Sobre la aparición de la multicelularidad

Un estudio genético comparativo nos dice que la transición a la multicelularidad puede ser más sencilla de lo que a primera vista parece.

Uno de los pasos más importantes en la evolución biológica fue el de la transición de organismos unicelulares a pluricelulares. Según investigadores del Salk Institute for Biological Studies y del Department of Energy's Joint Genome Institute puede que no se necesitase mucha parafernalia genética para darse.
Una comparación entre los genomas del alga Volvox carteri y Chlamydomonas reinhardtii, un ser unicelular emparentado con la primera, revela que los organismos multicelulares podrían haber construido su complicada maquinaria molecular a partir de los mismos componentes que ya estaban disponibles en sus antepasados unicelulares.
Según James Umen, si uno piensa en términos de proteínas como si fueran piezas de Lego, Chlamydomonas ya tenían un gran conjunto de piezas. Volvox no tuvo que construir ninguna nueva y sólo tuvo que experimentar con lo que ya había heredado de su antepasado.
Además de otros hallazgos, el artículo publicado en Science sugiere que en el linaje de Volvox se dio un innovación limitada en la codificación de proteínas. Umen dice que esperaban grandes diferencias entre el tamaño de los genomas, en el número de genes o en el tamaño de las familias de genes entre Volvox y Chlamydomonas, pero resultó que ése no era el caso.
La aparición por evolución de seres multicelulares se dio repetidamente e independientemente en varios linajes, incluyendo a animales, plantas, hongos, algas rojas y algas verdes. Esta transición es uno de los eventos evolutivos más importantes que configuraron la vida en la Tierra. Según Simon E. Prochnik, se ha pensado y especulado mucho acerca de lo que hace diferentes o más complejos a los organismos multicelulares de sus antepasados unicelulares.
En muchos casos el cambio de una existencia solitaria a una comunal sucedió hace unos 500 millones de años o más lo que hace muy difícil su estudio. Una excepción a esto lo constituye el grupo de los Volvox, que son algas verdes. Para éstos la transición a la multicelularidad sucedió en una serie de pequeños cambios adaptativos, y progresivamente se aumentó la complejidad morfológica y del desarrollo, algo que todavía se puede apreciar en los miembros contemporáneos del grupo. Los Volvox son los miembros más sofisticados de un linaje que se cree apareció evolutivamente a partir de antepasado similar al actual Chlamydomonas hace unos 200 millones de años. Esto hace de estos organismos un modelo llamativo para el estudio de los cambios evolutivos que trajeron la diferenciación entre unicelulares y multicelulares.
Para reunir los datos del análisis comparativo los investigadores secuenciaron 138 millones de pares de bases del genoma del Volvox usando la estrategia de la "escopeta". El genoma en sí mismo es un 17% más grande del previamente secuenciado genoma de Chlamydomonas y las secuencias divergentes entre ambas especies es comparable a la que hay entre humanos y los pollos.
A pesar del este aumento en tamaño modesto del genoma, el número proteínas codificadas resulto ser muy similar entre ambos organismos (14,566 para Volvox frente a 14,516 para Chlamydomonas) y no se pudieron identificar diferencias en el repertorio de dominios de proteínas o combinaciones de dominios. Los dominios de proteínas son partes de las proteínas que pueden evolucionar, funcionar y existir independientemente del resto de la cadena de proteína.
Según Umen, esto es inesperado, porque se creía que la innovación a nivel del dominio jugaba un papel en la evolución de la multicelularidad en los linajes de plantas y animales.
En contraste con esta falta de innovación, las proteínas específicas de Volvox, como las proteínas de la matriz extracelular, estaban enriquecidas si se comparaban con Chlamydomonas. Cada colonia madura de Volvox está compuesta con numerosas células flageladas similares a Chlamydomonas, que están embebidas en la superficie de un esferoide de una elaborada matriz extracelular que está claramente relacionada con la pared celular de Chlamydomonas. Lógicamente la diferencia en tamaño y complejidad entre la matriz extracelular de Volvox y la pared celular de Chlamydomonas refleja el dramático aumento en el número y variedad de los genes de Volvox para las dos mayores familias de proteínas que determinan la matriz extracelular.
Además, Umen y sus colaboradores identificaron un aumento en el número de proteínas cilin D en Volvox, proteínas que controlan la división celular y que quizás sean necesarias para asegurar la regulación compleja de las células durante el desarrollo de Volvox.
Volvox adaptó unos pocos genes preexistentes para así adquirir nuevas funciones. Miembros de la familia del feroforin no solamente ayudan a construir la matriz extracelular, sino que algunos subtipos evolucionaron hacia un disparador hormonal difusivo para la diferenciación sexual.
Si el paso a la multicelularidad parece tan fácil puede que sea verdad lo que se sugería en una noticia anterior publicada en NeoFronteras sobre la aparición de este tipo de organización celular en el Proterozoico. Quizás, si se dan los niveles de oxígeno necesarios, los seres multicelulares aparecen espontáneamente al cabo de poco tiempo, e incluso pueden aparecer mucho después (como Volvox) de que hayan aparecido otros seres multicelulares ya establecidos y compitiendo.

Las bacterias del Ártico ayudan a buscar vida extraterrestre

El azufre implicado en el ciclo de vida de estos microorganismos podría relacionarse con la biología potencialmente presente en la luna Europa 

 

Los científicos han encontrado en un fiordo canadiense un territorio análogo a la gélida Europa, una de las lunas de Júpiter. Se trata de un ambiente helado y sulfuroso, donde el azufre asociado a las bacterias árticas ofrece pistas a las próximas misiones a Europa en su búsqueda de rastros de vida. La NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA), ya se están preparando hacia ese objetivo.

 No es fácil encontrar un lugar en la Tierra donde se unan el hielo y el azufre, como se supone que ocurre en la luna de Júpiter, Europa, pero se ha localizado en el Paso del Fiordo Borup, en el Ártico canadiense.
En este territorio, las emanaciones sulfurosas de color amarillo contrastan con la nieve blanca del entorno, algo parecido a lo que muestran las imágenes del satélite de Júpiter.
Investigadores de Estados Unidos han comprobado que el azufre implicado en el ciclo de vida de microorganismos árticos muestra unas características que pueden ayudar a detectar restos biológicos en Europa. Las grandes agencias espaciales, como la NASA o la Agencia Espacial Europea (ESA), ya están preparando misiones con este objetivo.
"Hemos encontrado que el azufre elemental (S) puede presentar unas "biofirmas" morfológicas, mineralógicas y orgánicas relacionadas con la actividad bacteriana, por lo que si se encuentran en Europa nos sugerirían la posible presencia de microorganismos", ha explicado a SINC Damhnait Gleeson, autora principal del estudio y actualmente adscrita al Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC).
Formas de aguja y romboidal del azufre
Las "biofirmas"' se asocian con formas de aguja y romboidales de los granos de azufre, donde aparecen mineralizados restos de microorganismos y materiales extracelulares.
Gracias a técnicas de microscopía electrónica y difracción de rayos X también se ha observado la formación de una rara forma de azufre, la 'rosickyita', sobre componentes orgánicos.
Y además, en el material sulfuroso han aparecido pequeñas cantidades (partes por millón) de proteínas, ácidos grasos y otras biomoléculas.
"Son múltiples evidencias de la actividad bacteriana", destaca Gleeson, que se pregunta si en la corteza helada de Europa, o en el océano o los lagos que se supone hay debajo, podría existir una comunidad microbiana parecida que utilice el azufre como fuente de energía.
La investigadora desarrolló este estudio, que publica ahora la revista Astrobiology, como miembro del Jet Propulsion Laboratory de la NASA y la Universidad de Colorado (EEUU). En la actualidad trabaja en España como científica del CAB en Río Tinto, un ambiente análogo a Marte.

Desvelado el misterio de la paramnesia

Un estudio sin precedentes ha permitido que investigadores de República Checa y Reino Unido descubran una relación entre la paramnesia y diversas estructuras encefálicas que confirman el origen neurológico de este fenómeno. Hasta ahora, ninguno de los estudios dedicados a desentrañar este fenómeno en individuos sanos había logrado dar con indicios convincentes. El trabajo se publicó en la revista Cortex y recibió fondos de la Unión Europea.

