Probado: gas viene de caos (molecular).

La mecánica estadística fue la primera teoría física en la que los conceptos y la explicación probabilísticos jugaron un papel fundamental. Boltzmann dedujo la ecuación que lleva su nombre para la evolución de la distribución de las velocidades de las partículas desde un estado inicial de no equilibrio para gases a baja concentración. Posteriormente se han encontrado otras ecuaciones para otros tipos de sistemas, aunque generalizar para, por ejemplo, gases densos ha probado ser infructuoso. Todas estas ecuaciones se denominan ecuaciones cinéticas.
¿Cómo pueden estas ecuaciones ser justificadas y explicadas? En las discusiones referentes al problema de la irreversibilidad que siguieron al trabajo de Boltzmann, la atención se centró en una suposición fundamental que hizo: la hipótesis con respecto a los números de colisión (Stosszahlansatz). Esta suposición, asimétrica con respecto al tiempo, establecía que el movimiento de las moléculas en un gas no tenían correlación estadística antes de que las moléculas chocaran. A la hora de deducir el resto de las ecuaciones cinéticas hay que hacer una suposición similar.
Esta suposición se ha venido aceptando como válida porque lo que se deriva de ella ha podido ser comprobado experimentalmente. Se han realizado, eso sí, simulaciones por ordenador pero no se había podido constatar experimentalmente su validez. Ahora Olafsen (Baylor University) y Baxter (Penn State) han desarrollado un modelo físico que prueba que la suposición es cierta.
El modelo consiste en dos capas de bolas (arriba más ligeras, abajo mas pesadas) a las que se hace vibrar a través de un plato que actúa sobre la capa inferior que, a su vez, actúa sobre la superior. En la primera capa (sobre la que actúa el plato) las velocidades están correlacionadas espacialmente. En la segunda capa, se han encontrado velocidades no correlacionadas consistentes con la presencia de caos molecular.

Baylor : http://www.baylor.edu/pr/news.php?action=story&story=46193
Vídeo del experimento: http://www3.baylor.edu/~Jeffrey_Olafsen/mchaos.html
Original: http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000099000002028001000001&idtype=cvips&gifs=yes
SEP: http://plato.stanford.edu/entries/statphys-statmech/

La teoría del soma desechable y los Amish.

Los Amish constituyen una comunidad muy tradicional que vive en el condado de Lancaster, Pennsylvania (Estados Unidos). Tan tradicional que tienen costumbres que los hacen únicos en muchos aspectos. Toman juntos la comida que juntos han producido y no se casan con gente de fuera de su comunidad. Ni fuman, ni beben, ni conducen. Y la esperanza de vida de los hombres es idéntica a la de sus mujeres, 71 años. Los Amish son tan únicos que son ideales para la investigación genética.

Los Amish son el grupo ideal con el que investigar porqué unas personas tienen telómeros más largos que otras en sus cromosomas. Los telómeros son partes de ADN no codificante cuya función principal es la estabilidad de los cromosomas. Su longitud es importante porque, cada vez que una célula se divide, la longitud del telómero se acorta. Cuando llega a una determinada dimensión, la célula deja de dividirse y muere. Si en la célula está presente una enzima capaz de reparar los telómeros, la célula puede convertirse en cancerosa. La longitud del telómero, pues, nos da idea de la esperanza de vida de un individuo.

El estudio genético de los Amish ha proporcionado unas conclusiones muy interesantes. En primer lugar la longitud de los telómeros de hombres y mujeres es igual, lo que es congruente con su idéntica esperanza de vida. Como genéticamente los Amish no dejan de ser humanos, la conclusión inmediata es que es la forma de vida la que hace que los varones no-Amish tengan unos telómeros más cortos que las mujeres y no el hecho de ser varones.

Por otra parte se ha encontrado que los telómeros de los hijos correlacionan con los del padre (en singular). Además el tiempo de vida del padre correlaciona con el de las hijas (en femenino) y finalmente, cuanto mayores son los padres a la hora de concebir a los hijos, mayores los telómeros de éstos. Los científicos aún no han podido proporcionar una explicación satisfactoria de estos resultados concretos que, por otra parte, ayudan a consolidar la teoría del soma desechable como base para el envejecimiento.

Original: http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0702703104v1
The Economist: http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=9468801

¿Nos habremos perdido algo?

Supongamos que las leyes de la física son inalterables, que han sido así y lo serán durante toda la vida del universo, incluyendo el valor de las constantes. En virtud de las observaciones realizadas y de estas leyes el modelo estándar del origen del universo es, por ahora, el más aceptado. Este modelo es el que incluye el Big Bang. Miremos hacia el futuro por un instante: los físicos del futuro ¿llegarían a esta misma conclusión? Estamos hablando de un futuro lejano, dentro de tres mil millones de años. La respuesta más probable es que no; pensarían que viven en un universo estático, un universo de Sitter.

