Material de diseño para reciclar desechos nucleares.

Uno de los problemas de las centrales nucleares, como alternativa a los combustibles fósiles para la generación de energía, es la gestión de los residuos radiactivos producidos durante su funcionamiento. Esos residuos se clasifican según su actividad, en baja, media o alta, y cada uno de ellos necesita un tratamiento distinto. Los de baja radiactividad son menos peligrosos y se almacenan, convenientemente aislados, en superficie. Los residuos de alta actividad y larga duración, en cambio, tienen que ser enterrados en almacenamiento geológicos profundos durante cientos de años para evitar que contaminen el ambiente con sus radiaciones.

Una forma de disminuir el volumen de desechos radiactivos consiste en reciclarlos, cuando ello es posible. Actualmente existen métodos para reciclar el uranio y el plutonio, aunque el peligro de que este último sea utilizado para la fabricación de bombas nucleares, ha condicionado su desarrollo. Otras sustancias radiactivas, como el kriptón 85 y el xenón 127, que son gases a temperatura ambiente, plantean problemas adicionales por el peligro de que se produzcan escapes a la atmósfera. Hasta ahora, los métodos empleados para reciclar esos gases requieren enfriarlos a muy bajas temperaturas, un método costoso en energía y poco eficiente.

Este es el problema que promete encontrar solución gracias a materiales organometálicos, especialmente diseñados utilizando métodos computacionales, para extraer los átomos de xenón y kriptón radiactivos de una mezcla gaseosa. Según un artículo publicado en Nature Communications, firmado por Debasis Banerjee y sus colegas del departamento de Energía del Pacific Nortwest National Laboratory, el material ha sido diseñado de tal manera que contiene poros submicroscópicos en los que encajan perfectamente los átomos de xenón y kriptón y no otros. Cuando el material se somete a una corriente de aire cargada con los desechos radiactivos, los átomos de xenón y kriptón quedan atrapados en él, mientras que el resto de los gases siguen su camino, inalterados. La captura se hace por métodos físicos, no químicos, y por lo tanto los gases capturados se pueden recuperar fácilmente sometiendo al material a un vacío controlado. La ventaja del material es que funciona a temperatura ambiente y puede ser reutilizado cuantas veces se desee.

Referencia:
Banerrjee et al. Metal–organic framework with optimally selective xenon adsorption and separation Nature Communications 7, Article number: ncomms11831 doi:10.1038/ncomms11831 Published 13 June 2016

¿Quieres acordarte? Haz ejercicio cuatro horas después.

Un nuevo estudio, publicado por investigadores holandeses y británicos en la revista Current Biology, indica que para incrementar la capacidad de recordar lo que se ha aprendido, conviene hacer ejercicio cuatro horas después de haberlo aprendido. Curiosamente, el ejercicio físico no ejerce el mismo efecto sobre la memoria si se realiza transcurrido menos tiempo desde el aprendizaje.

Los investigadores examinaron la capacidad de recordar lo aprendido en 72 voluntarios a los que se les pidió aprender la localización en el espacio de 90 imágenes, es decir, los voluntarios debían asociar una imagen a su posición en una pantalla de ordenador. Tras el aprendizaje, los voluntarios fueron sometidos a un test de memoria para comprobar lo que habían aprendido tras lo cual fueron divididos en tres grupos de 24 voluntarios cada uno. El primer grupo realizó ejercicio físico inmediatamente después del test; el segundo grupo realizó el mismo ejercicio físico cuatro horas después del test y el tercer grupo no realizó ejercicio físico.

Los investigadores encuentran, no sin cierta sorpresa, que aquellos que hicieron ejercicio cuatro horas después de la realización del test de memoria fueron capaces de recordar mejor las asociaciones imagen-posición en otro test de memoria realizado dos días después del aprendizaje. Los investigadores realizan también estudios de imagen cerebral mientras los voluntarios realizan el segundo test. En el audio damos más detalles sobre estos interesantes estudios.

Referencia:
van Dongen et al., 2016, Current Biology 26, 1–6 July 11. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.04.071

La terrible descarga del gimnoto.

Una investigación, llevada a cabo por Kenneth Catania, de la Universidad norteamericana de Vanderbilt, y publicada en PNAS, demuestra la veracidad de una historia que tiene ya más de 200 años. Fue el explorador, aventurero y científico alemán Alexander von Humboldt quien describe un suceso sorprendente en el III tomo de su obra “Viaje a las regiones Equinocciales” cuyo contenido les invitamos a escuchar en este podcast. Humboldt describía una sorprendente forma de pesca que empleaban los indígenas de la región venezolana cercana a la ciudad de Calabozo, a orillas del río Guárico.

