SUPLEMENTO DE CAMBIO DE MICHOACÁN CAMBIO DE MICHOACÁN | C I E N C I A R I O | 27 DE OCTUBRE DE 2 0 15 | 1 PARA LA DIVULGACIÓN DE TEMAS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS PREMIO ESTATAL DE DIVULGACIÓN 2013 EDITOR: RAÚL LÓPEZ TÉLLEZ ixca68@hotmail.com MARTES 27 DE OCTUBRE DE 2015 NÚMERO 601 APARECE LOS MARTES www.cambiodemichoacan.com.mx
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El origen del cerebro humano, frontera de la ciencia Horacio Cano Camacho «El cerebro está formado por millones de células, entre las que destacan las neuronas. Estas células establecen redes que generan señales, que cuando son vertidas a todo el cuerpo –de manera muy regulada– determinan su funcionamiento. Así, las neuronas «ordenan» la contracción muscular y con ello el movimiento o patrones conductuales muy sofisticados para el apareamiento, el miedo, el placer, el aprendizaje, etcétera.
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grandes fronteras del conocimiento científico. Aún ahora, y a pesar de lo mucho que sabemos sobre estos temas, estamos lejos de poder afirmar con toda seguridad cómo ocurrieron estos fenómenos, pero tarde o temprano lo descubriremos, no me cabe duda. Lo anterior viene a cuento por un artículo publicado esta semana en la revista Nature. El título del trabajo nos dice muy poco –o nada– a los no especialistas: algo así como «Canales de iones posibilitan la comunicación química en comunidades bacterianas», trabajo realizado por un grupo dirigido por Gürol M. Süel, de la Universidad de California, en San Diego, en colaboración con el Laboratorio de Dinámica de Sistemas Biológicos de la Universidad Pompeu Fabra, en Barcelona, España
A fines de los años 60 del siglo pasado, Jacques Monod, ilustre científico francés y Premio Nobel, dictó una serie de conferencias que luego fueron publicadas como un libro bajo el título de El azar y la necesidad , todo un clásico en la historia y filosofía de la biología. Entre muchas cosas más que trata en este documento, Monod sitúa al origen del sistema nervioso central como una de las grandes fronteras de la biología, un campo tan complejo y sobre el cual sabemos tan poco. Este concepto de frontera fue luego aceptado por otros científicos como John Maddox, en Lo que queda por descubrir , que le agregaron otros temas como el origen del Universo, el origen de la vida y el origen del código genético como las
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HURACANES, POR SUS VIENTOS LOS CONOCERÁS PÁGINA 2
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AGUAS NUEVAS PÁGINA 5
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¿DE DÓNDE NACIÓ EL SISTEMA SOLAR? PÁGINA 7
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REVIST A REVISTA Patricia fue presentado públicamente como el huracán más poderoso en la historia del planeta, lo cual no cuenta con el aval científico pleno. Todavía es necesario realizar un poco más de investigación para determinar esta calificación. «Hay que comparar la intensidad de Patricia con la de otros ciclones del Pacífico y otros regiones en el mundo. Al momento de entrar a tierra, el huracán Gilberto, de 1988, también lo hizo en la categoría 5 sobre la Península de Yucatán».
Huracanes, por sus vientos los conocerás Fabiola Trelles Ramírez | Academia Mexicana de Ciencias
Gracias al conocimiento que se ha generado en torno a los ciclones tropicales y al uso de tecnología, es posible hoy en día la implementación oportuna de acciones que buscan, principalmente salvaguardar la vida de las personas que se encuentran en zonas de riesgo, sobre todo en las costas. Afortunadamente, el reciente paso de Patricia, considerado el huracán más intenso jamás registrado en el Pacífico, con vientos de 300 kilómetros por hora y rachas de 400 kilómetros por hora, que hizo poner en alerta general a los estados de Jalisco, Colima, Nayarit, Michoacán y Sinaloa, no causó la muerte de ninguna persona, aunque sí daños materiales no mayores, según informes oficiales. Sin embargo, pronosticar este fenómeno natural, establecer su eventual intensidad, trayectoria e im-
pacto es información con la que se ha podido contar relativamente desde hace poco tiempo, por ejemplo, el registro formal de estos eventos meteorológicos se dio para el Atlántico norte a partir de 1851, probablemente con la idea de brindar protección a los barcos en sus largas travesías entre continentes, mientras que para el Pacífico oriental, específicamente frente a México, inició en 1949. Un elemento más de importancia para evaluar los efectos destructivos de un huracán es la escala SaffirSimpson, que clasifica del 1 al 5 el potencial de daños relacionados con la intensidad de viento (y adicionalmente los daños por la marea de tormenta), la cual fue desarrollada en 1971 y publicada en 1974; es decir, hace apenas 40 años. «Pero sin duda, la herramienta principal para conocer la presencia y trayectoria de un fenómeno como un
res modelos de predicción y equipos de cómputo más eficientes, así como la difusión de la información al público y autoridades ha sido de ayuda para conocer más a los ciclones tropicales y tener una mejor respuesta ante ellos. Los elementos que convergen en la formación de un huracán son las propiedades de temperatura del océano, así como la estructura de la atmósfera: humedad, vientos y sus cambios con la altura. Estos indicadores comenzaron a analizarse en el siglo pasado, en la década los 50, primero con estudios empíricos, y observacionales para desarrollar modelos teóricos y numéricos en los años 70, así como las progresivas mejoras en los sistemas de monitoreo por medio de satélite. Nuestro país, dijo Farfán Molina en entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias, ha abonado al conocimiento sobre huracanes con estudios históricos y regionales sobre su impacto, tanto en la costa del Pacífico como en el Golfo de México y Caribe. También ha contribuido la colaboración que el Servicio Meteorológico Nacional, con sede en el Distrito Federal, ha establecido con el Centro Nacional de Huracanes, en Miami, Florida, Estados Unidos.
