Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 859490 veces)

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La memoria del sistema inmunitario de las bacterias

Microbiologia

Los sistemas CRISPR permiten a las bacterias adaptarse a nuevas amenazas víricas. En la imagen, microbios de la especie Staphylococcus aureus carentes del sistema CRISPR son exterminadas por un virus que ataca bacterias. La concentración de partículas víricas en esta caja de Petri se aproxima a la concentración de partículas víricas utilizadas en experimentos recientes. (Foto: Zach Veilleux / Universidad Rockefeller)

Las bacterias no poseen cerebro, pero sí pueden generar y almacenar recuerdos inmunitarios sobre los virus que las atacan. Muchas bacterias tienen un sistema inmunológico molecular que permite a estos microbios capturar y retener pedazos de ADN vírico con el que se hayan encontrado en el pasado, para reconocerlo y destruirlo cuando aparezca de nuevo.
Una investigación realizada por el equipo de Luciano Marraffini, jefe del Laboratorio de Bacteriología de la Universidad Rockefeller en la ciudad estadounidense de Nueva York, ofrece nueva y reveladora información sobre el misterioso proceso por el cual este sistema actúa para codificar ADN vírico en el genoma de un microbio, a fin de utilizarlo más tarde como guía para producir enzimas que corten (y desactiven) a los virus.
Los microbios, como los vertebrados, tienen sistemas inmunitarios capaces de adaptarse a nuevas amenazas. Cas9, una enzima empleada por estos sistemas, utiliza recuerdos inmunológicos para guiar los cortes al código genético vírico. Sin embargo, se sabe muy poco sobre cómo se llegan a adquirir estos recuerdos. El trabajo llevado a cabo por Marraffini, Robert Heler y sus colegas muestra que Cas9 también dirige la formación de estos recuerdos en algunas bacterias.
Estos recuerdos están incrustados en el equivalente bacteriano de un sistema inmunológico adaptativo capaz de distinguir entre virus dañinos y virus beneficiosos. Este sistema, de tipo CRISPR (por las siglas en inglés de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), funciona alterando el genoma de la bacteria, añadiendo cortas secuencias víricas descritas como espaciadores entre las secuencias repetitivas de ADN. Estos espaciadores forman los recuerdos sobre invasores antiguos. Sirven como guías para enzimas codificadas por genes asociados a CRISPR (Cas), que buscan y destruyen a esos mismos virus si intentan infectar a la bacteria de nuevo.

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Las claves para una mejora espectacular en las células solares de polímeros

Ciencia de los materiales

Dos polímeros y una mezcla de polímeros utilizados por los investigadores de la UCLA para desarrollar una tecnología más eficiente de células solares de polímeros. (Foto: UCLA Engineering)

Los paneles solares de hoy en día producidos de forma comercial utilizan células de silicio para convertir eficientemente la luz solar en energía. Pero los paneles de silicio son demasiado pesados para ser usados en recubrimientos productores de energía para edificios y automóviles, o en aparatos portátiles y flexibles aptos para suministro de energía en áreas remotas.
Las células solares basadas en la perovskita, desarrolladas durante los últimos años, son muy prometedoras en cuanto a eficiencia, pero aún están siendo estudiadas.
Las células de polímeros son más adecuadas que las de silicio para estos usos potenciales, han sido estudiadas durante muchos años, y además tienen la ventaja de ser ligeras y baratas de fabricar; sin embargo, su eficiencia ha sido muy modesta. Ahora, esta limitación de las células solares de polímeros puede que comience a cambiar drásticamente, gracias a que unos investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) en Estados Unidos, han identificado los principios esenciales para el desarrollo de células solares de polímeros de alta eficiencia.
El equipo de Yang Yang ha demostrado mejoras significativas en la arquitectura y el rendimiento de las células solares de polímeros. El grupo mezcló con éxito diferentes pares de polímeros (que en esencia son plásticos sintéticos) para permitir que los dispositivos que los utilicen absorban luz de una parte más grande del espectro solar. También identificaron criterios que podrían llevar a una eficiencia y absorción de la luz aún más grandes de la célula solar, a medida que la comunidad científica desarrolle nuevos polímeros.
A lo largo de los años, los investigadores han inventado polímeros con diferentes estructuras moleculares, en un esfuerzo por crear materiales que puedan absorber luz de distintas partes del espectro solar. También han mezclado juntos dos o más polímeros en un único dispositivo para mejorar aún más la absorción. Sin embargo, esta mezcla no ha cosechado una gran mejora.
En el nuevo estudio, el equipo de Yang Yang ha demostrado que el problema se puede resolver seleccionando muy cuidadosamente polímeros con estructuras moleculares que sean compatibles entre sí. Utilizando diferentes combinaciones de polímeros y de arquitecturas de dispositivo, han determinado qué mezclas mejoran la eficiencia de las células solares y cuáles son incompatibles entre sí.