La pesca no era de peces corrientes sino “gimnotos” una especie de anguilas eléctricas que viven en los ríos y charcas de la zona. Estos animales, que pueden alcanzar hasta 90 centímetros de largo, son conocidos por su habilidad para dar dolorosas descargas eléctricas a cualquier intruso que intente atacarlos. Los indígenas, sabedores de lo peligrosas que eran esas descargas, utilizaban caballos como cebo para capturar a los temidos gimnotos. Reunían una manada de caballos y los obligaban a entrar en la charca con la intención de que el ruido de los cascos y los relinchos de los animales provocaran la respuesta eléctrica de los peces. La lucha desigual terminaba con la muerte de algunos caballos y la pérdida de actividad eléctrica de los gimnotos que, agotados, podían ser capturados sin peligro.

Cuando Humboldt dio a conocer tan extraordinario episodio, algunos científicos pusieron en duda la veracidad del relato. Ahora, Kennet Catania ha demostrado que el famoso explorador no exageraba un pelo en su descripción. El investigador consiguió un ejemplar adulto de gimnoto y lo depositó en una acuario especialmente acondicionado para medir la intensidad de las descargas eléctricas del animal. El dispositivo demostró que el pez, al verse amenazado, saca un parte de su cuerpo fuera del agua y pone su órgano eléctrico en contacto con el cuerpo de la víctima antes de proporcionarle una descarga eléctrica de más de 600 voltios. Un ataque con coincide en su forma y potencia con lo descrito por el científico alemán hace más de 200 años.

Referencias:
Kenneth C. Catania. Leaping eels electrify threats, supporting Humboldt’s account of a battle with horses PNAS doi: 10.1073/pnas.1604009113

La hormona que permite a los músculos hacer ejercicio.

Un estudio realizado por un nutrido grupo de investigadores estadounidenses, franceses y canadienses descubre que una hormona producida por los huesos, la conocida por el nombre de osteocalcina, afecta a los músculos y mejora su rendimiento a la hora de hacer ejercicio. Esta hormona dobla sus niveles en sangre cuando se hace ejercicio, al mismo tiempo que los niveles de la hormona insulina bajan. La insulina es necesaria para la incorporación de nutrientes como la glucosa, y su almacenamiento. Los investigadores encuentran que la osteocalcina es también necesaria para estimular la captación de nutrientes como la glucosa y los ácidos grados por las fibrillas musculares durante el ejercicio físico, por lo que es una hormona necesaria para la adaptación al ejercicio.

La capacidad de hacer ejercicio, de correr, es una adaptación fundamental para la supervivencia de los vertebrados, tanto para conseguir alimento como para evitar convertirse en él. Durante el ejercicio, es necesaria la generación de energía mecánica por parte de los músculos, lo que se consigue mediante la oxidación de los nutrientes más fundamentales, como la glucosa y los ácidos grasos. Esta oxidación es imposible si los nutrientes no penetran desde la sangre al interior de las células musculares.
La incorporación de nutrientes en el interior de las células requiere de la acción de ciertas hormonas. Una de las más importantes es la insulina, producida por el páncreas. Los niveles de esta hormona suben tras una comida. La hormona interacciona con receptores en células musculares, y también del hígado y del tejido adiposo, y permite que estas capten los nutrientes. Sin embargo, los niveles de insulina bajan al hacer ejercicio, al bajar también los niveles de glucosa en sangre.

Por esta razón, en necesario que otras hormonas ejerzan el papel de la insulina durante el ejercicio para que las células musculares puedan incorporar y disponer del “combustible” suficiente para el ejercicio. Estos estudios demuestran que dicha hormona es la osteocalcina, producida no por el páncreas, sino por el hueso al hacer ejercicio. Desgraciadamente, la producción de esta hormona decrece con la edad, por lo que la capacidad para hacer ejercicio disminuye también con ella. Sin embargo, inyecciones de esta hormona pueden revertir la pérdida de capacidad muscular con el tiempo. En el audio explicamos cómo se ha llegado a estas conclusiones y las implicaciones que tienen para mantener una buena salud.

Referencia:
Mera et al., 2016, Cell Metabolism 23, 1–15 June 14, http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2016.05.004

¿Detectó LIGO materia oscura?