A esta conclusión han llegado los profesores Krauss y Scherrer después de plantearse la pregunta y elaborar un modelo para contestarla. La conclusión a la que llegan es que los fundamentos observacionales en los que se basa la teoría del Big Bang como son la medida de la radiación de fondo de microondas, el alejamiento de las galaxias del Grupo Local y la prueba de la abundancia de los elementos producidos en el universo primordial no serían accesibles para esos físicos del futuro.

Y es que estos físicos surgirían en algún remoto sistema solar de un universo-isla formado por una galaxia, dominado por la energía oscura, que no podrían apreciar por la falta de dinámica de galaxias. El corrimiento hacia el rojo habría aumentado hacia longitudes tan largas que ya no sería observable y las concentraciones de helio producido por las estrellas sería tan alto que ya no se apreciaría el producido en el Big Bang. Estos físicos podrán llegar a la conclusión de que sus universo isla no siempre ha sido así y que no siempre ha existido pero no tendrán datos con los que elaborar una teoría del Big Bang.

Podemos pensar que vivimos un instante privilegiado de la vida del universo que nos permite tener acceso a estas observaciones o…¿nos habremos perdido algo?

CWRU: http://blog.case.edu/case-news/2007/05/22/krauss
Original : http://arxiv.org/abs/0704.0221

A ver cómo aprendes, con microscopio.

Ramón y Cajal soñó con ver este día. El padre de la teoría de la neurona, fotógrafo y magnífico dibujante, consiguió explicar al mundo sus teorías en parte gracias a los detallados dibujos de lo que veía a través de su microscopio. Hoy ya se puede ver lo que él imaginó pero no pudo observar. Ramón y Cajal, en 1894, fue el primero en proponer la plasticidad en el número y fuerza de las conexiones neuronales como la base física del aprendizaje y el soporte de la memoria. En 1949, el psicobiólogo canadiense Donald Hebb propuso la plasticidad asociativa como el mecanismo por el que la coincidencia de actividad pre y postsináptica podría modificar las conexiones neurales en determinadas estructuras del cerebro. En 1966, el noruego Terje Lomo observó por primera vez que breves trenes de estímulos incrementaban la eficacia de la transmisión en las sinapsis entre la vía perforante y las células granulares de la circunvolución dentada del hipocampo, en conejos anestesiados. Algo más tarde, en 1973, Lomo y el británico Timothy Bliss descubrieron que una estimulación de frecuencia moderada-mente alta en la misma vía producía incrementos estables y duraderos de la respuesta postsináptica, lo que fue denominado ‘potenciación sináptica a largo plazo’ (PLP). Estudios posteriores in vitro confirmaron que se trataba de un fenómeno no sólo duradero sino también de inducción rápida y con características asociativas y de especificidad de estímulos, lo que convertía a la PLP en un buen candidato a mecanismo celular del aprendizaje y la memoria.

Pues bien, científicos de la Universidad de California en Irvine han desarrollado un método de microscopia que les ha permitido observar cambios en la forma de las neuronas en áreas del cerebro de ratas relacionadas con el aprendizaje (hipocampo) cuando las ratas aprenden a orientarse en un ambiente nuevo y complejo. Cuando se suministran fármacos que impiden estos cambios las ratas no aprenden. Estos cambios se denominan plasticidad sináptica. Estas observaciones confirman la PLP.

¿En qué consiste este cambio de forma? El Dr. Sánchez Andrés nos lo explica: Diferentes trabajos actuales sobre iniciación y mantenimiento de la plasticidad sináptica en el hipocampo muestran que, tanto el aprendizaje como la PLP artificialmente inducida, producen cambios morfológicos en las espinas dendríticas que podrían constituir la base estructural de la memoria. Se ha demostrado que, en milisegundos, la activación de las neuronas presinápticas da lugar a una liberación de glutamato que activa receptores AMPA (sigla inglesa del ácido propiónico alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol) y, en segundos, la despolarización postsináptica local consecuente libera a los receptores de coincidencia asociativa NMDA (N-metil-D-aspartato) de los iones Mg2+ que los bloquean, permitiendo entonces un gran influjo postsináptico de Ca2+ a través de los canales de esos receptores. Ello, a su vez, activa cinasas que, actuando sobre diversos sustratos, por un lado inducen la polimerización de la proteína actina, lo que origina cambios en el citoesqueleto de la neurona en el plazo de minutos; y por otro lado, en el núcleo de la neurona postsináptica activan factores de transcripción de la síntesis de ARN mensajero y proteínas receptoras del AMPA, las cuales migran hacia los lugares modificados y, en el plazo de horas, se insertan en la membrana y contribuyen a estabilizar los cambios habidos en el citoesqueleto de la neurona postsináptica. En resumen, la activación de los receptores NMDA promueve la dinámica de la actina y los consecuentes cambios morfológicos en el citoesqueleto que, estabilizados posteriormente por la inducción de nuevos receptores AMPA que se insertan en la membrana, mantienen la PLP y hacen posible la consolidación de la memoria.

Algún día podrá lograrse un mapa de la memoria del cerebro usando esta técnica. ¿Existirá también una técnica para leerlo hasta en sus más mínimos detalles…?