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Pronosticar este fenómeno natural, establecer su eventual intensidad, trayectoria e impacto es información con la que se ha podido contar relativamente desde hace poco tiempo, por ejemplo, el registro formal de estos eventos meteorológicos se dio para el Atlántico norte a partir de 1851 huracán es el satélite, ya sea geoestacionario o de órbita polar; radares meteorológicos y de manera secundaria, pero igual de importante, la información que brindan los vuelos de reconocimiento aéreo en el interior de los huracanes», sostuvo Luis Manuel Farfán Molina, del Centro de Investigación Científica y de Educación
Superior de Ensenada (CICESE), Unidad La Paz. Añadió que el avance en los sistemas de satélites, ahora de mejor calidad, y mayor frecuencia de las observaciones ha permitido avanzar en este conocimiento técnico científico y, por en ende, incidir en el área de protección civil. También, el desarrollo de mejo-
Patricia Un huracán es la categoría que alcanza un ciclón tropical, es una gran masa de aire cálida y húmeda con fuertes vientos que giran en forma de espiral alrededor de una zona de baja presión. Tiene a su vez cinco grados de intensidad con velocidades que varían entre los 118 y más de 250 kilómetros por hora. Son eventos con alto grado de destrucción y se forman después de ser tor-
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REVIST A REVISTA Patricia alcanzó la categoría 5 en la escala Saffir-Simpson para huracanes en menos de 24 horas; regresó a tormenta tropical en menos de doce horas. Aún existen condiciones para que se formen algunos ciclones en octubre y parte de noviembre, aunque las regiones geográficas para esto serán cada vez más hacia la parte ecuatorial, esto es, al sur de México
Diez años de imágenes por resonancia magnética tomadas en seis hospitales de Estados Unidos muestran cómo se han hecho mayores los corazones de tres mil adultos de 54 a 94 años. Los escáneres revelan diferencias importantes entre sexos. Su estudio arroja luz sobre la personalización de tratamientos ante una insuficiencia cardíaca.
menta tropical –con velocidades entre 62 y 118 kilómetros por hora y a partir del cual se le designa un nombre. Patricia fue presentado públicamente como el huracán más poderoso en la historia del planeta. Al respecto, el científico sostuvo que todavía es necesario realizar un poco más de investigación para determinar esta calificación. «Hay que comparar la intensidad de Patricia con la de otros ciclones del Pacífico y otros regiones en el mundo. Al momento de entrar a tierra, el huracán Gilberto, de 1988, también lo hizo en la categoría 5 sobre la Península de Yucatán». Agregó que un dato a destacar debido a que no es común fue el rápido desarrollo que tuvo Patricia, aunque aclaró que no hay limitaciones para que los ciclones cambien repentinamente su intensidad, pues tienden a debilitarse rápidamente, en cuestión de seis a doce horas, al entrar a ambientes con cadenas montañosas como la Sierra Madre del Sur en México. Sobre esto, el investigador describió que el martes 20 de octubre iniciaron las actividades de monitoreo de lo que en ese momento era la depre-
Un equipo de científicos, liderado por la Universidad de Johns Hopkins (Estados Unidos), ha realizado escáneres de resonancia magnética a cerca de tres mil hombres y mujeres de entre 54 y 94 años sin enfermedades cardiacas previas. Los resultados de las pruebas, realizadas en seis hospitales de Estados Unidos en 2002 y 2012 revelan cómo cambia el corazón de ambos sexos a lo largo del tiempo. «La enfermedad cardiaca puede tener diferente patofisiología (cambios en las funciones de órganos y células asociados a la enfermedad y el envejecimiento) en hombres y en mujeres», dice João Lima, profesor de Medicina y Radiología en la Universidad Johns Hopkins, quien añade que se demuestra la necesidad de personalizar los tratamientos ante estas importantes diferencias biológicas. El estudio, publicado en la revista Radiology, es el primero en usar imágenes de resonancia magnética a largo plazo para mostrar el envejecimiento del corazón. Los científicos han podido así obtener imágenes más detalladas e información sobre la estructura (tamaño y volumen) y el funcionamiento del músculo de este órgano, gracias a las imágenes en 3D de su interior y exterior.
sión tropical 20-E, ubicada al sur del Golfo de Tehuantepec. El evento se intensificó a tormenta tropical y por la madrugada del miércoles 21 alcanzó la categoría 1 en la escala Saffir-Simpson para huracanes. Por la noche del jueves 22, se estimó que Patricia ya era un huracán categoría 5 con vientos máximos de casi 300 kilómetros por hora. Tocó tierra el viernes 23 a las 18:00-18:15 horas en las costas jaliscienses y en las primeras horas del día siguiente, viernes 24, el huracán degradó a categoría 1 y antes del mediodía ya era tormenta tropical. Luis Manuel Farfán consideró por otro lado, que las condiciones asociadas a El Niño han favorecido la presencia de temperaturas relativamente altas, mayores a 25 grados centígrados, en regiones amplias del mar, entre otros elementos que pueden ayudar a explicar la intensificación de eventos como el de Patricia. Comentó que todavía existen condiciones para que se formen algunos ciclones durante octubre y parte de noviembre, aunque las regiones geográficas para esto serán cada vez más hacia la parte ecuatorial, esto es, al sur de México.