Dirigidos por el CEITEC (Instituto centroeuropeo de tecnología) y la Facultad de Medicina de la Universidad de Masaryk (República Checa), los investigadores encargados del estudio descubrieron que en la paramnesia influyen ciertas estructuras encefálicas. Los descubrimientos obtenidos muestran que el tamaño de estas estructuras es apreciablemente menor en el encéfalo de las personas que experimentan paramnesia que en las que no la habían experimentado nunca.
El equipo del CEITEC y colegas de distintos institutos científicos de Brno así como de la Universidad de Exeter (Reino Unido) lograron obtener una plétora de información sobre este fenómeno que hasta ahora carecía de explicación.
El equipo observó que unas estructuras pequeñas de los lóbulos temporales medios del encéfalo, en los que se originan la memoria y los recuerdos, eran considerablemente más pequeños en personas que habían experimentado paramnesia que en los que no la habían experimentado. Sus hallazgos también indican que cuanto mayor era la frecuencia a la que los sujetos sometidos a estudio experimentaban paramnesias, menores eran estas estructuras encefálicas.
«Ciento trece sujetos sanos se sometieron a un examen estructural del encéfalo mediante resonancia magnética y a continuación mediante un método nuevo y sensible de análisis automático de la morfología encefálica (morfometría basada en fuentes) [y] se comparó el tamaño de regiones concretas del encéfalo entre aquellos que nunca habían experimentado una paramnesia y los que sí la habían experimentado», informó Milan Brázdil del CEITEC, autor principal del estudio.
«Ambos grupos eran muy similares, a excepción de la presencia del fenómeno estudiado. Cuando estimulamos el hipocampo podemos inducir paramnesias en pacientes con afecciones neurológicas. Al descubrir las diferencias estructurales del hipocampo entre individuos sanos que han experimentado paramnesia y otros que no, hemos probado sin lugar a dudas su relación directa con estas estructuras encefálicas. Consideramos que probablemente sea un "error del sistema" provocado por una excitabilidad superior de los hipocampos. Se produce a consecuencia de cambios en las regiones más sensibles del encéfalo que probablemente se produjeron durante el desarrollo del sistema neuronal.»
Expertos en la materia afirman que la paramnesia es un fenómeno fascinante y muy común. Entre el 60 % y el 80 % de los individuos sanos la han experimentado en alguna ocasión.
El CEITEC continuará investigando al respecto con el apoyo financiero de la UE.

Descubren Uranio en la Antártida a 133 metros de profundidad

Un grupo de científicos ha descubierto la presencia de uranio en un trozo de hielo extraído desde una profundidad de 133 metros en la llamada meseta Detroit en el territorio antártico. La presencia de estos restos de uranio coincidirían con el aumento en la producción de este mineral ocurrido en 1995 en Australia, y se presume que la propia circulación atmosférica transportó estas partículas.

Los estudios corresponden al proyecto 'CASA, Clima de Antártica y Sudamérica', que realizan los investigadores del Instituto de Cambio Climático de la Universidad de Maine, EE.UU; el Instituto Antártico Chileno (INACh) y la Universidad Rio Grande do Sul, de Brasil.
"La presencia de trazas de uranio que precipitaron sobre el continente antártico en 1995 es uno de los secretos develados por un trozo de hielo en forma cilíndrica que fue extraído desde una profundidad de 133 metros", aseguran los científicos en una nota de prensa.
La investigación comenzó en noviembre de 2007, cuando extrajeron un testigo de hielo en la meseta Detroit, al norte de la península antártica y a 1.930 metros de altura sobre el nivel del mar. Para el geofísico y glaciólogo del INACh, Ricardo Jaña, un testigo de hielo constituye un muy buen registro del pasado climático de la zona, que está expuesta a los procesos de cambio climático que vive el planeta.
A comienzos del 2009, investigadores de la Universidad de Washington informaron de que la temperatura de la Antártida aumentó 0,5 grados entre 1957 y 2006.
Asimismo, desde la llamada revolución industrial el promedio global de aumento de la temperatura en la Tierra ha sido de 0,6 grados. Según Jaña, la evidencia científica que proporcionan los testigos de hielo 'es contundente', y es informativa en cuanto a una serie de fenómenos relacionadas con la dinámica del clima.
Aseguró que el registro ambiental contenido en los testigos de hielo (trozos) cubre años del pasado que no están registrados en las lecturas instrumentales de observatorios que han sido instalados en diversas partes del mundo. "En la Antártica, los datos más antiguos climáticos son de 60 años atrás, cuando se instalaron las primeras bases", ha recalcado.
Además explica que el análisis de estas muestras involucró un trabajo lento y de largo aliento y que expertos de glacioquímica del Instituto de Cambio Climático de la Universidad de Maine han "desmenuzado" las partes por millón, por billón y ahora por cuatrillón de elementos trazas. "Haciendo un número grande de mediciones en cantidades tan pequeñas se logró detectar la presencia de trazas de uranio que, de acuerdo con el nivel en que se encuentra, coincide con un año cuando en Australia aumentó la producción de uranio", detalla el investigador chileno.
La hipótesis plantea que el material particulado generado por esta actividad minera fue arrastrado por el viento y siguió la trayectoria de la circulación atmosférica similar al sentido de las agujas del reloj hasta llegar y precipitar en la zona de la meseta Detroit.

Un par de trabajos hablan sobre las posibilidades de aparición de vida en el Universo o de cómo pudieron ser los primeros pasos prebióticos

Hay conceptos, procesos y hechos que aún se resisten a ser explicados completamente por la ciencia. Uno de ellos es el origen de la vida sobre la Tierra o sobre cualquier otro lugar del Universo. Nuestra imaginación nos ha permitido crear mundos en donde hay vida y esa vida es diferente o sospechosamente parecida a la que hay sobre este planeta. La Astrofísica nos habla de un Universo vasto poblado por miles de millones de galaxias que a su vez tienen cientos de miles de millones de estrellas. Los últimos descubrimientos nos hablan de que hay tantos planetas, sino más, que estrellas en nuestra galaxia. Esto nos ha permitido pensar que muchos de esos mundos deben de estar habitados, aunque sea por formas de vida no inteligente. El problema es que realmente deseamos que sea así. El Universo sería un lugar mucho más interesante si hubiese otras formas de vida, aunque en su mayoría fueran microorganismos en una sopa oceánica.

Lo cierto es que lo que se llama Exobiología no tiene, de momento, objeto de estudio alguno, pues no se ha encontrado ninguna forma de vida fuera de la Tierra y, por desgracia, parece que la situación va seguir así por mucho tiempo. En realidad esa rama de la ciencia debería llamarse Extremofilia o algo similar, pues se dedica al estudio de los organismos terrestres que viven en ambientes extremos.
Las estadísticas con una muestras de una unidad no tienen demasiado sentido y hasta que descubramos otra biosfera seguirá seguiremos en esa situación.
Una vez se inicia la vida la evolución darwiniana permitirá que tarde o temprano esa vida adquiera ciertos grados de complejidad. Pero hace falta que en primer lugar aparezca esa vida. Podemos decir que los números son muy grandes y que necesariamente debe de haber vida en otros lugares del Cosmos, pero esto no es un buen argumento. Incluso con las condiciones apropiadas podría ocurrir que la probabilidad de aparición de vida fuera tan pequeña que incluso con la inmensa cantidad de mundos que hay el único sitio habitado de la galaxia fuese nuestro mundo. Todo depende de los procesos que dieron lugar a la vida. Crear moléculas orgánicas parece muy sencillo, pero no lo es que se organicen de tal modo que puedan procesar información. Se desconoce completamente la probabilidad de que se origine la vida si se dan las condiciones apropiadas.
En donde la ciencia dice pocas cosas los científicos tienen campo para opinar sobre el asunto. Gerald Joyce, del Scripps Research Institute en La Jolla, ha escrito recientemente un ensayo sobre este tema. Según él podemos elaborar una definición de vida: la vida se auto-reproduce, transmite información heredable a su progenie y sufre evolución darwiniana gracias a la selección natural.
Este investigador se refiere a la información heredable por la vida como "bits" (en forma bases de ADN para la vida conocida) y que la evolución darwiniana produce nuevas combinaciones de estos bits de información. Pero, según él, esto no define una nueva forma de vida o una vida alienígena.
Los organismos pueden aparecer directamente a través de reacciones químicas en una sopa primordial o desprenderse de una biología ya existente. Un sistema genético que contiene más bits de información de los que se requieren para iniciar sus operaciones podría ser razonablemente considerado como una nueva forma de vida. Una forma de vida que aparece a partir de una sopa química primordial libre de bits se puede considerar nueva, mientras que la que deriva de células biológicas ya existentes tendrían un largo camino por delante hasta que cruzase ese umbral.
Según este investigador esta diferencia entre la iniciación química o biológica de vida contribuye a la confusión y desinformación. Dado que sólo conocemos un ejemplo de vida no podemos estimar la probabilidad de que aparezcan nuevas formas de vida, sea en la Tierra o en cualquier otro sitio.
Joyce dice que cree que los seres humanos estamos solos o lejos de otras formas de vida en el Universo, sobre todo si se trata de una forma inteligente (y benevolente). Según él, desear que haya vida en otras estrellas no va cambiar nuestras estimaciones reales sobre el problema, hay que descubrir formas alternativas de vida o crearlas en el laboratorio. Opina que puede que quizás haya algún día un Cristóbal Colón que viaje grandes distancias a otro mundo, pero que lo más probable es que haya algún Geppetto que cree un nuevo ser.
Posiblemente este investigador tenga razón en que es difícil decir algo con fundamento sobre la vida en el Universo si no se investiga al respecto. Basarnos en la fe, o en nuestros buenos deseos o incluso en el Principio Copernicano, no es suficiente.
En esta línea se sitúa otro trabajo que estudia esa parte química que dio lugar a la vida. Como ya mencionamos antes, una vez tenemos un sistema químico de gestión de información genética la evolución hace el resto. Pero, ¿cómo se llega ahí a partir de una sopa química libre de bits? Si creemos que en una sopa las moléculas orgánicas combinadas al azar van a dar lugar a una célula con ADN y proteínas de la noche a la mañana entonces la probabilidad de que surja la vida es exactamente cero.
Wim Hordijk, Mike Steel y Stuart Kauffman estudian el aspecto de la evolución química prebiótica según conjuntos autocatalíticos. Estos conjuntos serían factorías químicas en las que los productos de una reacción catalizarían otras reacciones en un bucle de retroalimentación. El resultado sería un ciclo de síntesis química autocontenido. Recientemente se han descubierto conjuntos catalíticos reales en el laboratorio funcionando de esta manera, así que la idea cuenta con apoyo experimental.
Estos investigadores han estudiado las propiedades matemáticas de estos conjuntos y muestran que estos conjuntos pueden dar lugar muchos subconjuntos autocatalíticos de muchos tipos diferentes que algunas veces se solapan. Por tanto, estos conjuntos tienen una estructura compleja y rica.
Lo más interesante quizás sea que muestran cómo estas estructuras químicas pueden evolucionar produciendo nuevos subconjuntos dentro que dependen unos de otros. Dentro de un ambiente determinado la presión de selección haría que estos conjuntos evolucionasen. De este modo se daría lugar a una emergencia de complejidad en el sistema.
Y lo que es más, este tipo de comportamiento es independiente de la naturaleza del substrato químico. Las unidades empleadas pueden ser variadas, sencilla o incluso ser ya muy complejas. Las bacterias de nuestro tracto digestivo puede considerarse uno de estos conjuntos, pero incluso la economía puede considerar uno de esos conjuntos, transformando materias primas en objetos de consumo o bienes de equipo que permiten obtener más materias primas.
Este tipo de trabajo es interesante porque no solamente trata de explicar el origen de la vida, sino que además trata de explicar otros sistemas complejos o de cómo estos pueden aparecer por emergencia de subunidades más sencillas.

