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¿Por qué es nuestro Sistema Solar tan distinto? ¿Qué hizo que la atmósfera terrestre no fuera de hidrógeno y que nuestra masa fuera baja? Una nueva investigación sugiere que antes de la Tierra, otros planetas existieron cerca del Sol



Por Glenys Álvarez

Los investigadores que estudian nuestro Sistema Solar nos dicen que somos distintos. No representamos a los otros que han sido descubiertos, como dijo las astrónoma chilena Bárbara Rojas-Ayala, en una entrevista para la revista Órbitas Científicas, “nuestro Sistema Solar es bien particular, nosotros no somos la regla”. Ahora, un nuevo estudio cuyos resultados fueron obtenidos mediante simulaciones computacionales, nos dice que estas diferencias pueden provenir de la presencia de otros planetas mucho más masivos que la Tierra (súper-Tierras) y el papel del gigante Júpiter en su destrucción.

Mucho antes de que se formaran Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, existían unos planetas masivos en el interior del Sistema Solar, planetas más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno, que fueron devorados por el Sol debido a un cambio en sus órbitas. Ese cambio se lo deben a la relación entre Júpiter y Saturno y la danza que ejecutaron en los primeros millones de años de vida en el disco protoplanetario.

Konstantin Batygin, científico planetario de Caltech, y Gregory Laughlin de la Universidad de California en Santa Cruz, hicieron cálculos y simulaciones basados en resultados de investigaciones anteriores que resuelven preguntas como ¿por qué los planetas terrestres en nuestro sistema tienen baja masa en comparación con los planetas orbitando otras estrellas? De acuerdo con los investigadores, las órbitas de Júpiter jugaron un papel estelar en la gran obra de la evolución del sistema.

“Nuestro trabajo sugiere que la migración interior-exterior de Júpiter podría haber destruido una primera generación de planetas y haber sentado las bases para la formación de los planetas terrestres de masa empobrecida que nuestro sistema solar tiene hoy”, dijo Batygin. “Todo esto encaja a la perfección con otros acontecimientos recientes en la comprensión de cómo el sistema solar evolucionó, además de que llena grandes vacíos sobre nuestro particular hogar”.

En primer lugar, los sistemas de exoplanetas que conocemos son bien diferentes al nuestro. Las estrellas, algunas parecidas al sol, tiene planetas que las orbitan, sin embargo, están bien cercanos a ellas. En nuestro sistema no es así pues muy poco encontraremos más allá de Mercurio, quizás asteroides y un poco de basura espacial, pero no más planetas. Lo contrario es lo que se han encontrado alrededor de otras estrellas, donde los planetas no sólo son mucho más masivos que la Tierra sino que orbitan cerca de su estrella.

Primero está Júpiter, planeta crítico para entender la evolución de nuestro vecindario. En 2001 y 2011, dos estudios elaborados por equipos en la Universidad Queen Mary de Londres y en el Observatorio de Niza, hablan de los primeros millones de años del sistema, cuando el Sol era joven y aún existía el disco protoplanetario a su alrededor. La formación del cuerpo planetario gigante de Júpiter estaba integrada en el disco de gas y polvo y con el tiempo, Júpiter comenzó a adquirir tanta masa que se convirtió en un cuerpo gravitacionalmente influyente, lo que ayudó a que limpiase una brecha en el disco cerca de él; como el Sol también limpiaba un poco del disco a su alrededor, la órbita de Júpiter comenzó a rodar hacia el interior del sol, como si se encontrara en una gigantesca cinta transportadora.

Es aquí donde entra el papel de Saturno. Batygin dice que si no hubiera sido por Saturno, Júpiter eventualmente hubiese caído dentro del Sol, pero cuando comenzó a formarse Saturno, después de Júpiter, los dos planetas se acercaron lo suficiente y se unieron en una relación especial llamada resonancia orbital, “donde sus periodos orbitales eran racionales y Saturno, por ejemplo, completaba dos órbitas alrededor del Sol en el mismo tiempo en que Júpiter completaba una, y ese baile comenzaba a ejercer una influencia gravitatoria entre ambos.

“Esa resonancia permitió que los dos planetas abrieran una brecha mutua en el disco que causaba que todo el gas se moviera hacia el exterior, una situación que hizo que la dirección de la migración planetaria cambiara hacia el otro lado, a ese escenario se la ha llamado el 'Grand Tack', los planetas migran hacia adentro y luego cambian de dirección drásticamente, algo así como un barco que dobla alrededor de una boya”, expresó Batygin.

Mientras tanto, ¿qué pasaba con los planetas más cercanos al Sol?

Y es aquí donde entran unos planetas primordiales que ya no están con nosotros, las súper-Tierras. Según sus cálculos, fue un momento realmente violento, pues estos masivos planetas fueron empujados hacia el Sol por la órbita de Júpiter, a medida que estas súper-Tierras se acercaban al sol, sus órbitas se convertían en elípticas lo que hacía que colisionaran unos con otros; de hecho, una vez cada 200 años chocaban otra vez, descomponiéndose y enviando muchos de estos residuos hacia el sol. No obstante, no todo el material planetario caía en la estrella pues algunos se devolvían, además, sólo es necesario el 10% del material que Júpiter barrió hacia el sol para producir a Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Precisamente, los investigadores hicieron simulaciones sobre lo que ocurriría en un sistema de exoplanetas conocido como Kepler-11, el cual tiene seis súper-Tierras con una masa combinada de 40 veces la de nuestro planeta, y descubrieron que estos planetas gigantes caerían dentro de su estrella en 20 000 años.

Luego de toda esta violencia, se necesitarían millones de años para que estos planetesimales o residuos planetarios se agruparan y formaran los planetas terrestres, lo cual concuerda con la información actual que dice que la Tierra se formó entre 100 a 200 millones de años después del nacimiento del Sol. Más aún, esto podría explicar también por qué la Tierra carece de una atmósfera de hidrógeno.

“Nos formamos de estos desechos volátiles”, dice el investigador.

Y es eso lo que nos diferencia de los demás sistemas exoplanetarios. La violenta evolución del sistema es lo que ha permitido que nuestro planeta sea tan poco común a los demás que hoy conocemos, es lo que ha permitido, además, la posibilidad de la atmósfera terrestre, el agua y la vida.