De corazón a corazón
Un corazón una década más viejo A lo largo de los diez años de estudio, el peso del ventrículo izquierdo (la cámara principal que bombea de sangre el corazón) ha disminuido una media de ocho gramos en los hombres y de 1.6 gramos en mujeres. En ambos casos se hace más pequeño, por lo que entra menos sangre en el órgano,
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La capacidad de la cavidad cardiaca (cantidad de sangre que el ventrículo izquierdo contiene en cada latido) disminuye en ambos sexos, pero lo hace de manera más precipitada en las mujeres, en unos trece milímetros, mientras que en los hombres disminuye en menos de diez milímetros. que bombea menos cantidad al resto del cuerpo. Con la edad, el músculo que rodea al ventrículo izquierdo de los hombres tiende a hacerse más grande y denso, mientras que el de las mujeres mantiene su tamaño o incluso encoje. «Un músculo más voluminoso y un ventrículo más pequeño predicen un alto riesgo de fallo cardiaco relacionado con la edad. Sin embargo, según las variaciones observadas, hombres y mujeres pueden desarrollar la enfermedad por razones diferentes», apunta investigador John Eng, profesor en la misma universidad y coautor del trabajo. Además, la capacidad de la cavidad cardiaca (cantidad de sangre que el ventrículo izquierdo contiene en cada latido) disminuye en ambos sexos, pero lo hace de manera más precipitada en las mujeres, en unos trece milímetros, mientras que
en los hombres disminuye en menos de diez milímetros. Aunque los investigadores no revelan el porqué de estas diferencias entre el tamaño, el volumen y la capacidad de bombeo del corazón, estas ocurren independientemente de otros factores de riesgo que afectan al tamaño y rendimiento del músculo: el peso corporal, la presión sanguínea, los niveles de colesterol, el ejercicio físico y el consumo de tabaco. El trabajo permitirá adecuar los tratamientos en hombres y mujeres destinados, de manera general, a reducir el volumen del músculo del corazón a largo plazo y estimular su rendimiento. Sin embargo, en mujeres esta medicación podría no ser tan beneficiosa ya que el tamaño de su corazón tiende a encoger o a mantenerse igual con la edad. | Agencia SINC
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DE PORTADA El origen del cerebro PÁGINA 1
¿Qué tiene que ver esto con el origen del sistema nervioso? El cerebro está formado por millones de células, entre las que destacan las neuronas. Estas células establecen redes que generan señales, que cuando son vertidas a todo el cuerpo –de manera muy regulada– determinan su funcionamiento. Así, las neuronas «ordenan» la contracción muscular y con ello el movimiento o patrones conductuales muy sofisticados para el apareamiento, el miedo, el placer, el aprendizaje, etcétera. Para establecer las redes neuronales, estas células deben comunicarse entre sí, coordinando sus acciones. Digamos que cuando una neurona «siente» un estímulo o señal llegada del exterior, recluta a otras neuronas a través de señales eléctricas. Las señales eléctricas son el resultado del trasporte a través de la cubierta celular (membrana) de iones de potasio y sodio, ¿cómo se llegó a esta organización tan sofisticada?, ¿de qué manera las células individuales fueron coordinando sus acciones hasta generar un órgano que funciona como una unidad? El artículo en cuestión da cuenta del descubrimiento de un sistema de comunicación y coordinación en una comunidad bacteriana. Las bacterias son seres vivos unicelulares y con una aparente vida independiente. Desde hace algunos años se descubrió que las células individuales pueden coexistir en un ecosistema organizado, formado por bacterias asociadas a una superficie (viva o no) y conformando una comunidad. Para mantenerse unidas, las células bacterianas producen y secretan azúcares que forman un película o membrana por donde circula agua, nutrientes y proteínas. Esta biopelícula funciona de manera coordinada cambiando radicalmente el funcionamiento de las células individuales. Seguro todos nosotros hemos visto estos biofilms: en la regadera o el lavabo a veces se forma una membrana trasparente como de agua, un poco «babosa» que incluso podemos tocar y mover, pero que es muy frágil. Pues sí, se trata de un verdadero consorcio de bacterias. Hasta ahora se desconocía cómo se comunican y coordinan las actividades de estas comunidades. Süel y su grupo formaron un biofilm de la bacteria Bacillus subtilis, un bicho muy común en todos lados. Le retiraron todo alimento (como azúcares y aminoácidos) y midieron cualquier señal eléctrica generada en la película. Descubrieron que las bacterias situadas en el centro del biofilm generaron impulsos eléctricos que llegaron hasta las bacterias de la periferia. Esta señal, muy débil y producida por la liberación de potasio, fue amplificada por las bacterias vecinas a las del centro hasta llegar a las células exteriores y entonces se observó un fenómeno muy curioso: las bacterias periféricas dejaron de crecer y dividirse permitiendo que las centrales aprovecharan los nutrientes que quedaban disponibles y crecieran. Esto significa que se llegó a una coordinación metabólica pero ninguna bacteria murió. El biofilm oscilaba por momentos, proporcionando la oportunidad de nutrirse a todas. Si bien el significado real de este comportamiento aún está por deducirse, no deja de sorprender su parecido con el comportamiento neuronal, como si estuviéramos frente al antecedente evolutivo de la asociación de las células del sistema nervioso central, su evolución. Este comportamiento bacteriano, visto por primera vez, nos habla de que la comunicación química y/o eléctrica existe desde los primeros organismos como una estrategia de sobrevivencia a los factores ambientales y que puede ser tan sofisticado que permita la coordinación de funciones metabólicas y genéticas que pudo haber evolucionado a un sistema pluricelular más complejo. Estamos lejos de la frontera pero vamos avanzando. La ciencia va por muy buen camino. Profesor Investigador del Centro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnología y jefe del Departamento de Comunicación de la Ciencia, UMSNH.
