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Ciencia Fresca

La ciencia no deja de asombrarnos con nuevos descubrimientos insospechados cada semana. En el podcast Ciencia Fresca, Jorge Laborda Fernández y Ángel Rodríguez Lozano discuten con amenidad y, al mismo tiempo, con profundidad, las noticias científicas más interesantes de los últimos días en diversas áreas de la ciencia. Un podcast que habla de la ciencia más fresca con una buena dosis de frescura.

Inteligencia en las manos. Los cuentos de Rosetta. El gen malinterpretado.

Manos homínidas. Cuentos de Rosetta. Gen malinterpretado. - Ciencia Fresca Podcast - CienciaEs.com

Las evolucionadas manos de los homínidos.

No cabe ninguna duda de que si los seres humanos hemos llegado hasta el punto de la evolución en el que estamos ha sido gracias al incremento de la talla de nuestro cerebro, pero también a la especialización de nuestras manos para utilizar herramientas. Que el cerebro, por sí solo, puede conducir a un elevado nivel de inteligencia, pero no conduce a la civilización tecnológica es un hecho ilustrado por los delfines y otros animales muy inteligentes que, no obstante, carecen de manos y no pueden manipular el mundo.

La mano humana es algo diferente a la de otros primates y posee una serie de características morfológicas necesarias para las funciones de agarrar con precisión objetos entre el índice y el pulgar, así como para agarrar con fuerza objetos mayores, como un martillo. Estas funciones tan naturales para nosotros no son tan fáciles de realizar para las manos de otros primates. Esto es debido a diferencias en la anatomía de sus manos que las hacen más adecuadas para otras funciones, como la de andar por el suelo a cuatro patas o la de balancearse por las ramas de los árboles y agarrarse bien a ellas.
No es conocido cuándo comenzó la mano de los primates a adquirir las características que la irían convirtiendo en humana. No obstante, los datos fósiles indican que los primeros útiles y herramientas fabricados por los homínidos datan de hace unos 2,4 millones de años. Esto implica que alrededor de ese tiempo las manos de los homínidos habían evolucionado lo suficiente como para fabricar herramientas y utilizarlas, en particular las manos del llamado Homo habilis, el que se cree fue el primero en fabricar y usar herramientas.

Se ha dedicado mucha más atención a investigar la evolución de nuestro cerebro que a investigar la evolución de nuestra mano, un desequilibrio que intenta ahora ser compensado por un grupo de investigadores ingleses, austriacos, alemanes y sudafricanos, quienes analizan en fino detalle las características anatómicas de las manos de fósiles de Australopithecus africanus y otros homínidos que habitaron el planeta hace de tres a dos millones de años antes de nuestra era.

Utilizando un nuevo método de análisis de los huesos fósiles, y comparando entre sí con él huesos de las manos de varias especies de primates y homínidos, incluidas el Homo sapiens y el Neandertal, los investigadores encuentran que tanto el Australopitecus como otros homínidos posteriores a él del Pleistoceno (desde hace 2.588.000 hasta hace 11.700 años) poseían características anatómicas en sus manos que les permitían la fabricación y uso de herramientas. Este descubrimiento, publicado en la revista Science, retrasa la aparición de la mano humanoide al menos medio millón de años antes de la aparición de los primeros restos fósiles de herramientas, lo que sugiere que nuestros ancestros tuvieron la posibilidad de fabricarlas mucho antes de lo que se creía y pone en tela de juicio la idea de que Homo habilis fuera el primer homínido que las fabricó (1).

Rosetta descubre las intimidades del cometa 67P

Como prometía, la misión Rosetta continúa desentrañando los secretos de los cometas. Desde su privilegiada posición, a 10 kilómetros de distancia del comenta 67P/ Churyumov-Gerasimenko, la sonda espacial acompaña al cometa en su viaje alrededor del Sol. La sonda está observando el cometa desde el pasado 6 de agosto de 2014. En aquellos momentos, ambos cuerpos estaban a 3,7 veces la distancia que separa la Tierra del Sol (3,7 UA) y desde entonces se aproximan al Astro Rey y alcanzarán el punto más cercano de la órbita, a 1,25 UA, el 13 de agosto de 2015. Una serie de artículos, publicados en la revista Science, nos ponen al día de los últimos descubrimientos de la Rosetta. Mientras tanto, la sonda Philae, que descendió sobre el núcleo cometario el 12 de noviembre de 2014, continúa en silencio.

El núcleo del cometa 67P tiene una forma irregular, muestra dos lóbulos unidos por una región más estrecha que recuerda a la forma de un patito de goma de feria. La superficie revela las huellas de gran actividad que han creado una orografía escarpada y diversa. La masa estimada del núcleo es de 10.000 millones de toneladas, pero su densidad media (0,47 g/cm3) es similar a la del corcho. Si se depositara suavemente sobre el océano, flotaría. Una densidad tan baja, se especifica en uno de los artículos, apunta a que el cuerpo del cometa tiene un grado de porosidad que estimada entre el 70 y el 80%.