El estudio fue publicado en PNAS.
Más información en inglés: http://www.caltech.edu/news/new-research-suggests-solar-system-may-have-once-harbored-super-earths-46017
Crédito de imagen: K. Batygin / Caltech

Aquí otra noticia interesante sobre el viaje de la luz por el universo:http://www.hechosdehoy.com/el-eco-de-luz-de-una-pareja-de-e…
Esta noticia fue publicada en el diario Science: www.science.com

Año tras año, la genética forense desarrolla nuevas técnicas para atrapar criminales y eliminar sospechosos, el objetivo es que las evidencias sean más precisas y con menos margen de error. Ahora, investigadores se acercan a dibujar el rostro de un criminal con el simple análisis de un fragmento de tu ADN



Por Glenys Álvarez

En 1986, el científico británico Alec Jeffreys puso a prueba el análisis de ADN para resolver un crimen. Jeffreys había estado trabajando durante años en obtener una forma para distinguir el ADN de cada persona con más precisión que una huella digital.

Mientras tanto, en Estados Unidos Kary Mullis experimentaba con lo que se conoce como reacción en cadena de la polimerasa. Ambas técnicas hoy sirven para analizar múltiples fragmentos de ADN que dan lugar al patrón tradicional de código de barras que permite una mayor precisión a la hora de detener o eliminar personas de listas de crímenes. Precisamente, en 1987 en Florida, el violador Tommy Lee Andrews fue la primera persona en ser condenada en Estados Unidos, por los resultados del análisis de ADN.

Hoy en día, Reino Unido tiene el archivo de datos de ADN más grande en todo el mundo, con más de dos millones de fragmentos de ADN de individuos. Y aunque los problemas éticos continúan a la orden del día, especialmente respecto a la privacidad y lo que podría ser el mal uso de esta información por parte de compañías de seguros médicos, por ejemplo, la genética forense ha desarrollado aún más formas de utilizar el ADN a favor de las víctimas. No sólo eso, personas que han estado en prisión durante años por crímenes que no cometieron, han podido obtener su libertad cuando abogados abrieron sus casos y descubrieron mejor información con pruebas de ADN.

Ahora, otro tipo de análisis está en desarrollo. Se trata de sacar tu retrato del análisis de un fragmento de tu genoma. Sabemos bien que el ADN puede decirnos el color de tu piel, algunos colores del cabello y de tus ojos; no obstante, los científicos han ido más allá, descubriendo otros patrones en el rostro de la persona que pueden ser inferidos a través del análisis de fragmentos de ADN encontrados en la escena del crimen.

En 2012, por ejemplo, un equipo dirigido por Manfred Kayser del Centro Médico de la Universidad Erasmus en Rotterdam, Países Bajos, identificó cinco variantes genéticas que pueden decirnos algunas formas de la cara de una persona.

“En el estudio, se buscaron genes que afectan las posiciones relativas de nueve puntos de referencia faciales, incluyendo el centro de cada globo ocular y la punta de la nariz”, escribieron los investigadores.

El año pasado, un equipo dirigido por Mark Shriver, de la Universidad Estatal de Pensilvania, seleccionó 592 personas descendientes de África Occidental y Europa que vivían en Estados Unidos, Brasil y Cabo Verde. Hicieron una máscara digital de todas estas caras y las combinaron, obteniendo así una cara promedio; desde allí, los investigadores medirían variables, características tales como la fuerza del arco superciliar, la separación entre los ojos, la anchura de la nariz, y la forma del surco del filtrum o subnasal, cualidades que han sido casi imposibles de trazar de forma científica ya que los genes exactos que controlan estas formas sutiles son evasivos y numerosos. En estos experimentos, el sexo y la ascendencia fueron primordiales, es decir, si te ves como hombre o mujer y si pareces más un italiano o un ghanés.

“Las diferencias entre la ascendencia europea y africana se pueden encontrar en los labios y la nariz, mientras que las diferencias entre los sexos se pueden encontrar alrededor de los ojos, las mejillas y el puente de la nariz”, escribió el equipo para el diario PLoS.

Los científicos continúan desarrollando avances en el área. En enero de este año, la doctora Susan Walsh, especialista en genética forense en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Indiana-Purdue en Indianapolis, Estados Unidos, ha sido galardonada con 1,1 millones de dólares del Departamento del Instituto Nacional de Justicia de Estados Unidos para desarrollar y mejorar las herramientas de inteligencia con ADN, especialmente aquellas que pueden ayudar a identificar a sospechosos desconocidos, autores de crímenes y personas desaparecidas.

Walsh explica que se trata de analizar el fenotipo de ADN forense para predecir las características externamente visibles a partir de material genético.

“Predecir el color cuantitativo, no sólo si es azul o marrón sino la sombra precisa o el pigmento, en términos de los ojos, el pelo o color de la piel de un individuo desconocido, puede ayudar en la aplicación de leyes, a los arqueólogos y a otros investigadores que necesitan información para identificar a una persona específica o determinar una reserva potencial de sospechosos tanto en su acusación como en la eliminación de los mismos”.


La imagen es del doctor Mark Shriver, de la Universidad Estatal de Pensilvania, donde nos muestra ejemplos de fotos de individuos y los dibujos digitales obtenidos a través de las lecturas de su ADN.

Así como el ADN de mamá y papá nos da el color de nuestros ojos y demás rasgos, así también obtenemos genes de bacterias que pasan sus efectos a la cría



Glenys Álvarez

Aquí vamos con las bacterias otra vez. Sabemos bien que estamos repletos de microbios y bacterias y que la mayoría son benignos y hasta pueden concedernos beneficios. Precisamente, investigadores han descubierto que rasgos como el peso y algunos aspectos de la conducta los recibimos de las bacterias. Los científicos las llaman bacterias comensales y no son responsables de las infecciones, de hecho, es sólo una diminuta fracción de las bacterias que llevamos las que causan infecciones y enfermedades.

Ahora bien, todo este tiempo se ha pensado que las bacterias las adquirimos en nuestro paso por la vida. Ahora, sin embargo, investigadores en la Universidad de Washington en St. Louis han descubierto que así como mamá y papá nos pasan los rasgos a través de sus ADN, así también lo hacen las bacterias. Así es, leyeron bien, las bacterias pasan sus genes durante el embarazo. Los científicos dicen que estos resultados son esenciales en la medicina ya que los doctores ahora tienen que tomar en cuenta el ADN que es pasado al feto por las bacterias para comprender mejor el efecto que tienen estos genes en la salud del bebé.