Su plumaje de color azul y castaño es, sin duda, el rasgo más distintivo de la carraca europea, un ave migratoria amenazada, y de la que hasta ahora poco se sabía sobre su migración e invernada. Científicos de nueve países, entre ellos España, desvelan por primera vez, gracias a geolocalizadores y emisores vía satélite, las rutas entre el sur de África y Europa de buena parte de las poblaciones de esta especie de delicado estado de conservación.
La ruta de la carraca europea Cría en Europa, sobrevuela el Mediterráneo por diversos frentes, descansa en el África subsahariana y pasa el invierno en el sur de África. Cada año, la carraca europea (Coracias garrulus) recorre cerca de diez mil kilómetros para criar e invernar, en un itinerario hasta ahora casi desconocido. Un equipo de científicos de nueve países (España, Reino Unido, Portugal, Francia, Austria, Suiza, Montenegro, Lituania y Chipre) ha empleado datos obtenidos de geolocalizadores, emisores de satélite y anillamientos para examinar la migración e invernada de esta ave en gran parte de su área de distribución. Los resultados se publican en Diversity and Distributions. Mediante este trabajo se ha logrado «desvelar las rutas de migración, los sitios de descanso y los cuarteles de invierno así como el grado de conectividad migratoria para distintas poblaciones de esta especie», explica a Sinc Deseada Parejo, investigadora en el Departamento de Anatomía, Biología Celular y Zoología de la Universidad de Extremadura (UEX) y coautora del estudio. Desde España también han participado científicos de la Sociedad Españo-
la de Ornitología y de la Estación Experimental de Zonas Áridas del CSIC en Almería. Identificar áreas clave La migración de la carraca europea supone todo un reto para estas aves que se enfrentan a diversas amenazas desde las zonas de cría en Europa hasta las áreas de invernada en el sur de África. Por ello, la investigación «ha permitido identificar áreas clave y mejorar el conocimiento de la especie», indica Parejo, quien añade que se trata de un factor importante dado su frágil estado de conservación. Gracias al seguimiento de los 34 ejemplares, los científicos detectaron un nivel de conectividad migratoria alto para las carracas que se reproducen en el este de Europa y una baja conectividad para las carracas que se reproducen en el oeste del mismo continente.
«La conectividad migratoria hacer referencia al grado en el que individuos de la misma población reproductora invernan juntos, de modo que una alta conectividad indica que los individuos de distintas poblaciones reproductoras prácticamente no se mezclan en los cuarteles de invernada», recalca la investigadora. Para los científicos, la baja conectividad de la carracas del oeste es «positiva» porque reduce la sensibilidad de las distintas poblaciones reproductoras a pérdidas de hábitats locales en los cuarteles de invierno, al contrario de lo que sucede con las carracas del este de Europa, que son más sensibles a alteraciones locales de hábitat durante el invierno. El trabajo, que se considera todo un referente en el estudio de las migraciones animales y de la conectividad migratoria debido a la amplia escala espacial abordada, demuestra la importancia de las zonas del norte de las sabanas del Sahel y de Sudán, donde todas las aves paran a descansar. Durante la primavera destaca la vuelta que realizan las carracas que crían más al este por el cuerno de África y la península arábica. | Agencia SINC
«La migración de la carraca europea supone todo un reto para estas aves que se enfrentan a diversas amenazas desde las zonas de cría en Europa hasta las áreas de invernada en el sur de África».
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FRONTERAS
Aguas
De obrera a reina por un puñado de genes
nuevas Cuauhtémoc Sarabia ESPECIAL | IMAGEN TOMADA DE INTERNET ESPECIAL | TOMADAS DE INTERNET
Urano y Neptuno tienen una masa aproximada de trece veces la de la Tierra y están compuestos principalmente de hielo de agua (90 por ciento) Pocas sustancias nos son tan familiares como el agua. Nosotros mismos somos «un saco de agua», pues esta sustancia representa aproximadamente el 60 por ciento de nuestra masa corporal. Desde la educación primaria sabemos que puede estar en uno de tres estados: sólido (hielo), líquido o gaseoso. Se sabe que en las moléculas de agua los átomos están arreglados en forma angular, el oxígeno que es un átomo grande está en el vértice y los dos diminutos hidrógenos están en los lados. Sabemos también que el ángulo mide 104 grados por la frecuencia con la que vibra (como un diapasón). Hay otras formas posibles de arreglo de los átomos. En el hielo las moléculas cristalizan en forma de hexagonal, hay una fuerte atracción entre el oxígeno de una molécula y los hidrógenos de las adyacentes. Hasta aquí todo lo que habíamos conocido del agua en la naturaleza, pero eso no es toda la historia. Existen otras formas (fases) en las que el agua puede existir. Para explicarlo haremos una pequeña digresión: ¿recuerdan al Superman (muy gringo y muy absurdo) de las historietas que leyeron cuando niños? Apretaba con su mano un trozo de carbón y lo convertía en diamante. De la misma forma, al comprimir el agua a más de 100 mil atmósferas y calentado a más de mil grados Celsius, los átomos se separan, los oxíge-
