando células madre humanas.
Hasta ahora los científicos habían tenido poco éxito en convertir células madre a células del riñón. Ahora, un equipo dirigido por Juan Carlos Izpisúa Belmonte, director del CMRB, lo ha conseguido. Y no solo esto, han demostrado que las células así creadas son capaces de agregarse en cultivo formando estructuras renales tridimensionales, virtualmente indistinguibles de los riñones embrionarios.
Para los autores, el artículo publicado en la prestigiosa revista Nature Cell Biology supone una revolución en el campo de la biomedicina, ya que los tejidos renales obtenidos serán una valiosa herramienta, a disposición de toda la comunidad científica, para investigar el desarrollo del riñón humano, las causas de las enfermedades renales y probar fármacos en cultivo.
En los casos más graves, las enfermedades renales son incurables y los pacientes requieren diálisis o trasplante renal.
“La obtención de estos primordios celulares genera esperanzas para pensar que un día podamos usar nuestras propias células para regenerar nuestros órganos enfermos, solucionando, con ello, la escasez de órganos para trasplantes”, explica Izpisúa.
Recientemente otros equipos investigadores habían descrito la creación de primordios de cerebro y de hígado a partir de células madre humanas. Así, un grupo japonés creó yemas de hígado funcionales, y un equipo de Viena consiguió microcerebros.
Para crear estas estructuras renales tridimensionales, los investigadores de Barcelona y de California utilizaron células madre embrionarias y células iPS obtenidas a partir de células humanas de la piel.
Los investigadores desarrollaron un protocolo mediante el cual consiguieron convertir las células madre en células progenitoras del sistema de filtración y colección renal en tan solo cuatro días en cultivo. Una vez conseguidas estas células las pusieron en cultivo conjuntamente con células del blastema metanéfrico de ratón (una estructura del riñón embrionario).
El resultado fue que los dos tipos de células se ensamblaron formando estructuras tridimensionales similares al riñón embrionario, con un sistema colector exclusivamente formado por células humanas. Con el tiempo, estas células progenitoras humanas recapitularon, en cultivo, los procesos de desarrollo del riñón humano.
“No solo es la primera vez que somos capaces de generar tejidos renales en cultivo, sino que nuestros estudios han permitido la formación de estructuras tridimensionales típicas de órganos humanos”, explica Ignacio Sancho-Martínez, primer autor del trabajo. “Estas nos permitirán estudiar el desarrollo del riñón e investigar las causas que dan lugar a la aparición de ciertas enfermedades renales”, añade Núria Montserrat, coautora del trabajo.
De hecho, el equipo de Izpisúa evaluó la aplicación de la metodología desarrollada como posible plataforma para el descubrimiento de fármacos y estudios de modelaje de enfermedades renales. Para ello generaron células madre iPS de dos pacientes diagnosticados con enfermedad poliquística renal, una enfermedad de origen genético en la que se desarrollan múltiples quistes en el riñón.
Con estas células, los investigadores también fueron capaces de conseguir células progenitoras del riñón con capacidad de agregarse con células de ratón para formar pequeños primordios de riñón.
“Uno de los aspectos clínicos importantes del presente trabajo es que hace posible reproducir en el laboratorio enfermedades renales humanas y valorar distintas estrategias terapéuticas en modelos in vitro”, aclara Josep Maria Campistol, director del Instituto Clínic de Nefrología y Urología del Hospital Clínic de Barcelona y miembro de la Universidad de Barcelona y el IDIBAPS, quien también participó en el estudio.
La elevada incidencia y el pobre pronóstico de las enfermedades renales son un grave problema de salud pública. El riñón es un órgano con muy poca capacidad de autorrepararse, así que urge conocer mejor el desarrollo y la fisiología de este órgano.
Hasta la fecha no se habían conseguido generar células de riñón en cultivo, siendo este un cuello de botella en la investigación de las enfermedades renales. Además, el riñón tiene una estructura tridimensional muy compleja en la que intervienen muchos tipos celulares.
Según los expertos, este estudio, en el que se ha descrito la creación de minisistemas colectores renales, impulsa el campo de la regeneración renal y acerca la meta de conseguir riñones creados a partir de células madre.