Este estudio es el primero en mostrar que estos genes bacterianos pueden afectar “rasgos específicos como la inmunidad y la inflamación”.

“Hemos mantenido a las bacterias en un lado de la línea que separa los factores que dan forma a nuestro desarrollo - el aspecto ambiental de esa línea, no el lado genético”, dijo el coautor Herbert W. Virgin. “Sin embargo, nuestros resultados muestran bacterias pasando por encima de la línea. Esto sugiere que podríamos necesitar ampliar sustancialmente nuestra forma de pensar acerca de sus contribuciones, y tal vez las contribuciones de otros microorganismos, a la genética y a la herencia”.

Los experimentos fueron hechos en ratones en los que se investigó la susceptibilidad de los animales a una lesión en el intestino. Los ratones que heredaron ciertas bacterias eran más susceptibles a la lesión que otros que llevaban otras bacterias con genes diferentes. Los investigadores piensan que no hay que esperar mucho para descubrir e implementar beneficios con estos resultado ya que será posible en corto tiempo eliminar infecciones y enfermedades que ocurren en los ratones que son modificados genéticamente para experimentos claves en la medicina. Los investigadores cuentan que muchas veces tienen que lidiar con la aparición repentina de nuevos rasgos en ratones que sugieren una infección. Generalmente se pensaba que el ambiente era responsable, ahora se sabe que puede también haber sido heredado.

El equipo estudiaba enfermedades inflamatorias en el intestino (Crohn y colitis ulcerosa, por ejemplo) cuando descubrieron que la mitad de los ratones en el estudio tenían bajos niveles de un anticuerpo que ha sido vinculado a estos trastornos: IgA.

“IgA ayuda a defender el cuerpo contra invasores dañinos y se encuentra por lo general en la mucosidad que produce el cuerpo en los ojos, la nariz, la garganta y el estómago”, explica Thaddeus Stappenbeck, co-autor y jefe del Departamento de Patología e Inmunología.

Cuando los científicos alojaron ratones con niveles bajos de anticuerpo con otros ratones que tenían altos niveles de anticuerpo, todos los ratones terminaron con bajos niveles de anticuerpos en unas pocas semanas. Por otro lado, cuando se reprodujeron los ratones, la descendencia de madres con bajos niveles de anticuerpo también tenían niveles bajos.

Después de un tiempo, explicaron, descubrieron la bacteria responsable de todo ello, se llama Sutterella y la encontraron en todos los ratones con bajos niveles de IgA. El grupo de ratones que fue alojado con otro grupo con la bacteria, la adquirió a través de la propagación normal, no obstante, en el grupo de reproducción, fueron las madres que pasaron la misma bacteria a su descendencia. Los ratones con la bacteria sufrían más daño en la lesión intestinal.

“Las implicaciones son profundas, comenzando en los experimentos que utilizan ratones ya que podrían ayudar a esclarecer algunas fuentes persistentes de confusión”, dijo Stappenbeck. “Cuando estudiamos ratones, tenemos que tener en cuenta la posibilidad de que heredaron bacterias y sus genes podrían estar influyendo en el rasgo que estamos tratando de aprender”.

Según Stappenbeck, para mantener el control, los investigadores tendrán que utilizar colonias separadas de animales para asegurar que cualquier microbio hereditario está presente en ambos grupos y no está afectando los resultados. No obstante, los científicos esperan que a largo plazo este nuevo modelo de herencia produzca una “visión más perspicaz de cómo los genes humanos, bacterianos y virales influyen en la salud humana”.


El estudio fue publicado en el diario Nature.
En la imagen, de Robert Boston, vemos a los doctores Herbert W. Virgin (izquierda) y Thad Stappenbeck, autores de la investigación.

El año que viene, la misión de la nave New Horizons, que se encuentra ahora en Plutón, habrá finalizado, y otra nueva tomará su lugar: cargar mensajes humanos para los extraterrestres



Por Glenys Álvarez

En un artículo para la revista Aeon, Sarah Scoles se hace una estupenda pregunta sobre qué tan válido puede ser el proyecto conocido como One Earth o Una Tierra. Este proyecto tiene el objetivo de poner el primer contacto terrestre con un extraterrestre en manos de la gente, de ti y de mi. En otras palabras, quitárselo de las manos a las grandes autoridades, ya sean políticas como científicas, y dejar que todo el que tenga internet envíe su mensaje particular. Como manifestó Scoles, una idea muy hermosa pero que podría resultar no muy efectiva.

Todo comienza con la nave New Horizons cuyo objetivo principal es el “querido” Plutón. Y digo querido porque el pequeño ha sido víctima de la evolución del conocimiento científico humano. Clyde Tombaugh descubrió a Plutón en 1930 y desde entonces, la pequeña pero gran roca ha sido considerada un planeta y después un planeta enano, aunque continúa siendo el objeto más grande en el Cinturón de Kuiper. New Horizons salió hacia Plutón en enero 2006, enviado por NASA y ha estado tomando en sus trayectorias por el espacio imágenes de asteroides y de planetas como Júpiter y Saturno, por ejemplo. En Octubre 2010, la nave llegó a la mitad de su destino, Plutón, un lugar que acaba de alcanzar ahora, desde el pasado mes de enero 2015.

La NASA nos cuenta que Plutón se encuentra a unos 5 000 millones de kilómetros de la Tierra, así que esa nave ya ha visto mucho, nos recuerda el viaje de las hermanitas Voyager, la I se encuentra en el espacio interestelar, y la II en la Heliopausa, que es la última capa o capa límite de la Heliosfera. Estas naves llevan mensajes en ellas, mensajes para seres de otros mundos que alguna vez encuentren la nave, una posibilidad bastante nanodiminuta, sin embargo, como nos explica Scoles en su fabuloso reportaje, Carl Sagan y su esposa Anne Druyan se dedicaron a ello como un “experimento mental”: ¿qué le gustaría saber a los extraterrestres sobre nosotros? Así que trazaron en imágenes y textos (utilizaron más de 55 lenguajes como pequeños ejemplos) lo que ellos pensaron era lo más importante en la historia del ser humano.