nos forman cristales cúbicos y los hidrógenos ionizados (sin su electrón) vagan como una nube alrededor de ese cristal; a ese estado la llaman «súper iónico». En el laboratorio se ha estudiado el fenómeno de la súper compresión del agua, colocando una pequeña gota de ésta entre dos diamantes y aplicando una gran fuerza; la alta temperatura se consigue calentando con un rayo láser infrarrojo. ¿Qué propiedades tiene el agua en ese estado? Es dura como el acero y brilla con una luz amarilla y es superconductora de la electricidad y el magnetismo. Dicen los físicos teóricos que puede haber varios tipos de agua súper iónica, en uno los átomos de oxígeno están en el centro del cubo y en otros en las caras. Pudiera parecer que el agua súper iónica es una especulación y una curiosidad de laboratorio, pero no es así; puede ser más abundante que el agua «normal». Los planetas gigantes Urano y Neptuno son ricos en agua, pero no tienen una superficie sólida, en su interior va aumentando la presión y la temperatura, hasta que se alcanzan las condiciones que transforman el agua a súper iónica. Lo anterior se sabe porque, a diferencia de la Tierra, que tiene dos polos magnéticos, en Urano y Neptuno hay zonas dispersas de diferente polaridad magnética. Se propone que el campo magnético que se genera en el núcleo de esos dos pla-
netas atraviesa capas de agua súper iónica que dispersan ese campo en diferentes direcciones. Una publicación científica reciente (2014) nos enseña algo más sobre el agua en Urano y Neptuno. El agua contiene normalmente una pequeña proporción de «agua pesada», en la que su hidrógeno, llamado «deuterio», contiene un neutrón extra. La relación deuterio/ hidrógeno (D/H), les dice a los astrónomos cómo y dónde se formó un planeta. Se suponía que Urano y Neptuno se formaron en la zona donde se formaron los cometas, pero hallazgos recientes del telescopio espacial Jersey indican que los dos
planetas tienen una relación D/H mucho menor que los cometas, lo que indica que se formaron más cerca del Sol que estos. Una confirmación de lo anterior se obtuvo por la alta concentración de carbono en ambos planetas. Se formaron precisamente en la zona donde la concentración de monóxido de carbono era abundante al formarse el Sistema Solar. Urano y Neptuno tienen una masa aproximada de trece veces la de la Tierra y están compuestos principalmente de hielo de agua (90 por ciento). Como hemos visto, la mayor parte de ese hielo debe ser súper iónico. Por eso decimos que en el Sistema Solar, esa forma de hielo debe ser más abundante que la forma que conocemos, en nuestros polos terrestres o en el vaso con nuestra bebida favorita. ¿Podría tener en esa bebida un amarillo cubo de hielo súper iónico? No, porque al aliviarse la presión esa forma de hielo explota como una palomita de maíz, formando agua ordinaria. Fascinante, ¿no?
Un estudio ha analizado los cerebros de reinas y obreras de la hormiga dinosaurio y un tipo de avispa papelera para comprobar si las diferencias entre castas se podrían explicar por las variaciones en cómo se lee y se regula el genoma. El trabajo, publicado en PNAS , revela que las castas en estos insectos se diferencian por cambios sutiles, pero no aleatorios, en la disposición de las redes génicas. «Encontramos muy pocas diferencias en la expresión y la especialización funcional de los genes entre reinas y obreras», afirma Solenn Patalano, investigadora del Programa de Epigenética del Babraham Institute y coautora del trabajo, en el que también participan investigadores de la Universidad de Bristol y del Centro de Regulación Genómica (Barcelona, España). «En ambos casos, menos del uno por ciento del genoma mostraba diferencias notables en los niveles de expresión. Estos resultados eran totalmente inesperados, puesto que en las abejas existen centenares de genes implicados en diferenciar reinas y obreras», concreta Patalano. Las reinas y obreras de avispas papeleras y hormigas dinosaurio tienen la misma apariencia. Los investigadores sólo podían identificar el rol de cada individuo observando su comportamiento y las interacciones sociales. Para conseguirlo, los investigadores identificaron los insectos con pequeños puntos de colores o etiquetas para así poder PÁGINA 7
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Los mecanismos de reparación del ADN son diversos, pero cuando su estructura se ve afectada por la luz ultravioleta, la radiación o por algunos agentes químicos que se intercalan entre las bases del ADN, el mecanismo responsable de la reparación es el de escisión de nucleótidos, el cual depende de una maquinaria molecular compleja para reparar el daño, explica el especialista en biomedicina Mario Zurita
Este año, el Premio Nobel de Química se otorgó a tres investigadores que describieron diferentes procesos de reparación del material genético, entre ellos el mecanismo de reparación por escisión de nucleótidos (descrito por el turco Aziz Sancar en 1983), el cual reconoce, quita y repara el daño de un fragmento de ADN; este mecanismo forma parte de una de las líneas de investigación del doctor Mario Zurita Ortega, del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). La información genética de un organismo está en la doble hélice del ADN (ácido desoxirribonucleico), formada por dos cadenas de azúcares y fosfato unidas por las bases nitrogenadas que se ordenan en pares de manera específica; es decir, una adenina A con una timina T y una guanina G con una citosina C. Y en vista de que el funcionamiento de los organismos depende de la integridad de su material genético, estos han desarrollado estrategias para reparar los daños en la estructura del ADN o en la secuencia de sus bases. Los mecanismos de reparación del ADN son diversos, pero cuando su estructura se ve afectada por la luz ultravioleta, la radiación o por algunos agentes químicos que se intercalan entre las bases del ADN, el mecanismo encargado de la reparación es el de escisión de nucleótidos, el cual depende de una maquinaria molecular compleja para reparar el daño. El grupo de investigación de Zurita Ortega trabaja con el factor de reparación/ transcripción (TFIIH, sus siglas en inglés), que participa en tres de las principales funciones que ocurren en las células eucariotas –como las de nuestro cuerpo o las
