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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.

Come si es un virus; ayuna si es una bacteria. Estalagmitas y terremotos.

Cerveza, Tierra y Luna, apetito y estalagmitas - Ciencia Fresca podcast - CienciaEs.com

La domesticación de la levadura de cerveza

El descubrimiento del etanol, realizado en tiempos prehistóricos, fue, sin duda, uno de los hitos de la historia de la Humanidad. Desconocemos quien fue el “genio” que se dio cuenta en primer lugar de que determinados frutos medio podridos, hoy los llamamos fermentados, contenían esta espirituosa sustancia, pero esta observación condujo a utilizar parte de los alimentos fermentados de manera natural para ir fermentando a propósito otras cosas. Se pudo así llegar a fabricar vino, pan y cerveza.
Además del efecto eufórico generado por etanol, la fermentación produce también sustancias que mejoran el sabor e incrementan sustancialmente la vida media de los alimentos fermentados. Como es conocido, la fermentación alcohólica la llevan a cabo microrganismos de la familia de las levaduras. En particular, hoy se utilizan cientos de cepas diferentes de la levadura Saccharomyces cerevisiae, cada una de las cuales posee particularidades que modifican las propiedades organolépticas de los alimentos fermentados.

El empleo de cepas puras de esta levadura solo comenzó en el siglo XIX, después de los trabajos de Louis Pasteur sobre la fermentación y la identificación de estos microrganismos como responsables de la misma. Sin embargo, mucho antes de esta época, los fabricantes de pan, vino y cerveza ya habían aprendido que inocular a los alimentos no fermentados con una pequeña cantidad de alimentos fermentados aceleraba y aseguraba mucho mejor la fermentación subsiguiente.
Esta inoculación repetida generó, a lo largo de los siglos, poblaciones de levaduras en diferentes partes del planeta que se desarrollaban en el entorno artificial generado para ellas por el ser humano y que, por consiguiente, habían perdido contacto con su entorno natural. Esta condición es imprescindible para producir la domesticación de los microorganismos, entendida esta como su adaptación al entorno provisto por el ser humano.

Este entorno permite, a su vez, una selección de los organismos mejor adaptados al mismo, pero permite también una selección por parte del ser humano de aquellos microrganismos que generan alimentos fermentados de mejor sabor y calidad. De este modo, poco a poco, van generándose variantes de levaduras que solo pueden sobrevivir en la cocina. Esta adaptación a un entorno humano es también propia de animales y plantas domesticadas, que ya no podrían sobrevivir en un entorno salvaje.
El nivel de domesticación y adaptación de las levaduras que hoy se utilizan en la fermentación no era conocido. Investigadores de la universidad de Lovaina, en Bélgica (donde se fabrican excelentes cervezas, por cierto), estudian ahora los genomas y los fenomas (es decir, las manifestaciones de los genomas en los microrganismos vivos), de 157 cepas de levadura utilizadas industrialmente en la actualidad. Los investigadores encuentran que las levaduras pueden clasificarse de este modo en cinco grupos diferentes, lo que revela una historia de su domesticación sorprendente. Se lo contamos en el audio.

Referencia:
Gallone et al., Domestication and Divergence of Saccharomyces cerevisiae Beer Yeasts, Cell (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.08.020

El violento origen de la Luna

La Luna emergió a partir de un enorme cataclismo cósmico producido al colisionar un cuerpo del tamaño de Marte con la Tierra primitiva o proto -Tierra. Esta hipótesis, dada a conocer en 1970, tuvo un éxito inmediato porque explicaba bastante bien los parámetros físicos del sistema Tierra-Luna, tanto el tamaño como las velocidades de rotación de ambos cuerpos. En cuanto a la composición, los defensores de la hipótesis afirmaban que habría diferencias, porque los dos cuerpos que entraron en colisión habían sido originados en distintos lugares del Sistema Solar. Los viajes a la Luna de las misiones Apolo y de las sondas robóticas soviéticas permitieron traer rocas lunares que podrían ser analizadas y comparadas con las rocas terrestres. En 2001 se dieron a conocer los resultados de los análisis que comparaban la proporción de tres isótopos de oxígeno en las rocas de ambos cuerpos y el resultado fue un jarro de agua fría para los defensores de la hipótesis de la colisión. No había diferencias, era como si los dos objetos que colisionaron hubieran surgido en el mismo lugar del Sistema Solar.

El resultado no tenía lógica, las simulaciones numéricas del impacto revelaban que la Luna se había quedado con más materia, entre un 60 y un 80% del cuerpo impactante y por lo tanto sus rocas debían reflejar esa diferencia en sus composiciones. El resultado obligó a buscar nuevas hipótesis y, entre las muchas que surgieron, destacan dos.

Ambas hipótesis parten del impacto inicial que fundió en parte a ambos cuerpos y una parte del magma fundido escapó al exterior formando la Luna. Sin embargo, difieren en la forma en la que se produjo el choque. La primera, propone que el impacto de menor energía que creó una densa atmósfera de vapor de silicatos que envolvió a la Tierra y a la Luna en formación. Ese material se distribuyó por igual entre los restos y al condensarse facilitó la homogeneidad de ambos cuerpos. No obstante, este proceso de condensación tendría que haber sido demasiado lento.