Ahora, One Earth quiere poner en manos de todos lo que la nave New Horizons va a llevar consigo más allá de Plutón. En la página del proyecto (los enlaces están todos más abajo) lo primero que lees es que te encuentras ya dentro del “mensaje en una botella más grande” y cuando la misión termine el año que viene, los científicos en la Tierra van a descargar todos los datos obtenidos de la nave y cargarán el mensaje que se obtenga del proyecto. Es decir, ve a la página y envía tu mensaje en una botella. Por supuesto, no todos los que comenten podrán ser cargados ya que existen editores, liderados por Jon Lomberg, un colaborador del popular astrónomo Sagan. La idea es que todos seamos parte de la voz  que por primera vez hablará con un extraterrestre.

Ese momento del primer contacto siempre nos ha llamado la atención. Pero no sólo la ficción se ha ocupado de ello sino que la ciencia discute cada cierto tiempo la posibilidad de un encuentro con extraterrestres. Scoles enumera muchos de ellos en su artículo, desde los dos proyectos SETI, estoy segura que muchos lo han tenido en su monitor contribuyendo así con esas señales enviadas al mundo más allá del Sistema Solar, hasta formas artísticas que intentan modelar ese encuentro que es parte todavía de la fantasía humana. Sin embargo, los intentos sólo  nos indican lo difícil que es representar lo que es Homo sapiens, lo que significa ser humano. ¿Cómo representarnos a todos?, ¿cómo representar la vida?, ¿cómo ser completamente inclusivos con toda la especie y con las demás?

Voy a dejar como conclusión la cita de Scoles al final de su artículo, porque me pareció realmente apropiada:

“Nuestra cualidad más destacable es que existimos. Estamos aquí. No estás solo: eso es todo lo que tenemos que decir, y todo lo que tendrían que escuchar”.

¿Lo entenderán?

Aquí la página de New Horizons: http://pluto.jhuapl.edu/
En esta web puedes ver dónde están las naves Voyager: http://voyager.jpl.nasa.gov/where/
Aquí puedes leer el artículo de Sarah Scoles en Aeon, está en inglés y lo recomiendo: http://aeon.co/magazine/technology/what-our-messages-to-et-say-about-us/
Aquí la página de One Earth donde puedes enviar tu mensaje: http://www.oneearthmessage.org/

Es la ausencia de evolución más enorme jamás registrada en la vida sobre el Planeta Tierra, aunque no refuta las observaciones de Charles Darwin, sí representa una inusual particularidad



Por Glenys Álvarez

La evolución presenta distintos cambios de adaptación en la vida que van de acuerdo con los registros de alteraciones en el medio. Aunque Charles Darwin se concentró en los cambios por los que atraviesa la vida a través de la evolución, también expresó que los organismos no tendrían que cambiar si el ambiente se mantiene estable, sin alteraciones físicas ni biológicas. Y es aquí donde nos lleva esta extraordinaria noticia científica. Se trata de un organismo que lleva miles de millones de años sin evolucionar. ¿Cómo es eso posible?

No sólo es posible sino que un equipo internacional de científicos lo acaba de demostrar. Se trata de una bacteria del océano profundo que no ha evolucionado en por lo menos 1 800 millones de años y hasta más de dos mil millones. Nunca se había visto tanta ausencia de evolución en un organismo.

“Parece increíble que la vida no haya evolucionado desde hace más de dos mil millones años, casi la mitad de la historia de la Tierra”, dijo J. William Schopf, profesor de ciencias de la Tierra en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y autor principal del estudio. “Teniendo en cuenta que la evolución es un hecho, es preciso explicar esta carencia de evolución”.

Se trata de bacteria de azufre, tan pequeñitas que es imposible observarlas con nuestros ojos. Los fósiles de estas bacterias fueron encontrados en las rocas de las aguas costeras de Australia Occidental. Los investigadores utilizaron “tecnología de vanguardia”, para comparar estos fósiles de bacterias con bacterias de la misma región con una edad de 2 300 millones de años, y descubrieron que ambos grupos son indistinguibles de las modernas bacterias de azufre que se encuentran en el barro en la costa de Chile.

“La regla de la biología es no evolucionar a menos que se produzcan cambios en el entorno físico o biológico, lo cual es consistente con Darwin”, dijo Schopf, quien también es director del Centro para el Estudio de la Evolución y el Origen de la Vida de UCLA. “El entorno en el que viven estos microorganismos ha permanecido esencialmente sin cambios durante tres mil millones de años”.

La investigación, aseguran, encaja perfectamente con las ideas de Darwin sobre la evolución.

“Estos microorganismos están bien adaptados a su simple ambiente físico y biológico que es muy estable”, dijo. “Si estuvieran en un ambiente que ha cambiado, pero que aún así ellos no evolucionaron, entonces nuestra comprensión de la evolución darwiniana tendría un grave error”.

Los investigadores también nos dicen que los fósiles analizados se remontan a un momento en el clima de la tierra cuando existió un aumento sustancial en los niveles de oxígeno, un evento conocido como la Gran Oxidación. Se piensa que se produjo entre hace 2 200 millones y 2 400 millones de años. Este evento también produjo un enorme aumento de sulfato y nitrato, los únicos nutrientes necesarios para que estos microorganismos sobrevivieran en su ambiente de lodo y agua de mar.

“Utilizamos varias técnicas para analizar los fósiles, incluyendo la espectroscopia Raman, que nos permite observar el interior de las rocas para determinar su composición química, y el escaneo láser confocal de microscopía, que hace fósiles en 3D”.

No parece ser el futuro que le espera al humano. De hecho, la evolución de la especie, dicen algunos, será más rápida debido a que nosotros mismos estamos realizando cambios sobre la base misma de la especie. Así lo expresó en una entrevista para la revista Órbitas Científicas, el neurocientífico y autor, Michael Graziano.

“Hemos llegado al umbral donde estamos manipulando nuestros propios genes y cuando comenzamos a hacer eso los cambios que producimos, intencionalmente, a nuestros propios genes son mucho más veloces que los que ocurrirían durante el lento proceso de la selección natural, eso quiere decir que, en efecto, la selección natural del futuro será más rápida y mucho más extrema. Pienso que llegará, inevitablemente, el momento en que las personas estarán concibiendo y diseñando humanos... Me parece que nos cambiaremos, convirtiendo nuestros cerebros en muchos tipos de locuras. No creo que la selección natural continuará como lo ha estado haciendo en todo el pasado de la vida”.

