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Nueva forma de cultivar células madre intestinales

BIOLOGÍA


Células madre puras inducidas a diferenciarse en células de Goblet, que aparecen de color rojo. (Foto: MIT)

Se ha demostrado un método que permite hacer crecer cantidades ilimitadas de células madre intestinales, y luego estimularlas para que se conviertan en poblaciones casi puras de diferentes tipos de células intestinales maduras. Usando estas células, los científicos podrían desarrollar y evaluar nuevos fármacos para tratar enfermedades como la colitis ulcerosa.
El intestino delgado, al igual que la mayoría de los demás tejidos del cuerpo, tiene una pequeña reserva de células madre adultas inmaduras que pueden diferenciarse en tipos de células más maduras y especializadas. Hasta ahora, se ha carecido de una buena manera de hacer crecer grandes cantidades de estas células madre, ya que sólo permanecen en estado inmaduro mientras están en contacto con un tipo de células de soporte llamadas células de Paneth.
Unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, y del BWH (Brigham and Women's Hospital) en Boston, en Estados Unidos ambas entidades, han descubierto un modo de reemplazar las células de Paneth con dos moléculas pequeñas que dan soporte a las células madre y estimulan su proliferación. Las células madre cultivadas en una placa de laboratorio que contenga estas moléculas pueden permanecer por tiempo indefinido en estado inmaduro. Añadiendo otras moléculas, incluyendo inhibidores y activadores, los investigadores pueden controlar en qué tipos de células finalmente se convierten.
"Ésta es la primera vez que se logra esto", subraya Robert Langer, uno de los autores de la investigación.
Tal como argumenta Langer, el logro alcanzado en este nuevo estudio abre la puerta a todo tipo de aplicaciones, que van desde probar con más facilidad, rapidez y fiabilidad la seguridad y la eficacia de fármacos, hasta crear algún día un intestino nuevo para pacientes con enfermedades intestinales.
En la investigación también han participado Jeffrey Karp, de la Escuela Médica de Harvard y el BWH, así como Xiaolei Yin, del Instituto Koch (dependiente del MIT) y del BWH.

Detecciones de parentesco humano con neandertales, homínidos de la Caverna Denisova y un grupo misterioso

PALEONTOLOGÍA


Árbol genealógico de los cuatro grupos de seres humanos que vivieron en Eurasia hace 50.000 años y el flujo de genes que hubo entre ellos en algún momento o momentos de su historia debido al mestizaje. (Imagen: UC Berkeley)

