Re: FORO-CIENCIA

Extraña galaxia espiral emisora de potentes chorros de partículas subatómicas


Speca en varias longitudes de onda. (Foto: Hota et al., SDSS, NCRA-TIFR, NRAO/AUI/NSF)


Una galaxia con una combinación de características nunca antes vista está dando a los astrónomos la oportunidad de atisbar procesos que se cree fueron cruciales en el crecimiento de las galaxias y los cúmulos de galaxias en la historia temprana del universo.
La galaxia, denominada Speca por los investigadores, es sólo la segunda galaxia espiral conocida que produce chorros inmensos y potentes de partículas subatómicas moviéndose casi a la velocidad de la luz. También es una de las dos únicas galaxias conocidas con huellas que demuestran que tal actividad se ha generado en tres episodios separados.
Los chorros gigantes de partículas de muy alta velocidad son alimentados por agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias. Tanto las galaxias elípticas como las espirales albergan tales agujeros negros, pero sólo a Speca y a otra galaxia espiral se les ha visto producir chorros de gran tamaño.
Los dos chorros de cada galaxia expulsan partículas hacia fuera de ella. Uno nace en un polo del disco de material en rotación rápida que orbita alrededor del agujero negro, y el otro en el polo opuesto.
Los episodios de "encendido" y de "apagado" de los chorros se han visto en una docena de galaxias elípticas, pero sólo hay otra elíptica que exhiba evidencias de tres episodios distintos como las muestra Speca.
"Ésta es probablemente la galaxia con agujero negro más exótica que se haya visto. Tiene el potencial de enseñarnos nuevas lecciones acerca de cómo se formaron las galaxias y los cúmulos de galaxias, y cómo evolucionaron hasta lo que vemos hoy", explica Ananda Hota, del Instituto de Astronomía y Astrofísica dependiente de la Academia Sínica, en Taiwán.
Los científicos creen que Speca, a unos 1.700 millones de años-luz de la Tierra, y sesenta y tantas galaxias más, presentan un aspecto parecido al que debieron tener muchas otras galaxias cuando el universo era mucho más joven. En el universo temprano, las galaxias reunidas en cúmulos probablemente estuvieron atrapando material adicional, colisionando entre ellas, experimentando episodios de formación estelar acelerada (creación de muchas estrellas en un periodo breve de tiempo), e interactuando con el material primordial que caía al interior del cúmulo desde el exterior.

Hallazgo inesperado sobre cómo se dividen las mitocondrias


Células en las que el retículo endoplásmico, en verde, contacta con las mitocondrias, en rojo, allí donde se efectúa la división mitocondrial -señalada por las flechas-. (Foto: UC Davis)


Una nueva investigación ha cambiado el concepto que hasta ahora se tenía sobre cómo se dividen las mitocondrias, las estructuras de generación de energía de las células.
El hallazgo podría ayudar a conocer mejor una amplia gama de enfermedades, y puede ser considerado como un cambio de paradigma en la biología celular.
Las mitocondrias producen energía química para las necesidades de una célula. Están recubiertas por dos membranas, tienen su propio ADN, y pueden dividirse para producir nuevas mitocondrias. Cuando esta división no está controlada adecuadamente, puede provocar la muerte de la célula. Los defectos en las mitocondrias han sido asociados con una amplia gama de dolencias, como diabetes, enfermedades cardiovasculares y derrames cerebrales.
El equipo de Jodi Nunnari, catedrática de biología celular molecular en la Universidad de California en Davis, y Gia Voeltz, profesora en el Departamento de Biología Celular Molecular y del Desarrollo en la Universidad de Colorado en Boulder, investigó el modo en que otra estructura de la célula, el retículo endoplásmico, está relacionado con la división mitocondrial.
El equipo encontró que tanto en células de levaduras como en células de mamíferos, la división mitocondrial ocurría predominantemente en puntos en que estaban en contacto las dos estructuras, el retículo endoplásmico y las mitocondrias.
El equipo de investigación ha comprobado que diversas proteínas asociadas a la división mitocondrial también estaban presentes donde estaban en contacto el retículo endoplásmico y las mitocondrias. Su estudio indica que los túbulos del retículo endoplásmico comienzan por presionar la mitocondria, y luego ciertas proteínas se ensamblan en la superficie para completar el trabajo. Esta nueva función del retículo endoplásmico expande y transforma la idea que hasta ahora se tenía de la organización celular.