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Aplican nanoesferas procedentes de crustáceos en las reacciones químicas para producir biodiésel

Química

(Foto: Fundación Descubre)

Investigadores del Grupo Nuevos Materiales Inorgánicos de la Universidad de Málaga, en España, en colaboración con investigadores brasileños, han aplicado nanoesferas de calcio procedente de las cáscaras de crustáceos para propiciar la reacción química necesaria para obtener biodiésel. Se trata del primer estudio que utiliza este material abundante en la naturaleza y barato para conseguir el biocombustible.
El chitosan, un biopolímero extraído del esqueleto de crustáceos, se utiliza como catalizador en la reacción química. “La novedad que incorporamos es que el material que acelera el proceso se obtiene de un producto natural del que obtenemos nanopartículas muy activas desde el punto de vista catalítico”, detalla a la Fundación Descubre el investigador responsable, Enrique Rodríguez Castellón, de la Universidad de Málaga.
Los expertos utilizan el polímero para añadir cal al proceso. El material resultante se calcina y se obtienen unas esferas que facilitan que la reacción se produzca de manera selectiva en condiciones de menor temperatura y presión. “Las nanoesferas sirven de agente impulsor de la reacción denominada transesterificación que convierte el aceite de girasol en un combustible. Para ello, se parte de un aceite vegetal y se cambia el glicerol por etanol, que se obtiene a partir de la caña de azúcar de Brasil, o por metanol a partir de gas de síntesis”, explica.
De esta forma, los investigadores obtienen un biodiésel en el que se utilizan productos naturales durante todo el proceso químico. “El aceite procede de la semilla de girasol. El etanol se obtiene a partir de la caña de azúcar y el catalizador a partir del esqueleto del marisco. Por tanto, se enmarca dentro de la denominada Química Verde, porque además no se producen tantos residuos”, relata Rodríguez.Los expertos concluyen en el estudio ‘Calcium/chitosan spheres as catalyst for biodiesel production’ publicado en la revista Polymer International que el chitosán puede ser utilizado como un precursor para la formación de esferas de quitosano, produciendo un óxido de calcio poroso que puede ser utilizado como un catalizador para la producción de biodiésel.
Tras este estudio preliminar, los investigadores estudian ya una producción a mayor escala. “Trasladaremos los resultados a una empresa en Brasil, primera potencia mundial en biocombustibles. En tres años calculamos que se podría aplicar nuestra reacción a la industria”, adelanta.
La quitina es una estructura química derivada del esqueleto de los crustáceos de la que se obtiene el chitosán. Se trata uno de los polímeros naturales más abundante en la naturaleza con el que trabaja el grupo de investigación malagueño en diferentes líneas. Por ejemplo, lo utilizan en la fabricación de membranas para filtración y separación de metales pesados en depuración de aguas, además de explorar sus posibilidades en biomedicina.

Fuente: Fundación Descubre

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Un vistazo al cerebro de un dinosaurio mediante tecnología 3D

Paleontologia

Reconstrucción de Arenysaurus ardevoli en el pueblo de Arén, en Huesca. (Foto: Diego Castanera)

Investigadores del Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont(ICP), en España, han participado en la primera reconstrucción tridimensional del encéfalo de Arenysaurus ardevoli, un dinosaurio hadrosaurio descubierto en Arén (Huesca). Utilizando imágenes de tomografía computarizada (TC) que permiten recrear virtualmente tejidos blandos se ha generado un modelo de la cavidad endocraneal, los nervios e incluso el oído interno. Las imágenes obtenidas han permitido confirmar la correcta clasificación de esta especie y muestran un posible proceso inicial de enanismo que reflejaría las condiciones de insularidad en las que evolucionó.
El cráneo de Arenysaurus ardevoli analizado está extraordinariamente bien conservado, fusionado y sin deformaciones, lo que permitió realizar una tomografía computarizada de su cavidad cerebral mediante un aparato de tomografía industrial. En el Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont(ICP) se hizo la segmentación de las imágenes. "El proceso consiste en ensamblar las imágenes radiográficas y separar virtualmente los diferentes materiales que se encuentran: hueso, matriz, aire, etc. para conseguir generar un modelo 3D que nos muestra la forma, tamaño y volumen de las cavidades interiores de un cráneo con un sistema no destructivo", explica Josep Fortuny, coordinador del Grupo de Investigación de Paleontología Virtual del ICP.
El tratamiento y posterior análisis de las imágenes ha permitido confirmar la correcta asignación de esta especie a la subfamilia de los lambeosaurinos dentro de la familia de los hadrosaurios (también conocidos como dinosaurios "de pico de pato") que se caracterizan por tener los mayores cerebros (en proporción a su cuerpo) dentro de los ornitisquios, el gran grupo de dinosaurios que incluye especies tan conocidas como el triceratops o el estegosaurio. Además de esta gran capacidad cerebral, los hadrosaurios también se caracterizan por tener unos bulbos olfatorios (una estructura cerebral relacionada con la percepción de los olores) muy desarrollados. as imágenes también han revelado algunas características únicas de esta especie que podría mostrar un proceso inicial de enanismo. Este hecho estaría relacionado con la condición de insularidad que vivió a finales del Cretácico, cuando la actual Europa era un conjunto de islas que formaban un archipiélago. En condiciones de aislamiento, en las que los recursos alimenticios suelen ser escasos y hay baja depredación, las especies tienden a ser más pequeñas que sus homólogas del continente para maximizar la eficiencia energética.
Los restos estudiados de Arenysaurus ardevoli fueron encontrados en Arén (Huesca) en los años 90 por un equipo de la Universidad de Zaragoza. Esta especie coexistió con otros dinosaurios hallados en los Pirineos como Pararhabdodon isonensis, identificado a pocos kilómetros de distancia en varios yacimientos de Isona. Estas zonas de Aragón y Cataluña forman parte de la misma unidad geológica, la cuenca de Tremp, que desde hace años está proporcionando un registro fósil excepcional de restos de dinosaurios que vivieron hace unos 70 millones de años.
La neuroanatomía de los hadrosaurios norteamericanos y asiáticos es bastante conocida, pero la de los representantes europeos de este grupo es muy escasa, ya que hay pocos restos de cráneos completos. El artículo es producto de la colaboración de investigadores del ICP, la Universidad del Río Negro-Conicet de Argentina y la Universidad de Zaragoza y ha sido publicado en el último número de la revista PeerJ.