Fuente: CMRB

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Estudian el proceso de formación cerebral en embriones humanos

NEUROLOGÍA

La académica de la Escuela de Medicina de la U. de Santiago, Dra. Lorena Sulz. (Foto: U. de Santiago)

Según algunos reportes, ciertas enfermedades psiquiátricas, como la esquizofrenia o las bipolaridades, tienen origen durante el desarrollo embrionario. Gran parte de los estudios sobre el tema se han llevado a cabo con muestras animales, debido a las limitaciones éticas y el poco acceso a embriones humanos. Es por esto que el campo de la embriología humana relacionado con la neurología es un área que no se ha explorado en profundidad.
Ante esto, la académica de la Escuela de Medicina de la U. de Santiago (Chile), Dra. Lorena Sulz, llevará adelante el proyecto de investigación: “Papel del óxido nítrico en la morfogénesis de la corteza cerebral humana”, que buscará obtener información fundamental para conocer los mecanismos de la formación de las células neuronales en las primeras semanas de gestación.
Dicho estudio, que se desarrollará durante los próximos tres años, es financiado por el Departamento de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (Dicyt) de la U. de Santiago de Chile. La particularidad de este proyecto es que es la primera vez que se abarca esta rama de la embriología en muestras humanas, las que fueron obtenidas de la colección de Embrio-fetología perteneciente a la Institución.
La idea es obtener conocimientos básicos sobre el tema, que permitan dilucidar si la presencia de óxido nítrico también es fundamental en la producción de nuevas neuronas dentro de la corteza humana, puesto que ya es algo comprobado en muestras animales y en los procesos de regeneración neuronal, tanto en humanos como en el ratón. “Queremos ver si se expresa esta molécula en la corteza cerebral en formación e identificar en qué zonas y etapas está presente. Así se puede inferir de forma aproximada en qué proceso está participando”, explica la académica.
El estudio se desarrollará en dos etapas. La primera se enfocará por completo a análisis morfológicos de las células y embriones a utilizar. Esta etapa, que está en pleno desarrollo, permitirá describir el proceso de formación de la corteza cerebral humana. Luego de identificar cada una de las fases, el segundo paso permitirá la identificación de las células que producen el óxido nítrico y el proceso en el cual estaría involucrado.
El estudio será desarrollado en la Unidad de Embriología de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad, liderado por el Dr. Jaime Pereda, co-investigador del proyecto, el Ms. Carlos Godoy y la Dra. Sulz. Los tres profesionales, especialistas en sus áreas de interés, complementan sus trabajos de forma tal que han podido llevar una buena ejecución de sus proyectos. “En lo general, los tres trabajamos juntos porque utilizamos técnicas bastante parecidas, solo que la molécula y el órgano de interés, es distinto y nos hemos acoplado bastante bien”, detalla la Dra. Sulz.
Sin embargo, las expectativas de esta investigación son a largo plazo. La intención es establecer algunas de las bases teóricas de la formación de la corteza cerebral humana, para la formulación de nuevos estudios sobre el tema. Los resultados se transformarán en distintos artículos para publicar en revistas especializadas, además de exponer los conocimientos obtenidos en distintos congresos y seminarios.
Finalmente, la Dra. Lorena Sulz espera que, dentro de la investigación se pueda demostrar que el óxido nítrico, tal como participa en la formación de la corteza cerebral de animales de laboratorio, también lo haga en el caso del ser humano. “Cómo es ciencia básica, dota únicamente en conocimiento. Si se sabe que el óxido nítrico es importante en la formación de la corteza, se podría tener mayor cuidado de no interrumpir esta vía durante el periodo crítico, evitando posibles malformaciones. Podría ser un conocimiento más que aporte al cuidado pre-natal”, concluye la investigadora.

Fuente: U. DE SANTIAGO/DICYT

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Similitudes asombrosas de conducta entre murciélagos y ballenas

ZOOLOGÍA

La respuesta está en la evolución convergente, el fenómeno que se manifiesta cuando características o circunstancias casi idénticas se dan en diferentes especies. A través de la evolución, tanto los murciélagos como las ballenas dentadas han desarrollado las mismas características funcionales.