Fuente: Sánchez Andrés, J.V.; 2005, “Bases neurales de la memoria y el aprendizaje”
PhysOrg.com: http://www.physorg.com/printnews.php?newsid=104520289
UCI: http://today.uci.edu/news/release_detail.asp?key=1638
Journal of Neuroscience: http://www.jneurosci.org/cgi/content/abstract/27/30/8031?maxtoshow=&HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&author1=lynch&andorexactfulltext=and&searchid=1&FIRSTINDEX=0&sortspec=relevance&resourcetype=HWCIT

El darwinismo cuántico y la realidad objetiva.

¿Cómo surge una realidad objetiva a partir del mundo cuántico? La interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, la considerada estándar, parece apuntar a una realidad subjetiva, dependiente del observador. Esta interpretación lleva a la pregunta ¿existe el universo cuando nadie mira?
Todas las versiones de la interpretación de Copenhague incluyen al menos una versión metodológica formal para el colapso de la función de onda en la que los valores no observados se eliminan de las consideraciones posteriores.
Desde un punto de vista subjetivista, el que afirma que la función de onda representa nada más que conocimiento, el colapso de la función de onda puede interpretarse como que un observador se informa sobre algo que antes era ambiguo. Esta ambigüedad, esta falta de objetividad, era lo que rechazaba Einstein de esta interpretación.
¿Es posible una interpretación objetiva de la mecánica cuántica? Intentos ha habido, con diferentes aproximaciones. Uno de los más recientes y, desde nuestro punto de vista, más interesantes es el denominado darwinismo cuántico. Lo que viene a afirmar es que nosotros no interactuamos con el mundo cuántico directamente sino con su entorno. Por ejemplo, cuando se miden las propiedades de un ion lo que se mide realmente son las alteraciones que produce su presencia en el campo electromagnético. El entorno sería pues un testigo activo, un reportero que no sólo observa pasivamente sino que decide qué información proporcionar.
Por lo tanto, la decoherencia del sistema cuántico se produciría al interaccionar con el entorno. El entorno almacenaría información acerca del mismo. Cuando existen muchas copias, la información es redundante y efectivamente objetiva o, dicho de otra manera, distintos observadores obtienen el mismo resultado, pero ninguno puede cambiarlo o borrarlo. Cuando la información acerca de un observable es redundante, la información de los observables complementarios se hace inaccesible y deja de existir de forma efectiva. Esta proliferación selectiva de información “apta” a expensas de la incompatible (complementaria) es darwinismo cuántico.

S.E.P.: http://plato.stanford.edu/entries/qm-copenhagen/
New Scientist: http://www.newscientist.com/article.ns?id=mg19426104.700&feedId=quantum-world_rss20
Artículo original: http://www.arxiv.org/abs/0704.3615

El tercer paso: de la química a la biología

Cuando se considera el origen químico de la vida se suele hablar de cómo las moléculas básicas pueden generarse en la Tierra o en el medio interestelar, de cómo se forman membranas lipídicas más o menos espontáneamente, etc. Pero ¿cómo se hace la química biología? ¿Qué mecanismos químicos sencillos podrían constituir el inicio de una selección natural, de una evolución?

Un concepto clave para elaborar un modelo que responda a las preguntas anteriores es el de red: las moléculas deben depender de la presencia de otras para que de esta manera se asocien y formen una micro red “cooperativa”. Un equipo de la Universidad de California en San Francisco ha publicado recientemente un modelo que intenta responder a estas cuestiones. El modelo es extremadamente sencillo y se basa en la química de los catalizadores que, en medios biológicos, son las enzimas.

Imaginemos dos catalizadores en disolución, A y B. Si el producto de la reacción que cataliza A es el reactivo de la que cataliza B, B se verá atraído hacia A por el hecho de que ese compuesto en común no estará de otra manera ampliamente disponible en el medio. Por este sencillo mecanismo fisicoquímico, las reacciones químicas podrían asociarse espontáneamente (estocásticamente, si se prefiere) para formar cadenas reactivas en disolución. De esta manera los catalizadores A y B formarían complejos AB basados en los gradientes de concentración de los substratos o productos que tienen en común.

De acuerdo con este modelo, estos procesos de auto-asociación de los catalizadores se asemejarían a otros procesos de “innovación estocástica”, como la evolución darwiniana en biología que implica una búsqueda entre opciones, una selección entre estas opciones y una estabilidad de esa selección. Al igual que los procesos darwinianos, este simple proceso químico presenta cooperación, competición, innovación y una preferencia por la consistencia.

USCF: http://pub.ucsf.edu/newsservices/releases/200706082/
Artículo original: http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0703522104v1

Aniones en el espacio

Hace poco comentábamos la detección en TMC-1 (Taurus Molecular Cloud) de propileno (http://http://cesartomelopez.blogspot.com/2007/07/nuevas-e-inesperadas-huellas.html). Esta nube fría y oscura se está revelando como un auténtico caldo del puchero: un equipo del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics acaba de anunciar la detección de un anión de 8 carbonos (octatetrainilo). La confirmación del descubrimiento no ha tardado en llegar pues, en paralelo, un equipo del NRAO ha detectado esta misma molécula en la envoltura de la gigante roja evolucionada IRC +10216, que también presenta un amplio surtido de compuestos (véase http://cesartomelopez.blogspot.com/2007/07/el-segundo-paso-hacia-la-vida.html).