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El extraño genoma de una planta carnívora sin raíces

Botánica

La estructura de la Utricularia gibba es tan peculiar como su genoma. (Foto: Enrique Ibarra-Laclette y Claudia Anahí Pérez-Torres)

La Utricularia gibba es una planta asombrosa para la ciencia. No tiene raíces reconocibles, vive en un entorno acuático, y cuenta con ramas flotantes parecidas a hilos, junto con trampas en miniatura que utilizan la presión de vacío para capturar presas. Por si todo esto no fuera ya de por sí lo bastante asombroso, ahora los resultados de una nueva investigación revelan que esta planta alberga más genes que varios vegetales bien conocidos, como la vid, el cafeto (café) y el papayo, a pesar de tener un genoma mucho más pequeño.
Esta arquitectura increíblemente compacta parece ser el resultado de una optimización extrema durante una historia evolutiva en la que el vegetal añadió y después eliminó material genético a un ritmo muy rápido, evitando numerosas repeticiones.
Con un genoma tan pequeño, se podría esperar encontrar en él una cantidad también modesta de genes distintos. Sin embargo, esto no es lo que han encontrado los autores del estudio, que son Victor Albert, Lorenzo Carretero-Paulet y Tien-Hao Chang, de la Universidad en Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York); Pablo Librado y Julio Rozas, del Departamento de Genética del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (Institut de Recerca de la Biodiversitat, IRBio), de la Universidad de Barcelona en Cataluña, España; así como Enrique Ibarra-Laclette y Luis Herrera-Estrella, del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) y la Unidad de Genómica Avanzada, en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, en Irapuato, Guanajuato, México. La Utricularia gibba ha resultado poseer más genes que algunas plantas con genomas más grandes, incluyendo las ya citadas y también la Arabidopsis, una planta usada muy a menudo en investigaciones de botánica general.
Una comparación con el genoma de la vid muestra claramente la opulencia genética de la Utricularia gibba: El genoma de esta última, que contiene unos 80 millones de pares de bases de ADN, es seis veces más pequeño que el de la vid. Y sin embargo, la Utricularia gibba posee unos 28.500 genes, más que los aproximadamente 26.300 de la vid.
La Utricularia gibba es particularmente rica en genes que facilitan su actividad carnívora, en concreto, aquellos que permiten a la planta crear enzimas similares a la papaína, que ayuda a descomponer las fibras de la carne.

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Las “cañerías” que algunas bacterias instalan para intercambiarse nutrientes

Microbiologia

Cepas modificadas genéticamente de Acinetobacter baylyi y Escherichia coli. Las bacterias intercambian aminoácidos a través de nanotubos a modo de cañerías, instalados por bacterias Escherichia coli. (Foto: Martin Westermann, Universidad Friedrich Schille