La exposición a contaminantes ambientales determina el peso y talla de los niños al nacer


Las mujeres embarazadas que residen en grandes ciudades tienen más posibilidades de tener un niño de mayor talla y peso que las que viven en el medio rural. (Imagen: Sabian Maggy)


Las mujeres embarazadas que residen en grandes ciudades tienen más posibilidades de tener un niño de mayor talla y peso que las que viven en el medio rural. Una mayor exposición a los xenoestrógenos, un tipo de contaminantes ambientales que se comportan como hormonas, podría ser la responsable. Así lo indica un nuevo estudio de la Universidad de Granada, que relaciona por primera vez la carga estrogénica de la placenta con un mayor peso del niño al nacer.
Científicos de la Universidad de Granada han analizado las características de dos poblaciones de mujeres embarazadas y de sus hijos al nacer, residentes en Granada y Madrid, y han comprobado que ambas poblaciones presentaban características biológicas, demográficas y socio-económicas específicas que definen los patrones de exposición ambiental debida a los xenoestrógenos presentes en la placenta.
Se trata de la primera investigación realizada en España que asocia la carga estrogénica de la placenta de las embarazadas con un mayor peso del niño al nacer.
El grupo de Madrid estaba formado por mujeres residentes en área urbana, con un nivel educativo medio-alto, trabajadoras la mayoría (89%) fuera de casa, en ocupaciones relacionadas con tareas administrativas, o con la enseñanza.
Por el contrario, las madres incluidas en el estudio de Granada residían mayoritariamente en áreas rurales, poseían un nivel educativo bajo (un 53,4% no tenía estudios o sólo contaba con estudios primarios) y un alto porcentaje de las mismas se dedicaban exclusivamente a las tareas domésticas (38,3%).
Es la primera investigación realizada en España que asocia la carga estrogénica de la placenta con un mayor peso del niño al nacer
Los investigadores analizaron los factores que condicionan la exposición y la asociación entre las características antropométricas y sociodemográficas, las condiciones de salud, el estilo de vida, las condiciones de trabajo, con el parámetro de exposición definido como carga estrogénica total efectiva. De este modo, los autores comprobaron que el efecto estrogénico del extracto tisular placentario (TEXB) tiene una relación directa con ciertas características de los padres, del parto y de los recién nacidos.
Así, la mayor TEXB de la fracción alfa se observó en placentas de mujeres de más edad, con menor índice de masa corporal, residentes en Madrid y que dan a luz niños con mayor peso al nacer. Estos resultados sugieren un papel a la estrogenicidad del conjunto de xenoestrógenos acumulados en el tejido placentario, en el desarrollo embrionario-fetal.
Por lo general, la mayoría de los trabajos sobre exposición a contaminantes ambientales se centran en la cuantificación de compuestos químicos de forma aislada. Sin embargo, en la actualidad el censo de sustancias químicas de síntesis disponibles supera las 100.000, lo que favorece la acción combinada de varios de ellos, "con un resultado final impredecible, que pudiera ser aditivo, sinérgico e incluso antagónico", explica Remedios Prada.
"De este modo, concentraciones consideradas en el modelo toxicológico clásico como insignificantes podrían tener en forma combinada un efecto acumulativo significativo. Por eso en este trabajo hemos abordado la exposición utilizando un biomarcador de efecto combinado”, subraya.
En la actualidad, las autoridades sanitarias de diferentes países tratan de implantar sistemas de vigilancia de exposición humana a contaminantes ambientales, mediante la utilización de biomarcadores de exposición, como por ejemplo se hace en EE UU con la Encuesta Nacional de Examen de Salud y Nutrición, o de forma particular en España en el Proyecto Infancia y Medioambiente (INMA). (Fuente: UGR)

Fósil de dinosaurio recién salido del cascarón


A la izquierda, el fósil del bebé dinosaurio. (Foto: Ray Stanford). A la derecha, recreación artística de un dinosaurio del grupo taxonómico del descubierto (Imagen: LadyOfHats (Wikimedia))