Frente a los inconvenientes de esa hipótesis, en 2015 se propuso la opción de un impacto extremadamente violento en el cual se vaporizaron tanto el objeto impactante como todo el manto de la proto-Tierra. La enorme cantidad de material eyectado formó una atmósfera densa que se extendió 500 veces el tamaño de la Tierra actual. La materia no era gaseosa, sino que se encontraba en forma de fluido supercrítico que disolvía los restos sólidos e impregnaba todos los residuos. En esas condiciones, dos isótopos de potasio, K39 y K41, tuvieron un protagonismo especial. A las temperaturas y presiones que existieron en aquellos momentos los isótopos se distribuyeron de distinta manera y el K41 se acumuló en mayor medida en la Luna.

Ahora Kung Wang (Universidad de Washington en St. Louis) y Stain Jacobsen (Harvard University) han analizado el contenido en isótopos de potasio de muestras lunares y terrestres y han descubierto que existe entre ellas una diferencia que soporta la hipótesis de la colisión de alta energía.

Referencias:
Kun Wang & Stein B. Jacobsen Potassium isotopic evidence for a high-energy giant impact origin of the Moon.
Nature (2016) doi:10.1038/nature19341

Come si es un virus; ayuna si es una bacteria.

Cuando caemos enfermos como causa de una infección, como puede ser un catarro, una gripe o una infección bacteriana, nuestro comportamiento cambia. Podemos sumirnos en un letargo, no tener ganas de relacionarnos con nadie, dormir más o menos de la cuenta, etc. Uno de los cambios más notables es la modificación de nuestro apetito. En general, ante una infección no tenemos muchas ganas de comer y preferimos refugiarnos en la cama y esperar que las cosas mejoren. Este comportamiento, en ocasiones, puede inducir otro en nuestros familiares, que pretenden forzarnos a comer más de lo que nos apetece, diciéndonos que es por nuestro bien.

Estos comportamientos parecen lo más natural del mundo, pero desde el punto de vista científico es lícito preguntarse por qué existen y qué función cumplen. Sin duda, ante una amenaza a la vida, como supone una infección, en particular cuando carecíamos de antibióticos (como sucede hoy con la mayoría de las especies animales) estos comportamientos probablemente han surgido a lo largo de la evolución como un medio de defensa más frente a las infecciones, y no son, como algunos pueden pensar, meras consecuencias negativas del estado de infección.

Por estas razones, investigadores de la universidad de Yale deciden investigar la función del ayuno, o de la anorexia, inducida por las infecciones en ratones de laboratorio. Los animales fueron infectados por virus o por bacterias, lo que tuvo un efecto sobre su apetito, y forzados a alimentarse o no. Los científicos estudiaron entonces el grado de supervivencia de los animales en las diferentes condiciones de alimentación. En el audio explicamos los interesantes resultados obtenidos que pueden ser de gran utilidad para luchar contra las infecciones en el caso humano, si en este caso, como en otros, somos similares a esos simpáticos roedores de laboratorio.

Referencia:
Wang et al., Opposing Effects of Fasting Metabolism on Tissue Tolerance in Bacterial and Viral Inflammation, Cell (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.07.026

Las estalagmitas y los terremotos.

A todos nos maravillan las formaciones de estalactitas y estalagmitas que adornan las cuevas calizas. El agua que se filtra por las grietas del suelo cargada de carbono forma ácido carbónico que va disolviendo la caliza a medida que penetra en las rocas. Cuando el agua accede a una cueva subterránea, libera el CO2 al contacto con el aire y la caliza se precipita creando salientes que crecen desde el techo (estalactitas). El agua cae lentamente, gota a gota, y forma otro depósito de calcita en el suelo que crece hacia arriba (estalagmita). En ocasiones, ambas formaciones se unen y forman una columna que soporta el techo de la cueva.

Cada estalactita y estalagmita tiene un crecimiento irregular, marcado por la abundancia o escasez de agua que se filtra por las grietas de la cueva. Así, en los años de lluvias abundantes, el crecimiento es mayor, mientras que en épocas de escasez el crecimiento se ralentiza o se detiene. De esa manera, las estalactitas y estalagmitas van generando distintas capas que quedan plasmadas en su cuerpo de manera que si se secciona forma de anillos como los anillos de crecimiento de los árboles. De esta manera, cada estalactita y estalagmita lleva grabada en sus anillos la historia de los cambios climáticos ocurridos en su vida pasada.

Ahora, Samuel Penno, científicos de la Universidad de Illinois, dirigido por, ha descubierto una nueva conexión entre las estalagmitas y los terremotos que sucedieron mientras éstas se formaban. El análisis de las estalagmitas de la cueva estadounidense de Donnhue, Indiana, ha permitido conectar las formaciones de estalagmitas con terremotos que tuvieron lugar hace 100.000 años y 6.000 años respectivamente. Dado que los métodos actuales de datación de paleoterremotos son poco precisos cuando estos tienen más de 20.000 años de antigüedad, este método ofrece la posibilidad de investigar terremotos sucedidos mucho más atrás en el tiempo.

Referencias:
Samuel Panno, Possible Earthquakes Recorded in Stalagmites from a Cave in South‐Central Indiana. DOI: 10.1785/0120150240 Published on September 2016, First Published on September 13, 2016


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