En la imagen vemos una sección de una roca que contiene fósiles de 1 800 millones de años.

Crédito de imagen: Centro para el Estudio de la Evolución y el Origen de la Vida de la UCLA: http://cseol.ess.ucla.edu/

Un equipo de astrofísicos en Italia nos dice que existe la posibilidad de que haya un túnel de gusano en la Vía Láctea que tenga el tamaño de la galaxia misma y que la materia oscura sea otra dimensión




Por Glenys Álvarez

En definitiva, algunas investigaciones en cosmología y astrofísica son sobrecogedoras y difíciles aún de imaginar. Sin embargo, los agujeros gusanos, también llamados Puentes Einstein-Rosen, son populares entre los amantes de la ciencia ficción debido a las posibilidades que su mera existencia presentan. Ahora, precisamente, con la película Interestelar, estos agujeros se han convertido nuevamente en una tendencia, a pesar de que los investigadores en el área llevan mucho tiempo estudiando las probabilidades de su existencia.

Un equipo de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados en Trieste (SISSA), nos presenta en esta ocasión un mapa del universo que asegura la presencia de estos intrigantes túneles gusanos en, nada más y nada menos, que nuestra propia galaxia, la colosal Vía Láctea.

“Si combinamos el mapa de la materia oscura en la Vía Láctea con el más reciente modelo del Big Bang para explicar el universo junto a la hipótesis de la existencia de túneles en el espacio-tiempo, lo que obtenemos es que nuestra galaxia podría contener realmente uno de estos túneles y que el túnel podría incluso ser del tamaño de la propia galaxia. Pero hay más. Podríamos incluso viajar a través de este túnel, ya que, sobre la base de nuestros cálculos, podría ser navegable”, explica Paolo Salucci, astrofísico de SISSA. “Claramente, esta investigación la hicimos mucho antes que Interestelar”, expresó bromeando.

Precisamente, la película Interestelar propone un agujero gusano en la Vía Láctea que es utilizado por los protagonistas para buscar otro planeta fuera del Sistema Solar donde la especie humana pueda sobrevivir. Por supuesto, esta afirmación extraordinaria requiere de evidencias extraordinarias que la demuestren de forma experimental. Los físicos no están seguros cuándo eso será posible.

“En un principio, podríamos demostrarlo comparando dos galaxias, nuestra galaxia con otra que esté cercana, como la Nube de Magallanes, por ejemplo, pero todavía estamos muy lejos de cualquier posibilidad real de hacer una comparación de este tipo”.

El equipo liderado por Salucci combinó las ecuaciones de la relatividad general en un mapa detallado sobre la distribución de la materia oscura en la Vía Láctea, las propuestas a las que llegan con sus resultados son realmente sorprendentes pues ofrecen una alternativa al neutralino, que ha sido presentado como una de las partículas candidatas para conformar la materia oscura. Sin embargo, esta partícula es aún hipotética, igual que el neutrino estéril, protagonista de una investigación anterior por el doctor Alexey Boyarsky, profesor de física en la Universidad Leiden en los Países Bajos, quien publicó los resultados de análisis de una señal que piensan fue originada por la aniquilación o desintegración del neutrino estéril, un proceso que libera rayos X.

"Este pequeño exceso (de varios cientos de fotones adicionales) se ha interpretado como procedente de decaimientos muy raros de partículas de materia oscura", explicó Boyarsky. "Aunque la señal es muy débil, ha pasado varios 'chequeos de sanidad' que nos dicen se trata de una señal de la descomposición de materia oscura".
Pero a lo mejor no se trata de un neutrino sino de un umbral por el cual podemos manejar y arribar a otras dimensiones. Eso realmente sería una noticia de otro mundo.

“Los científicos siempre han tratado de explicar la materia oscura a través de la hipótesis del neutralino el cual, sin embargo, nunca ha sido identificado en el CERN ni observado en el universo. Pero también existen teorías alternativas que no dependen de la partícula, y tal vez es hora de que los científicos tomen este asunto más en serio. La materia oscura podría ser otra dimensión, tal vez incluso un importante sistema de transporte galáctico. En cualquier caso, lo que realmente necesitamos es comenzar a preguntarnos qué es”.

El equipo obtuvo el mapa que utilizaron de un estudio hecho en el año 2013. Por supuesto, Salucci explica que no están afirmando que exista un agujero de gusano en nuestra galaxia, pero sí están diciendo que existe esa posibilidad y que quizá sea más probable de lo que imaginamos.

"Más allá de la hipótesis de la ciencia ficción, nuestra investigación es interesante porque propone una más compleja reflexión sobre la materia oscura".

Imagen: SISSA (Salucci)
Los resultados de este estudio fueron publicados en el diario Annals of Physics: http://www.sciencedirect.com/science/journal/00034916
Enlace de SISSA: http://www.sissa.it/
Edición: www.editoraneutrina.com

¿Está regido el mundo subatómico por leyes distintas a las del mundo macro o las mismas leyes son percibidas distintas en ambos mundos? Un nuevo experimento con átomos de cesio sugiere que la observación elimina la superposición en el mundo macro




Por Glenys Álvarez

Imagina que lances una bola de papel a la papelera y que obtengas dos resultados distintos: una bola de papel está ahora dentro de la papelera, pero la misma bola también se encuentra fuera de ella. No estamos acostumbrados a este tipo de resultados en nuestro mundo de física clásica, pero es lo que ocurre en la cuántica todo el tiempo. La física aún no sabe con precisión si en el mundo real eliminamos de nuestra percepción los demás resultados cuánticos o si ambos mundos reaccionan a reglas distintas. Precisamente, en esta ocasión un equipo de investigadores de las universidades de Bonn en Alemania y Hull en el Reino Unido, ha hecho un experimento observando esta rareza conocida como superposición. El grupo usó átomos de cesio y observaron de forma indirecta que uno toma dos trayectorias simultáneamente.

La cuántica nos habla de una perspectiva distinta que no somos capaces de percibir con los sentidos que poseemos. Científicos como Heisenberg y Schrödinger, para nombrar sólo un par, vienen relatando esta interesante y cuántica historia desde hace décadas (creo que con el segundo comenzó el gusto por los gatos para estos experimentos) una historia que Einstein tampoco supo interpretar correctamente ya que es distinto del mundo de la también extraña física 'clásica'.