Un equipo de científicos, con la ayuda de un cazador de fósiles, ha logrado identificar y describir el primer ejemplar conocido de una especie y género de dinosaurio que vivió hace aproximadamente 110 millones de años, en el Periodo Cretácico Temprano.
El fósil mide sólo 13 centímetros de largo. Se estima que los dinosaurios adultos de su tipo medían entre 6 y 9 metros de largo.
El pequeño tamaño del ejemplar, encontrado en College Park, Maryland, Estados Unidos, revela que cerca del punto del hallazgo había un nido con huevos de dinosaurio, pues el espécimen no pudo haber ido muy lejos de donde nació.
Tal como indica David Weishampel, profesor de anatomía de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, y miembro del equipo de investigación, este hallazgo ayudará a reunir datos importantes sobre el desarrollo de las extremidades y de los cráneos en la infancia de un dinosaurio. También servirá para ahondar en las características de la crianza de los dinosaurios y en su biología reproductiva.
El fósil fue descubierto en 1997 por Ray Stanford, pero no ha sido hasta ahora cuando se ha llevado a cabo la investigación definitiva que ha permitido catalogarlo como un ejemplar de una nueva especie y género.
El área donde fue encontrado el ejemplar de Propanoplosaurus marylandicus fue, en la época en que nació la cría de dinosaurio, una llanura propensa a inundaciones. Todo apunta a que el animal pereció ahogado.
Ray Stanford, el descubridor del fósil, lo ha donado al Museo Smithsoniano Nacional de Historia Natural, en Estados Unidos. Allí está expuesto para que el público pueda contemplarlo, y también disponible para investigaciones científicas.

El enigma de los genes que cambian de sitio


Drosophila. (Foto: NASA/Ames.)


El genoma humano comparte varias particularidades con el ADN de casi cualquier otro animal y vegetal. Nuestros planos genéticos contienen numerosos componentes conocidos como transposones o "genes saltarines", que tienen la capacidad de moverse de un lugar a otro en los cromosomas de una célula.
Nada menos que un 50 por ciento del ADN humano contiene tanto transposones activos como restos degradados de transposones que hace miles o millones de años estuvieron activos pero que acabaron quedando dañados e inmovilizados.
Por si no hubiera suficiente misterio con todo este ADN que tiene movilidad o que la tuvo, existe además otro fenómeno igual de intrigante: Cada vez que una célula humana, o de un animal o un vegetal, se prepara para dividirse, las regiones cromosómicas más ricas en secuencias derivadas de transposones, incluso elementos que llevan mucho tiempo inactivos, están entre los últimos en duplicarse. La razón para su demora en la duplicación ha desconcertado a los biólogos durante más de medio siglo.
Una nueva investigación dirigida por Allan Spradling del Instituto Carnegie podría aportar algunas pistas que ayudasen a avanzar hacia una explicación para ambos enigmas.
La mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, es uno de los principales organismos "modelo" para estudiar la estructura del genoma y las funciones de los genes. En la nueva investigación, Spradling y sus colaboradores trabajaron sobre ella, centrándose en un transposón en particular, llamado elemento P, que tiene una extraordinaria capacidad para moverse.
Algo muy llamativo sobre los elementos P es que sólo han estado presentes en la Drosophila melanogaster desde hace 80 años, cuando los adquirieron del genoma de una especie de mosca con parentesco evolutivo distante, mediante un proceso desconocido.
Los elementos P siguen siendo altamente "infecciosos" hoy en día. Basta con agregar una sola copia al genoma de una mosca, para que en pocas generaciones su descendencia conjunta de ella y todas las otras con las que se reprodujo en el laboratorio, adquieran de 30 a 50 elementos P.
Los elementos P se insertan en el ADN muy selectivamente. Casi el 40 por ciento de los nuevos saltos se producen en sólo unos 300 genes, y siempre cerca del principio del gen. Los genes no parecían tener nada en común, pero cuando esos sitios fueron comparados por el equipo de Spradling con datos sobre el genoma de la Drosophila, particularmente los obtenidos en estudios recientes sobre duplicación genómica, la respuesta fue evidente. Lo que tienen en común muchos puntos de inserción de elementos P es la capacidad de funcionar como sitios de partida u "orígenes" de la duplicación del ADN. Esta asociación entre elementos P y la maquinaria de la duplicación genómica sugiere que pueden coordinar sus movimientos con la replicación del ADN.