Monitorizan por primera vez el cerebro del pollo

Un equipo de investigadores, en el que participa la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), logra por primera vez monitorizar el cerebro de un embrión de pollo. Los resultados, que se han publicado en la revista Current Biology, demuestran que la actividad cerebral superior (ejecución de tareas complejas) comienza mucho antes de la eclosión del polluelo.

 Los investigadores han logrado despertar al embrión de pollo al exponer al animal a un sonido que tendrá un significado cuando nazca (por ejemplo, el sonido de una gallina que alerta de un peligro). Sin embargo, han comprobado que no ocurre lo mismo cuando el sonido es un ruido muy similar pero sin significado para el pollo.
Estos hallazgos, que se han publicado en Current Biology, tienen implicaciones tanto para el avance en la comprensión del desarrollo del cerebro del pollo como para el caso de los fetos humanos. Según los investigadores, los pediatras se cuestionan todavía los efectos que puedan tener estímulos externos -como la música- sobre un cerebro todavía en formación.
El hecho de que el cerebro alterne entre los estados de vigilia y sueño (que es el ciclo normal de un cerebro adulto) mucho antes de lo que se pensaba y la capacidad de reconocer un estímulo externo y despertarse indican que en el cerebro del embrión ya se están desarrollando circuitos capaces de monitorizar el entorno de igual manera que lo hace un cerebro adulto. Todas estas características empiezan a aparecer en el último cuarto del desarrollo del período de incubación del embrión.
Según Manuel Desco, uno de los autores del estudio e investigador en el Hospital General Universitario Gregorio Marañón y en la UC3M, se ha podido estudiar el proceso con "gran detalle". No obstante, Desco apunta que para llegar al modelo humano queda mucho por hacer en otros mamíferos.
"Aún no se sabe con exactitud cuándo comienza el cerebro humano a realizar tareas complejas", asegura el experto quien añade que "el que haya cierta actividad eléctrica cerebral -en el feto- no indica que sea actividad superior". Para este científico, este trabajo puede contribuir a dilucidar este asunto. En el caso de Evan Balaban, coautor y científico en la Universidad McGill en Montreal (Canadá), estos hallazgos pueden ayudar a comprender los complejos procesos de aprendizaje en fetos y neonatos.
Tecnología no invasiva y pionera
Para realizar este trabajo se adaptó una técnica "en la que España es pionera": la tomografía por emisión de positrones y rayos X (PET/TAC) preclínica, una técnica no invasiva con la que se consiguen imágenes tridimensionales de la función cerebral en modelos animales con resolución sub-milimétrica.
"Por primera vez hemos diseñado un procedimiento por el cual podemos observar y medir los cambios de actividad cerebral del embrión oscilando entre fases de sueño y vigilia sin interferir con su desarrollo normal", comenta Juan José Vaquero, otro de los autores e investigador en el departamento de Bioingeniería de la UC3M.

La promiscuidad de las mariposas ha mejorado su supervivencia

El apareamiento con otras especies ha contribuido al intercambio de colores y, en consecuencia, al aumento de su capacidad de camuflarse

Un equipo internacional de investigadores ha secuenciado por primera vez el genoma de la mariposa del cartero (Heliconius melpomene). Los resultados han demostrado que estas mariposas se reproducen con miembros de otras especies de lepidópteros, con los que comparten genes asociados al diseño de los colores de sus alas. La promiscuidad de esta especie ha contribuido así al intercambio de colores, lo que a su vez ha propiciado el perfeccionamiento de su capacidad de camuflaje.

Un total de 80 investigadores de 32 centros de investigación de universidades e instituciones de ocho países han trabajado en la secuenciación del genoma de la mariposa del cartero (Heliconius melpomene).
"Creemos que las mariposas prefieren aparejarse con individuos de su propia especie", ha explicado a SINC James Mallet, investigador de la Universidad de Harvard (Estados Unidos), y coautor de la secuenciación del genoma de la mariposa del cartero obtenida por el consorcio internacional del Genoma de Heliconius.
Sin embargo, según el estudio que publica Nature, hay mariposas que en ocasiones se reproducen con miembros de otras especies (Heliconius timareta y Heliconius elevatus).
Con ellos comparten genes asociados al diseño de los colores de sus alas, cuya composición cromática mejora la habilidad para asemejarse al entorno.
Las mutaciones genéticas son el mecanismo adaptativo común de las especies animales. En el caso de los insectos, los científicos sugieren que la hibridación (intercambio de información genética entre dos especies) facilita la supervivencia. Las mariposas habrían mejorado de este modo su mimetismo.
Otra forma de entender la adaptación
Para los investigadores, este proyecto cambia la forma de entender la adaptación. "A la especie le sale más a cuenta hibridarse con otras para conseguir patrones de colores, que tener que evolucionar desde cero", certifica Kanchon Dasmahapatra, investigador del University College de Londres (Reino Unido).
El objetivo de la secuenciación es "entender los orígenes de la biodiversidad en la mayoría de ecosistemas terrestres, como en la selva tropical del Amazonas", explica Mallet quien añade que el equipo está interesado en conocer diferentes aspectos de la mariposa, como la fluctuación de genes entre especies y su comportamiento reproductivo.
Los investigadores eligieron esta mariposa, que pertenece a un género de 43 especies distintas, porque gran parte de la investigación del género Heliconius se centra en esta especie y sus parientes más cercanos, "aparte de que tiene un genoma menor", ha señalado a SINC James Mallet, de la universidad de Harvard (Estados Unidos).
Los científicos sospechaban que las tres especies Heliconius melpomene, Heliconius timareta y Heliconius elevatus eran lo suficientemente cercanas como para hibridarse ocasionalmente. Según Mallet, entre uno de cada mil y uno de cada diez mil ejemplares recolectados en el medio silvestre son híbridos.

La selección natural recupera la herencia evolutiva inactiva durante millones de años

Cuando se dan cambios en el ambiente, la selección natural puede provocar que se activen mecanismos evolutivos heredados durante millones de años pero que permanecían ocultos. A esta conclusión ha llegado un equipo de científicos que ha estudiado hormigas del género Pheidole, algunas de cuyas especies producen castas de 'supersoldados'.