La secuencia más completa hasta la fecha del genoma del neandertal, usando ADN extraído de materia ósea de un dedo de un pie de una mujer que vivió hace 50.000 años, revela una larga historia de mestizaje entre por lo menos cuatro tipos diferentes de humanos que poblaron Europa y Asia en tiempos pretéritos.
El equipo internacional de antropólogos y genetistas formado, entre otros, por Montgomery Slatkin, Fernando Racimo y Flora Jay de la Universidad de California en Berkeley, y Svante Pääbo del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, obtuvo una secuencia de alta calidad del genoma neandertal y la comparó con los genomas de los humanos modernos y un grupo de humanos primitivos, cuya existencia se conoce solo desde hace unos pocos años y a los que se denomina Homínidos de la Caverna Denisova.
La comparación muestra que los neandertales y los homínidos de Denisova están íntimamente relacionados, y que su antepasado común se separó evolutivamente de los ancestros de los humanos modernos hace unos 400.000 años. Los neandertales y los homínidos de Denisova se separaron evolutivamente hace unos 300.000 años.
Aunque denisovanos y neandertales finalmente se extinguieron, dejaron vestigios duraderos de su herencia genética, ya que de vez en cuando se cruzaron con humanos anatómicamente modernos y tuvieron descendencia conjunta. El equipo de investigación estima que entre el 1,5 y el 2,1 por ciento de los genomas de los humanos modernos no africanos se remonta a los neandertales.
Los denisovanos también dejaron rastros genéticos en los humanos modernos, aunque sólo en algunas poblaciones de Oceanía y Asia. Los genomas de los aborígenes de Australia, Nueva Guinea y algunas islas del Pacífico cuentan en aproximadamente un 6 por ciento con genes denisovanos, de acuerdo con estudios anteriores. El nuevo análisis indica que los genomas de la etnia Han de China y otras poblaciones del continente asiático, así como también de los nativos americanos, contienen, en una proporción de alrededor del 0,2 por ciento, genes denisovanos.
Las comparaciones entre genomas también muestran que los homínidos de Denisova tuvieron descendencia conjunta con un misterioso cuarto grupo de seres humanos primitivos que vivían asimismo en Eurasia en aquellos tiempos. Ese grupo se separó evolutivamente de los demás hace más de un millón de años, y quizá se trate del grupo de los antepasados humanos conocidos como Homo erectus, que, a juzgar por los fósiles hallados en diversas excavaciones, vivía en Europa y Asia hace un millón de años o más.
Tal como demuestra el nuevo y revelador análisis, la historia de los humanos primitivos u homínidos durante ese periodo fue muy compleja. Hubo una gran cantidad de mestizaje que ahora la ciencia comienza a conocer y, probablemente, otros cruces que aún se desconocen.
También se ha descubierto que la mujer neandertal de cuyo hueso del dedo del pie se extrajo el ADN tenía un patrón de escasez de variación genética que denota un alto grado de endogamia. El genoma de la mujer indica que ella era hija de un padre y una madre con un grado elevado de parentesco biológico o consanguinidad entre ambos. El padre y la madre puede que fuesen medio hermanos (concretamente hijos de distinto padre pero de una misma madre), o bien eran tío y sobrina, o tía y sobrino, o abuelo/a y nieto/a, o primos dobles en primer grado (descendientes de dos hermanos/as que formaron parejas con dos personas que a su vez también eran hermanos/as entre ellas).
Otros análisis adicionales sugieren que los tamaños de las poblaciones de neandertales y denisovanos eran pequeños y que la endogamia pudo por tanto ser más común en los grupos de neandertales y denisovanos que en poblaciones de humanos más modernos.
Como parte de este nuevo estudio, Racimo fue capaz de identificar al menos 87 genes específicos en los humanos modernos, que son significativamente diferentes de los genes equivalentes en los neandertales y en los homínidos de la caverna Denisova. Este conjunto de genes distintivos puede que acabe aportando pistas decisivas sobre las diferencias de comportamiento que a los humanos anatómicamente modernos nos distinguen de las poblaciones de humanos primitivos que se extinguieron.

¿Podría el universo contraerse catastróficamente en cualquier momento?

COSMOLOGÍA


Recreación artística de una implosión del universo. (Imagen: Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