Es bien conocido que las bacterias pueden apoyar el crecimiento de otras e intercambiar nutrientes. Sin embargo, unos científicos han descubierto ahora una nueva forma por la que las bacterias pueden alcanzar este intercambio nutricional. Han hallado que algunas bacterias pueden formar estructuras tubulares de tamaño nanométrico, a modo de cañerías entre células individuales, que permiten el intercambio directo de nutrientes.
Las bacterias viven habitualmente en comunidades ricas en especies, y frecuentemente intercambian nutrientes y otros metabolitos, con individuos de su especie y de otras. Hasta ahora, no estaba claro si los microorganismos intercambian metabolitos exclusivamente liberándolos en el entorno circundante o si utilizaban también conexiones directas entre células para este propósito. Unos científicos del Instituto Max Planck para la Ecología Química en Jena, Alemania, y las universidades de Jena (Friedrich Schiller), Kaiserslautern y Heidelberg en el mismo país, han examinado esta cuestión utilizando la bacteria Acinetobacter baylyi, que vive en suelos, y el microbio intestinal Escherichia coli. Borrando genes bacterianos del genoma de ambas especies, los científicos generaron mutantes que ya no podían producir ciertos aminoácidos, pero en cambio elaboraban mayor cantidad de otros.
En un cultivo conjunto, los dos tipos bacterianos fueron capaces de alimentarse mutuamente, compensando por tanto las citadas deficiencias inducidas. Sin embargo, la separación de los dos tipos bacterianos con un filtro que permitía el paso libre de los aminoácidos, pero que evitaba un contacto directo entre las células, abolió el crecimiento de ambos. Este experimento mostró que se necesitaba un contacto directo entre células para que se produjera el intercambio de nutrientes, y que las bacterias no se limitaban a liberar en su entorno lo que les sobraba y absorber del mismo lo que les faltaba.Observando el cultivo conjunto bajo el microscopio electrónico, el equipo de Samay Pande, del Instituto Max Planck para la Ecología Química en Jena (y que ahora está en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich), advirtió la presencia de estructuras que se formaron entre las cepas bacterianas, y que funcionaron como nanotubos y permitieron intercambiar nutrientes entre células. Especialmente interesante fue, sin embargo, el hecho de que solo el microbio intestinal Escherichia coli fuera capaz de formar estas estructuras y conectarse a la Acinetobacter baylyi u otras células de E. coli. La principal diferencia entre ambas especies en este aspecto es que la E. coli puede moverse activamente en medios líquidos, mientras que la A. baylyi es incapaz de desplazarse por su cuenta. Parece pues que la E. coli tiene que recorrer su entorno hasta encontrar socios adecuados y conectarse a ellos a través de nanotubos.

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Neuronas que nos hacen dormir

Neurología

Se ha descubierto que la activación de unas neuronas en cierta parte del cerebro puede inducir químicamente un sueño profundo. Estas neuronas que nos hacen dormir podrían ser un blanco perfecto de acción para nuevos somníferos contra el insomnio y para sedantes de uso quirúrgico. (Imagen: Amazings / NCYT / JMC)

Se ha descubierto que la activación de unas neuronas en cierta parte del cerebro puede inducir químicamente un sueño profundo. El hallazgo, hecho en el transcurso de una investigación para averiguar cómo funcionan exactamente los sedantes en las vías neurales del cerebro, podría llevar a mejores remedios para el insomnio y a fármacos anestésicos más efectivos.
El equipo de Bill Wisden, del Imperial College de Londres en el Reino Unido, encontró que ciertos tipos de sedantes funcionan “encendiendo” neuronas en una zona particular del cerebro, llamada hipotálamo preóptico. Su trabajo, en ratones, ha mostrado que son estas neuronas las responsables “apagar” las áreas del cerebro que luego están inactivas durante el sueño profundo.
Después de un período de privación de sueño, el cerebro activa un proceso que lleva a un sueño profundo y reparador. Los investigadores hallaron que el proceso que se activa mediante sedantes es muy similar. En ratones, cuando los investigadores usaron una sustancia química para activar solo neuronas específicas en el hipotálamo preóptico, esto produjo un sueño reparador en los animales.
La nueva investigación es importante porque aunque los científicos entienden cómo los sedantes se enlazan a ciertos receptores y de este modo producen el efecto que se busca, se había asumido previamente que ejercían en todo el cerebro la acción deseada. El conocimiento de que un área concreta del cerebro activa este tipo de sueño profundo abre el camino para el desarrollo de sedantes quirúrgicos y pastillas para dormir que sean mejores y más precisos. Estos nuevos fármacos podrían actuar directamente sobre este mecanismo natural para lograr una acción más efectiva, con menos efectos secundarios y con tiempos de recuperación más cortos.

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Algunos planetas potencialmente habitables comienzan siendo similares a Neptuno

Astronomía

La Tierra y Neptuno encarnan a dos tipos muy diferentes de planetas, pero el nuevo estudio indica que un mundo parecido a Neptuno puede acabar transformándose en otro similar a la Tierra. La gama de tipos de planetas capaces de llegar a albergar vida en alguna época de su historia es, por tanto, mayor que lo creído hasta ahora. (Imagen: Rodrigo Luger / NASA)