Una investigación desarrollada en la Universidad McGill en Canadá ha concluido que la selección natural puede reactivar mecanismos evolutivos que se heredan de los ancestros y que permanecen ocultos e inactivos durante millones de años pero potencialmente funcionales todo el tiempo.
El estudio, liderado por Ehab Abouheif y que se publica en la revista Science, ha comprobado con hormigas del género Pheidole que estas herramientas genéticas se utilizan cuando ocurren cambios en el ambiente.
El potencial de desarrollo heredado de los ancestros se ha mantenido durante entre 35 y 60 millones de años
"Todo esto representa un gran avance en nuestra compresión de cómo funciona la evolución. De hecho, se trata de un proceso evolutivo general que se aplica a plantas y animales, no solo a hormigas", declara a SINC Diego San Mauro, miembro del equipo y actualmente investigador de la Universidad de Barcelona.
Las hormigas son capaces de recuperar esas herramientas con las que producen genéticamente 'supersoldados' evolucionados de un ancestro común. Hoy en día las especies todavía tienen la capacidad de producir estos combatientes de cabeza grande, aunque sólo algunas lo han hecho.
Según la información con la que trabajan los expertos, "al menos en una de estas especies, Pheidole obtusospinosa, la casta de supersoldados constituye aproximadamente un cuatro% del total de la colonia", informa San Mauro.
La investigación muestra, basándose en datos filogenéticos y de registro fósil de este género de hormiga, que el potencial de desarrollo heredado de los ancestros se ha mantenido durante entre 35 y 60 millones de años.
Durante el trabajo, los científicos fueron capaces de inducir el desarrollo de la variedad de supersoldados en una de estas especies, Pheidole morrisi, taponando las larvas con la hormona juvenil, lo que indica que las señales ambientales puede encender la maquinaria genética que produce estas hormigas.
Según San Mauro, "además de suponer un avance para la comprensión de los procesos evolutivos y genéticos, este trabajo tiene implicaciones más amplias en otras áreas como agricultura, medicina y conservación de la biodiversidad".
Supersoldados
El género de hormigas Pheidole es uno de los más diversos, con más de mil especies de distribución mundial. "De todas ellas, sólo hay ocho en las que actualmente se sepa que existe una casta de 'supersoldado", comenta San Mauro.
Ming Huand, investigador de la Universidad de Arizona (EE UU) y colaborador del estudio, ha descubierto que las supersoldados de Pheidole obtusospinosa tienen la función de defender el hormiguero de las hormigas legionarias, también llamadas guerreras.
La estrategia de defensa de las supersoldados se realiza en varias fases. En primer lugar, usan sus grandes cabezas para bloquear la entrada al hormiguero durante las incursiones de otras hormigas legionarias enemigas.
Una vez que las invasoras han sobrepasado la entrada, las supersoldado se dispersan y se enfrentan a las hormigas rivales para, después del combate, volver a bloquear la entrada al hormiguero.

Olvidarse del dolor es analgésico

Evadirse mentalmente mejora la sensación de sufrimiento. Así lo confirma un nuevo estudio, publicado en la revista Current Biology, que afirma que los efectos de 'distraerse del dolor' no son subjetivos.

 

Investigadores de la Universidad de Hamburgo-Eppendorf (Alemania) han liderado un trabajo que analiza, mediante resonancia magnética de la médula espinal, cómo las distracciones mentales inhiben la respuesta en las primeras etapas de dolor.

"Los resultados demuestran que este fenómeno no es solo es psicológico, sino un mecanismo neuronal que activa la reducción de la cantidad de señales de dolor que ascienden desde la médula espinal a las regiones cerebrales de orden superior", explica Christian Sprenger, autor principal del estudio.
Según los expertos, "en estos efectos están involucrados los opioides endógenos, producidos naturalmente por el cerebro, que desempeñan un papel clave en el alivio del dolor".

Para el estudio, los autores hicieron que los participantes realizaran tareas de memorización (recordar diversas letras) mediante dos métodos de distinta complejidad, al mismo tiempo que proporcionaban cierto dolor en sus brazos.

Los resultados, publicados en la revista Current Biology, reflejan que cuando los participantes estaban más distraídos por las tareas de memoria más difícil, percibían menos dolor. Es más, su experiencia menos dolorosa se reflejó en una menor actividad en la médula espinal, tal y como se observó en los escáneres de resonancia magnética funcional.

No hay dolor

Después, Sprenger y sus colegas repitieron el estudio, esta vez dando también a los participantes un fármaco llamado naloxona -que bloquea los efectos de los opiáceos- o una infusión de solución salina simple. En comparación con las pruebas de solución salina, los efectos analgésicos de la distracción disminuyeron un 40% durante la aplicación del antagonista de los opiáceos.

Por ello, los autores subrayan la importancia de los procesos mentales en la alteración de la experiencia del dolor, lo que puede tener cierta "importancia clínica": "Nuestros hallazgos refuerzan el papel de las terapias cognitivo-conductuales en el tratamiento de las enfermedades con dolor, ya que se puede extrapolar que estos enfoques también podrían tener el potencial de alterar los mecanismos neurobiológicos subyacentes tan temprano como en la médula espinal", concluyen.

Fabrican una hoja artificial que produce energía emulando la fotosíntesis

Científicos del MIT desarrollan un dispositivo autónomo y barato, que podría suministrar electricidad a zonas remotas o empobrecidas

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han conseguido desarrollar una "hoja artificial". El dispositivo imita la fotosíntesis vegetal, generando energía a partir de la luz solar y del agua. Como es un aparato autónomo (no precisa cables) y de un coste de fabricación bajo, los científicos creen que la hoja artificial podría ser una solución energética en zonas remotas o empobrecidas.

De nuevo la tecnología observa a la naturaleza y aprende de ella, para generar dispositivos con propiedades sorprendentes.
En este caso, y según publica la American Chemical Society en un comunicado, lo que se ha fabricado es un aparato que imita la fotosíntesis, es decir, el proceso que realizan las hojas de los vegetales para convertir el agua y la luz del sol en energía.
El secreto custodiado por las plantas
Daniel G. Nocera explica que el concepto de hoja artificial responde a la visión de un famoso químico italiano que, en el año 1912, predijo que, algún día, los científicos descubrirían el "secreto custodiado por las plantas".
Según Nocero, el elemento más esencial de dicho "secreto" es el mecanismo por el que las plantas dividen el agua en oxígeno y en hidrógeno.
La hoja artificial cuenta con un colector de luz solar situado entre dos películas que generan oxígeno y gas hidrógeno.
Cuando la hoja es introducida en una jarra de agua situada bajo el sol, produce burbujas, desprendiendo hidrógeno.
Este gas puede usarse, a su vez, en células de combustible (dispositivos electroquímicos de conversión de energía, similares a las baterías) para generar electricidad.
Dado que estas "hojas" constituyen unidades autónomas (no precisan de cables), podrían resultar muy útiles para generar combustible para la producción de electricidad en zonas remotas y en países en vías de desarrollo.
Reducción de costes, aumento de la sostenibilidad
Otra de las ventajas de la hoja artificial desarrollada por Nocera es su coste de fabricación. Hasta ahora, dispositivos similares habían sido fabricados, pero con componentes muy caros.
La nueva hoja artificial, por el contrario, fue desarrollada con materiales baratos, y precisa de procesos de fabricación y de diseño de bajo coste.
Anteriormente, en dispositivos similares se habían utilizado por ejemplo catalizadores de platino, un metal precioso que se utiliza en joyería.
En el caso de la hoja artificial de Nocera, se ha sustituido el platino por un compuesto de níquel, molibdeno y zinc, mucho más barato. En la otra cara de la hoja, una película de cobalto es lo que genera el oxígeno.
Según explica el investigador, considerando la inmensa demanda energética y su incremento incesante por el crecimiento de la población mundial, las investigaciones destinadas a descubrir cómo suministrar energía solar a los más necesitados -como la hoja artificial- "supone para la sociedad global el camino más directo hacia un futuro energético sostenible".
Nocera y sus colaboradores han detallado los aspectos de esta hoja artificial en la revista especializada Accounts of Chemical Research (ACS).
Otras hojas
El del científicos del MIT no es el primer intento por imitar la capacidad de producción energética de las plantas.
De hecho, en el año 2010, un equipo de científicos de la North Carolina State University de Estados Unidos hizo pública la creación de un dispositivo similar al desarrollado por Nocera.
En aquel caso, se trataba de unas células solares que imitaban a la naturaleza, unas hojas artificiales que contenían clorofila y que producían electricidad, ideadas para sustituir a las células solares tradicionales, fabricadas con silicio.
Aquellas "hojas" fueron construidas con un gel acuoso al que se incorporaron moléculas fotosensibles combinadas con electrodos revestidos de nanotubos de carbono o de grafito.
Dichas moléculas se excitaban al contacto con los rayos solares, produciendo electricidad, del mismo modo que lo hacen las moléculas de las plantas, que se excitan con el sol para sintetizar los azúcares que les permiten crecer.

Descubren un calendario maya en un mural

Se hallan antiguos registros astronómicos en las paredes pintadas de una sala. Tablas astronómicas que datan de la edad de oro de la civilización maya han salido a la luz inesperadamente en los muros de una sala de unos 1200 años de antigüedad en Guatemala. Los jeroglíficos y números pintados en los muros de estuco de una estructura construida durante la civilización clásica maya registra los ciclos de la Luna y, posiblemente de Marte, Venus y Mercurio, dicen el arqueólogo de la Universidad de Boston William Saturno y sus colegas. Las excavaciones de 2010 y 2011 en Xultun, un yacimiento Maya descrito por primera vez en 1915, revelaron que los murales cubrieron en algún momento tres de los muros interiores de la sala y su techo abovedado.