El cometa continúa desarrollando su coma o cola cometaria a medida que la superficie del núcleo es calentada por el Sol. En un artículo firmado por Myrtha Hässig de la Universidad de Berna (Suiza) y por un conjunto muy amplio de investigadores se dan a conocer los resultados del análisis de la nube de gas y partículas que emerge del cometa a medida que éste gira sobre su eje. Los datos han sido obtenidos con el detector ROSINA (Rosetta Spectrometer for Ion and Neutral Analysis). Se ha analizado la concentración de tres componentes principales: agua (H2O), dióxido de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO). Las medidas muestran que existen grandes diferencias de concentración según la región del cometa iluminada por el Sol. La región que une los dos lóbulos del núcleo cometario desprende mayor cantidad de agua mientras que la región del lóbulo mayor desprende mayor cantidad de dióxido de carbono y poca agua. Las concentraciones revelan una gran dependencia de las concentraciones con el periodo de rotación y muestran un coma muy heterogéneo.

El artículo firmado por Hans Nilsson del Instituto Sueco de Física Espacial en Kiruna utiliza los datos del analizador de iones del instrumento Rosetta Plasma Consortium. Los resultados revelan cómo ha ido evolucionando la interacción entre la coma del comenta y el viento solar. Inicialmente, cuando el cometa estaba más lejos del Sol, la concentración de gases a su alrededor era baja y el viento solar atravesaba la débil atmósfera cometaria sin problemas, pero, a medida que la cantidad de gases sublimados de la superficie fue aumentando, la cantidad de iones en la atmósfera, surgidos en gran parte por la ionización de las moléculas de agua, fue en aumento y se fue creando una débil magnetosfera que comenzó a repeler el viento solar.

Samuel Gurkis, investigador del Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, USA, y sus colegas analizaron las propiedades de la sub-superficie del núcleo del cometa con el Microwave Instrument of the Rosetta Orbiter (MIRO). Los datos revelan que la temperatura bajo la superficie sufre variaciones diurnas y estacionales lo que sugiere que el subsuelo está cubierto por una capa de polvo aislante. También se calculó el ritmo de liberación de agua al espacio, pasó de 0,3 Kg/s a principios de junio a 1,2 kg/s a finales de agosto de 2014.

Fabrizio Capaccioni, investigador del Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, en Roma, Italia, y otros, utilizando el instrumento VIRTIS (Visible, Infrared and Thermal Imaging Spectrometer) ha detectado evidencias de productos carbonados en la superficie del núcleo del cometa. La reflectividad de la superficie del cometa queda patente comparada con otros cuerpos: la Tierra refleja el 31% de la luz incidente, la Luna el 12% y el cometa 67P tan sólo refleja el 6% de la luz que le llega. La baja reflectividad y otras medidas revelan la existencia de una capa superficial opaca de minerales que se asocian a largas moléculas orgánicas no volátiles. Abundan los compuestos de carbono, hidrógeno y, en menor proporción, compuestos de nitrógeno e hidrógeno. En áreas concretas se detecta agua aunque no se observan zonas dominadas por el hielo, en este sentido, la superficie iluminada por el Sol se muestra deshidratada.

Alessandra Rotundi at Istituto Nazionale di Astrofisica en Roma y sus colegas han utilizado el instrumento GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) y OSIRIS ((Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) para calcular el tamaño de las partículas de polvo que rodean al cometa. El núcleo emite partículas de un tamaño medio inferior a 2 centímetros, liberadas especialmente desde la superficie iluminada por el Sol. Cuando el cometa aún se encontraba muy lejos del Sol, a 3,6 UA (3,6 veces más alejado que la Tierra) se detectó una nube de alrededor de 100.000 pedazos de materia, de un tamaño superior a los 5 cm, que orbitaban alrededor del núcleo del cometa, algunos de estos pedazos tienen un tamaño superior a un metro. Probablemente se trata de pedazos liberados durante anteriores pasos del 67P cerca del Sol y capturados por la tenue gravedad del cometa.

El origen del agua y otros compuestos orgánicos en la Tierra es materia de discusión entre la comunidad científica sin que hasta ahora se haya logrado alcanzar un consenso. Una de las mejores formas de saber si el agua terrestre tiene origen en los cometa y asteroides que en tiempos antiguos bombardearon nuestro planeta consiste en analizar la proporción existente entre los isótopos del hidrógeno. Este elemento puede aparecer en la naturaleza de tres formas distintas, con un solo protón en su núcleo (hablamos entonces de hidrógeno común o protio), con un protón y un neutrón (deuterio) y con un protón y dos neutrones (tritio). K. Altwegg de la Universidad de Berna, en Suiza y sus colegas han analizado la proporción deuterio/hidrógeno (protio) en el cometa 67P y han descubierto que es tres veces superior a la terrestre. El resultado descarta que el agua en la Tierra proceda solamente de los cometas de la familia de Júpiter, a la que pertenece el 67P/ Churyumov-Gerasimenko.