Los cachalotes pesan hasta 50 toneladas, y el murciélago más pequeño llega a dos gramos. Sin embargo, unos y otros comparten la misma historia de éxito: Han desarrollado la capacidad de usar la ecolocalización (un sónar biológico) para la caza. Ahora, investigadores daneses muestran que el biosónar de las ballenas dentadas y el de los murciélagos comparten muchas y sorprendentes similitudes, a pesar de que viven en ambientes muy distintos y difieren significativamente en tamaño.
Los sistemas de ecolocalización son una de las especializaciones de mayor éxito de la Naturaleza. Cerca de 1.100 especies de murciélagos y alrededor de 80 especies de ballenas dentadas utilizan la técnica; esto representa el 25 por ciento de todas las especies vivas de mamíferos. Pero, ¿por qué animales tan diferentes como las ballenas y los murciélagos han desarrollado la misma técnica? La razón no se encuentra en el parentesco evolutivo, considerando que los murciélagos no están más relacionados evolutivamente entre sí que con el resto de los mamíferos descendientes de los mismos vertebrados terrestres de hace 200 millones de años.
El profesor Peter Teglberg Madsen, de la Universidad de Aarhus en Dinamarca, y la profesora Annemarie Surlykke, de la Universidad del Sur de Dinamarca, han estudiado las propiedades acústicas de la técnica subyacente en la ecolocalización de los murciélagos y la de las ballenas, en sus respectivos hábitats naturales. Los estudios previos sobre sus habilidades para localizar y atrapar a sus presas se basaron principalmente en pruebas de laboratorio, y ahora los estudios hechos en sus ambientes naturales ofrecen una imagen mucho más realista de cómo los animales utilizan la ecolocalización.
El nuevo estudio ha demostrado que, entre otras similitudes en el uso de la ecolocalización, murciélagos y ballenas dentadas producen señales para la ecolocalización en la misma gama de frecuencias, de 10 a 200 kHz, pese a la diferencia entre el medio acuático y el aéreo, y a las diferencias de tamaño entre ambas clases de animales.

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Una dendrita de una neurona es capaz de hacer algunos cálculos por su cuenta

NEUROLOGÍA

Una red de neuronas piramidales en la corteza cerebral. Estas neuronas se han simulado utilizando un programa informático que capta la bella arquitectura dendrítica de las neuronas piramidales reales. Ahora se ha demostrado que estas dendritas llevan a cabo cálculos sofisticados sobre las señales que reciben. Las dendritas actúan como dispositivos miniaturizados de cómputo para detectar y amplificar tipos específicos de señales de entrada.

Cuando miramos las manecillas de un reloj o las calles en un mapa, nuestro cerebro realiza sin esfuerzo cálculos que nos informan sobre la orientación de estos objetos. Una nueva investigación demuestra que estos cálculos pueden efectuarse con las "ramas" microscópicas de las neuronas denominadas dendritas, que son los elementos receptores de las neuronas.
El estudio lo han realizado investigadores del Instituto Wolfson para Investigación Biomédica en el University College de Londres, el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, Reino Unido, y la Universidad de Carolina del Norte, en Chapel Hill, Estados Unidos.
El equipo del profesor Michael Hausser examinó neuronas de ratón ubicadas en áreas cerebrales que intervienen en el procesamiento visual de las señales provenientes de los ojos, y logró un avance importante: Realizar grabaciones eléctricas y ópticas directamente de las pequeñas dendritas de neuronas en el cerebro intacto mientras éste procesaba la información visual.Estas grabaciones revelaron que la estimulación visual produce señales eléctricas específicas en las dendritas (conjuntos de "picos" de actividad) que se ajustan a las propiedades de los estímulos visuales.
Los resultados desafían la opinión generalizada de que esta clase de cálculos en el cerebro se logra sólo a través de una gran cantidad de neuronas trabajando juntas, y demuestra que las dendritas de por sí poseen una capacidad de cómputo excepcionalmente potente.
Este tipo de procesamiento dendrítico es probable que esté presente en muchas áreas del cerebro y que sea común en humanos y en muchas otras especies animales.

