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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.

Epidemiología digital. Orígenes del perro. Historias en la cripta. Mar de nitrógeno helado.

Epidemiología digital - Podcast Ciencia Fresca - CienciaEs.com

Bienvenidos a la epidemiología digital

El seguimiento de las enfermedades infecciosas y su propagación es un importante pilar de la salud pública. Hasta hace muy poco, este seguimiento debía realizarse recabando información de los casos de enfermedad que se iban registrando en hospitales o centros de salud. En años recientes, las nuevas tecnologías proporcionan una nueva posibilidad de estudiar el avance de una enfermedad infecciosa a medida que se trasmite, así como un método de evaluación de la eficacia de programas de vacunación.
Investigadores de las Universidades de Michigan y Princeton, en USA, y de Glasgow y Aberdeen, en el Reino Unido, utilizan la información almacenada el Google Trends para analizar si son capaces de investigar la epidemiología de una enfermedad vírica leve común de la infancia: la varicela.

Esta enfermedad se inicia con un periodo semejante a un cuadro gripal con fiebre leve o moderada. Más tarde aparece un sarpullido característico en la piel que evolucionan a vesículas y costras. Debido a su general levedad en la infancia y a sus claros síntomas, esta enfermedad no siempre conlleva una visita al hospital o al centro de salud, pero más frecuentemente sí conlleva una búsqueda por Internet para documentarse sobre sus causas, su evolución y su tratamiento. En el audio explicamos cómo el seguimiento de los patrones de búsqueda contiene importante información que puede utilizarse para el seguimiento epidemiológico de la enfermedad y la eficacia de los programas de vacunación.

Referencia:

Kevin M. Bakker et al. (2016). Digital epidemiology reveals global childhood disease seasonality and the effects of immunization www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1523941113.

La hoja biónica

Las plantas son expertas consumadas en la conversión de energía solar en energía química, una habilidad que muchos científicos sueñan con emular. Ahora, según se publica en la revista Science, ese reto está más cerca que nunca. El artículo, firmado por Chong Liu y sus colegas de la Universidad de Harvard, presenta una especie de “hoja biónica” capaz de convertir energía eléctrica procedente de una célula fotovoltaica en energía química almacenada, con una eficacia 10 veces superior a la fotosíntesis.
El dispositivo se utiliza una cuba electrolítica, que podría ser alimentada mediante la energía eléctrica procedente de una célula solar fotovoltaica. Inmersa en una solución, los investigadores han diseñado un nuevo tipo de electrodos capaces de disociar el agua en sus componentes básicos: hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno generado, junto al dióxido de carbono del ambiente, es utilizado después por una cepa de bacterias que lleva por nombre Ralstonia eutropha para crecer y multiplicarse, almacenando así la energía en forma de materia orgánica que posteriormente puede ser utilizada como combustible.

Actualmente existen dispositivos semejantes, pero tienen dos graves inconvenientes. Por un lado, los electrodos suelen ser construidos con metales pasados que se acaban liberando al ambiente, contaminándolo. Por otro, la disociación del agua produce oxígeno activo que es muy dañino para la vida y contribuye al deterioro de las bacterias. El nuevo dispositivo utiliza unos electrodos de nueva generación, fabricados con cobalto y fósforo, que son muy estables y funcionan a un voltaje muy bajo. No liberan metales pesados al ambiente, ni favorecen la aparición de oxígeno activo que pueda afectar a las bacterias. No obstante, la cepa de bacterias utilizadas son tolerantes al oxígeno y tiene una alta capacidad de producción de materia orgánica, como lo demuestra su utilización en plantas de producción de isobutanol, un alcohol que puede ser mezclado con la gasolina o sustituirla como combustible.
Las pruebas de laboratorio han demostrado que el sistema funciona muy bien, hasta el punto que supera en eficacia a la fotosíntesis en una relación de 10 a 1. Además, el sistema funciona a un bajo voltaje (2 voltios) lo que lo hace ideal para su uso con células fotovoltaicas.

Referencia:

Chong Liu, et al. Water splitting–biosynthetic system with CO2 reduction efficiencies
exceeding photosynthesis. Science, 3 June 2016 Vol 352 Issue 6290. http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaf5039

Sesgos del pasado en la toma de decisiones

No decimos nada Nuevo cuando afirmamos que los seres humanos podemos aprender de nuestros acierto y errores pasados, y que ese aprendizaje influye en las decisiones que tomamos en el futuro. ¿Cuántas veces hemos pensado lo diferente que hubiera sido nuestra vida de haber sabido ayer lo que sabemos hoy?