Hasta ahora, las tablas astronómicas mayas se conocían por los libros hechos con papel de corteza - conocídos como el Códice de Dresden - creados 400 años o más después de la caída de la civilización, alrededor del año 900, según informan los investigadores en el ejemplar del 11 de mayo de la revista cience. "Los hallazgos en Xultun proporcionan las primeras pruebas directas de información astronómica procedente de la cumbre de la literatura glífica maya, el periodo clásico", señala el arqueólogo Stephen Houston de la Universidad de Brown. Según él, el registro de tablas astronómicas en muros en lugar de en un libro es "desconcertante, incluso asombroso".
Una sección del muro de Xultun contiene números con barras y puntos en columnas que recuerdan a las tablas astronómicas del Códice de Dresden. Los jeroglíficos de la Luna aparecen por encima de al menos cinco columnas. Estas tablas registran meses lunares, en conjuntos de seis meses, a lo largo de aproximadamente 13 años. El número 13 tienen un significado especial en la organización del calendario maya.
"Es tan complejo como si alguien de la actualidad tomase un libro de texto y lo pintase en una pared", dice el arqueólogo Charles Golden de la Universidad de Brandeis en Waltham, Massachusetts.
Registros numéricos similares en Xultun y en el Códice de Dresden sugieren que los mayas transmitieron y revisaron información astronómica durante muchas generaciones después del colapso de la era clásica, dice Saturno.
Una tabla de eclipses solares y lunares en el Códice de Dresden empieza a mitad del siglo VIII, lo que indica que el documento estaba basado en información de al menos 50 años antes de los hallazgos de Xultun, según escriben los antropólogos Harvey Bricker y Victoria Bricker, ambos de la Universidad de Tulane en Nueva Orleans, en un corre electrónico conjunto.
En referencia a los cálculos del momento inicial del Códice de Dresden para las tablas astroómicas, los Brickers dicen que los números se corresponden con un registro Xultun de un periodo de casi exactamente 198 estaciones de eclipses. Cada temporada de eclipses de 37 días contiene al menos un eclipse solar y uno lunar.
"Los especialistas en rituales de Xultun, como los autores del Códice de Dresden, estaban preocupados no sólo por el ciclo mensual lunar sino por los ciclos mucho más largos de los eclipses solares y lunares", concluyen los Brickers. Por lo que los mayas de Xultun usaron los muros como bloc de notas para construir registros astronómicos, según sugieren los autores.
Un banco de yeso en la sala Xultun, que recuerda a los bancos que usaban los gobernantes mayas en las recepciones de la corte, se sitúa frente a la pintura de un rey que habla a su arrodillado séquito, dice el arqueólogo David Freidel de la Universidad de Washington en St. Louis. Los jarrones clásicos mayas muestran similares escenas de la corte, a veces con humanos y dioses escribiendo en tablillas, señala Freidel. No se han encontrado descripciones de nadie escribiendo en muros.

Diseñan una máquina del tiempo basada en fenómenos cuánticos que está libre de paradojas causales

La vida de cada ser humano es finita. Todo ser humano, tarde o temprano, desaparece para siempre. Una vez morimos nos perdemos todas las cosas que sucederán después en esa eternidad que hay por delante. Durante nuestras vidas finitas tenemos la sensación de que sólo vivimos el presente, de que sólo podemos planear el futuro y recordar el pasado. Como máquinas termodinámicas que somos sentimos en nuestra mente el sentido inequívoco de la flecha del tiempo, que apunta siempre desde el pasado hacia el futuro. Pero el ser humano sueña. Sueña, por ejemplo, con evitar los límites de su propia mortalidad a través de máquinas del tiempo que le permitan viajar al futuro para así ver lo que sucederá o al pasado para reescribir la Historia o deshacer la pequeña historia de cada uno.

Desconocemos la naturaleza del tiempo, de hecho ningún físico teórico serio puede afirmar que conoce tal naturaleza. Ante la ausencia de pruebas, el mundo académico de la Física Teórica se divide en dos bandos: los que creen que el tiempo existe y los que creen que el tiempo no existe y es una propiedad emergente de algo, todavía por conocer, más fundamental. No obstante podemos pensar y trabajar en máquinas del tiempo, aunque sólo sea sobre el papel.
La Física nos dice que sí es relativamente fácil viajar al futuro, de hecho lo hacemos constantemente a un segundo por segundo. Pero si queremos trascender nuestro propio periodo biológico de vida necesitamos una solución relativista. Viajando a velocidades próximas a la de la luz podríamos conocer a nuestros descendientes del año 2200 (si es que hay gente por entonces), pero este tipo de viaje en el espacio y en el tiempo no tiene billete de vuelta. No podríamos retornar al pasado (al presente del que se partió) aunque contemos con un DeLorean DMC-12 muy sofisticado. La razón es que tendríamos que ir en contra del la fecha del tiempo.
Aunque casi todas las leyes de la Física son reversibles en el tiempo, la expansión cosmológica y la Termodinámica parecen imponernos esa flecha del tiempo. Además, la causalidad parece que sólo se puede preservar si se impide este retorno al pasado, de otro modo aparecen paradojas causales. Si un individuo viaja al pasado y asesina a su propio abuelo antes de que sus hijos sean concebidos entonces no tendrá nietos, pero entonces, ¿cómo puede uno de ellos efectuar entonces el viaje y matar al abuelo si no existe?
Una solución a esta paradoja del abuelo se dio en alguna novela de ciencia ficción. Las máquinas del tiempo son posibles, pero el Universo destruye a los que lo intentan (con una supernova, por ejemplo) para así preservar la consistencia lógica.
Otra solución a esta paradoja es asumir que el libre albedrío no existe y que todo el Universo es determinista y predeterminado. De este modo los viajes en el tiempo se pueden dar, pero se dan sólo cuando no provocan paradojas, impidiéndose, por ejemplo, los asesinatos de abuelos. El Universo conserva la consistencia lógica a cambio de mostrar el tiempo como un bloque que tiene embebidos ciclos de género tiempo cerrados no paradójicos. En este caso existiría también una cierta censura cósmica.
Pero la paradoja del abuelo es independiente del libre albedrío. Se puede imaginar una partícula que entra en la máquina del tiempo y que al salir tiene una trayectoria tal que interfiere con la suya propia del pasado antes de entrar en la máquina, impidiendo que entre. Otra vez hay paradoja.
Da la impresión de que las paradojas causales son intrínsecas a las máquinas del tiempo, por lo que hay que sospechar que las máquinas del tiempo no son posibles.
Pese a todo, los físicos teóricos se dedican a veces a pensar sobre la posibilidad de máquinas del tiempo ideales. Con ello no pretenden construir una, sino explorar la física que subyace en sus modelos, saber qué es lo impide ese tipo de máquinas, etc. Son, en definitiva, máquinas de tiempo conceptuales que ayudan a avanzar en las teorías.
Algunas de esas "máquinas" están basadas en la Relatividad General y aprovechan las cualidades del espacio-tiempo. Una configuración típica utiliza agujeros de gusano y permite que una nave entre por una de sus bocas y salga por la otra en un tiempo ya pasado. Este tipo de máquinas no suelen permitir viajar a tiempos anteriores a la creación de la propia máquina y responden así a la pregunta de por qué si las máquinas de tiempo son posibles no hay crononautas entre nosotros. Sin embargo, todas estas "máquinas" necesitan de alguna ingrediente especial que contraviene las leyes de la Física, como una energía negativa que mantenga el agujero de gusano abierto incluso cuando hacemos pasar algo a través de él. Normalmente un agujero de gusano colapsa a un agujero negro si hacemos pasar masa o energía por él.
Podemos fantasear con máquinas del tiempo conceptuales para descubrir, un tiempo más tarde, que otro investigador ha encontrado el defecto definitivo que invalida tal máquina. Pero durante un tiempo es al menos divertido trabajar en ello.
Recientemente Seth Lloyd, del Massachusetts Institute of Technology, y sus colaboradores han propuesto un nuevo tipo de máquina del tiempo que evita la paradoja del abuelo. Además, no necesita de un espacio-tiempos fuertemente distorsionado, ni tampoco de materia exótica. En lugar de todo eso se basa en ciertos fenómenos mecánico-cuánticos.
Un fenómeno cuántico extraño es el de teletransporte cuántico, en virtud del cual un par de partículas entrelazadas cuánticamente se hallan en una superposición de estados y el colapso de la función de ondas de una de ellas determina el colapso de la otra. Si se es habilidoso se puede conseguir que el estado cuántico de una de ellas sea teletransportado a la otra. Esto se ha conseguido experimentalmente, pero hay que aclarar que se teletransportan estados y no partículas. Es decir, una cosa es este fenómeno y otra lo que se ve en Star Trek.
La otra propiedad que usa esta máquina del tiempo es la postselección, que es la habilidad de realizar una computación que automáticamente desecha ciertos resultados.
Imaginemos, por ejemplo, que tenemos que resolver un problema en el que estén involucradas un gran número de posibilidades y que la respuesta correcta es una combinación de esas posibilidades. La manera tradicional de resolverlo, y a veces la única, es enumerar todos los casos y escoger la respuesta correcta entre todas ellos, algo que consume mucho tiempo y esfuerzo.
Sin embargo, con la postselección es fácil encontrar la respuesta. Basta con permitir que las variables tomen cualquier valor al azar y luego se postselecciona la respuesta correcta entre ellas con la condición de que debe ser verdadera. Esto elimina automáticamente a todas las demás respuestas incorrectas.
El tema de la postselección es controvertido porque lleva a toda clase de predicciones increíbles sobre la capacidad de computo de hipotéticos ordenadores cuánticos. De este modo, los problemas tipo NP podrían ser resueltos de forma rápida y sencilla. Pero esto es algo que discuten algunos autores.
En la máquina de Lloyd la postselección se usa para que el teletransporte cuántico se dé "al revés", asegurando que sólo cierto tipos de estados sean teletransportados. Los estados apropiados a ser teletransportados son aquellos que han sido postseleccionados para ser autoconsistentes antes de que sean teletransportados. Sólo después de ser identificado y aprobado, el estado puede ser teletransportado. Esto pone límites al estado original en el que la partícula puede estar antes de ser teletransportada.
El efecto final es que como si el estado de la partícula viajara hacia atrás en el tiempo. Digamos que se postelecciona una curva temporal cerrada. Hagamos énfasis en que es el estado el que viaja hacia atrás en el tiempo y no la propia partícula. Bajo todas estas condiciones el viaje en el tiempo de ese estado se realiza de una manera autoconsistente y no se dan paradojas.
Según Lloyd este formalismo muestra que el viaje en el tiempo cuántico puede ser entendido como un tipo de efecto túnel hacia atrás en el tiempo, que se da incluso en ausencia de un camino clásico desde el futuro al pasado.
Esta máquina está libre de las típicas paradojas que aparecen en otras máquinas del tiempo conceptuales, paradojas que evitan que puedan ser construidas. La razón en este caso es debida a la naturaleza probabilística de la Mecánica Cuántica, pues todo lo que puede pasar en la curva cerrada de género tiempo puede darse de un modo convencional con una probabilidad no nula en la MC gracias a esa misma naturaleza probabilística. Según Lloyd es como si el abuelo consiguiera siempre eludir los intentos de asesinato por parte de su nieto. Ciertas fluctuaciones cuánticas haría desviarse a la bala en el momento crítico.
Tampoco se necesitan distorsiones del espacio-tiempo ni otros fenómenos de la Relatividad General, pues da en un espacio plano. Situaciones de extrema curvatura o distorsión sólo se dan en entornos como el Big Bang o el interior de agujeros negros.
La esperanza de Lloyd y sus colaboradores es que este tipo de trabajos ayuden a formular una teoría cuántica de la gravedad, ya que en ellos se empujan los límites de la teoría cuántica y pueden dar lugar a resultados interesantes y fructíferos.
Lo que no está claro es que se pueda construir tal máquina del tiempo. La postselección sólo se da en Mecánica Cuántica No Lineal, algo que parece posible en teoría, pero que nunca se ha observado. Es más, todas las pruebas y experimentos apuntan precisamente a lo contrario, a que la Mecánica Cuántica (MC) es lineal. Algunos teóricos sugieren que la aparición de la postselección en estas mecánicas cuánticas alternativas es la clase de prueba que demuestra precisamente que la MC es lineal.
Pero si existe la MC no lineal entonces el viaje en el tiempo de estados de partículas es posible. Los autores del trabajo sostienen que este tipo de fenómenos se podrían demostrar en experimentos de teletransporte cuántico.