Una nueva investigación amplía la cantidad de tipos de planetas que podrían llegar a albergar vida en alguna época de su historia.
El equipo de Rodrigo Luger y Rory Barnes, de la Universidad de Washington en la ciudad estadounidense de Seattle, ha determinado que una irradiación intensa por parte de la estrella madre puede hacer que planetas no muy distintos de Neptuno, y referidos como miniNeptunos, ingresen en la zona orbital habitable, pierdan sus espesísimas envolturas gaseosas, y se conviertan en mundos rocosos como la Tierra, provistos de una atmósfera con una densidad análoga y una superficie capaz de albergar masas estables de agua líquida, resultando por tanto planetas potencialmente habitables.
La zona orbital habitable es la franja alrededor de una estrella donde el calor de esta permite la existencia de agua líquida en la superficie de un eventual planeta.
Según las conclusiones del nuevo estudio, dos fenómenos de los que se sabe que pueden inhibir la potencial habitabilidad de los planetas (las fuerzas de marea y una vigorosa actividad estelar) podrían en ciertos casos hacer justo lo contrario, aumentar las oportunidades de vida en determinados planetas que orbitan alrededor de estrellas de baja masa. Ambos fenómenos podrían combinarse para transformar a miniNeptunos inhabitables (planetas grandes en órbitas exteriores y dotados con espesas envolturas de hidrógeno) en planetas más cercanos a su estrella, desprovistos de esa gruesa mortaja de hidrógeno y potencialmente habitables.
La mayoría de las estrellas en nuestra galaxia son de baja masa, de un tipo conocido como enanas de clase M. Más pequeñas y tenues que el Sol, con zonas orbitales habitables situadas más cerca de ellas que las de estrellas más grandes y potentes, son buenos objetivos para la búsqueda y el estudio de planetas habitables. Los astrónomos esperan encontrar muchos planetas de tipo terrestre (rocoso como la Tierra) y superTierras (mundos rocosos como la Tierra pero más grandes que esta) en las zonas habitables de estas estrellas en los próximos años, así que es importante saber si podrían efectivamente sostener vida. Las superTierras son planetas más grandes en cuanto a masa que el nuestro, si bien más pequeños que los gigantes gaseosos tales como Neptuno y Urano.
Usando modelos informáticos, los autores del estudio hallaron que las fuerzas de marea y la pérdida de una espesa envoltura rica en hidrógeno puede en ocasiones convertir planetas que empiezan como miniNeptunos en mundos potencialmente habitables.
¿Cómo sucede esta transformación?
Los miniNeptunos se forman habitualmente lejos de su estrella madre, cuando moléculas de hielo se unen a gases (mayormente hidrógeno y helio) en grandes cantidades y otros materiales hasta formar los núcleos de roca y hielo rodeados por densas envolturas gaseosas.
Al principio son mundos muy fríos e inhóspitos. Pero no siempre los planetas permanecen en la misma órbita en la que se crearon. Junto con otros procesos, las fuerzas de marea pueden inducir una migración planetaria hacia el interior del sistema. Este proceso puede llevar a los miniNeptunos hasta la zona habitable de su estrella madre, donde están expuestos a niveles de rayos X y radiación ultravioleta mucho más altos.
Esto a su vez puede llevar a una rápida pérdida del grueso manto de gases más volátiles, incluyendo al principal, el hidrógeno, hacia el espacio, a veces dejando como resultado un mundo rocoso sin esa envoltura ultradensa rica en hidrógeno y trasladado a la zona orbital habitable.
Tal planeta es probable que tenga abundante agua en la superficie, ya que su núcleo es rico en hielo de agua. Una vez trasladado el planeta a la zona orbital habitable, este hielo puede fundirse y formar océanos, quizás abriendo un camino hacia el surgimiento de vida.

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Segunda salida extravehicular con susto

Astronautica

(Foto: NASA TV)

La segunda salida extravehicular (EVA) programada para preparar el acoplamiento de futuras naves tripuladas comerciales, en la estación espacial internacional, estuvo protagonizada de nuevo por los astronautas Barry Wilmore y Terry Virts, el 25 de febrero. Todo fue bien, pero una vez dentro de la esclusa, Virts anunció la presencia de un poco de agua en el interior de su escafandra.
Algo parecido ocurrió en 2013, pero la gran cantidad de agua presente entonces obligó a acortar la duración de la excursión, debido a su peligrosidad. El examen del traje afectado detectó un filtro parcialmente obturado. Lo que ha ocurrido en esta última EVA aún debe ser investigado.
La EVA empezó con la apertura de la escotilla en el módulo Quest, a las 11:48 UTC. Los dos astronautas salieron al exterior inmediatamente e iniciaron las tareas previstas. Durante el tiempo que estuvieron fuera, instalaron los dos cables que faltaban y se retiró una cubierta térmica en el puerto de atraque PMA-2. Además, Virts trabajó en el dispositivo de agarre del brazo robótico Canadarm-2 (LEE-A), al que lubricó durante un largo período, mientras que Wilmore se dedicó a preparar la instalación de los cables que se colocarán durante la próxima salida extravehicular.
Completadas las tareas, los astronautas regresaron al interior del módulo Quest, cerrando la escotilla a las 18:29 UTC. Tras la represurización y la entrada de los compañeros de misión, que les ayudarían a desprenderse de los trajes, se advirtió la presencia del agua dentro del casco de Virts. La cantidad era escasa y no puso en peligro la vida del astronauta. Sin embargo, la revisión de la anomalía podría retrasar la realización de la próxima EVA, inicialmente planeada para el día 1 de marzo.
La que se llevó a cabo el miércoles es la número 30 desde el segmento estadounidense, y duró 6 horas y 43 minutos.