Sin embargo, el aprendizaje puede no siempre sernos útil y en ocasiones, nos induce sesgos y prejuicios de pensamiento que resultan perjudiciales. Para estudiar estos sesgos, investigadores del departamento de Psicología y Neurociencias de la Universidad de Stanford, realizan una serie de estudios con voluntarios a los que les someten a tareas que consisten en tomar decisiones simples, del tipo sí o no.

De forma consistente con otros estudios, los científicos encuentran que las decisiones que se toman dependen del éxito o fracaso obtenido en decisiones anteriores, incluso cuando ese éxito o fracaso es independiente de la situación actual, es decir, no tiene influencia sobre ella. Este sesgo del pensamiento parece ser independiente de la cultura, ya que es similar en personas de diferentes países. En el audio explicamos con más detalle estos estudios.

Referencia:

Arman Abrahamyan (2016). Adaptable history biases in human perceptual decisions. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1518786113.

Orígenes del perro.

Siempre se ha dicho que el perro es el mejor amigo del ser humano. Puede que eso sea discutido, pero lo que sí parece ser cierto es que es el más “viejo amigo” que tiene nuestra especie. Se sabe que el perro viene de la domesticación de su pariente salvaje más cercano, el lobo. Ahora bien, ¿cuándo se produjo la domesticación? ¿Fue un hecho único en la historia o, por el contrario, se produjo varias veces? A estas preguntas intenta responder en su artículo, Laurent Frantz y sus colegas de la Universidad de Oxford, en el Reino Unido.

Disponemos de dos modos de atacar el problema, uno en el campo de la genética y el otro en el de la arqueología. El estudio genético consiste en analizar el ADN de los perros actuales y el que se pueda recuperar de los huesos de perro encontrados en los restos arqueológicos. Al comparar entre sí los genomas, se detectan diferencias en los genes, unas diferencias que se han ido produciendo paulatinamente a lo largo de la historia y por lo tanto marcan el camino evolutivo de la especie.

Frantz analizó el ADN mitocondrial, ésta es la porción de ADN existente en las mitocondrias, es decir, fuera del núcleo de la célula, de 59 perros de diferentes épocas que abarcan un periodo comprendido entre los 3.000 y los 14.000 años de antigüedad. Y también analizó el genoma completo de un perro hallado en el yacimiento irlandés de Newgrange, con 4.800 años de antigüedad, y lo comparó con los datos genéticos del genoma completo de cientos de perros modernos procedentes de Europa y del Este de Asia.

El análisis reveló una división profunda entre los genomas de los perros de las dos regiones, unas diferencias que revelan el doble origen del perro. Con los datos analizados, la historia podría escribirse de la siguiente manera. Durante el paleolítico los humanos domesticaron el lobo en dos lugares distintos y geográficamente distantes. Las dos poblaciones de lobo dieron lugar a dos ramas distintas de perros domésticos, una europea y otra del Este de Asia. Posteriormente, la población humana del Este de Asia se extendió hacia el Oeste llevando consigo sus perros amaestrados de manera que ambas poblaciones se mezclaron en Europa. El perro original europeo desapareció y fue sustituido por un híbrido de ambas ramas. Así en la actualidad se diferencian dos ramas genéticas distintas, una asiática que podríamos llamar “pura” y otra europea que viene de la mezcla de las dos primeras poblaciones ancestrales. No obstante, esta descripción adolece de una falta de restos que incitan a continuar investigando.

Referencia:

Laurent A. F. Frantz. Genomic and archaeological evidence suggests a dual origin of domestic dogs. Science. June 2016 • Vol 352 Issue 6290 http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaf3161

Historias desde el fondo de la cripta

Una de las características más prominentes de nuestros intestinos es que su superficie no es lisa, sino que contiene lo que podríamos llamar múltiples pliegues o arrugas. Son lo que se denominan criptas intestinales. ¿Por qué se organiza el intestino de esta manera y no de otra? Se cree que los pliegues aumentan la superficie para absorber los nutrientes, pero esto no es ni mucho menos la única razón.
Las células que forman estas criptas no son las mismas dependiendo de su posición en la misma. Tenemos en primer lugar los llamado enterocitos, o células del epitelio. También se encuentran las células caliciformes, que secretan moco. Hay unas cuantas clases de cé.ulas más, incluidas células de las defensas que mantienen a raya a la flora intestinal.