El gen malinterpretado

Terminamos las noticas de esta semana con el descubrimiento de que un gen que durante décadas se creía pertenecía a la categoría de los oncogenes, es decir, de los genes que promueven el crecimiento tumoral, de hecho pertenece a la categoría de los supresores de tumores, es decir, de los que frenan el crecimiento tumoral.

Se trata, en realidad, de un conjunto de genes que fabrican hasta 15 enzimas relacionadas que se denominan proteína quinasa C. Recordemos que un enzima es un catalizador que acelera una reacción química determinada en la célula. En el caso de la proteína quinasa C, cuando se activa, añade un grupo fosfato a ciertas proteínas. La adición de este fosfato (con sus dos cargas negativas) cambia las propiedades de las proteínas, las activa y las pone a funcionar en la célula para regular actividades que conducen al crecimiento celular, es decir, a la división de las células.

Para activarse, la proteína quinasa C necesita de lo que se denomina un segundo mensajero. Este segundo mensajero deriva de un primer mensajero, como es lógico, el cual es una señal exterior a la célula, una proteína, una hormona o un antígeno extraño, en el caso de las células del sistema inmune. El primer mensajero, al unirse a un receptor en la membrana exterior de la célula, desencadena mecanismos bioquímicos que degradan a las grasas de la membrana. Uno de esos productos de degradación de la membrana, el llamado diacilglicerol, es el segundo mensajero que activa a algunas de las proteínas quinasas C.

En el laboratorio, sin embargo, no se utiliza el diacilglicerol para estudiar los efectos de activación de las proteína quinasas C, sino unos productos derivados de las plantas que son potentes activadores del enzima: los esteres de forbol. El tratamiento con estos productos activa con claridad el crecimiento tumoral. Además, muchos tumores poseen mutaciones en los genes de la proteína quinasa C, de las cuales se pensaba eran mutaciones activadoras, es decir, que ponían en marcha a la proteína quinasa C de manera autónoma, sin necesidad de un segundo mensajero. Esto se creía que sucedía porque sucede también con otras proteínas que actúan como oncogenes, o genes promotores del crecimiento tumoral.
Ahora, investigadores de las Universidades de California y de Manchester analizan un 8% tan solo de las mutaciones identificadas en la proteína quinasa C de tumores humanos y encuentran que, sorprendentemente, ninguna de las mutaciones activa al enzima sino que, al contrario, la inactiva. Las mutaciones causan la pérdida de unirse al segundo mensajero y activarse, o la pérdida de la capacidad de añadir grupos fosfato a otras proteínas.

Para probar que estas mutaciones podrían ejercer una función estimuladora del crecimiento tumoral, los investigadores reparan por ingeniería genética la mutación a una de las proteínas que encuentran mutada en una biopsia de tumor de colon humano y encuentran que la reparación ralentiza el crecimiento de las células tumorales cuando son inyectadas en ratones. Además, los investigadores eliminan de un cromosoma el gen de la proteína quinasa C beta y dejan intacto el otro gen en el otro cromosoma. Esto resulta ya en un mayor crecimiento tumoral.

¿Cómo puede haber sucedido que se tuviera esta visión errónea de la realidad de este gen por tanto tiempo?

Los investigadores indican que un hecho que se había pasado por alto era que el tratamiento de las células con los esteres de forbol, aunque inicialmente produce una activación del enzima, a medio y largo plazo la inactiva. Era este segundo efecto más duradero el que resultaba en una estimulación del crecimiento celular, y no el primer efecto que solo causaba una estimulación del enzima a corto plazo. A veces la Naturaleza pone ciertas trampas que dificultan el descubrimiento de sus secretos y en las que muchos investigadores caen.

Estos descubrimientos, publicados en la revista Cell, indican que estos genes son necesarios para frenar el crecimiento celular, y que las terapias antitumorales deben ir encaminadas a activarlos y no a frenarlos como se hacía hasta ahora, con resultados justamente opuestos a los que se pretendía conseguir. Menos mal que tarde o temprano, la ciencia acaba acercándonos a la verdad y, por tanto, a la salud tanto física como mental.

Referencias.

(1). Matthew M. Skinner et al. Human-like hand use in Australopithecus africanus. 23 JANUARY 2015 • VOL 347 ISSUE 6220 pp 395.
(2) The morphological diversity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko,

(3). Antal et al. Cancer-Associated Protein Kinase C Mutations Reveal Kinase’s Role as Tumor Suppressor. Cell 160, 1–14 January 29, 2015.


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