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Relación entre la formación del supercontinente Pangea y la peor extinción masiva en la Tierra

GEOLOGÍA

Relaciones entre trastornos de la geosfera y la extinción masiva a finales del Pérmico y principios del Triásico. (Imagen: ©Science China Press)

En una nueva investigación, se ha llegado a la conclusión de que la formación, hace unos 300 millones de años, de Pangea, un supercontinente integrado por la agrupación de todos los continentes en uno solo, que perduró como tal hasta su fragmentación hace unos 200 millones de años, provocó un deterioro ambiental que causó la extinción masiva más grande en la historia de la Tierra, hace unos 250 millones de años. Se estima que entre un 90 y un 95 por ciento de todas las especies marinas, así como aproximadamente el 70 por ciento de las terrestres, se extinguieron. Una extensa actividad volcánica arrojó grandes cantidades de dióxido de carbono y otras sustancias a la atmósfera.
La formación de Pangea supuso que los continentes dispersos del mundo se reunieran en un único continente, con una superficie de cerca de 200 millones de kilómetros cuadrados. El espesor medio de tal litosfera continental gigante debió ser notablemente mayor que la de cada continente estando separados. La altitud promedio de Pangea debió ser mucho mayor que la de los continentes modernos. En consonancia con ello, todos los océanos se reunieron para formar el gigantesco océano global conocido como Panthalassa, el cual debió ser mucho más profundo que los océanos modernos.
El punto más álgido de esta situación, con todos los continentes integrados en Pangea, y todos los océanos integrados en Panthalassa, fue una época con un fuerte contraste entre la altitud del continente global y la profundidad del mar global, y esto por fuerza tuvo repercusiones importantes en el clima de la Tierra.
En los resultados del análisis realizado por Yin Hongfu y Song Haijun del Laboratorio de Geobiología y Geología Ambiental, adscrito a la Universidad de Geociencias de Wuhan en China, todo apunta a que la causa geológica de la citada actividad volcánica extensa que provocó la extinción, fue la formación de Pangea. La agrupación de todos los continentes en uno solo no era una situación geológicamente tranquila, y generó procesos geológicos violentos que acabaron desembocando en erupciones volcánicas masivas, en las que se emitieron a la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono, dióxido de nitrógeno, dióxido de azufre, metano y cianuros. Como consecuencia de estas emisiones, se generó un efecto invernadero, se dañó a la capa de ozono en la estratosfera, aumentó la incidencia de la radiación ultravioleta en la superficie, y se contaminó a buena parte del medio ambiente con sustancias venenosas.
El aumento de la concentración de CO2 y de otros gases causantes del efecto invernadero debió tener como consecuencia final el calentamiento global, el agotamiento del oxígeno y anomalías en el ciclo del carbono, además de graves trastornos físicos y químicos en el océano, incluyendo acidificación, así como pavorosos incendios forestales que devastaron las selvas tropicales y dejaron amplias zonas de tierra firme convertidas en inmensos desiertos.

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Las sorpresas halladas en el genoma del kiwi

BOTÁNICA

Kiwi. (Foto: Amazings / NCYT / JMC)

Un nuevo estudio en el que se ha descodificado la secuencia de ADN del kiwi, el arbusto productor de la fruta del mismo nombre, indica que el kiwi tiene muchas similitudes genéticas entre sus 39.040 genes y también con otros vegetales, incluyendo la patata o papa y el tomate. El estudio también ha desvelado dos eventos evolutivos principales que ocurrieron hace millones de años en el genoma del kiwi.
El kiwi es originario de las montañas y cordilleras del sudoeste de China, y no era muy habitual en el resto del mundo hasta principios del siglo XX, cuando unos agricultores de Nueva Zelanda se interesaron por la fruta y comenzaron su cultivo comercial.
El kiwi es una fruta de sabor peculiar, aunque ácido, y tiene un contenido de vitamina C excepcionalmente alto, así como otros compuestos de importante valor nutritivo.
Uno de los hallazgos más llamativos hechos por el equipo de Zhangjun Fei, del Instituto Boyce Thompson en la Universidad Cornell de Ithaca, Nueva York, Estados Unidos, se hizo cuando los científicos observaron un alto porcentaje de similitudes dentro del ADN del kiwi. Los datos revelaron dos anomalías inusuales que ocurrieron en el proceso de división celular hace 27 y 80 millones de años, cuando una amplia expansión de genes surgió de una copia completa del genoma, a lo que le siguió una pérdida extensa de genes.
Cuando los genes están duplicados, los genes adicionales pueden mutar para llevar a cabo funciones completamente nuevas que no estaban presentes antes en el organismo. Este proceso puede ocurrir sin efectos adversos en las plantas y, en el caso del kiwi, fue en realidad muy beneficioso.
Para la secuenciación, los científicos utilizaron una variedad china del kiwi, muy cultivada en ese país. Entonces compararon el genoma del kiwi con los genomas de otras especies de plantas representativas como tomate, arroz, uva y una planta Arabidopsis. Descubrieron que unos 8.000 genes eran comunes entre los cinco vegetales.