¿Dejará de existir algún día el universo? En caso de que así sea, ¿qué ocurrirá para que deje de existir?
Si el universo deja de expandirse y las galaxias dejan de alejarse unas de otras para hacer justo lo contrario, al cabo de un tiempo toda la materia del universo acabará concentrándose en un agujero negro colosal, lo que se conoce como Big Crunch.
Si el universo sigue expandiéndose, tal vez los sistemas solares y acaso las galaxias mantengan su cohesión, aunque aislados unos de otros por un vacío inmenso e insondable. O quizá la fuerza que impulsa a la aceleración de esa expansión, la Energía Oscura, acabará afectando a la materia de un modo mucho más directo, derrotando a la gravedad incluso en distancias cortas, hasta que toda la materia, incluyendo los agujeros negros, se desintegre en lo que se conoce como el Big Rip, o Gran Desgarrón.
Ahora se han presentado las conclusiones de otra investigación, según las cuales el universo se contraerá, pero no de un modo progresivo como ocurriría si cesara la expansión y toda la materia del universo se agrupara paulatinamente, sino de una manera súbita y drástica, mediante un proceso comparable al cambio relativamente súbito de estado que se produce cuando, al bajar la temperatura, llega un momento en que un líquido se solidifica y al hacerlo cambian de manera crítica bastantes de sus propiedades.
A través de cálculos y estimaciones, el equipo de Jens Frederik Colding Krog, del Centro de Cosmología y Fenomenología de la Física de Partículas, de la Universidad del Sur de Dinamarca, ha llegado a la conclusión de que, tarde o temprano, un cambio radical en las fuerzas del universo hará que cada pequeña partícula en él se vuelva extremadamente pesada. Todo, desde cada grano de arena en la Tierra, hasta cualquier astro del universo, se volverá miles de billones de veces más pesado de lo que lo es ahora, y esto tendrá consecuencias desastrosas: el nuevo peso comprimirá toda la materia en una pequeña bola supercaliente y superpesada, y el universo tal como lo conocemos dejará de existir.
Lo más inquietante de tales conclusiones es que, según sus autores, esta contracción catastrófica del universo podría ocurrir en cualquier momento, incluso mañana mismo, y no necesariamente en un futuro distante como se suele predecir en otras teorías sobre la extinción del universo. "La transición de fase se iniciará en algún lugar del universo, y se extenderá desde allí. Tal vez la implosión ha comenzado ya en algún lugar del universo y en estos momentos va camino de engullir al resto del universo. Tal vez la contracción está comenzando aquí y ahora. O tal vez comenzará muy lejos y dentro de mil millones de años. No lo sabemos", explica Jens Frederik Colding Krog.
Este proceso violento es una transición de fase y es muy similar a lo que ocurre cuando, por ejemplo, el agua se convierte en hielo o un imán se calienta mucho y pierde su magnetización. La transición de fase del universo se producirá si se crea una burbuja donde el Campo de Higgs asociado a la partícula de Higgs alcance un valor diferente que en el resto del universo. Si este nuevo valor resulta ser de energía más baja de lo normal y si la burbuja es lo bastante grande, dicha burbuja se expandirá a la velocidad de la luz en todas las direcciones. Todas las partículas elementales dentro de la burbuja poseerán masa, siendo mucho más pesadas que si estuvieran fuera de la burbuja, y por lo tanto se pueden juntar y formar centros supermasivos.
"Muchas teorías y cálculos predicen tal transición de fase, pero ha habido algunas incertidumbres en los cálculos anteriores. Ahora hemos realizado cálculos más precisos y vemos dos cosas: Una es que el universo probablemente se derrumbará sobre sí mismo. La otra es que esa implosión es aún más probable que lo previsto por los antiguos cálculos", explica Jens Frederik Colding Krog.
En la investigación también han trabajado Oleg Antipin, Marc Gillioz, Jens Area, Esben Mølgaard y Francesco Sannino.

La ciencia atribuye a Rafael un cuadro desconocido

INGENIERÍA


El investigador, con documentos de infrarrojos. (Foto: UGR)

