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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.

Plumas de dinosaurio. Monos sin habla. Ceres y el hielo. Anti-CRISPR.

Plumas de dinosaurio. Monos que no hablan. Ciencia Fresca podcast - CienciaEs.com

Plumas de dinosaurio.

El fósil de una criatura que vivió hace casi 100 millones de años es difícil de reconocer. Lo habitual es que sus restos hayan quedado reducidos a unos cuantos huesos petrificados, huellas y, con mucha suerte, la impresión en roca de lo que en otros tiempos fuera la cobertura externa. Estos restos son difíciles de encontrar e interpretar, por esa razón, encontrar un resto auténtico, en tres dimensiones de una parte de un dinosaurio, por pequeña que ésta sea, es un acontecimiento excepcional.

Todo comenzó cuando el paleontólogo chino Lida Xing, de la Universidad China de Geociencias en Beijing, visitaba un conocido mercado de ámbar en el norte de Myanmar, la antigua Birmania. El lugar es muy conocido entre los comerciantes de gemas porque allí existen yacimientos en los que antiquísimas plantas dejaron grandes cantidades de resina, ahora convertida en ámbar. Uno de los comerciantes ofreció a Xing, una pieza que parecía contener restos de vegetación, cuando el científico observó la pieza con una lupa comprendió que el contenido era mucho más valioso. No eran restos de plantas sino auténticas plumas de dinosaurio.

La pieza contiene un pedazo de algo más de tres centímetros de lo que fue la cola de un dinosaurio emplumado que vivió en la zona hace 99 millones de años. Los análisis practicados han permitido mostrar el aspecto tridimensional de las plumas, que no eran aptas para el vuelo y compararlas con las actuales. El animal al que perteneció era un pequeño dinosaurio del tamaño de un gorrión, perteneciente a la familia de los coelurosaurios. El análisis de la muestra revela la presencia de iones de hierro que pudieron pertenecer a la hemoglobina de la sangre del animal.

Aunque durante los últimos 20 años se han descubiertos restos fósiles de más de 30 géneros de dinosaurios con plumas, es la primera vez que se tiene un resto en tres dimensiones que muestra las plumas con todo detalle.

Referencia:

Xing et al., A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber, Current Biology (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.10.008

Por qué los monos hablan muy poco.

Elucidar el origen y la evolución del lenguaje humano es una de las cuestiones científicas más importantes para entender nuestra propia evolución. En el caso del lenguaje, además, parece haber un cambio abrupto entre humanos y otros primates, lo que no sucede tan radicalmente en el caso de otras capacidades cognitivas.

Esta abrupta diferencia entre humanos y simios se manifiesta con más fuerza si consideramos el hecho de que nadie ha sido capaz de enseñar a hablar a un chimpancé u otro mono, ni siquiera cuando este ha sido criado en casa como un miembro más de la familia. Los humanos somos la única especie de primate capaz de integrar vocalización, fonación y respiración de manera automática para generar palabras y frases.

Ya Charles Darwin se planteó este problema y emitió una hipótesis para explicarlo. Esta hipótesis, conocida como la hipótesis neural, mantenía que los cerebros de los simios carecían de las capacidades necesarias para controlar la producción de un lenguaje, a pesar de que los primates sí parecían poseer capacidades vocales suficientes para ello. Evidentemente, esta hipótesis era bastante agradecida, porque nos situaba en un plano intelectual claramente superior al de los primates y, tal vez por ello, y no tanto por evidencias que la apoyaran, fue aceptada mayoritariamente hasta el final de la década de los 60 del siglo pasado.

Otra hipótesis alternativa era, sin embargo, que los simios carecen del sistema vocal necesario para generar el lenguaje. Esta hipótesis recibió un enorme impulso en 1969 gracias a una publicación en la revista Science por Lieberman, Klatt y Wilson, en la que se exploró por primera vez por ordenador las capacidades fonéticas del macaco Rhesus y se concluyó que estos carecían de las capacidades vocales necesarias para el habla. Otro trabajo posterior aplicó esta tecnología al chimpancé y llegó a las mismas conclusiones. De esta forma, la hipótesis periférica, que antes casi nadie aceptaba, pasó a ser la hipótesis principal, desbancando a la hipótesis neural aceptada hasta entonces.

Esta hipótesis, que ya ha pasado a ser tradicional y explicada en libros de texto, tiene importantes consecuencias para comprender cómo sucedió la evolución humana y, en particular, la evolución del lenguaje, ya que implica que se tuvieron que producir modificaciones radicales en el aparato vocal en la evolución desde el ancestro común a humanos y chimpancés hasta el ser humano. Estas modificaciones radicales posiblemente necesitarían la mutación y selección de numerosas variantes de genes, o incluso la aparición de genes nuevos, lo que es difícil que suceda en tan corto tiempo evolutivo que ha transcurrido desde que los linajes humano y chimpancé se separaron.

Un nuevo trabajo, en el que se estudia la anatomía del aparato vocal de los macacos en vivo mediante videos de rayos X, realizado por investigadores de la Universidad de Viena, analiza ahora la dinámica vocal de estos animales y concluye que su aparato vocal puede generar el rango de vocalizaciones necesario y suficiente como para producir un lenguaje. Esto implica que el lenguaje humano tuvo que surgir por modificaciones neuronales que impactaron en el control coordinado de los movimientos del aparato vocal.

Referencia (1). Fitch et al. Sci. Adv. 2016;2: http://advances.sciencemag.org/content/2/12/e1600723. 9 December 2016.

Ceres y el agua helada.