El primer tsunami registrado en la costa Atlántica de la Península Ibérica ocurrió hace unos 2.200 años

El grupo de investigación Geomorfología Ambiental y Recursos Hídricos de la Universidad de Huelva ha probado científicamente la existencia del primer tsunami histórico registrado en la costa Atlántica y que tuvo lugar entre 218 a.C. y 210 a.C. Este hallazgo, permitirá conocer mejor estos desastres naturales de origen marino y comprender la historia de las civilizaciones.

 Ahora podemos tratar de descifrar si los romanos ocuparon el suroeste peninsular a partir de su triunfo exclusivo en las guerras púnicas o por el debilitamiento de la civilización asentada y desaparecida a causa de fenómenos catastróficos como el de este tsunami", aventura el investigador principal Joaquín Rodríguez Vidal. "Tenemos señales geológicas (sedimentos) de características similares a las de los tsunamis reconocidas en Doñana, y las hemos podido datar", resume.
Los científicos han llegado a esta conclusión a partir del estudio de los sedimentos del Parque Nacional de Doñana, uno de los lugares donde se observaron evidencias morfológicas y sedimentarias no acordes con la evolución normal de una costa y que ha sido objeto de la investigación de tres tesis doctorales.
El método de trabajo se ha centrado primero en la reconstrucción del paisaje costero onubense a partir de fotografías aéreas (suministradas por el Instituto Andaluz de Cartografía de la Junta de Andalucía) y otras fotografías realizadas por los satélites de observación de la tierra Landsat y Spot (y suministradas por el Instituto Geográfico Nacional). Con estos datos "vimos cómo se posicionan las barreras de la costa, sus avances y retrocesos", explica el investigador.
El siguiente paso fue contrastar los datos obtenidos a pie de campo. Para ello, los científicos extrajeron sedimentos (arenas y conchas, principalmente) de las diferentes barreras litorales de Doñana (marismas y lagunas) y estudiaron la composición de las arenas, las turbas (restos de vegetación rica en carbono) y las conchas (residuos llegados a la costa onubense a raíz del tsunami portugués de 1755).
Con toda esta información los científicos advirtieron en los sedimentos onubenses "características similares a las de los tsunamis", aclara Joaquín Rodríguez, tras su comparación con los sedimentos estudiados hoy a raíz de los tsunamis registrados como el de Indonesia (2004). Estos geólogos se han apoyado también en los estudios realizados entorno al tsunami que tuvo lugar en Lisboa en 1755, un desastre que señaló el nacimiento de la sismología moderna por ser uno de los primeros en estudiarse.
Ahora "continuamos estudiando el fenómeno para tratar de determinar la capacidad de recurrencia (repetición) futura de los tsunamis en la costa Atlántica del Golfo de Cádiz, pues esta es una de las zonas más propicias a sufrir terremotos submarinos y que podría tener efectos en la costa onubense, portuguesa y marroquí", añade Joaquín Rodríguez.
Por ello, una de las líneas de trabajo principal del equipo de estudiosos es "averiguar nuevos datos acerca de estos desastres naturales a partir del análisis de la recurrencia pasada, con la dificultad de que hasta ahora sólo teníamos la evidencia histórica del tsunami de Portugal de 1755", añade el investigador.
Este grupo de investigación está centrado en estudiar procesos de dinámica externa de la Tierra en conflicto con el ser humano desde la perspectiva reciente y su relación con la ocupación humana del territorio, es decir, la acción de tormentas, tsunamis y cualquier otro tipo de desastre natural.

El misterio de los melanesios

Las Islas Salomón suponen uno de los mayores misterios genéticos que existe en la Tierra. Investigadores de todo el mundo han tratado de averiguar por qué son los habitantes de piel más oscura fuera de África y, a su vez, tienen la mayor prevalencia de pelo rubio fuera de Europa. Un nuevo estudio, publicado por la revista Science, estudio a 43 pacientes rubios de Melanesia, en las Islas Salomón, y a otros 42 con pelo oscuro, para analizar su genética. Los resultados obtenidos demostraron una variación genómica que permite diferenciar las células encargadas de la pigmentación oscura, los melanocitos.

Los resultados que descubrieron los investigadores de la Universidad de Sanford (EEUU) a partir de este estudio elaborado en las Islas Salomón supone un gran avance para comprender las variaciones en la pigmentación no sólo en diferentes regiones del mundo, sino dentro de una misma región, gracias a la genética. Nic Timpson, líder de la investigación, determinó que el gen TYRP1 es propio de la población rubia melanesia, contrario a la idea que se tenía de que la combinación de piel oscura con pelo rubio podía darse por un cruce entre exploradores y población local. De esta forma, se concluye que la pigmentación rubia del pelo surgió en dos momentos y en dos lugares diferentes del mundo, y no a partir de una sola variación genética. El estudio concluyó que esta diferencia genética puede servir para elaborar nuevos medicamentos más especializados para cada sector poblacional con el objetivo que sean más efectivos en el tratamiento.

Desarrollan un nano-micrófono que permite escuchar a las bacterias

El dispositivo, capaz de registrar sonidos un millón de veces más sutiles que los captados por el oído humano, tendrá importantes aplicaciones médicas

Un equipo de investigadores de la Universidad de Munich, en Alemania, ha desarrollado un micrófono de tamaño nanométrico con el que se pueden escuchar los movimientos de las paredes celulares, la vibración de los glóbulos rojos o la respiración de las bacterias, entre otros objetos microscópicos. El avance, además de acercarnos más que nunca al universo microscópico, resultará clave para la medicina, puesto que podría ayudar a determinar la diferencia sonora entre una célula sana y otra enferma, así como a detectar el movimiento de parásitos por el flujo sanguíneo.