Vídeo, largo de narices

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Proyecto para la detección acústica de tortugas marinas

Zoología

Buzo y tortuga marina. (Foto: R. Peláez)

Detectar acústicamente las tortugas marinas utilizando para ello un sónar de barrido lateral. Este es el objetivo de un proyecto en el que trabajan desde hace ocho meses investigadores de la Universitat Politècnica de València y del Ocenogràfic, en España.
Los sónares y ecosondas se utilizan habitualmente para detectar y cuantificar bancos de peces, llegando incluso a identificar especies. Sin embargo, apenas hay trabajos en los que se estudien las tortugas con estas herramientas. Ahora, un equipo del Instituto de Investigación para la Gestión Integrada de Zonas Costeras (IGIC) del campus de Gandia de la UPV ha desarrollado una nueva configuración para un sónar de barrido lateral, así como el procedimiento de medida y análisis de los datos obtenidos y simulaciones numéricas, que permite describir cuál es el “eco acústico” procedente de la tortuga.
Según explica Isabel Pérez, investigadora del IGIC de la UPV, el sónar de barrido lateral suele emplearse para detectar objetos situados sobre el fondo marino. “El procesado de los datos que registra proporciona una imagen del mismo, que se forma a partir de de las sombras de los objetos que conforman un cierto relieve en el fondo. Esta configuración se ha probado con tortugas pero todo indica que los resultados no son demasiado buenos, e incluso cuando se da la presencia de tortugas sobre el suelo éstas suelen confundirse con rocas”, apunta la investigadora de la UPV.
La configuración propuesta por el equipo del IGIC sitúa el emisor desde casi la superficie, orientando el haz como una cortina por debajo de la misma. “Observamos los datos acústicos antes de recibir el primer eco del fondo; de este modo, nuestra propuesta permitiría detectar ejemplares que se encuentren no sólo sobre tierra sino las que se encuentren nadando en la columna de agua, algo totalmente novedoso”, apunta Isabel Pérez.
Para la investigadora, caracterizar la respuesta acústica de las tortugas y distinguirla de la de otras especies permitiría identificar, localizar y contar a los individuos “proporcionando por tanto una herramienta que contribuiría a la realización de censos de tortugas marinas -estos censos se hacen en la actualidad a partir de los datos de capturas accidentales y de avistamientos aéreos”.
Los investigadores de la UPV han realizado ya las primeras medidas que recogen señales acústicas de tortugas vivas nadando en mar abierto, aprovechando sueltas de animales recuperados por parte del ARCA del Mar del Oceanogràfic de València. En esas primeras pruebas contaron con la colaboración del Ajuntament de Dénia, la Universidad Católica de Valencia y la Consellería de Infraestructuras, Territorio y Medio Ambiente que además proporcionó todos las autorizaciones necesarias para trabajar con estos animales protegidos.
En el Mediterráneo el único intento de detección por medios acústicos de tortugas no fue capaz de detectar ninguna tortuga viva. “Nuestro estudio está en una fase inicial; hasta ahora, hemos comprobado que efectivamente las tortugas son un “blanco” muy adecuado para utilizar técnicas de acústica submarina para su detección”, apunta Isabel Pérez.
“La utilización de esta metodología de detección de las tortugas marinas mediante acústica activa puede resultar una herramienta muy valiosa tanto para la detección temprana como para obtener las primeras estimaciones del número de estos animales en lugares de alta concentración como las playas de puesta”, destaca José Antonio Esteban, responsable del Departamento de Investigación del Oceanogràfic.
La ecosonda emite, captura y procesa los ecos producidos, cuya intensidad depende del tamaño y número de los peces, por ejemplo, pero también de la especie, porque su constitución es un elemento fundamental a la hora de dispersar el sonido. “En el caso de la tortuga se espera que su especial anatomía (caparazón, pulmones, etc.) procure un eco mayor que el producido por grandes peces y diferente en su estructura del que produciría un delfín u otros mamíferos marinos”, explica Isabel Pérez.

Fuente: UPV/DICYT

Vídeo

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Un ordenador aprende a jugar a videojuegos por sí mismo gracias a una red neuronal artificial

Computación

El ordenador superó a personas profesionales en más de la mitad de los videojuegos analizados, como Space Invaders. (Foto: Taito Corporation)

Para los seres humanos es fácil aprender a controlar un videojuego. La experiencia anterior con la máquina o en la propia vida sirve de ayuda para superar pantallas. ¿Pero un ordenador puede hacer lo mismo? Demis Hassabis y su equipo de investigadores en Inteligencia Artificial de la empresa Deep Mind, de Google, se propusieron el reto de crear un algoritmo que permitiera a una computadora aprender por sí sola, sin apenas información previa.
Hasta ahora, el método que habían empleado los ingenieros computacionales era el aprendizaje por refuerzo, basado en el estímulo y la recompensa pero que, según los investigadores, “es limitado en situaciones complejas y su aplicación se limita a los entornos controlables”.
La novedad que aportan los investigadores de Deep Mind es la combinación de este tipo de aprendizaje con una red neuronal artificial a imagen y semejanza de las biológicas. El resultado, publicado en la revista Nature, es un algortimo denominado deep Q-network (DQN) surgido a partir de un aprendizaje por refuerzo 'profundo'.
El estudio muestra que este agente artificial ha aprendido por sí mismo a jugar a 49 videojuegos clásicos de la videoconsola Atari 2600, entre los que se encuentran Pacman (el popular comecocos) o Space Invaders, partiendo de información sobre los píxeles y el número de acciones posibles en cada juego.
“Usamos los mismos datos iniciales para todos los juegos, lo que demuestra que el agente aprende con éxito los procedimientos de cada uno basándose únicamente en las entradas sensoriales”, explican los investigadores. La máquina superó las puntuaciones de sus predecesoras en 43 de los 49 videojuegos. Pero sus logros no se quedan ahí, según los autores: “Su rendimiento se puede comparar con el de un probador profesional humano de videojuegos. Logró más del 75% de la puntuación humana en más de la mitad de los juegos”.
El método destacó en actividades de índole muy variada, desde los juegos de boxeo a los de carreras de coches en 3D, “lo que demuestra que utilizando la misma arquitectura, la máquina puede aprender a optimizar estrategias en diferentes ambientes”.
Para los investigadores, este algoritmo también puede ayudar a los científicos a entender el proceso de aprendizaje de las personas. Asimismo, esperan que ayude crear productos más útiles, como “mejorar el motor de búsqueda de Google para completar tareas complejas como, por ejemplo, planear un viaje”.