¿Qué importancia tiene encontrar un anión y de una cadena tan larga? Hasta este descubrimiento se pensaba que la vida de una molécula cargada negativamente en el espacio era muy pequeña, ya que la radiación ultravioleta arrancaría electrones con facilidad. Sin embargo los aniones son sorprendentemente abundantes en estas regiones. Por lo tanto es fundamental una revisión profunda de nuestros conceptos sobre la química interestelar, como ya apuntamos al hablar del hallazgo de propileno. Las bases teóricas sobre las que se elabora el catálogo de qué se puede encontrar no son válidas. Y este catálogo de sospechosos es muy importante ya que se precisa realizar preliminarmente ensayos en laboratorio para definir las huellas dactilares de los compuestos que después se buscarán entre los datos de los radiotelescopios.

Esta es el tercer anión detectado, todos en menos de un año, en ambientes muy diferentes lo que nos hace preveer que serán detectados muchos más.

En PhysOrg: http://www.physorg.com/news104418832.html
Center for Astrophysics: http://cfa-www.harvard.edu/press/2007/pr200718.html
NRAO: http://www.nrao.edu/pr/2007/biganion/

¡Qué bien hueles! (Spinoza 3 - Descartes 0)

Las feromonas son compuestos parecidos a las hormonas emitidos por un individuo que, cuando son detectados por los receptores hormonales de otro individuo, afectan a su psicología y comportamiento. En muchos animales las feromonas son detectadas por el órgano vomeronasal (OVN) localizado en la nariz, que envía señales a las regiones del cerebro implicadas en la homeostasis (la regulación de la fisiología, para entendernos) y el comportamiento sexual.

¿Afectan las feromonas al comportamiento humano? ¿Hay base científica para una campaña publicitaria como las que suele hacer AXE (ver anuncio en el enlace más abajo)? ¿Influye la orientación sexual en la respuesta?

Hasta hace poco se pensaba que el OVN en humanos era un vestigio y no funcional. Sin embargo hace 35 años Martha McClintock ya demostró que la exposición de mujeres a extractos de sudor de otras mujeres tenía el efecto de sincronizar sus ciclos menstruales. Estudios realizados recientemente han demostrado que mujeres expuestas nasalmente a androstadienona, un compuesto andrógeno que se encuentra en el sudor de las axilas de los hombres, mostraban todo un conjunto de respuestas fisiológicas y psicológicas, incluso cuando el olor de esta sustancia era disimulado o cuando se aplicaba directamente sobre el OVN de forma que las mujeres no pudieran olerlo. La exposición a androstadienona hace que las mujeres se sientan menos tensas y nerviosas, reduciendo su ritmo cardíaco, la conductividad de la piel y otras medidas de la excitación nerviosa. Lo que es aún más interesante, la tomografía por emisión de positrones muestra que la exposición a androstadienona causa la activación del hipotálamo (una región implicada en el comportamiento sexual y en el control de las hormonas reproductivas, entre otras funciones homeostáticas) en mujeres heterosexuales y hombres homosexuales, mientras que en hombres heterosexuales y mujeres homosexuales sólo activa los centros olfativos. Por otro lado, un compuesto estrógeno producido por las mujeres (estratetraenol), activaba el hipotálamo de los hombres heterosexuales y mujeres homosexuales pero sólo las áreas olfativas en hombres homosexuales y mujeres heterosexuales.

Al ocurrir este fenómeno a un nivel no consciente, ¿qué nos dice sobre nuestra presunta libertad de elección? Además, si está presente en humanos, como parece, nos une de nuevo filogenéticamente con los demás animales, representando otro tanto a favor de Spinoza en su particular partido con Descartes.

Efectos de la androstadienona: http://www.jneurosci.org/cgi/content/abstract/27/6/1261
Efectos del estratetraenol: http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/103/21/8269
Anuncio Axe: http://www.vayatele.com/2006/06/10-anuncio-axe-touch

Movimiento para la vida sintética

Habitualmente los propios desperdicios son perjudiciales para un ser vivo por lo que éste debe poseer mecanismos para evacuarlos de forma eficiente, lo que incluye su alejamiento. Por otra parte un ser vivo debe poseer una forma eficaz y eficiente de encontrar nutrientes. En términos de seres vivos unicelulares estos dos requisitos se resumen en uno: capacidad de desplazarse.

Cuando aún no se ha conseguido la primera célula sintética ya se están dando los pasos a nivel de investigación para dotarlas en un futuro de capacidad de movimiento. No estamos hablando de flagelos o cilios, algo demasiado complejo, sino un sistema fisicoquímico basado en los gradientes de concentración de, en su momento, nutrientes.