Por lo tanto en nuestra realidad, la bola de papel que lanzamos a la papelera cae dentro de ella o no, las dos cosas no ocurren al mismo tiempo como en la superposición cuántica. Como lo expuso el doctor Andrea Alberti del Instituto de Física Aplicada en Bonn, existen dos diferentes interpretaciones para este gran tema, o somos distintos de la cuántica o simplemente producimos un mundo macro con las mismas reglas subatómicas.

“La mecánica cuántica permite estados de superposición de objetos grandes y macroscópicos. Pero estos estados son muy frágiles, incluso seguir la pelota con los ojos es suficiente para destruir la superposición y hacer que siga una trayectoria definida”.

Eso es algo realmente extraño, que la simple observación de un proceso lo selle en una trayectoria específica y no en otra; nos hace pensar sobre multiversos y mundos paralelos. No obstante, es una de las claves en los experimentos teóricos de Schrödinger con su gato en una caja, una vez observamos lo que ocurre, sellamos un resultado y erradicamos el otro. Como dijimos anteriormente, no todos piensan igual, algunos aseguran dentro de una teoría macrorrealista, que los elementos en el mundo macro obedecen leyes físicas distintas a las del mundo subatómico.

"El reto era desarrollar un esquema de medición de las posiciones de los átomos que nos permitiera falsificar teorías macrorrealistas", añadió Alberti.

Los resultados del experimento concluyen que durante la superposición, la observación del resultado erradica uno de los caminos, es decir, la observación sella uno de los resultados eliminando el otro. Para elaborar el experimento, los investigadores agarraron un átomo de cesio con una pinzas ópticas y lo arrojaron en dos direcciones distintas y opuestas, tirando del átomo en el proceso. En el mundo macro, el objeto llegaría a sólo una posición final, en el cuántico, sin embargo, los átomos tomaron dos distintas y de forma simultánea. El experimento mostró precisamente eso, el átomo se superpuso en dos lugares al mismo tiempo.

“Lo que hemos hecho es determinar de la forma más sutil posible la posición final del átomo a través de medidas indirectas", explica Carsten Robens, uno de los miembros del equipo.

De hecho, la imagen indica que hasta tales mediciones indirectas pueden modificar significativamente el resultado de los experimentos. Supongamos que tenemos dos contenedores y un gato (otra vez) "está escondido debajo de uno (a) pero no sabemos cuál, ahora bien, si levantamos tímidamente el que está a la derecha (b) y lo encontramos vacío, llegaremos a la conclusión de que el gato está en el otro que no hemos tocado. Ahora bien, si en vez del derecho levantamos el izquierdo, habríamos molestado al gato (c) y tendríamos que desechar la medida. En el mundo macrorrealista, este esquema de medición no tendría influencia alguna sobre el estado del gato, pero en el mundo cuántico hasta una medida negativa que revele la posición del gato, como en (b), ya sería suficiente para destruir la superposición cuántica e influir en el resultado del experimento. Los físicos de Bonn han observado exactamente este efecto", escribieron los investigadores.

“Esta observación excluye o falsifica, como lo expondría Karl Popper, la posibilidad de que los átomos de cesio sigan una teoría macrorrealista. En su lugar, los resultados experimentales se adaptan bien a una interpretación basada en estados de superposición que se destruyen cuando se produce la medición indirecta. Todo lo que podemos hacer es aceptar que el átomo ha tomado diferentes caminos de forma simultánea”.

Los científicos son cautos en hacer afirmaciones hasta elaborar más confirmaciones del evento.

"El siguiente paso es separar las dos posiciones del átomo de cesio varios milímetros. Si nuevamente encontramos la superposición, la teoría macrorrealista sufriría un nuevo revés”, explica Alberti.


Crédito de imagen: Andrea Alberti / www.warrenphotographic.co.uk
Puedes leer el artículo en inglés aquí: https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.5.011003

De acuerdo con un nuevo estudio, estas moscas no siempre se dejan llevar por las señales sociales y las normas a la hora de poner sus huevos.



Glenys Álvarez

¿Conoces a Drosophila melanogaster? Probablemente sí. Es ese diminuto insecto que se acumula alrededor de frutas podridas, algunos les llaman moscas del vinagre, mimes y, apropiadamente, moscas de la fruta. Son bastantes pequeños, unos 2.5 milímetros, y molestosos cuando están a tu alrededor, sin embargo, por más de un siglo, Drosophila ha sido el insecto más estudiado en la biología y la genética. Es un modelo en la investigación y parte de ello se debe a que ha sido ya tan estudiada y se conoce tan bien que su uso facilita la investigación; por otro lado, es un animal pequeño, su ciclo de vida es corto (dos semanas) y hay muchos, pero muchos de ellos. No sólo eso, ya conocemos su genoma completo, lo cual tiene mucho valor en el estudio de varias ramas científicas, es barato y existen moscas modificadas genéticamente para el estudio de tu condición en particular.

Definitivamente, es un insecto sumamente popular entre científicos y se continúa utilizando para las más variadas investigaciones.

Ahora, nuevos resultados nos hablan del mundo social de estos insectos. Aparentemente, estas moscas aprenden de otras en el grupo dónde poner sus huevos para aumentar la supervivencia de la cría; sin embargo, no siempre es así. El equipo liderado por Marina Battesti de la Université Paris-Sud en Francia, ha estudiado esta conducta social en las moscas usando varios grupos. El objetivo era elegir el lugar donde crecerán sus crías, algo sumamente importante en el desarrollo y la supervivencia de las generaciones futuras de las moscas.

Las preguntas principales eran: ¿cómo lo aprenden?, ¿lo observan de las demás o existen señales genética particulares que ayudan?

Como todo, las opciones que tienen los insectos no están fijadas de forma estricta sino que existen influencias directas de tres aspectos: el medio ambiente, la genética y el contexto social. Por ejemplo, la investigadora Battesti ya había mostrado en otras investigaciones cómo los grupos sociales tienen mucha influencia en dónde hembras inexpertas ponen sus huevos y que este comportamiento era transmitido dentro de los grupos. Interesantemente, existe un porcentaje de moscas que se guía más de señales genéticas o personales que de la norma. Pero eso no es lo común... no siempre.