Fuente: SINC

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Un modelo simula fluctuaciones de potencia para redes de centrales fotovoltaicas

Ingeniería

El modelo simula las fluctuaciones de potencia fotovoltaica. (Foto: Wikipedia)

Iñigo de la Parra Laita, ingeniero industrial en la Universidad Pública de Navarra, en España, ha llevado a cabo un estudio centrado en la integración en red de grandes centrales fotovoltaicas. Entre las aportaciones de su investigación ha desarrollado un modelo que ha sido patentado y es capaz de simular las fluctuaciones de potencia fotovoltaica.
Según explica, “con tan solo conocer la irradiancia registrada en un punto, el número de centrales agrupadas y la superficie media que ocupan, podemos simular qué fluctuaciones de potencia fotovoltaica pueden producirse”.
Actualmente, uno de los problemas a los que el operador se enfrenta es la imposibilidad de conocer las variaciones de potencia que se pueden dar en distintos puntos del sistema donde confluyen diversas centrales fotovoltaicas. “Para conocer ese dato podrían instalarse registradores de potencia en todas las centrales, pero es una solución muy costosa y, además, difícil porque generalmente las centrales son de distintos propietarios”.
Esta investigación se enmarca en el proyecto europeo “PVCROPS” (PhotoVoltaic cost reduction, Reliability, Operational performance, Prediction and Simulation), en el que colaboran instituciones de siete países, y que persigue un doble objetivo: aumentar hasta el 30% el cupo de la energía fotovoltaica en Europa e incrementar la eficiencia energética de los sistemas fotovoltaicos en un 9% para reducir el precio del kilovatio hora (kWh) de este origen.
Aunque tradicionalmente las instalaciones fotovoltaicas han sido pequeñas y distribuidas, hoy en día la tendencia es construir grandes plantas fotovoltaicas. Esto ha supuesto también adoptar nuevos criterios de actuación (códigos de red) que implican, por ejemplo, fijar la variación máxima de la potencia que una central fotovoltaica puede inyectar en la red eléctrica en un periodo de tiempo.
El trabajo de Iñigo de la Parra trata de poner solución a este panorama en el que multitud de empresas se plantean qué necesitan para instalar una planta fotovoltaica en un lugar que impone cumplir esos códigos. “En primer lugar, queda claro que hace falta instalar un sistema de almacenamiento y en esta tesis se ha cuantificado cuáles son esos requerimientos energéticos, tanto en potencia como en energía”, señala.
El hecho de añadir un sistema de almacenamiento a una planta fotovoltaica hace que el coste total (central fotovoltaica más sistema de almacenamiento) sea bastante mayor, por lo que el retorno económico para el inversor será más lento.
“Por eso, cuanto más pequeño sea el sistema de almacenamiento requerido, menor será el coste total y mayor rentabilidad tendrá la central. El estudio muestra cuáles son los mínimos requerimientos energéticos para cumplir con un determinado código de red, para cualquier tipo y tamaño de central fotovoltaica y para distintas estrategias de control”. En este sentido, se ha patentado también una estrategia de control de rampas que permite cumplir con estos nuevos códigos de red utilizando los mínimos requerimientos energéticos del sistema de almacenamiento.
Otra de las aportaciones es cuantificar el ahorro del sistema de almacenamiento en términos energéticos. “La cuantificación se realiza teniendo en cuenta una agrupación de centrales fotovoltaicas, tratando todas ellas como un todo y situando el sistema de almacenamiento en un nodo de la red eléctrica en lugar de un sistema de almacenamiento en cada central”.