Andrey Lutich es un físico especializado en optoelectrónica de la Universidad de Munich LMU, en Alemania. Junto con otros colaboradores de dicha Universidad, Lutich ha desarrollado un micrófono muy especial: con él se puede escuchar a las bacterias.
En una entrevista reciente, aparecida en la revista Science & Vie, Lutich explica que dicho micrófono sería como un "nano-oído". Es decir, un dispositivo auditivo de tamaño nanométrico.
Su diseño se ha basado en lo que se conoce como "pinzas ópticas", un dispositivo que emplea partículas cargadas eléctricamente y suspendidas en un rayo láser, para suministrar una fuerza atractiva o repulsiva con la que pueden sostenerse y moverse objetos microscópicos.
Más cerca que nunca del mundo microscópico
En un artículo aparecido al respecto en Physical Review Letters, Lutich y su equipo explican que utilizaron estas pinzas ópticas en la detección ultrasensitiva de ondas de sonido presentes en un medio líquido.
En concreto, los investigadores rastrearon con ellas la posición de una única nanopartícula de oro confinada en una trampa óptica tridimensional, y registraron sus vibraciones acústicas a un nivel de potencia acústica de hasta -60 decibelios.
Según Lutich, esta potencia registrada sería "un millón de veces menor que el sonido más ínfimo que pudiera detectar un oído humano".
Esta capacidad del "nanomicrófono" para registrar sonidos tan minúsculos podría servir, añade Lutich, "para escuchar los movimientos de las paredes celulares, la vibración de los glóbulos rojos o la respiración de las bacterias". El microscópico aparato podría ayudar, asimismo, "a determinar la diferencia (sonora) entre una célula sana y otra enferma", afirma el investigador.
"Con nuestro nano-oído hemos desarrollado un nanomicrófono que nos permitirá estar más cerca que nunca de los objetos microscópicos", señala por su parte otro de los autores del avance, Alexander Ohlinger, en un comunicado de la Universidad de Munich.
Ohlinger añade que, gracias a este dipositivo, se podrá "registrar información clave sobre los minúsculos movimientos celulares, sobre los orgánulos de las células y también sobre objetos artificiales microscópicos".
También se ha oído el movimiento browniano
En 2010, ya hablamos del desarrollo, por parte de investigadores de la Universidad de Glasgow, de la Universidad de Oxford y del National Institute of Medical Research at Mill Hill, en el Reino Unido, de un dispositivo similar al creado por Lutich y su equipo.
En aquel caso, los científicos trabajaron en la creación del llamado " micro-ear", un sistema también basado en la técnica láser de las pinzas ópticas.
La diferencia entre las pinzas y el micro-ear, en aquel caso, radicaba en que en el micrófono minúsculo se reúnen varios rayos de luz láser -en lugar de uno solo, como en las pinzas-, que se disponen en anillo para rodear y captar objetos diminutos.
El sonido emitido por dichos objetos es lo que hace que las cuentas suspendidas en la luz de los rayos vibren. Estas vibraciones pueden ser medidas por una cámara de alta velocidad. De este modo, a través de las mediciones registradas, se conoce el sonido de los objetos.
Los investigadores británicos consiguieron entonces escuchar con su dispositivo el llamado movimiento browniano de partículas microscópicas, que se produce cuando algunas partículas microscópicas se encuentran en un medio fluido como, por ejemplo, las partículas de polen contenidas dentro de una gota de agua.
Aplicaciones médicas
Una especial importancia de estos avances radicaría en sus aplicaciones médicas.
Así, además de las utilidades destacadas por Lutich y su equipo, los científicos británicos señalaron que pretendían escuchar con su "micro-oído" el movimiento de un parásito conocido como Trypanosoma cruzi, que produce la enfermedad de Chagas.
La comprensión del movimiento del parásito que produce esta enfermedad a través del flujo sanguíneo del cuerpo humano podría favorecer el desarrollo de medicamentos que detengan el flagelo de esta bacteria y, por tanto, su propagación por la sangre, afirmaron los científicos.

El bipedismo contribuyó al desarrollo del cerebro

Al nacer, la cabeza del bebé humano se adapta para pasar a través del canal del parto gracias a que sus huesos craneales no han terminado de formarse. Un equipo internacional de investigadores, que ha escaneado el cráneo fósil del niño de Taung, un Australopithecus africanus, revela que esto ya ocurría hace unos tres millones de años, cuando los homínidos empezaron a andar erguidos.

Investigadores estadounidenses y suizos han analizado, a través de las imágenes obtenidas por escáner, los restos incompletos del cráneo (mandíbula, dientes, y cara), pero en los que se aprecia las estructuras del endocráneo del niño de Taung, un Australopithecus africanus descubierto en Sudáfrica en 1924, que vivió hace 2,5 millones de años y que murió a los tres o cuatro años de edad.
Las fontanelas pudieron presentar una ventaja adaptativa y facilitar el parto
Los resultados, publicados en Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), demuestran que los huesos del cráneo solo se fusionaron de forma parcial, lo que sugiere que ya en ese momento las limitaciones de la pelvis, más estrecha a consecuencia del bipedismo, influyeron en la evolución y desarrollo del cerebro.
Dean Falk, autor principal e investigador en la Universidad del Estado de Florida (EE UU), y su equipo indican que la ausencia o retraso en la fusión de las suturas craneales (tejidos fibrosos y elásticos que mantienen los huesos unidos) y las fontanelas pudieron presentar una ventaja adaptativa, así como facilitar el parto a través de un canal que se había vuelto más estrecho.
Además, el estudio apunta que los nuevos retos obstétricos provocados al pasar al bipedismo pudieron permitir la expansión de la corteza prefrontal, crucial para las capacidades cognitivas y para el desarrollo posterior del cerebro de los humanos.
Simios y humanos no comparten este rasgo
Los investigadores compararon el cráneo y las suturas craneales del niño de Taung con el de centenares de chimpancés y bonobos, miles de humanos modernos y 62 homínidos, incluyendo a Neandertales y Homo erectus.
En los grandes simios las suturas craneales se cierran poco después del nacimiento, mientras que en los humanos modernos, lo hacen entre los 9 y 18 meses de edad. En los homínidos, esto se producía después de la erupción de los primeros molares, es decir a los dos años de edad, o incluso más tarde.

Las ventosidades de los dinosaurios pudieron calentar la Tierra

Igual que los herbívoros modernos, los saurópodos debían contener microbios en su estómago que les ayudaran a hacer la digestión. Según los cálculos de un estudio científico, la cantidad de gas metano liberado por estos grandes reptiles pudo ser suficiente como para aumentar la temperatura del planeta hace 150 millones de años.

 Los grandes dinosaurios herbívoros o saurópodos podrían haber producido suficiente cantidad de gas metano como para calentar el clima del Mesozoico (hace 150 millones de años). Este es el resultado de un estudio británico, publicado hoy en la revista Current Biology.
Estos reptiles se caracterizaban por su tamaño descomunal y la enorme longitud de sus cuellos. Igual que en los herbívoros modernos, los estómagos de estos dinosaurios debían contener microbios que fermentaban las plantas ingeridas y permitían su digestión.
Los fisiólogos David Wilkinson y Graeme D. Ruxton, de la universidad John Moores de Liverpool y la de Londres, respectivamente, estudian la ecología de estos animales. En su momento se plantearon la siguiente pregunta: "Si las vacas modernas producen suficiente gas metano como para ser de interés para los climatólogos, ¿qué pasa con los saurópodos?". Y así empezó su colaboración con Euan Nisbet, experto en gas metano de la Universidad de Londres.
A partir de las emisiones conocidas de animales modernos, los científicos desarrollaron un modelo numérico para estimar el metano producido por los dinosaurios. El resultado de este cálculo depende de la masa total del animal; y un saurópodo medio pesaba unos 20.000 kilogramos.
Más metano que ahora
"El estudio sugiere que estos grandes reptiles podrían haber producido más metano que el conjunto de todas las fuentes actuales, tanto naturales como antropogénicas", ha declarado Wilkinson.
Según el trabajo, los saurópodos habrían emitido unos 520 millones de toneladas de metano al año, cifra comparable a la de las emisiones modernas. Antes de la revolución industrial las emisiones de metano eran de unas 200 millones al año. Los animales modernos rumiantes, incluyendo vacas, cabras, jirafas y otros, producen un total de entre 50 y 100 millones de toneladas por año.
Para los autores, los resultados no sólo muestran "lo extraño y maravilloso que es el funcionamiento del planeta", sino que también sirven para recordar la influencia de los microbios y el metano en el clima de la Tierra.

Crean un tejido bactericida inspirado en la seda de la araña

Cada tantos meses, los investigadores anuncian un nuevo avance con la seda. Por ejemplo, a principios de este año, en marzo, los científicos del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE.UU. informaron que habían transformado el material en un tejido bactericida. En febrero, investigadores de la Universidad de Akron desarrollaron un hilo inspirado en la seda de la araña para aplicaciones de curación de las heridas.