“Lo que hicimos para observar este comportamiento fue comenzar con moscas inexpertas, dejarlas que eligieran entre un ambiente con sabor a banana y otro con sabor a fresa, para poner sus huevos. Dentro de estos grupos pusimos a otras moscas expertas que ya habían sido enseñadas a preferir uno de estos ambientes y observamos si las moscas inexpertas seguían lo que las demás moscas hacían o si preferían usar sus predilecciones particulares”, expresó la investigadora.

Los resultados mostraron que el contexto social es muy importante con estos insectos. Las moscas inexpertas que observaron a las expertas poner sus huevos adquirieron una preferencia por las bananas cuando al menos el 25 por ciento de las expertas preferían esta fruta; sin embargo, adquirían preferencias por el ambiente con sabor a fresa sólo cuando todas las expertas lo preferían también.

“Esto demuestra que incluso la presencia de una pequeña proporción de individuos capacitados para poner sus huevos en el ambiente con sabor a banana, era suficiente para inducir una preferencia sesgada a esta fruta tropical. Las preferencias de las moscas de observación son, por tanto, muy sensibles a la composición social del grupo manifestante, pero no siempre”, escribieron los científicos.

Precisamente, son estas conductas sociales en organismos simples las que a muchos investigadores les gusta seguir, no sólo por el estudio del complejo mecanismo que gobierna el comportamiento de los animales, sino porque avanza la aplicación de este conocimiento en áreas de beneficio para la salud humana. De hecho, los estudios en las Drosophilas le ganaron un Premio Nobel en Medicina a Ed Lewis, Christiane Nüsslein-Volhard y Eric Wieschaus en 1995, por sus estudios sobre el control genético en el desarrollo temprano del embrión.

“La toma individual de decisiones es el resultado de interacciones complejas entre diferentes fuentes de información social y personal, en respuesta a variaciones en el medio ambiente”, expresó  Battesti.
Así es, imagina la complejidad de ese mismo mecanismo en el humano, con todas las variables dentro y fuera de ti. ¡Impresionante!

Publicado en el diario “Springer: Behavioral Ecology and Sociobiology”: http://www.springer.com/life+sciences/behavioural/journal/265
Imagen de Martin Helmstädter.

¿Podría un cosmólogo encontrar la cura contra el cáncer? Hace siete años, la Universidad del Estado de Arizona decidió incurrir en esta grave enfermedad desde distintos ángulos. Aquí sus primeras propuestas.



Por Glenys Álvarez

Hace algunos años, en un laboratorio de investigación oncológica en San Diego, California, uno de los científicos, colombiano por cierto, me dijo que nunca había visto algo tan complejo como las células cancerosas bajo el microscopio. No tengo idea sobre la complejidad biológica del cáncer pero sí puedo creer esa afirmación debido a lo dificultoso que ha sido entender la enfermedad y tratarla. De hecho, hace siete años, la Universidad del Estado de Arizona inició un programa bastante curioso. La idea era tratar al cáncer por todos los ángulos posibles, no sólo el biológico, reunir investigadores en la física, la evolución y la cosmología para comenzar a trazarle un camino a estas células, entenderlas mejor, saber su origen y para qué surgieron. El fin es, por supuesto, erradicar el cáncer de nuestra lista de problemas médicos.

Pues bien, a principios de este mes, una curiosa noticia sobre las células cancerosas aseguraba que el cáncer es una nueva expresión de un rasgo antiguo que estaba preprogramado en las células pero que había permanecido inactivo... hasta ahora.

Los investigadores involucrados en los nuevos resultados son Paul Davies, cosmólogo, astrobiólogo, físico teórico cuyas investigaciones han ayudado a explicar cómo los agujeros negros irradian energía, qué causó las ondas en el resplandor cósmico de la gran explosión y por qué la vida en la Tierra pudo haber venido de Marte; Charley Lineweaver, astrobiólogo de la Universidad Nacional Australiana en Canberra, y Mark Vincent, oncólogo en el Centro de las Ciencias de la Salud en Ontario; juntos argumentan en un nuevo artículo publicado en BioEssays, que como el cáncer aparece en muchos animales y plantas, así como en los seres humanos, es posible entonces que haya evolucionado cientos de millones de años atrás, cuando compartimos un ancestro unicelular común.

Sabemos que el problema de estas células es que no mueren, son inmortales. Para ellas, la apoptosis carece de significado y continúan proliferándose sin que nada las controle. Los investigadores argumentan que esta característica pudo haber sido necesaria una vez, en aquellos días cuando los organismos multicelulares complejos se desarrollaron.

“Cuando esto ocurrió, la inmortalidad fue externalizada hacia los óvulos y los espermatozoides y las células somáticas, aquellas que no participan en la reproducción, ya no se necesitaban para esta función”, explicó Davies durante una conferencia de ingeniería médica celebrada en el Imperial College de Londres el pasado mes de septiembre.

Esto es lo que nos dice el equipo de acuerdo con un editorial en el diario Nature escrito por Zeeya Merali: Cuando una célula se enfrenta a una amenaza ambiental, la radiación, por ejemplo, o un factor de estilo de vida, puede regresar a un 'modo seguro preprogramado'.  Así, en un intento equivocado para sobrevivir, las células se deshacen de su alta funcionalidad cambiándolas por su capacidad latente de proliferar de nuevo.

La enfermedad, indican, es una caja fuerte contra fallos, pero es antigua y una vez se activa, “implementa su programa sin piedad”, dijo Davies.

Otra de las aseveraciones del estudio es que el cáncer se desarrolló en un momento cuando el medio ambiente terrestre era más ácido y contenía menos oxígeno. Por eso recomiendan tratamientos con altos niveles de oxígeno y poca azúcar en la dieta para disminuir la acidez, eso tensará el cáncer reduciendo el tamaño de los tumores.

Nada nuevo bajo el sol
El problema es que ambas recomendaciones de tratamientos ya habían sido hechas antes. Estudios independientes llegaron a conclusiones parecidas sobre el uso del oxígeno, sin embargo, los resultados aún no han sido publicados. Constantino Balestra y equipo, de la Universidad de Bruselas, experimentaron con oxígeno reduciendo las células de cáncer en la leucemia pero sus resultados están siendo revisados. Indudablemente, la idea de aplicar oxígeno parece muy simple. Más aún cuando se prescribe junto a los tratamientos ya conocidos, es algo así como la píldora para adelgazar que sólo funciona si hacemos ejercicio y llevamos una dieta estricta; ya veremos que ocurre después de la revisión.