Un investigador de la Universidad de Granada (España) ha logrado atribuir al gran Rafael Sanzio, el famoso pintor renacentista, un cuadro perteneciente a un coleccionista privado de Córdoba. La obra, denominada ‘La Madonna de Foligno pequeña’, reproduce una escena idéntica a ‘La Madonna de Foligno’, obra de Rafael que se exhibe en la Pinacoteca Vaticana, para la que habría servido como prototipo.
Luis Rodrigo Rodríguez Simón, profesor de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad de Granada, ha identificado y atribuido de forma fehaciente la obra, cuyo autor hasta la fecha se desconocía, tras un minucioso estudio de varios años de duración.
Para ello, realizó sobre la pintura un estudio técnico-científico basado en la aplicación de una serie de técnicas instrumentales avanzadas y métodos científicos de análisis: rayos X, fotografía infrarroja, reflectografía infrarroja, fluorescencia de iluminación ultravioleta, análisis estratigráfico, microscopía electrónica de barrido acoplada a un sistema de microanálisis por energía dispersiva de rayos X, cromatografía de gases-espectrometría de masas y espectroscopía micro Raman.
Al igual que en la original de la Pinacoteca Vaticana (cuyas dimensiones son 320 x 194 centímetros), esta “Madonna de Foligno pequeña” (93,5 x 66,5 cms.) presenta una composición situada en un paisaje, con un plano superior celeste en donde aparece la Virgen con el Niño y otro terrenal en el que se encuentran San Juan Bautista, San Francisco de Asís, San Jerónimo, Segismundo de Conti, camarlengo del papa Julio II y mandatario de la obra, y un querubín centrando la composición.
El cuadro llegó a Córdoba a finales del siglo XIX procedente de Francia. Según ha desvelado el estudio estratigráfico, fue cambiado de soporte desde la madera originaria al lienzo actual en la segunda mitad del siglo XIX, al detectarse una preparación constituida por varias capas de blanco de plomo dispuestas sobre un conjunto de tres lienzos, que responden a los sistemas de transposición de soporte efectuados en el siglo XIX en Francia. Este mismo cambio se realizó sobre otras obras de Rafael, como ‘El éxtasis de Santa Cecilia’ (Pinacoteca Comunale de Bolonia) y también sobre ‘La Madonna de Foligno’ (Pinacoteca Vaticana).
El investigador de la UGR descubrió ocultos dos fragmentos de papel adheridos al bastidor que confirman que el cambio de soporte fue realizado en Francia. El primero está escrito en lengua francesa con tinta gálica, y en él aparece la fecha “16 Avril” y el año 1888. En el otro ha aparecido un trozo de texto con letra de imprenta que corresponde a una hoja del catálogo de obras de arte publicadas para su venta a través de la casa de subastas “Hotel Drouot” de París, impreso en 1872.
Rodríguez Simón identificó a través de fotografía infrarroja y reflectografía infrarroja el dibujo subyacente ejecutado por Rafael como fase previa a la realización de la pintura, además de una combinación de técnicas gráficas distintas en el diseño interior. “Este modo de trabajar con instrumentos de dibujo diferentes, desde la tiza al pincel, se ha encontrado en muchas obras de Rafael Sanzio”, apunta el investigador.
Además, el estudio realizado ha hallado una correspondencia directa entre el dibujo subyacente de la cabeza de la Virgen que aparece en esta pintura, y un dibujo sobre papel del British Museum de Londres conocido como “Estudio para la cabeza de la Virgen”, lo que pone de manifiesto que ambos fueron realizados por la misma mano de Rafael.
En ‘La pequeña Madonna de Foligno’ existen dos letras pintadas como decoración en la bocamanga de la túnica de la Virgen, que reproducen las letras mayúsculas “R” y “U”, iniciales del nombre de Raffaello de Urbino. “Rafael dejó estampada una rúbrica similar en la decoración que forma parte del brocado que adorna la bocamanga de la túnica de la Virgen en su composición original de la Pinacoteca Vaticana con el mismo tema”, explica el profesor de la UGR.
Del mismo modo, también se han descubierto las primeras letras del nombre de Raffaello o Raphael y el año 1507, realizados de forma incisa cuando la pintura estaba fresca, sobre el color de carnación de la mano derecha de la Virgen.
Los infrarrojos también han permitido otro descubrimiento de suma importancia: la existencia de sendas numeraciones situadas en los laterales superior y derecho y además pequeñas rayitas distribuidas por todo el perímetro de la obra, equidistantes unas de otras 2,9 centímetros. “Estos grafismos justifican la realización de un sistema de cuadriculado utilizado para la reproducción de esta composición a una escala bastante mayor, como demuestran el gran número de cuadrículas y el pequeño tamaño de las mismas”, apunta el investigador de la UGR.

Fuente: UGR/DICYT

Proponen un sistema de monitoreo sísmico para edificios

INGENIERÍA


La Facultad de Ingeniería de la UCR es uno de los edificios monitoreados por los expertos. Los datos permiten detectar si una estructura se está tornando más flexible o menos resistente y si amerita reforzamiento. (Foto: UCR)