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Una antigua antena para rastreo de misiles ayuda a detectar cambios extraños en un púlsar

ASTRONOMÍA

Éste es el radiotelescopio de 13 metros fabricado y usado con el propósito de rastrear misiles, pero que ahora está emplazado en el Observatorio Astronómico de Jodrell Bank, desde donde se ha usado para observar el púlsar de la Nebulosa del Cangrejo. (Foto: Universidad de Manchester)

Una gran antena parabólica usada originalmente para rastrear misiles balísticos, y adaptada tiempo después para servir de radiotelescopio, ha ayudado a unos astrónomos a determinar cómo evolucionan con el tiempo la estructura del campo magnético y la rotación de un joven púlsar en la Nebulosa del Cangrejo.
Un púlsar es una estrella de neutrones que gira sobre sí misma tan deprisa que suele tardar mucho menos de 1 segundo en dar una vuelta completa. El púlsar emite, desde sus polos magnéticos, ondas electromagnéticas. La desalineación de los polos magnéticos con el eje de rotación de la estrella de neutrones hace que los haces de radiación giren como los focos de un faro marítimo, enviando pulsos de haces hacia los eventuales observadores distantes. El período entre cada pulso se corresponde con la velocidad de rotación de la estrella de neutrones. Las estrellas de neutrones, como su nombre indica, están compuestas principalmente de neutrones, el resultado de un colosal aplastamiento de materia por acción de la gravedad, y alcanzan densidades de más de un billón de veces la del plomo. Como consecuencia de ello, su diámetro es parecido a la distancia entre dos extremos de una gran ciudad. Estos exóticos astros, sólo superados en densidad por los agujeros negros, son núcleos hiperprensados de estrellas masivas que se quedaron sin combustible nuclear y se derrumbaron sobre sí mismas, sufriendo una explosión en forma de supernova.
El púlsar de la Nebulosa del Cangrejo es una estrella de neutrones que se formó en una gran explosión cósmica vista en Europa y China en el año 1054 de nuestra. Esta supernova fue tan brillante en el cielo terrestre que se veía durante el día. Actualmente gira dando 30 vueltas por segundo, emitiendo haces potentes de ondas de radio que, como la luz de un faro, se perciben desde la Tierra como destellos pulsantes, con la misma cadencia que las vueltas que el púlsar da sobre sí mismo cada segundo. Esta estrella de neutrones tiene solamente unos 25 kilómetros de diámetro, pero una masa que equivale a casi 1 millón de planetas con la misma masa de la Tierra.
El equipo del profesor Andrew Lyne, de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, ha culminado un análisis de 22 años de observaciones del púlsar, obteniendo nuevos y reveladores datos sobre su potente campo magnético así como pistas sobre el misterioso interior de la estrella de neutrones.
Los destellos o pulsos, vienen en pares. Las nuevas observaciones demuestran que está aumentando la separación de estos pares de pulsos en 0,6 grados por siglo, una velocidad de evolución inesperadamente grande. Los científicos han demostrado que esto significa que el polo magnético se está moviendo hacia el Ecuador.
Los astrónomos emplearon un telescopio de unos 13 metros (42 pies) que fue antiguamente utilizado para rastrear misiles en un polígono de pruebas de cohetes en Australia hasta 1981, cuando fue desmantelado, transportado y reensamblado en el Observatorio Astronómico de Jodrell Bank, Reino Unido, dependiente de la Universidad de Manchester.
Este radiotelescopio reciclado, relativamente modesto, se ha utilizado para observar el púlsar de la Nebulosa del Cangrejo casi a diario durante 31 años, tiempo durante el cual el púlsar ha girado 30.000 millones de veces y el Observatorio de Jodrell Bank ha mantenido la cuenta de las rotaciones. Las observaciones más precisas, desde 1991, han mostrado el pequeño pero significativo cambio gradual en la separación entre pulsos.
Este púlsar tiene sólo 960 años, y aunque 22 años representan sólo una pequeña parte de su vida, es una fracción mucho mayor de la vida de un astro que la que los astrónomos suelen poder estudiar.
El aspecto más sorprendente de los cambios citados es lo rápido que han sucedido, teniendo en cuenta que el interior de la estrella de neutrones es un superconductor, y que cabía esperar que el campo magnético permaneciera inmovible en su posición durante mucho tiempo.
En el análisis también han trabajado Sir Francis Graham Smith, Christine Jordan y Patrick Weltevrede.