Desde el momento en que un líquido con una alta tensión superficial empuja con más fuerza el líquido circundante que uno con baja tensión superficial, la presencia de un gradiente en la tensión superficial causará que una gota de líquido soluble o parcialmente soluble se desplace buscando el equilibrio. Por su parte el gradiente de tensión superficial puede ser a su vez debido a un gradiente de concentración o a un gradiente de temperatura, ya que la tensión superficial depende de ésta. Este fenómeno se denomina el efecto Marangoni.

Basándose en el efecto Marangoni, científicos de una compañía italiana llamada ProtoLife, de Venecia, y de la Universidad de Tokyo han realizado el siguiente experimento: crearon gotas de un milímetro de diámetro dejando caer nitrobenceno que contenía anhídrido oleico en agua alcalina tratada con un tensioactivo.

Las gotitas de aceite desarrollaron rápidamente pequeñas estructuras internas parecidas a burbujas. Una reacción química es la causante de la diferencia de tensión superficial en los polos de cada gotita, el anhídrido oleico al reaccionar con el agua da ácido oleico. Las burbujitas se mueven por el límite exterior de una gotita hacia el polo con menor tensión superficial y entonces se mueven a través del centro hacia el otro extremo. Esto causa que la gotita se desplace en el mismo sentido que las burbujitas que se mueven por el centro. El control del movimiento podría realizarse regulando la acidez.

Ahora sólo queda idear un uso práctico del fenómeno. En cualquier caso, lo importante es que permite ser más abiertos a la hora de imaginar cómo podrían llegar a desplazarse las células artificiales.



ProtoLife: http://www.protolife.net/
Artículo original (DOI: 10.1021/ja0706955):
http://pubs.acs.org/journals/jacsat/

¿Es realmente necesario el cerebro?

¿Sería viable vivir con una reducción del 75% del cerebro? Dependiendo de lo que se conservase, podríamos responder que sí. Pero ¿podríamos llevar una vida completamente normal? Aquí nos inclinamos a responder que no. La (presunta) famosa frase de Galileo “y, sin embargo, se mueve” parece apropiada cuando nos enfrentamos al caso descrito por el Dr. Feuillet en The Lancet, un neurólogo de la Universidad Mediterránea de Marsella (Francia).

Las pruebas hechas al cerebro de un paciente revelan que una enorme cámara (un ventrículo) llena de líquido ocupa la mayor parte del espacio del cráneo, dejando poco más que una delgada capa de tejido cerebral, lo que implica una reducción de más del 50% al 75%, en palabras del Dr. Feuillet.

El paciente padeció hidrocefalia de niño recibiendo tratamiento médico hasta los 14 años y, cuando fue al hospital por una dolencia en una pierna, fue sometido a tomografía computerizada y a resonancia magnética. Las pruebas revelaron que la totalidad del cerebro aparecía reducido (los lóbulos frontal, parietal, temporal y occipital) en ambos hemisferios. Las regiones afectadas controlan el movimiento, la sensibilidad, el lenguaje, la visión, la audición y las funciones cognitivas y emocionales.

El paciente está casado, con dos niños y es funcionario. Los tests de inteligencia establecen su nivel en normal-bajo, en ningún caso retrasado.

La conclusión preliminar, a falta de una autopsia, sería que el cerebro es muy plástico y que puede adaptarse a daños ocurridos en el periodo pre y postnatal cuando se trata adecuadamente.

No es la primera vez que se informa de un caso como este. De hecho, John Lorber estudió los efectos de la hidrocefalia en el cerebro desde los años 60 encontrando algunos casos similares y llegando a preguntarse “¿es el cerebro realmente necesario?”.

Sobre Sorber: http://flatrock.org.nz/topics/science/is_the_brain_really_necessary.htm
New Scientist (para ver fotos): http://www.newscientist.com/article/dn12301-man-with-tiny-brain-shocks-doctors.html
The Lancet: http://www.thelancet.com/

Vida de síntesis

Células y no monstruos de Frankenstein, no nos vayamos a confundir. Estamos muy cerca de conseguir vida sintética, es algo que puede ocurrir en cuestión de meses o, a lo sumo, unos pocos años; depende del dinero disponible. Existen dos aproximaciones al asunto. Equipos que están investigando la posibilidad de crear una célula a partir de los ingredientes químicos básicos. El equipo del Dr. Murtas del Centro Enrico Fermi de la Universidad de Roma, por ejemplo, ha conseguido iniciar el proceso de síntesis de proteínas en esferas autoensamblantes tipo célula limitadas por membranas de lípidos (liposomas). Esto es claramente distinto de una célula viva, y para obtener algo inequívocamente vivo el material genético necesita copiarse a sí mismo, y las vesículas dividirse. Con esto en mente, Murtas y sus colegas están intentando incorporar dentro de las vesículas genes para enzimas que puedan formar nuevos lípidos, que esperan que hagan crecer los liposomas hasta el punto en que se dividan para formar vesículas hijas. El objetivo de Murtas al intentar crear células sintéticas es establecer un modelo de lo que ocurrió cuando surgieron las primeras formas de vida.