Hace aproximadamente un año el Laboratorio de Ingeniería Sísmica (LIS) de la Universidad de Costa Rica (UCR), instaló un moderno sistema de monitoreo en el edificio más alto del país. Se trata del edificio Torres del Paseo Colón de 101,3 metros de altura con 30 niveles y 29 pisos. En las plantas inferiores del complejo se ubican locales comerciales y en las superiores oficinas y apartamentos.
Cada siete pisos el LIS colocó instrumentos, llamados acelerógrafos, que miden cualquier vibración de la estructura del edificio. Los instrumentos se instalaron en la base y en los pisos 7, 15, 21 y 29.
Estos cinco equipos registran constantemente la vibración natural del edificio y los movimientos durante un temblor. Un sexto equipo fue instalado fuera del inmueble en el Colegio María Auxiliadora con el fin de medir cómo se comportaría el suelo si no tuviera la edificación. Los datos se pueden consultar en línea y en tiempo real, en la página del LIS.
El LIS también posee acelerógrafos en otros edificios importantes de la capital como el edificio de la Facultad de Ingeniería de la UCR, el Teatro Nacional y el Museo del Oro del Banco Central en la Plaza de la Cultura, los cuales también se pueden consultar en línea.
La UCR adquirió los equipos para instrumentar estas edificaciones mediante acuerdos con sus propietarios, pero resulta imposible para la Universidad instrumentar todas las edificaciones del país.
Por esa razón, el Laboratorio de la UCR hace un llamado a los dueños de los edificios para que se acerquen a establecer convenios, mediante los cuales los propietarios costeen los equipos y el LIS brinde la asesoría y procese la información.
El coordinador del proyecto, el ingeniero sísmico Dr. Víctor Schmidt Díaz, considera que edificios de más de 10 pisos deben contar con un monitoreo sísmico, provisto por lo menos de dos acelerógrafos, uno adentro del edificio y otro afuera.
A partir de 15 pisos se recomiendan tres acelerógrafos y así se incrementan según la altura. Pero enfatizó que lo más importante es analizar qué amerita cada edificación en particular.
“El objetivo no es solo instrumentar, sino ver que se hace con toda esa información y qué usos se le va a dar. De momento estamos monitoreando las estructuras y ofreciendo la información que se registra a quien la pueda utilizar”, manifestó el experto.
Explicó que además de instrumentar estos edificios en el centro de San José, “se quiere instrumentar otro edificio en una zona costera, que podría ser Jacó en el Pacífico, porque tiene características de suelo muy diferentes y también características sismológicas muy diferentes”.
A partir de estas experiencias, se quiere motivar a los futuros propietarios de edificios altos a incluir la instrumentación de monitoreo como parte del presupuesto inicial de construcción del inmueble. “Lo ideal sería que dentro de las especificaciones de los planos de construcción se incluya la instalación de acelerógrafos como parte del edificio”.
Por su parte, otro investigador del LIS, el Dr. Aarón Moya, explicó que la importancia de monitorear el comportamiento sísmico de los edificios, no responde solo a un interés de investigación científica, sino de seguridad y prevención.
Las estructuras van modificando su resistencia con el paso del tiempo conforme se ven sometidas a movimientos sísmicos. El monitoreo ayuda a detectar si una estructura se está tornando más flexible o menos resistente y amerita un reforzamiento.
Agregó que “en esos nuevos edificios que se coloquen instrumentos, nosotros podríamos colaborar en el manejo de la información, podríamos captar esa información, procesar los datos y entregarle los resultados a los dueños, según el convenio que se establezca, para que ellos realicen los análisis”.

Fuente: UCR/DICYT

Investigadores de las universidades Jaume I de Castellón y la británica de Oxford han desarrollado un dispositivo fotovoltaico que se fabrica a bajas temperaturas y presenta alta eficiencia. Su colector de carga está formado de óxido de titanio y grafeno, y para absorber la luz solar se utiliza perovskita.

El grupo de Dispositivos Fotovoltaicos y Optoelectrónicos (DFO) de la Universidad Jaume I de Castellón, dirigido por el catedrático de Física Aplicada Juan Bisquert, junto con investigadores de la Universidad de Oxford, han creado y caracterizado un dispositivo fotovoltaico basado en una combinación de óxido de titanio y grafeno como colector de carga y perovskita como absorbedor de luz solar.

El dispositivo presenta una alta eficiencia y se fabrica a bajas temperaturas, con capas procesadas a menos de 150ºC. Según los investigadores, esto es muy interesante de cara a su fabricación a gran escala por la industria, ya que supone bajos costes de producción y su posible uso en dispositivos flexibles plásticos.

Los detalles se publican en la revista Nano Letters. El artículo es fruto de las investigaciones del equipo en el ámbito de la fotovoltaica basada en células solares de pigmentos sólidos con estructura perovskita.