Fuente: SINC

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Diseñan sistemas de captación de lluvia para solucionar la falta de agua potable

Ingeniería

Sistema para captar agua pluvial. (Foto: DICYT)

Ante la crisis generada por la escasez de agua potable y la problemática de las inundaciones pluviales en algunas zonas de la ciudad de México, un grupo de emprendedores decidió implementar sistemas de captación de lluvia. Lo anterior les ha permitido crear la empresa Isla Urbana, colocar 1.800 instalaciones, apoyar a más de 10.000 personas y captar 150 millones de litros del vital líquido.
Si bien el proyecto inició en el Distrito Federal en el año 2009, la firma mexicana ya está expandiendo los beneficios que trae consigo la captación de agua pluvial.
“Estamos trabajando en el estado de México, específicamente en las montañas de Malinalco, donde vamos a instalar 150 sistemas este mes. Tenemos el plan de fortalecer diferentes proyectos rurales en Hidalgo y Oaxaca, así como seguir nuestra labor en las partes altas de Jalisco”, informa David Vargas, presidente de Isla Urbana.
En este contexto, cabe destacar que más de 750.000 habitantes del valle de México no cuentan con un abasto suficiente de agua y se estima que viven aproximadamente con 20 litros por persona al día, lo que equivale a una cubeta de agua para satisfacer todas sus necesidades. En el Distrito Federal se registran mayores problemas en las delegaciones de Iztapalapa, Tlalpan, Milpa Alta y Magdalena Contreras.
“Por esa razón decidimos arrancar con un proyecto híbrido, es decir, que incluye parte social y la empresarial. El objetivo es ayudar a la gente de bajos recursos mediante subsidios provenientes de fundaciones, así como planes de financiamiento. Y, al mismo tiempo, comercializar productos y servicios entre el resto de la población para que la tecnología llegue al mayor número de personas”, enfatiza David Vargas.
En cuanto a la instalación del sistema, indica que es un procedimiento muy sencillo. En principio, el agua de lluvia se capta de techo, desde donde es conducida con tubería, canaletas y bajantes a un primer filtro (llamado de hojas), el cual se encarga de retener los elementos más grandes que se encuentran en el líquido.
“De ahí se va a un filtro desarrollado y patentado por nosotros al que denominamos Tlaloque (el ayudante de Tláloc). Se encarga de separar la parte más contaminada durante los primeros 10 minutos de cada aguacero, pues la misma lluvia limpia componentes del cielo y los sedimentos del techo; de esta manera mejoramos la calidad del agua antes de que llegue a la cisterna", detalla.
Refiere que la cisterna se provee de diversos componentes, como un reductor de turbulencia para evitar que se revuelvan los sedimentos que pudieran acumularse en el fondo y una pinchada flotante, que es un dispositivo que permite sacar el agua de la parte más alta de la superficie.
“Dependiendo del usuario, es posible integrar un tren de filtración para que el agua pueda consumirse sin riesgos. Sin embargo, no es necesario que hagamos todos los sistemas 100 por ciento potables por la arraigada costumbre de beber agua embotellada o de garrafón. Por ello, sólo colocamos los filtros que permiten que el líquido sea apto para la ducha o lavar los trastes”, subraya David Vargas.
Resalta que el procedimiento es más sencillo y económico si las personas cuentan con cisterna en su casa. “En este caso el costo de un sistema básico oscila entre ocho y 10 mil pesos, pero si no cuenta con un contenedor de este tipo el precio se incrementa de 16 mil a 20 mil pesos”.

Fuente:AGENCIA ID/DICYT

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Llega el radar cuántico

Ingeniería

El nuevo sistema de radar cuántico tiene el potencial de detectar objetos que resultan invisibles para los sistemas convencionales, como por ejemplo aviones con capacidad de ocultación. (Ilustración: Amazings / NCYT / JMC)

Un prototipo de radar cuántico que tiene el potencial de detectar objetos que resultan invisibles para los sistemas convencionales ha sido desarrollado por un equipo internacional de investigación.
El nuevo tipo de radar es un sistema híbrido que utiliza correlación cuántica entre haces de microondas y rayos de luz visible para detectar objetos de baja reflectividad, desde células cancerosas, hasta aviones con capacidad de ocultación (aeronaves invisibles para el radar convencional).
Dado que el radar cuántico opera a energías mucho más bajas que los sistemas convencionales, tiene a largo plazo el potencial de ser útil en una amplia variedad de aplicaciones en biomedicina, incluyendo por ejemplo escaneos por resonancia magnética nuclear.
Entre otras características, el dispositivo desarrollado por el equipo de Stefano Pirandola, del Departamento de Ciencias de la Computación en la Universidad de York en el Reino Unido, y del Centro de Tecnologías Cuánticas de York, puede generar ya sea entrelazamiento entre luz visible y microondas (durante la emisión de la señal) o convertir un haz de microondas en un rayo óptico (durante la captura de los rayos reflejados desde el objeto). En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Shabir Barzanjeh, de la Universidad de Aquisgrán en Alemania; Saikat Guha, de la empresa Raytheon BBN Technologies, en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos; Christian Weedbrook, de la empresa 3QKD Corporation, en Toronto, Canadá; David Vitali, de la Universidad de Camerino en Italia; y Jeffrey H. Shapiro, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

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Un cometa activo

Astronomía

(Foto: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0)

La sonda Rosetta, que sigue girando alrededor del cometa 67P/C-G, continúa enviando fotografías del objeto, cada vez más activo debido a su creciente cercanía respecto al Sol. En este mosaico se aprecian cuatro vistas del cuerpo, tomadas desde el 25 al 27 de febrero. Cada una tiene un tiempo de exposición de 2 segundos.

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