Una forma completamente distinta de abordar el problema es la de Craig Venter, del instituto homónimo. Venter y su equipo han estado trabajando durante años para desarrollar un genoma mínimo que contiene menos de 400 genes pero que en cualquier caso tiene todo lo que se necesita para mantener una célula viva. El próximo paso será sintetizar el genoma mínimo y ponerlo en una célula bacteriana. La técnica para conseguir esto último parece que ya está a punto. A principios del mes de julio se anunció que habían conseguido transplantar con éxito el genoma de Micoplasma mycoides a un parásito relacionado llamado Micoplasma capricolum. Venter ha intentado patentar su genoma mínimo. Sus objetivos parecen mercantiles: y es que el poder crear células a la carta permite construir microfábricas de productos bioquímicamente activos...y rentables.

J. Craig Venter Institute: http://www.jcvi.org/
El equipo de Murtas (Minimal Cell Project): http://www.plluisi.org/grl_res_index.html#MINICELL
New Scientist: http://www.newscientist.com/article/mg19526114.000-countdown-to-a-synthetic-lifeform.html

Nuevas e inesperadas huellas

Los investigadores pensaban que el medio interestelar, caracterizado por una temperatura muy baja (10 grados por encima del cero absoluto) y una densidad bajísima (como máximo un millón de partículas por centímetro cúbico), favorece las especies reactivas insaturadas en hidrógeno como los radicales o las cadenas carbonadas. Las especies saturadas estarían presentes según este modelo en fase condensada (sólida) pero no en fase gaseosa. Decimos pensaban porque un equipo de científicos españoles, franceses y alemanes ha detectado propileno en el seno de la nube oscura TMC-1 (Taurus Molecular Cloud), una región formada principalmente por polvo y sin estrellas, relativamente próxima, a 450 años-luz. Han empleado para ello el radiotelescopio de 30m del IRAM en Sierra Nevada (Granada, España).
El propileno estaba completamente ausente de los modelos químicos elaborados hasta ahora. Este descubrimiento demuestra que los modelos de reacciones químicas en el seno de estos objetos difusos continúan siendo muy incompletos y que la riqueza química del medio interestelar está lejos de ser conocida en todos sus detalles.

Artículo original (PDF): http://uk.arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0707/0707.1308v1.pdf
Futura Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/sinformer/actualites/news/t/chimie-1/d/propylene-decouverte-dune-nouvelle-molecule-interstellaire-dans-tmc-1_12420/
IRAM: http://iram.fr/

El eje del mal (cosmológico)

Según el modelo estándar, el universo es isótropo, esto es, más o menos igual en todas partes. Sin embargo en 2005, Kate Land y Joao Magueijo del Imperial Collage de Londres detectaron un curioso patrón en el mapa del fondo de microondas (Cosmic Microwave Background, CMB) creado por el satélite WMAP de la NASA. Parecía mostrar que algunos puntos fríos y calientes en el CMB no estaban distribuidos al azar, como se suponía, sino alineados en lo que Magueijo denominó “el eje del mal”.

Dos estudios posteriores han confirmado la existencia del eje del mal. Por una parte Husemékers de la Universidad de Lieja encontró que en 355 quásares analizados, cuanto más cercanos al eje la polarización estaba más ordenada de lo previsto. Tomados en su conjunto, los ángulos de polarización parecen formar un sacacorchos alrededor del eje. Por otro lado, el análisis de 1660 galaxias espirales llevado a cabo por Longo de la Universidad de Michigan mostró que los ejes de rotación de la mayoría de las galaxias parecen alinearse con el eje del mal. La probabilidad de que esto ocurra al azar es menor del 0,4%.

Land ha dicho: “Es una afirmación imponente y alarmante que, si cierta, nos fuerza a presentar un nuevo marco para la cosmología”. Su equipo ha lanzado un proyecto para que el público ayude a confirmar la existencia del eje del mal clasificando visualmente la orientación de más de un millón de galaxias, Galaxy Zoo.

Especulando, ¿no será esta anisotropía un residuo de un universo anterior que ha sobrevivido al gran rebote?

Para colaborar en el proyecto: http://www.galaxyzoo.org/
El artículo de Longo: www.arxiv.org/astro-ph/0703325
New Scientist: http://space.newscientist.com/article/mg19425994.000-axis-of-evil-a-cause-for-cosmic-concern.html

¿Cómo explica usted esto Sr. Darwin?