Al fondo de las criptas, en todo caso, se sitúan células madre que son las encargadas de ir reemplazando a las distintas células intestinales que van muriendo. Esta función es fundamental porque el epitelio del intestino es uno de los tejidos que más rápidamente es sustituido.
La investigación ha descubierto que existen numerosas señales moleculares que dirigen a las células madre a diferenciarse hacia los tipos celulares encontrados en la cripta. Sin embargo, a pesar de que se conoce su existencia desde hace casi trescientos años, todavía no está clara la razón de la estructura y organización de las criptas.

Una hipótesis que se ha avanzado para intentar explicarla es que las criptas al situar en su base a las células madre, las protegerían de factores externos nocivos para ellas, incluidos los microorganismos de la flora intestinal, sustancias tóxicas, o productos metabólicos generados por las propias bacterias.
Esta hipótesis, sin embargo, carece de evidencias que la apoyen. Ahora, investigadores de la Universidad de Washington, en San Louis, EE.UU. realizan una serie de estudios para confirmarla o refutarla que revelan un intrigante hecho sobre la razón de por qué la superficie del intestino está organizada de esta manera. En el audio lo contamos.

Referencia:
Kaiko et al. (2016). The Colonic Crypt Protects Stem Cells from Microbiota-Derived Metabolites, Cell, http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.018.

Un mar de nitrógeno helado en movimiento en Plutón.

Gracias a las imágenes no nos proporcionó la nave New Horizons a su paso junto a Plutón, este planeta enano se ha convertido en uno de los cuerpos más sorprendentes del Sistema Solar. Entre los lugares más enigmáticos de Plutón está una extensa planicie, una vez y media más grande que la península Ibérica, que lleva por nombre Sputnik Planum. Básicamente se trata de un inmenso océano blanco, de nitrógeno helado, sobre cuya superficie se dibujan polígonos de bordes más oscuros cuyo tamaño oscila entre los 10 y 40 km. Sobre la planicie no existen cráteres de impacto, no porque no se hayan producido sino porque un proceso geológico reciente los ha borrado.

Así pues, Plutón es un mundo helado, pero con una actividad reciente que nos permite calificarlo como un “Planeta enano vivo” ¿Qué fuerzas actúan sobre él? ¿Qué fenómenos permiten remodelar la superficie de Sputnik Planum y dibujar sobre ella ese mosaico de polígonos? Dos artículos que se publican en la revista Nature, firmados respectivamente por A. J. Trowbridge, de la Purdue University, y William B. McKinnon de la Washington University, ofrecen una hipótesis que puede solucionar el enigma.

La hipótesis sostiene que en Sputnik Planum tiene lugar una vigorosa fuente de convección que calienta la base de la capa de hielo de nitrógeno y, como consecuencia, el hielo, que tiene una baja viscosidad, al calentarse, se mueve como un fluido y se eleva por el centro de cada polígono. Al alcanzar la superficie, comienza a desplazarse lentamente hacia los bordes a medida que se enfría. En el borde, el hielo se sumerge de nuevo, formando así lo que se conoce en física de fluidos como “celdas de Benard”.

El hielo se mueve lentamente, a razón de 1,5 cm por año, una velocidad suficiente para renovar la superficie total cada millón de años. Ese movimiento arrastra bloques de hielo de agua que flotan en el mar de nitrógeno helado, como lo hacen los icebergs sobre el agua aquí en la Tierra, y éstos se van acumulando en los bordes. Analizando el volumen emergido de estos bloques, los científicos han llegado a la conclusión de que la profundidad de la capa de nitrógeno helado debe ser superior a 5km. Un segundo análisis, basado en las fórmulas de la física de fluidos y el tamaño de los polígonos, ha permitido situar la profundidad total en 10 km. Así pues, Plutón, demuestra que tiene mucho que decir sobre la evolución de los cuerpos del Sistema Solar, a pesar de que los humanos lo hayamos degradado a una segunda categoría planetaria.

Referencias:

Trowbridge et al. Vigorous convection as the explanation for Pluto’s polygonal terrain. Nature 534, 79–81 (02 June 2016) doi:10.1038/nature18016 http://www.nature.com/nature/journal/v534/n7605/full/nature18016.html

McKinnon et al. Convection in a volatile nitrogen-ice-rich layer drives Pluto’s geological vigour. Nature 534, 82–85 (02 June 2016) doi:10.1038/nature18289 http://www.nature.com/nature/journal/v534/n7605/full/nature18289.html

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