Estudian defectos en reparación del ADN Noemí Rodríguez González | Academia Mexicana de Ciencias
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de la mosca de la fruta– y que son la transcripción, la reparación del ADN por escisión de nucleótidos y el control del ciclo celular. El interés del investigador e integrante de la Academia Mexicana de Ciencias por estudiar el TFIIH se debe a que algunas mutaciones en este factor están relacionadas con tres enfermedades en el humano como la xerodermia pigmentosa, en la que los individuos son altamente sensibles a la luz solar y tienen probabilidad de desarrollar cáncer de piel; la tricotiodistrofia, en la cual las personas tienen envejecimiento prematuro, y el síndrome de Cockayne que, entre otros síntomas, se caracteriza por un retraso mental severo. Para estudiar la relación de los «defectos» en el TFIIH
con distintas enfermedades, en el Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular del Instituto de Biotecnología de la UNAM, que encabeza Mario Zurita, utilizan a la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) como modelo de estudio, ya que el 70 por ciento de los genes identificados en humanos y que están relacionados con algún tipo de enfermedad también están presentes en la mosca, lo que permite correlacionar los defectos en la transcripción y la reparación del ADN con las enfermedades en humanos. Con el fin de saber qué sucede a nivel molecular con el TFIIH en diferentes etapas del desarrollo de los embriones de Drosophila y en etapas posteriores, se utilizan técnicas modernas
de genómica para ver, por ejemplo, cuántos y cuáles genes están afectados y por qué. «Los estudios del TFIIH en Drosophila han llevado una parte de nuestra investigación a la relación que hay entre los problemas de transcripción y el envejecimiento. Recientemente hemos encontrado un mecanismo que permite reparar mutaciones en el ADN por TFIIH de manera más eficiente en Drosophila, lo que sugiere una posible terapia para pacientes afectados en el factor de reparación/transcripción». Los mecanismos que valieron el Nobel El sueco Tomas Lindahal, médico e investigador del Instituto Francis Crick del Reino Unido, uno de los galardonados con el Nobel de
«...este factor están relacionadas con tres enfermedades en el humano como la xerodermia pigmentosa, en la que los individuos son altamente sensibles a la luz solar y tienen probabilidad de desarrollar cáncer de piel; la tricotiodistrofia, en la cual las personas tienen envejecimiento prematuro, y el síndrome de Cockayne que, entre otros síntomas, se caracteriza por un retraso mental severo.
Química 2015, fue reconocido por sus estudios del proceso conocido como reparación por escisión de base, en el que las enzimas llamadas endonucleasas reconocen y eliminan la base dañada, y posteriormente una enzima polimerasa (encargada de replicación del ADN) repara la zona afectada. Los daños en una base del ADN no alteran su estructura, pero de no repararse el daño la maquinaria que copia y expresa los genes no puede leer la información. En ocasiones, las enzimas polimerasas encargadas de replicar o duplicar el ADN incluyen una base no adecuada, por ejemplo, en lugar de colocar una A con una T, colocan una A con una G, lo cual genera una distorsión y una cadena no es complementaria con la otra, aquí es donde distintas proteínas intervienen y lo primero que hacen es reconocer el daño para removerlo y luego reparar la base. Este mecanismo de reparación del ADN, que se encarga de «corregir» los errores durante el proceso de copia, fue descrito en 1989 por el profesor de la Universidad Duke, de Estados Unidos, Paul Modrich, lo que le valió el Nobel de Química de este año. El turco Aziz Sancar, premiado también con el Nobel, describió en 1983 el mecanismo por escisión de nucleótidos. Y aunque existen varios mecanismos de reparación del ADN, de los cuales queda mucho por entender, «este reconocimiento le da un impulso a esta área de investigación, que no sólo aporta conocimiento básico, también permite comprender algunas de las enfermedades que afectan al ser humano», señaló el doctor Mario Zurita Ortega. | Agencia de Noticias de la Academia Mexicana de Ciencias
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«Nuestro Sol entonces nació en una nube «molecular» donde había elementos formados en muchas estrellas de segunda y tercera generación; la composición de los elementos que encontramos en la Tierra (y el resto de los cuerpos del Sistema Solar) así lo indican»