La segunda membrana de las bacterias pudo evolucionar a partir del proceso de formar esporas


La Acetonema longum. (Foto: Cell/Everett Kane/Elitza Tocheva, Dylan Morris, & Grant Jense)


A las bacterias se las puede dividir generalmente en dos clases básicas: las que tienen una sola membrana, y las que tienen dos.
Ahora se ha descubierto lo que parece ser el eslabón perdido entre las dos clases, así como una explicación convincente de cómo pudo surgir la membrana externa.
El eslabón perdido es una bacteria llamada Acetonema longum. Este microorganismo es miembro de una familia poco conocida de bacterias que tienen dos membranas y que ante situaciones extremas o difíciles generan esporas.
Aparte de esta pequeña familia, las bacterias con una sola membrana son las únicas de las que se sabe que crean esporas como estrategia de protección ante situaciones graves.
Cuando el equipo de Grant Jensen, Elitza Tocheva, y Jared Leadbetter, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) comenzó a analizar la Acetonema, no tenía idea de cuán interesante y singular resultaría ser este microorganismo.
La sorpresa llegó cuando obtuvieron imágenes de alta resolución del proceso de formación de esporas en esta bacteria. Fue entonces cuando constataron que una porción de la membrana interna se convierte en una membrana externa.
Teniendo en cuenta que el proceso de formar esporas genera una segunda membrana, la conclusión a la que ha llegado el equipo de investigación es que el ancestro común de las bacterias con una o dos membranas pudo ser una bacteria que creaba esporas, similar a la Acetonema longum.

Otro paso hacia los ordenadores cuánticos


El investigador de la UPV, José Capmany, en los laboratorios del ITEAM. (Imagen: UPV)


Un nuevo modelo sienta las bases de la aplicación de componentes fotónicos comerciales al ámbito de los ordenadores y las comunicaciones cuánticas. Este avance ha sido publicado por la revista Laser and Photonics Reviews.
Investigadores de la Universitat Politècnica de València y la Universidad Miguel Hernández de Elche han desarrollado el primer modelo publicado a nivel mundial que describe la operación completa en régimen cuántico de los moduladores ópticos integrados, unos dispositivos que se emplean en sistemas de telecomunicación por fibra óptica para modular la luz con información y que permiten alcanzar velocidades de hasta 100 Gb/s.
Según explica José Capmany, director del Instituto ITEAM de la Politècnica de València y uno de los autores del trabajo, estos componentes, disponibles ya de forma comercial y empleados en telecomunicaciones de banda ancha, podrán aplicarse a la futura fabricación de sistemas lógicos y ordenadores cuánticos, explotando las propiedades desveladas en este estudio.
Dichas propiedades se refieren a la posibilidad de generar y manipular estados entrelazados de la luz, y de poder procesarlos de manera similar a las puertas lógicas de la electrónica digital.
“La posibilidad de integrar varios de estos componentes en un chip óptico abre las puertas al diseño de circuitos de mayor complejidad y coste reducido aprovechando la economía de escala que aporta la integración fotónica”, apunta Capmany.
Junto al profesor Capmany, este trabajo ha sido desarrollado por Carlos R. Fernández-Pousa, investigador del Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la Universidad Miguel Hernández de Elche. Ambos presentaron sus conclusiones en la reunión final del proyecto CONSOLIDER-INGENIO Quantum Information Technologies (QOIT), celebrada a principios de mes en Barcelona.
Según apunta el investigador de la UMH, “no existe una tecnología dominante para la implementación escalable de protocolos de procesado cuántico de información. Nuestro trabajo se inscribe dentro de la búsqueda de alternativas tecnológicas viables”.
El trabajo de investigadores de la UPV y la UMH supone un “paso más” en el estudio y desarrollo de la comunicación y computadores cuánticos, que supondrán una “gran revolución” en el campo de las telecomunicaciones.
“Estamos todavía en una fase inicial. Los primeros ordenadores cuánticos aparecerán en unos 15 años y abrirán un campo completamente nuevo al multiplicar la capacidad de almacenado y procesado de información en tamaños muy reducidos. Actualmente, uno de los impedimentos a su desarrollo es que las demostraciones realizadas se basan en montajes muy aparatosos que conllevan condiciones que sólo se pueden reproducir en entornos controlados de laboratorio”, aclara José Capmany.
“El uso de tecnologías de modulación como interfaces de control en tareas de procesado basadas en fotónica cuántica integrada puede simplificar mucho esta tarea”, añade Carlos R. Fernández-Pousa.
Sobre las prestaciones de la computación cuántica, el director del ITEAM de la UPV explica que permitirá cálculos mucho más rápidos y velocidades de proceso que harán posible la resolución de problemas cuya complejidad los hace inabordables hoy en día con ordenadores clásicos.
Sus aplicaciones pueden ser múltiples, desde simulaciones masivas en meteorología, clima, química, genética, etc. hasta nuevos sistemas de seguridad cuántica, que permitirán generar mensajes cifrados-claves totalmente indescifrables. (Fuente: UPV/SINC)