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La cantidad de hierro en sangre se puede medir con el móvil

QUÍMICA

La técnica permitirá conocer si una persona tiene déficit o sobrecarga de hierro en sangre. (Foto: UBU)

Saber si una persona tiene déficit o sobrecarga de hierro en sangre pronto se podría detectar con un simple pinchazo en el dedo y un móvil. Solo hará falta algún dispositivo que separe el suero sanguíneo y la lámina que acaban de inventar químicos de la Universidad de Burgos.
“Se trata de un material polimérico inteligente que cambia de color según la concentración de hierro (cationes Fe2+ y Fe3+) que tenga un medio acuoso”, explica a SINC José Miguel García, catedrático de la Universidad de Burgos (España) y autor principal del trabajo.
La técnica consiste en depositar una gota del fluido sobre el material –un fino disco de medio centímetro de diámetro y 0,1 mm grosor–, esperar quince minutos y comparar el resultado con un patrón. Esto se puede hacer a simple vista, pero si se fotografía la lámina con el móvil, se puede cuantificar mejor la concentración de este metal de gran importancia biológica e industrial.
“Los datos de color RGB (rojo, verde y azul) se pueden obtener directamente desde el móvil y procesar en un ordenador convencional, para establecer los niveles del catión según el sistema de referencia”, señala el catedrático, quien reconoce que todavía hay que avanzar en el desarrollo de un software específico.
“En cualquier caso, lo hemos probado con éxito en agua, vino blanco y sangre –añade– por lo que se podría utilizar para actividades como el seguimiento de efluentes industriales, la prevención de sabores desagradables y precipitados en los vinos, o en el diagnóstico de anemia o sobrecarga de hierro, que puede causar desde daño hepático a artritis”.
Los resultados del estudio, que publica el Journal of Materials Chemistry A, muestran que las concentraciones de hierro detectadas están entre las 56 partes por mil millones –o billón anglosajón– (ppb) y las 56 partes por millón (ppm). Esto abarca los rangos máximos para el agua potable establecidos por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de EE UU y la Unión Europea (menos de 300 y 200 ppm, respectivamente).
La metodología también es adecuada para el caso del vino, donde el intervalo habitual de concentración de hierro es de 1 a 10 ppm. Por su parte, el rango normal en el suero sanguíneo –que se obtiene por centrifugación de la sangre– es de 0,8 a 1,8 ppm.
El mismo equipo de investigadores también ha demostrado que se pueden detectar iones de mercurio, un metal sumamente tóxico, utilizando un material y una técnica similar a la del hierro.

Fuente: SINC

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Lanzado el Yaogan-19

ASTRONÁUTICA

China lanzó el 20 de noviembre un nuevo satélite militar de la serie Yaogan. Partió a bordo de un cohete CZ-4C, hacia las 03:31 UTC, desde la base de Taiyuan, en dirección a una órbita heliosincrónica de unos 1.200 Km de altitud.
El Yaogan-19 sería el tercero de una serie de satélites de reconocimiento óptico (después de los Yaogan-8 y 15). Construido por CAST y con una masa de aproximadamente una tonelada, estaría pensado para tomar imágenes de objetivos de interés militar.
Sin embargo, su misión es secreta y los medios de comunicación oficiales chinos hablan de él como un satélite de observación de la Tierra, dedicado a “experimentos científicos”, vigilancia agrícola y control de desastres naturales.

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