¿De dónde nació el Sistema Solar? Cony González El 17 de octubre de 1604, cuando se encontraba trabajando en la corte imperial en Praga, Johannes Kepler observó un objeto luminoso en el cielo que «antes» no estaba ahí. Esta observación y las anotaciones que Kepler hizo fueron el registro de la muerte estelar de una estrella que fue mucho más masiva que lo que es nuestro Sol, muerte que en su tipo se conoce como supernova y que además corresponde a la última de las supernovas visibles a simple vista ocurridas en nuestra propia galaxia. En la historia de las observaciones astronómicas sólo hay cinco registros de eventos de este tipo. En 1006, los astrónomos chinos hicieron descripciones de la aparición de una «nueva» estrella. Este evento, por su brillo y la duración de éste en el cielo se sabe que ha sido la más luminosa de las cinco supernovas que se han documentado. Las otras cuatro ocurrieron en 1504, 1181, 1572 y la mencionada primero, en 1604. Con los amigos de la Sociedad Astronómica (SAMAC) en una ocasión nos dimos a la tarea de estimar cuándo podríamos observar una muerte de este tipo. Con base en el número de estrellas que mueren por año en la galaxia, y considerando las que se han observado desde 1504, estimábamos que en nuestro periodo de vida podríamos ser afortunados en observar un evento de este tipo. Ese sería uno de los más grandes espectáculos en nuestra vida de aficionados, pero esa es otra historia. Ahora se sabe cómo y por qué se da un evento de este tipo y que el primer requisito es que una estrella tenga al menos diez veces la masa de nuestro Sol, aunque la mayor población de estrellas que se conocen tiene
masas entre diez y aún menores que nuestra estrella. Este tipo de estrellas muere de forma diferente, y aunque también se forma una estrella «nueva» en el cielo, su brillo y la duración de éste no se compara a las supernovas. Los remanentes de estas muertes pueden encontrarse en Internet bajo dos criterios de búsqueda: remanentes de supernovas y nebulosas planetarias. Encontraremos miles de fotografías que parecen obras de arte. Durante su «vida», todas las estrellas forman elementos químicos más complejos a partir de su elemento primordial: el hidrógeno. Quiere decir que a partir del segundo elemento más sencillo (el helio), todos los elementos que existen se han ido formando en las estrellas, durante su vida, pero principalmente durante su muerte, cuando (las supernovas) con las condiciones de temperatura y presión que alcanzan en su final, forman los elementos pesados
que se expulsan al medio interestelar para en algún momento formar y enriquecer grandes nubes moleculares de donde, en un reciclo perfecto, se forman nuevas estrellas y en muchos casos nuevos sistemas planetarios, como el nuestro. Nuestro Sol entonces nació en una nube «molecular» donde había elementos formados en muchas estrellas de segunda y tercera generación; la composición de los elementos que encontramos en la Tierra (y el resto de los cuerpos del Sistema Solar) así lo indican. Pero, ¿podríamos saber de qué tipos de estrellas – muertas– venían los compuestos de los que se formó el Sistema Solar? La respuesta es sí. Podríamos saber si acaso hubo un aporte de novas o de supernovas. De hecho, las supernovas se pueden clasificar en tres tipos (así que la nube molecular primigenia de la que nos formamos debe haber tenido aporte de al menos cuatro tipos de estrellas). ¿Cómo se sabe?
Se considera que los meteoritos son como fósiles de la nube primigenia de la que se formó el Sol y su corte planetaria. (Recordemos que un meteorito es un cuerpo rocoso y/o metálico que cae en la Tierra procedente del espacio). En muchos casos se han recuperado meteoritos que provienen de Marte o de algún asteroide, esos dan información –por supuesto– pero aquellos que se formaron en el exterior del Sistema Solar y que ocasionalmente caen en la Tierra son los que pueden darnos claves importantes de la nube de origen de la que procedemos, en particular los que poseen unos pequeños cóndrulos que son esferitas de minerales que hablan de la nube de origen. Esos meteoritos se llaman «condritas» y algunas condritas entran en una categoría adicional pues poseen carbón y forman el grupo de las condritas carbonosas. Fósiles celestes que nos hablan de nuestro origen. Hablaré de ello en el siguiente Cienciario.
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estudiarlos en su hábitat natural. «A diferencia de las abejas, que ya en el estadio larvario y de forma irreversible tienen su destino como obrera o reina definido, las avispas papeleras y las hormigas dinosaurio son capaces de cambiar su rol de obrera a reina en cualquier momento de su vida. Se cree que esta flexibilidad podría explicar los primeros estadios de la evolución de las castas, cuando se formaron las sociedades más simples», explica Seirian Sumner, profesora en la Universidad de Bristol y coautora del trabajo. «Esto sugiere que no hay un único gen responsable de la regulación de la diferenciación entre castas en las sociedades simples, y que en el comportamiento social simple, los genes actúan en redes interconectadas implicando a muchos genes aunque estos tengan poco efecto,» añade la científica. «Sorprendentemente no encontramos ninguna evidencia que muestre una expresión de los genes dirigida por la metilación del ADN específica para reinas y obreras. Es más, los genomas de avispas y hormigas carecen de fuertes marcas epigenéticas,» explica Patalano. «Creemos que esta ausencia de restricción e implicación molecular permite que el genoma sea más abierto y tenga capacidad para reaccionar, facilitando así la plasticidad en el comportamiento como vemos en estas especies», concluye.
8 | 27 DE OCTUBRE DE 2 015 | C I E N C I A R I O | CAMBIO DE MICHOACÁN
El transcurrir de la ciencia
ESPECIAL | ACADEMIA MEXICANA DE CIENCIAS
Los ganadores, premiados con un diploma y un estímulo económico, son: Monserrat Rosales Briseño, Darío Ballesteros, Blanca Cortés Quintero, Aidé Barajas Vega, en la categoría Individual. Mariana de Botton Falcón y Sebastián Palacios Martínez; Federica Rentería e Itala Aguilera; Hernán Muñoz Acosta y Mayra Magaña Pintor, y Aketzalli González Santiago, Laura Esquivel Hernández y Ernesto Mata Plata, en la categoría Por Equipos.