Ahora, David Kaplan, PhD, catedrático de ingeniería biomédica en la Universidad de Tufts, cuyo interés en la seda se remonta desde hace décadas, ha ayudado a desarrollar un material biodegradable de seda reforzado que puede proporcionar un soporte mecánico importante durante la reparación ósea. Él y un grupo de ingenieros biomédicos de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts, desarrollaron microfibras que refuerzan la matriz, de la misma forma que las barras de acero refuerzan el concreto en la construcción. Las aplicaciones potenciales para el andamio incluyen la reparación de huesos y tejidos luego de accidentes o enfermedades.
El material compuesto biodegradable fue creado por la fusión de microfibras de proteínas de seda a un andamio de proteínas de seda. El material resultante ofrece una alta resistencia a la compresión-y ha demostrado que apoya las respuestas celulares relacionadas con la formación de hueso in vitro. El material imita las propiedades mecánicas del hueso nativo. La rigidez de su matriz y la rugosidad superficial mejoraron la diferenciación de células madre mesenquimales humanas en comparación con las esponjas de seda que se utilizaron como control.
Kaplan explicó en un comunicado de prensa que el andamio podría ser utilizado para una serie de "sistemas de tejidos donde el control de las propiedades mecánicas es útil y tiene amplias aplicaciones para la medicina regenerativa".
En el 2010, Kaplan explicó en en una entrevista con NPR, que la seda ha sido difícil de recrear en el laboratorio, ya que es un polímero de muy alto peso molecular y los científicos todavía están aprendiendo acerca de sus propiedades químicas. Sin embargo, la comprensión científica del material ha avanzado en los últimos años, parte de la razón de los recientes y frecuentes avances en la investigación del material.

Proyecto LAKEADMIN

El agua es un elemento fundamental para todas las criaturas vivientes de la Tierra, y aún más. No sólo los seres humanos, los animales y las plantas necesitan este líquido inodoro e incoloro para sobrevivir; el agua también afecta al ciclo de regulación del clima del planeta y repercute en las economías de todos los países. Por consiguiente, proteger los recursos hídricos de la Tierra, ya pertenezcan a los ecosistemas de agua salada o de agua dulce, es una responsabilidad que todos los europeos debemos asumir.

Un ejemplo de ello es Lakeadmin («Administración regional de las iniciativas de restauración de lagos»), un proyecto que ha recibido 1,48 millones de euros mediante el programa Interreg IVC del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea. Los socios del proyecto Lakeadmin están evaluando buenas prácticas de restauración lacustre, con vistas a difundirlas por toda Europa.
Pese a que tanto los agentes públicos como los empresarios han demostrado su eficacia en la reducción de la carga de nutrientes en sus municipios e industrias, toda una serie de lagos europeos siguen necesitando ayuda. En su mayor parte, los problemas afectan a zonas muy densamente pobladas en las que la importancia a escala local y regional de los lagos es enorme. Los socios de Lakeadmin opinan que si consiguieran mejorar las condiciones de los lagos podrían ayudar a potenciar el valor económico de los servicios ambientales que éstos ofrecen. Por otra parte, los miembros del consorcio recopilan las mejores prácticas de gestión hídrica en una base de datos de ámbito europeo sobre restauración lacustre.
La política hídrica europea tiene el objetivo de conseguir que todos los cursos de agua de la Unión Europea estén en buen estado en un plazo de tres años. No obstante, cabe señalar que, para toda una serie de cursos de agua en los que se espera encontrar obstáculos dicho plazo se ha extendido hasta 2027.
Uno de los aspectos más importantes de este proyecto para mejorar el estado de los lagos radica en que los europeos lleguen a compartir tanto sus conocimientos como sus experiencias en materia de restauración lacustre. En el proyecto Lakeadmin, expertos con gran experiencia en restauración de lagos, procedentes de República Checa, Dinamarca, Hungría y Finlandia, trabajarán codo a codo con otros menos experimentados para lograr los resultados esperados. Juntos, evaluarán con detalle las experiencias de todos los países que participan en el proyecto y desarrollarán mecanismos para impulsar la transferencia de conocimientos y experiencia.
El equipo de Lakeadmin, coordinado por el Instituto finlandés de medio ambiente (SYKE), cuenta con investigadores procedentes de República Checa, Dinamarca, Estonia, Irlanda, Grecia, Italia, Hungría, Malta y Finlandia.
«Cada país socio contribuirá al proceso de recopilación de las mejores prácticas de restauración lacustre y aportará ideas sobre cómo mejorar la integración de las mismas en las políticas regionales», explicó el coordinador del proyecto Lakeadmin, Ari Mäkelä del SYKE.
El seminario de inauguración del proyecto, titulado «Lake management in regional policies: good practices and need for knowledge» («Gestión de lagos en las políticas regionales:buenas prácticas y necesidad de conocimientos») se celebrará los días 3 y 4 de mayo de 2012. El evento, organizado por SYKE, tendrá lugar en Helsinki (Finlandia).

Los estudios de anatomía de Leonardo, casi tan buenos como el 3D

Da Vinci hizo miles de anotaciones y dibujos sobre el cuerpo humano. Algunos se exhiben a partir de esta semana en Londres. ¿Pero qué tanto se acercó el genio del Renacimiento a la realidad?

"Clásico dibujo del cuerpo humano de Leonardo da Vinci"

A lo largo de su vida, Leonardo da Vinci hizo miles de anotaciones y dibujos sobre el cuerpo humano, algunos de los cuales se exhiben a partir de esta semana en las galerías del palacio de Buckingham, en Londres. ¿Pero qué tanto se acercó el genio del Renacimiento a la realidad?
Da Vinci quería entender cómo estaba compuesto el cuerpo, y cómo funcionaba. Entre 1507 y 1511, el artista trabajó en la universidad de Pavía con el profesor de anatomía Marcantonio della Torre, lo que le garantizó acceso a numerosas autopsias.
Pero al momento de su muerte en 1519, el gran tratado que planeaba escribir sobre la materia estaba incompleto y sus documentos quedaron sin publicar. El hecho de que sus anotaciones estuvieran hechas en su característica escritura 'de espejo' sugieren que no estaba listo para darlas a conocer a la comunidad científica.
Anatomistas clínicos consideran que el trabajo de Leonardo estaba muy adelantado a su tiempo y que en algunos aspectos podría ayudarnos a entender el cuerpo incluso en la actualidad.
¿Cómo se comparan estos dibujos, hechos hace más de 500 años, a lo que la tecnología de imágenes digitales puede decirnos hoy?
El cráneo
Por ejemplo, en un cuaderno de 1489 hay una serie de dibujos meticulosos del cráneo humano.
Da Vinci corta el frente del rostro para mostrar lo que hay debajo. Es difícil cortar estos huesos sin dañarlos. En otros documentos figura un dibujo de los cuchillos que utilizó.
Según Peter Abrahams, profesor de Anatomía Clínica de la universidad de Warwick, en el Reino Unido, la imagen del artista es tan exacta como la que pudieran producir artistas científicos hoy en día.
Señala Abrahams que los pequeños huecos que figuran en la imagen de Leonardo 'son absolutamente correctos desde el punto de vista anatómico'.
'Leonardo fue un observador y un científico experimental meticuloso. Dibujó lo que vio y tenía la habilidad de dibujar lo que veía en forma perfecta', dice.
El torso
De acuerdo con el profesor Abrahams, la parte superior de este dibujo del torso constituye una observación muy exacta.
El hígado, por ejemplo, aparece en el lugar correcto, justo abajo del seno de la mujer. Su tamaño sugiere que es posible que la 'modelo' sufriera de alguna enfermedad hepática.
Sin embargo, más abajo en la gráfica hay algunos problemas. Abrahams dice que el dibujo del útero es incorrecto. La imagen le recuerda a lo que puede apreciarse en animales como las vacas.
Es posible que, dada la dificultad para obtener cadáveres femeninos, da Vinci usara el conocimiento que había obtenido de la disección de animales para ayudarse a comprender el cuerpo humano.
La columna
Se cree que el dibujo de la columna vertebral que se muestra aquí es la primera descripción exacta de esta parte del organismo en la historia de la humanidad.
Según Peter Abrahams, da Vinci capturó perfectamente la delicada curva e inclinación de la espina dorsal y la forma en que las vértebras encajan las unas en las otras.
Este dibujo en sí mismo le hubiera asegurado al artista italiano un lugar en la historia. Pero se trata sólo de uno en una serie de dibujos con los que amplió las fronteras de la ciencia. Leonardo diseccionó y escribió sus observaciones sobre cada hueso en el cuerpo humano, excepto los del cráneo.
Para el profesor Abrahams, las habilidades de da Vinci como arquitecto e ingeniero lo ayudaron a deducir cómo funciona realmente el cuerpo.
'Esta visión mecánica sólo se ha vuelto popular en el campo de la cirugía en los últimos 50 o 60 años', dice.
El embrión
A pesar de que deseaba dibujar el cuerpo a la perfección, Leonardo estaba casado con ciertas ideas que había heredado del Medioevo. Por ejemplo, pensaba que el sistema reproductivo humano se parecía al de las plantas.
'Todas las semillas tienen un cordón umbilical que se rompe cuando la semilla alcanza la madurez', escribe Leonardo.
En la foto se ve un embrión dibujado por él. El útero aparece abriéndose como los pétalos de una flor.
Cuando murió, sus detallados dibujos quedaron en manos de su asistente Francesco Melzi. Pero observaciones revolucionarias, como el flujo de la sangre hacia el corazón, se perdieron para siempre.
Anatomistas como el profesor Abrahams creen que el trabajo de Leonardo estaba adelantado a su tiempo al menos 300 años. Dicen que sólo recientemente, gracias a la tecnología 3D y a las imágenes en movimiento, ha sido posible dar un paso más allá de lo que lograron el ojo y la mano de Leonardo.