Los que ahora estudian los componentes del Sistema Solar saben que existen dos tipos de planetas. Unos son los clásicos, entre los que se encuentra la Tierra, y otros pertenecen a una categoría inferior conocida con el nombre de “planetas enanos”. Entre estos últimos se encuentra Plutón y toda una cohorte de nuevos mundos descubiertos más allá, como Eris, Makemake o Haumea. A ellos se une un cuerpo mucho más cercano a nosotros, pero, a veces, olvidado: Ceres.

Ceres es el cuerpo más grande del Cinturón de Asteroides, una región poblada por miles de cuerpos errantes que orbitan entre Marte y Júpiter. Hasta Ceres llegó, el 6 de marzo de 2015, la sonda Dawn de la NASA y desde entonces, el conocimiento sobre el planeta enano se ha multiplicado. El tamaño de Ceres no es nada despreciable, tiene 945 kilómetros de diámetro, incluso fue considerado durante un tiempo un planeta de pleno derecho, aunque degradado después a asteroide cuando se descubrieron muchos otros cuerpos con órbitas semejantes a él. Así pues lo que Plutón perdió, Ceres lo ganó, subiendo de categoría.

La sonda Dawn ha mostrado a Ceres como un cuerpo herido por una gran cantidad de cráteres de impacto, una paisaje que recuerda al aspecto ofrecido por la Luna, Mercurio y otros cuerpos del Sistema Solar. A bordo de la sonda se encuentra el instrumento GRAND, diseñado para analizar los rayos gamma y neutrones procedentes de la superficie. Esos neutrones se producen cuando los rayos cósmicos chocan contra la superficie y rebotan llevando consigo información sobre la composición química de Ceres. Así se ha podido determinar la abundancia de hidrógeno, hierro y otros elementos químicos.

Los datos recogidos revelan que la superficie de Ceres está formada por regolito, una mezcla de polvo rocoso y hielo producto de los bombardeos de meteoritos. Las concentraciones de hidrógeno, hierro, potasio y carbono hacen pensar que la capa superior de la superficie de Ceres ha sido alterada por el agua que hubo en su interior.

En el cráter Occator, una depresión de 92 km de diámetro rodeada de una circunferencia montañosa que alcanza los 4.800 metros de altura, muestra unas misteriosas manchas blancas en su interior. Los análisis revelan que se trata de sales dejadas allí por el agua que emergió del interior tras el impacto.

Referencia:

T. H. Prettyman et al Extensive water ice within Ceres’ aqueously altered regolith: Evidence from nuclear spectroscopy., Science 10.1126/science.aah6765 (2016).

Descubierto un sistema Anti-CRISPR.

La edición genómica mediante el sistema CRISPR/Cas 9 está revolucionando la biotecnología y supone una gran promesa para el desarrollo de nuevas terapias. Este sistema consiste, brevemente, en un enzima, llamado Cas9, capaz de cortar el ADN, y de un ARN corto que guía al enzima a las secuencias de ADN complementarias a la secuencia del ARN, donde se produce el corte.

El sistema fue inicialmente descubierto como un sistema de defensa bacteriano frente a los virus bacteriófagos. La bacteria es capaz de robar fragmentos de ADN de estos virus y generar con ellos ARNs que guían al enzima Cas a romper el ADN de un nuevo virus que pueda infectar a la bacteria. La bacteria se defiende del virus robándole información genética que luego utiliza en su contra.
Este sistema ha sido adaptado para generar cortes en el ADN de células eucariotas. Una vez producido un corte, la célula lo interpreta como un daño generado al ADN que es necesario reparar. La célula eucariota cuenta con dos mecanismos de reparación de ADN: la unión no homóloga de extremos y la reparación dirigida por homología. El primer mecanismo simplemente une los extremos rotos mediante la adición o sustracción de letras de las hebras de ADN, lo que puede no respetar la información original, creando así, en ocasiones, mutaciones que inactivan a un gen o cambian el funcionamiento de la proteína que produce. El segundo mecanismo utiliza una secuencia de ADN homóloga a la dañada, es decir, con la misma secuencia de letras, para realizar la reparación. Este mecanismo es el que se intenta que se produzca para reparar la mutación dañina de un determinado gen que puede causar una enfermedad y conseguir así la versión sana del gen.

Muchas veces la reparación de un gen concreto debe realizarse en un tipo de células, pero no en otras, ya que en ellas la mutación no ejerce efecto alguno. Por ejemplo, algunos genes que impiden la generación de células del sistema inmune deberían ser reparados solo en las células madre de la médula ósea, que son las que generan dicho sistema. Esto sería la situación ideal.
Para conseguir esta situación ideal, sería también ideal que existieran inhibidores del enzima Cas9 que permitieran regular su funcionamiento e impedirlo en las células no deseadas. Investigadores de las universidades de Massachusetts y Toronto supusieron que la lucha evolutiva entre bacterias y bacteriófagos habría generado en estos últimos mecanismos de anti-defensa bacteriana, tendentes a inhibir el enzima Cas9.

Los investigadores se pusieron a buscar genes en bacteriófagos que pudieran generar proteínas inhibidoras del enzima Cas9 bacteriano, el cual es el empleado en aplicaciones de edición genómica. Su búsqueda surtió efecto, ya que han descubierto nada menos que tres inhibidores del enzima Cas9. En el audio explicamos con más detalle el descubrimiento y sus implicaciones para esta revolucionaria tecnología.

Referencia:

Pawluk et al., Naturally Occurring Off-Switches for CRISPR-Cas9, Cell (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.11.017


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