Descubrir a las científicas mexicanas Elizabeth Ruiz Jaimes | Fabiola Trelles Ramírez | Academia Mexicana de Ciencias La Academia Mexicana de Ciencias (AMC) y la Red Interamericana de Academias de Ciencias (IANAS, sus siglas en inglés), entregaron el pasado lunes 19 de octubre los premios a los ganadores del I Concurso Nacional de Videoclip «Descubramos a las científicas mexicanas», certamen que superó las expectativas de los organizadores por el alto número de inscripciones. «Es una de las iniciativas más bonitas que hemos tenido, la cual despertó gran entusiasmo. El número de inscripciones fue muy alto aun cuando los tiempos que se dieron en la convocatoria fueron muy cortos», resaltó el presidente de la Academia Mexicana de Ciencias, doctor Jaime Urrutia Fucugauchi. Ante los buenos resultados, Urrutia Fucugauchi mencionó que la AMC está considerando llevar a cabo este concurso anualmente para continuar con la tarea de seguir impulsando actividades que promuevan
que las mujeres puedan continuar con sus vocaciones. Durante la ceremonia, que se llevó a cabo en el Auditorio Doctor Pablo González Casanova, de la Coordinación a Distancia (CUAED) de la UNAM, la titular, Judith Zubieta García, expresó su agradecimiento a los más de 360 participantes «por dejarse coquetear con esta convocatoria, ojalá vuelvan a participar en la segunda edición y a seguir trabajando por un país que nos permita ofrecer mejores condiciones de vida a la población, porque a través de la educación, de la ciencia, es como lo vamos a lograr, (por eso) sigamos trabajando en ciencia, sigamos dejándonos apasionar y conquistar por el conocimiento, porque ese es un camino seguro al éxito». El jurado calificador estuvo integrado por Martha Duhne Backhaus, divulgadora de la ciencia; José Franco, director general de Divulgación de la Ciencia de la UNAM; Ernesto Velázquez
Briseño, director de Canal 22; Joaquín Berruecos Villalobos, director de Videoservicios Profesionales; Gilberto Chen Charpentier, fotógrafo y divulgador de la ciencia, y Zubieta García. Hernán Muñoz Acosta, quien habló a nombre de los ganadores, sostuvo que esta convocatoria les dejó claro «la importancia del trabajo colectivo, porque corroboramos que no se pueden hacer muchas cosas sin la participación de otros; además, al conocer más de cerca a las científicas, nuestro respeto por ellas se vio incrementado, son mujeres que están plantando una semilla en jóvenes como nosotros». Para este concurso el número de personas que se inscribieron fue de 359, pero participaron 172, de las cuales 114 fueron mujeres y 58 hombres; de estas 75 fueron menores de 20 años y 97 mayores de 20. El jurado calificó 89 videos, 55 se realizaron en equipo y 34 individuales.
Cuando vamos al mercado es difícil saber si un durazno, tomate o aguacate comienzan a «echarse a perder» debajo su piel. Una tecnología accesible para cámaras fotográficas está siendo desarrollada por la Universidad de Washington y Microsoft, para permitir a los consumidores futuros saber cuál fruta está perfectamente madura o cuál se está pudriendo en el refrigerador. Un grupo de científicos e ingenieros en computación ha desarrollado HyperCam, una cámara híper espectral que usa luz visible e infrarroja para «ver» debajo de las superficies y revelar detalles invisibles. Ese tipo de cámara ya se venía usando en aplicaciones industriales pero costaba entre miles y decenas de miles de dólares. En una publicación el grupo detalló una solución de hardware que cuesta 800 dólares y potencialmente se puede reducir hasta 50 dólares y agregarse a un teléfono móvil. También han desarrollado software inteligente que fácilmente puede encontrar diferencias entre lo que captura la cámara y lo que vemos a simple vista. Ahora hay una manera de diferenciar entre la ropa de diseñador y las imitaciones (pirata). Un investigador de la Universidad de Chalmers llamado Christian Muller ha producido un hilo con propiedades ópticas únicas, que puede ser usado para crear patrones invisibles que pueden ser únicamente detectados con luz polarizada. De acuerdo con las aduanas de Suecia, Estados Unidos y el resto del mundo, el número de los artículos pirata ha explotado en los años recientes. A veces es muy difícil distinguir entre los artículos auténticos y las imitaciones. El hilo desarrollado está hecho de polietileno y una molécula de tinte que absorbe la luz visible. El hilo puede ser cosido a la tela en un patrón que es invisible a simple vista, pero que se puede observar usando un filtro de luz polarizada (como los de los lentes para el sol). Los fabricantes de ropa pueden comenzar a poner en el tejido un patrón característico (firma). La molécula de tinte se puede incorporar en diferentes fibras textiles, por ejemplo en el nylon. | Por el seguimiento y redacción Cuauhtémoc Sarabia.
El concurso estuvo dividido en dos categorías, la primera, para menores de 20 años, y la segunda, de 20 a 25. Los participantes enviaron un video en el que abordaron uno de los tres siguientes temas: «El trabajo femenino a favor de la ciencia», «La ciencia desde el ojo femenino» y «¿Qué pasaría si no hubiera mujeres científicas?». Los ganadores, premiados con un diploma y un estímulo económico, son: Monserrat Rosales Briseño, Darío Ballesteros, Blanca Cortés Quintero, Aidé Barajas Vega, en la categoría Individual. Mariana de Botton Falcón y Sebastián Palacios Martínez; Federica Rentería
e Itala Aguilera; Hernán Muñoz Acosta y Mayra Magaña Pintor, y Aketzalli González Santiago, Laura Esquivel Hernández y Ernesto Mata Plata, en la categoría Por Equipos. Los títulos de los videos con mención honorífica: De la semilla al árbol, Por amor a la ciencia, Siguiente generación de científicas mexicanas, El mundo de Sofía, Sinapsis femenina, una mirada única de la ciencia, El lado oscuro de la ciencia: mujeres como agentes de cambio, Efectos colaterales 3.0. Para ver los videos ganadores, acceder a la siguiente dirección electrónica: http://www.amc.mx/videoscientificas.