Tras la detección de ondas gravitacionales, por primera vez en la historia, las noticias científicas en este campo se suceden con rapidez. Aquel acontecimiento no solo demostró la existencia de las escurridizas ondas de gravedad, sino que permitió averiguar información sobre su fuente. Según los datos obtenidos por los investigadores, todo comenzó hace 1.300 millones de años, cuando dos agujeros negros, de 29 y 36 masas solares respectivamente, se fundieron en uno solo. El acontecimiento fue una catástrofe de tal magnitud que produjo una perturbación del tejido del espacio-tiempo que se transmitió a la velocidad de la luz por todo el Universo. El pasado 14 de septiembre de 2015, las ondas gravitacionales generadas durante la fusión llegaron a la Tierra y fueron detectadas por el observatorio LIGO. De esa manera se abrió una puerta a la observación del Universo que promete dar muchos frutos.

Una vez abierta la posibilidad, los descubrimientos se suceden con rapidez. Ahora se han dado a conocer otros dos acontecimientos cósmicos de características semejantes. Uno, publicado el pasado 15 de junio en Physical Review Letters, habla de la fusión de otros dos agujeros negros cuyas masas suman 22 veces la del Sol. El otro, aún en estudio, pero con todos los visos de ser cierto, habla de una nueva fusión de dos agujeros negros, que suman unas 100 masas solares.

Estos descubrimientos están potenciando la investigación de otras ramas del conocimiento. Científicos de la Universidad Johns Hopkins acaba de publicar, también en Physical Review Letters, una hipótesis que defiende la posibilidad de que estas detecciones, además de demostrar la existencia de las ondas gravitacionales, están sacando a la luz posibles componentes de la enigmática materia oscura que puebla el Universo.

Según revelan el investigador Simeon Bird y sus colegas, los agujeros negros protagonistas de estas fusiones son demasiado grandes como para ser originados durante la explosión de estrellas masivas y demasiado pequeños como para pertenecer a la categoría de los enormes agujeros negros supermasivos que existen en el centro de las galaxias. Los investigadores proponen que dichos cuerpos pertenecen a una categoría distinta, conocida como “agujeros negros primordiales” que, según teorías existentes, se formaron en los comienzos del Universo. Bird y sus colaboradores defienden que estas fusiones podrían ser solamente la punta del iceberg de un enorme número de agujeros negros existente en las galaxias, unos cuerpos indetectables por procedimientos ordinarios (ya que no emiten radiación electromagnética), pero cuya masa forma una parte sustancial de la materia oscura. Una materia que no se puede ver, pero cuya presencia se hace patente en las fuerzas gravitatorias que mueven a las galaxias y a los cúmulos de galaxias. Según los cálculos más recientes, la materia oscura constituye el 85 por ciento de la masa total del Universo.

Referencias:

Simeon Bird. Did LIGO Detect Dark Matter? Phys. Rev. Lett. 116, 201301 – Published 19 May 2016. http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.201301

GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) Phys. Rev. Lett. 116, 241103 –15 June 2016

Dieta, Flora y Autismo.

Investigadores de la Facultad de Medicina Baylor, en Houston, Texas, descubren que la ausencia de una sola especie bacteriana de la flora intestinal en ratones de laboratorio causa deficiencias de conducta social. Cuando esta bacteria se añade a la flora intestinal de los ratones, estos déficits en habilidades sociales desaparecen en parte. Esta menor habilidad social genera síntomas y comportamientos reminiscentes de los del autismo en seres humanos. Esto abre la puerta al estudio del uso de los llamados “probioticos” para el tratamiento de trastornos neurológicos del desarrollo, como es el autismo.
La idea de estos estudios proviene de la observación de que las madres obesas durante el embarazo parecen tener hijos con una mayor incidencia de neuropatologías, incluidos algunos de los síntomas asociados al autismo. Además, algunas personas con autismo también sufren de problemas gastrointestinales. Algunos estudios, además, ya habían mostrado que la dieta puede cambiar el microbioma, es decir, la flora intestinal, y también habían mostrado que el microbioma puede afectar al cerebro.

Así pues, todos estos factores estaban asociados, pero no era conocido si había una relación causa-efecto entre la dieta, la flora y el comportamiento social, ni siquiera en animales de laboratorio. Como siempre, para establecer si esta relación causa-efecto puede existir es necesario realizar experimentos bien controlados en el laboratorio. En el audio relatamos estos experimentos y los resultados obtenidos por los investigadores.

Referencia:

Buffington et al., Microbial Reconstitution Reverses Maternal Diet-Induced Social and Synaptic Deficits in Offspring, Cell (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.06.001