Se establece un record de 15,6% de eficiencia en célula solar con grafeno

En el estudio se han combinado los nuevos y prometedores materiales basados en esta estructura, que absorben luz solar con gran eficacia, con el grafeno, el material que más interés despierta en la actualidad por su propiedades, versatilidad y bajo coste. Este está formado por monocapas de carbono y se puede aplicar en dispositivos como las baterías de litio de altas prestaciones, electrónica y pantallas de vídeo.

El resultado supone un record de eficiencia de célula solar con grafeno de un 15,6%. Esta eficiencia supera la que se obtiene al combinar el grafeno con el silicio, que es el material fotovoltaico por antonomasia.

Según sus promotores, este desarrollo constituye un nuevo hito para el espectacular avance de las células solares de perovskita, en el que el grupo de la universidad pública de Castellón ha efectuado contribuciones pioneras.

Fuente:laflecha.net

Discernir entre bacterias buenas y malas

MICROBIOLOGÍA


El nuevo chip microfluídico puede discernir entre bacterias E. coli buenas y E. coli malas. (Foto: Paul V. Jones)

Se calcula que los intestinos de cada persona albergan cerca de cien billones de bacterias. Esa cantidad es incluso mayor que la de las células que componen el cuerpo humano entero según algunas estimaciones. Ejércitos de bacterias se cuelan dentro de nuestros cuerpos en el momento en que nacemos, y son huéspedes no invitados pero necesarios.
En su mayor parte, estas bacterias son laboriosas y amistosas. Algunas de ellas son incluso benéficas, ayudándonos con la digestión y produciendo vitaminas. Unas pocas bacterias malignas, sin embargo, nos matarían si les permitiésemos quedarse.
A veces la diferencia entre inofensivo y dañino es minúscula. Tomemos a la E. coli, por ejemplo. Miles de millones de bacterias E. coli viven en el intestino de una persona cualquiera. Ellas se ocupan de sus asuntos sin causarnos problemas. Sin embargo, una cepa particular de E. coli, llamada O157:H7, causa, solo en Estados Unidos, cerca de 2.000 hospitalizaciones y 60 muertes cada año. Las diferencias entre esta cepa y las otras son detectables sólo a escala molecular.
Pero ¿cómo diferenciar entre bacterias beneficiosas y bacterias malignas si son tan parecidas? Determinar si una bacteria es dañina o no usualmente requiere hacer crecer cultivos a partir de alimentos contaminados o de pacientes infectados. Éste es un proceso que consume bastante tiempo y que debe ser llevado a cabo en un laboratorio. Dado que se estima que 9,4 millones de casos de enfermedades transmitidas por los alimentos ocurren cada año sólo en Estados Unidos, es evidente que en todo el mundo la cifra de personas beneficiadas por un diagnóstico más rápido o por una alerta de riesgo más temprana en el entorno del primer infectado, sería muy grande. Y esa rapidez e inmediatez pasa en buena parte por desarrollar tecnologías que puedan identificar microorganismos con una rapidez mucho mayor que lo que hoy es posible.
Unos científicos de la Universidad Estatal de Arizona en Estados Unidos han desarrollado un chip microfluídico que puede separar a gérmenes malos de los buenos. Este nuevo dispositivo podría acelerar significativamente el proceso de identificación de bacterias dañinas y otros microorganismos nocivos. El equipo de Mark A. Hayes y Paul V. Jones espera crear dispositivos portátiles, energizados por pilas, que puedan realizar análisis allá donde se necesite y no solo trasladando la muestra a un laboratorio anclado en un edificio, así como suministrar datos relevadores en unos minutos, en vez de en cuestión de días.
Utilizando un prototipo del nuevo aparato, basado en una nueva técnica, el equipo de Hayes ha conseguido separar cepas patógenas de otras que no lo son, en bacterias muy similares unas de otras dentro de la especie E. coli.
Hasta ahora, el dispositivo sólo se ha utilizado para evaluar cultivos exclusivos de bacterias, pero los creadores del aparato esperan pronto poder utilizarlo para evaluar mezclas complejas de partículas, como las típicas que podemos hallar en la naturaleza o en el cuerpo humano.