Si la lógica darwinista se siguiera a rajatabla debería haber enfermedades, denominadas hereditarias por tener una base genética, que deberían haber desaparecido ya. Y sin embargo su incidencia no sólo no disminuye sino que se mantiene estable. Este desafío a la teoría darwinista es algo a lo que siempre le he dado muchas vueltas y del que, finalmente, estoy empezando a comprender sus causas.
La clave está en que la estructura del genoma humano no es estática, sino dinámica. Llegó a pensarse que los humanos compartimos el 99,9% del genoma y que el 0,1% restante justificaría las diferencias entre nosotros. Hoy en día se estima que este porcentaje asciende al menos al 0,2. Se cree que el genoma de dos individuos de una población humana difiere más a nivel estructural que al nivel de secuencia de nucleótidos: 0,08% a nivel nucleótido y más del 0,12% a nivel estructural. Una parte importante de esta variabilidad del genoma se debe a grandes inserciones y borrados que se denominan colectivamente como variaciones en el número de copias (VNC; CNV en inglés).
Las mutaciones frecuentes y espontáneas de número de copias pueden jugar un papel predominante en cualquier enfermedad hereditaria cuyo efecto sobre la capacidad reproductiva y su prevalencia en la población parezcan desafiar la lógica darwiniana.

El Mundo: http://www.elmundo.es/elmundosalud/2007/02/14/biociencia/1171448792.html
Harvard Gazette:
http://www.news.harvard.edu/gazette/2006/11.30/99-genome.html
(En profundidad) Nature:
http://www.nature.com/ng/journal/v39/n7s/index.html

¿Qué huellas buscamos?

Desde que vi el capítulo de Cosmos en el que Carl Sagan especulaba cómo podría ser la vida en otros planetas, mi concepción de lo que puede ser llamado vida ha estado muy abierta. Así por ejemplo, Sagan y Salpeter imaginaban la posible existencia de unos seres basados en y que vivían entre nubes de amoníaco, capaces de soportar las altas presiones de la atmósfera joviana y que flotaban en ella entre límites claramente definidos sin necesidad de ninguna superficie. Imaginó asimismo otra especie, depredadora de la primera, los cazadores, con forma de platillo volante.

Para mi sorpresa, esta apreciación que yo pensaba ya asumida de que la vida puede adoptar distintas bases químicas no es compartida por la comunidad científica en general o, al menos, eso se desprende del último informe emitido por el Consejo de Investigación Nacional de los Estados Unidos titulado “The Limits of Organic Life in Planetary Systems” [Los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios]. En este informe se dicen cosas como: “Nuestra investigación ha puesto de manifiesto que la vida es posible en formas diferentes a las de la Tierra”.La asunción tácita de que la vida extraterrestre utilizaría la misma arquitectura bioquímica que la vida en la Tierra realmente significa que los científicos han limitado artificialmente el rango a la hora de pensar en qué lugares podría encontrarse vida extraterrestre, dice el informe. La asunción de que la vida requiere agua, por ejemplo, ha limitado el pensamiento sobre los posibles habitats de Marte a aquellos lugares en los que se pensaba que podía haber agua líquida o podía haber corrido en algún momento, tales como la subsuperficie profunda. Sin embargo, de acuerdo con el comité que ha redactado el informe, líquidos como el amoniaco o la formamida podrían también funcionar como biodisolventes (líquidos que disuelven las sustancias en un organismo) aunque con una bioquímica muy diferente.

A esta gente que ha descubierto 27 años después el Mediterráneo que describió Sagan les voy a mandar una reproducción (arriba) de cómo imaginó éste que podrían ser esas formas de vida…por si ahorramos tiempo y dinero.

El informe completo (en inglés): http://www.nap.edu/catalog/11919.html

Petróleo, cacahuetes y abstracción. (Spinoza 2 - Descartes 0)

Imagine el lector que es propietario de un campo petrolífero. Los estudios geológicos indican que el petróleo está contenido en una bolsa en forma de campana. Desafortunadamente, los técnicos indican que, por diversos motivos, la intubación sólo puede llegar a la mitad de la altura de la bolsa. Esto implicaría que el 50% del petróleo no sería accesible. ¿Se le ocurre al lector algún método sencillo para sacar ese petróleo?

Los procesos mentales que provocan un planteamiento como el anterior se denominan pensamiento abstracto. Usted tiene que imaginar qué pasaría si hace esto o lo otro antes de llevarlo a cabo. Esta capacidad para la abstracción se pensaba que era única de los humanos. Ahora Natacha Mendes et al. han publicado un artículo en Biology Letters en el que muestran que los orangutanes son capaces de enfrentarse a un problema como el planteado más arriba y resolverlo. En palabras de la autora:

“Investigamos el uso del agua como herramienta enseñando a 5 orangutanes (Pongo abelli) un cacahuete fuera de su alcance flotando en el interior de un tubo vertical transparente. Todos los orangutanes cogieron agua de un bebedero y la escupieron dentro del tubo para tener acceso al cacahuete. Los sujetos necesitaron un promedio de tres bocanadas de agua para conseguir el cacahuete”.

Lo interesante del caso es que los orangutanes no llegaron a este método por ensayo y error, sino que lo hicieron a la primera en todos los casos. Un nuevo indicio de que la evolución de las capacidades mentales corrió paralela a la de las capacidades físicas.