Por otro lado, el equipo de Davies también propone “terapias inmunológicas”. La idea es despertar nuestras defensas para que ellas mismas se encarguen de devorar el cáncer. Otro método que también se ha estudiado antes y que se centra en infectar a los pacientes de forma selectiva con bacterias y agentes virales para dinamizar el sistema de defensa. De hecho, algunos melanomas han reaccionado positivamente ante esta estrategia y se estima que las células cancerígenas no sólo serían más vulnerables así a nuestro sistema de defensa sino a los agentes infecciosos también, que las aniquilarían con mayor facilidad que a nuestras células saludables. Lo cual es una buena noticia.

Pero igualmente, no todos están de acuerdo debido a que las “predicciones de atavismo”, como expresó David Gorski, cirujano oncólogo de la Universidad Estatal de Wayne en Detroit, Michigan, no son nuevas en la oncología, ya que los científicos han llegado a ellas “por otros caminos".

Es indudable que el cáncer continúa ganando la guerra médica en el planeta y todavía no sabemos cómo se encontrará la cura para tan compleja enfermedad.

“Enormes cantidades de dinero y las mentes más brillantes de la ciencia biológica y médica no han logrado hacer un gran impacto en la guerra contra el cáncer, a lo mejor es hora de un nuevo paradigma. Un cosmólogo puede observar las células como un 'universo interno' y explorarlo de una  forma novedosa”, expresó para Nature, Brendon Coventry, oncólogo quirúrgico e immunoterapista en la Universidad de Adelaida, en Australia.

Nuevas y detalladas mediciones nos regalan interesantes descubrimientos, como que sólo hay la mitad de materia oscura de lo que se pensó alrededor de nuestra galaxia y que se necesita una velocidad de 550 kilómetros por segundo para salir de ella



Por Glenys Álvarez

No sabemos qué la conforma pero sabemos que está ahí. Muchas medidas en astronomía son indirectas, conocemos la existencia de exoplanetas y otros objetos debido a que podemos medir sus efectos gravitatorios en otros objetos cercanos. De la misma forma, los astrónomos descubrieron que materia y energía oscura están mucho más presentes en el universo que la materia visible misma. De hecho, uno de los extraordinarios descubrimientos en física fue conocer que la materia visible, esa que reacciona a la luz, sólo conforma un poco más del 4% de todo el Cosmos local. Todo lo demás es atribuido a esas dos damas oscuras y enigmáticas: la materia y la energía; 26.8 y 84.5 % respectivamente, dice Wikipedia.

Sabemos que existen porque hemos medido sus efectos gravitatorios indirectos en la materia visible, la radiación y la estructura del universo a gran escala. Así, los astrónomos saben que cada galaxia está rodeada por un engorroso e invisible halo de materia oscura mucho más grande y más esférico que la galaxia luminosa en su centro. Investigadores elaboraron simulaciones informáticas en el 2006, demostrando que el halo es sorprendentemente grumoso, con concentraciones relativamente densas de materia oscura gravitacionalmente unidas a 'subhalos' dentro del halo. Aquel estudio, que fue publicado en Astrophysical Journal, mostraba una subestructura mucho más amplia que cualquier estudio anterior.

Ahora, sin embargo, la cantidad de materia oscura alrededor de nuestra galaxia parece ser la mitad de lo que se pensaba. De hecho, de acuerdo a investigaciones elaboradas por un equipo en la Universidad de Australia Occidental liderado por el científico nepalés, Prajwal Kafle, el peso de la materia oscura en nuestra galaxia es de 800 000 000 000 (o 8 x 1,011) veces la masa del Sol.

“Hace mucho que sabemos que la mayor parte del universo está oculto”, expresó Kafle, “pero esta es la primera vez que se toman medidas tan detalladas, mirando bien de cerca las fronteras de la Vía Láctea, a unos cinco millones de billones de kilómetros de la Tierra”.
¡Inimaginable!

El equipo también estudió la velocidad de las estrellas en la galaxia y para ambas investigaciones utilizaron una técnica inventada hace ya casi un siglo por el astrónomo británico James Jean, en 1915, conocida como la longitud de Jean y otras mediciones.

Pero los investigadores en Australia tienen otras cartas bajo la manga, una de ellas descubre la realidad sobre las galaxias satélites alrededor de la Vía Láctea.

“La idea actual de la formación y evolución de galaxias, llamada la teoría de la Materia Oscura Fría Lambda, predice que debe haber un puñado de grandes galaxias satélites alrededor de la Vía Láctea, las que deben ser visibles a simple vista, pero no vemos eso” dijo Kafle. “Al utilizar nuestra medición de la masa de la materia oscura la teoría predice que solamente debería haber tres galaxias satélites, que es exactamente lo que vemos, la Gran Nube de Magallanes, la Pequeña Nube de Magallanes y la galaxia enana de Sagitario”.

Es decir, que con la nueva medición de la masa de la materia oscura alrededor de la galaxia, no necesitaremos proponer otras galaxias satélites que no vemos. Sobre esto, el astrofísico de la Universidad de Sydney, profesor Geraint Lewis, quien participó en la investigación, dijo que este problema de los satélites había sido “una espina en el lado cosmológico durante casi 15 años”.

Pero la materia oscura no es la única protagonista en el estudio. Otras medidas permitieron evaluar cosas bien interesantes, además de obtener un modelo holístico de nuestra galaxia. Precisamente, gracias a este modelo, hoy también conocemos la velocidad que necesita una nave para abandonar la Vía Láctea.

“Prepárate para acelerar a 550 kilómetros por segundo si quieres escapar de las garras gravitacionales de nuestra galaxia", dijo Kafle.
Eso es mucho si tenemos en cuenta que para salir del planeta sólo se necesitan 11 kilómetros por segundo.

La imagen es una impresión artística de la Vía Láctea y su halo de materia oscura (que se muestra en azul aunque en realidad es invisible).
Crédito de imagen: ESO / L. Calçada.