¿Qué hacemos con el petróleo, entonces? Pues imitar a los orangutanes. Introducimos dos tubos en vez de uno hasta la altura permitida. Por uno de ellos extraemos el 50% del petróleo de la parte alta de la bolsa. Cuando el nivel de la bolsa está a punto de alcanzar la boca de los tubos comenzamos a inyectar agua por el segundo tubo. Al ser el agua más densa que el petróleo se irá al fondo acercando de esta manera el petróleo a la boca del tubo succionador.

El Mundo: http://www.elmundo.es/elmundo/2007/07/05/ciencia/1183628741.html

Biology Letters: http://www.journals.royalsoc.ac.uk/content/71275735167117jl/

Huellas del segundo paso.

Las moléculas que forman los pilares básicos para la vida no se encuentran solamente en la Tierra. Decíamos ayer que versiones sencillas, y no tan sencillas, de ellas pueden encontrarse en el espacio interestelar. También en los meteoritos y en los cometas se han detectado. Dos reflexiones acuden a nuestra mente. Por una parte, parece que la vida está esperando para surgir solamente un ambiente propicio y, por otra, la Tierra no debería ser un caso único.
Los resultados que hoy publica Nature obtenidos por la sonda Cassini en sus sobrevuelos de Hiperión, la luna de Saturno, revelan la presencia de hidrocarburos combinados con hielo de dióxido de carbono en su superficie. Una circunstancia ideal para que la fotoquímica colabore en la creación de moléculas aún más complejas. Como dice el Dr. Cruikshank, investigador principal del artículo, “esto no significa que hallamos encontrado vida, sino una indicación más de que la química básica necesaria para la vida está extendida por el universo”.

Nature: http://www.nature.com/nature/journal/v448/n7149/abs/nature05948.html
Hiperión: http://es.wikipedia.org/wiki/Hiperión_(luna)

El segundo paso hacia la vida.

Siempre he estado interesado en el origen de la vida y, particularmente, en los primeros pasos: la evolución química. Conocemos que el origen de los elementos químicos está en la vida de las estrellas; se forman mediante reacciones de fusión en el interior de ellas. Somos polvo de estrellas. Es más complicado establecer el origen de las moléculas. Uno tiene la impresión de que las moléculas necesarias para la vida sólo pueden formarse en un ambiente como el de la Tierra primigenia, tal y como mostró el experimento de Miller y Urey (para confirmar la hipótesis de Oparin) y tiende a descartar la presencia de dichas moléculas en el medio interestelar.
Uno de los elementos que uno no espera encontrar formando parte de una molécula en el espacio es el fósforo. Primero porque es un elemento raro (poco abundante) y después porque tiene una tendencia enfermiza a formar enlaces lábiles (fácilmente rompibles). Así, por ejemplo, la vía preferida para el transporte e intercambio de energía en los organismos vivos (metabolismo celular) es el paso en un sentido y el otro de adenosín trifosfato (ATP) a adenosín di y monofosfato. Sin embargo, para la vida tal y como la conocemos el fósforo es fundamental, no sólo para el ATP sino también porque participa en el ADN y el RNA.
La Dra. Ziurys usando un radiotelescopio de 10m ha confirmado la presencia de cianuro de hidrógeno (HCN), monóxido de silicio (SiO), cloruro sódico (NaCl) y, para nuestra sorpresa, nitruro de fósforo (PN) en VY Canis Majoris. Este es el segundo compuesto de fósforo encontrado después de que en 1990 el Dr. Guelin hallara carburo de fósforo libre en IRC+10216. La lista de compuestos detectados empieza a ser impresionante.

Experimento de Miller y Urey: http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Miller_y_Urey
Detección de PN: http://space.newscientist.com/channel/astronomy/astrobiology/dn12140
Lista de moléculas detectadas: http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Lista_de_moléculas_detectadas_en_el_medio_interestelar

De la gran explosión al gran rebote.

En un artículo anterior en este blog hablábamos de la teoría cuántica de bucles. En un artículo que se publicará en el número de agosto de Nature Physics, el Dr. Bojowal de la misma universidad que el autor de la teoría cuántica de bucles, presenta un modelo matemático que puede usarse para derivar nuevos detalles sobre las propiedades de un estado cuántico cuando viaja a través del gran rebote (Big Bounce), que reemplaza la idea clásica del gran estallido (Big Bang) como comienzo de nuestro universo. Esta es la primera descripción matemática en establecer de forma sistemática la existencia del Big Bounce y en deducir propiedades de un universo anterior del que surgió el nuestro.

La parametrización empleada en el modelo ha permitido llegar a otra conclusión interesante: los universos sucesivos no son réplicas perfectas unos de otros ya que uno de los parámetros no sobrevive al Big Bounce.

Muchos creacionistas se apresuraron a abrazar la teoría del Big Bang. El Big Bounce que implicaría que no hay creación ni teleología vendría a dar la razón a la visión hindú del cosmos...¿o no?


En Experientia docet: http://cesartomelopez.blogspot.com/2006/11/rizando-el-rizola-alternativa-la-teora.html
En PhysOrg: http://www.physorg.com/news102516861.html