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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.

Pájara, Stradivarius, vejez y cúmulo de galaxias.

Pájara, Stradivarius, vejez y cúmulo de galaxias.

¿Qué sucede cuando “te da la pájara” y por qué?

Quienes se han embarcado alguna vez en deportes de resistencia, como carreras de larga duración, ciclismo o natación, tal vez estén familiarizados con sufrir una “pájara”, un estado de agotamiento físico acompañado a veces de mareos o incluso alucinaciones. El entrenamiento disminuye la probabilidad de sufrir pájaras, pero no era conocido cuál es la razón. Un equipo de investigadores dirigido por Ronald Evans, del Instituto Salk de estudios Biológicos descubre ahora el gen responsable de los efectos del entrenamiento, el cual modifica el metabolismo de las células del músculo de manera que se protege al cerebro y se evitan las pájaras.
El conocimiento actual sobre por qué se producen estas pájaras indica que la razón es una disminución drástica de las reservas de glucógeno en el hígado. El glucógeno es un polímero de la glucosa y sirve como almacenamiento de esta. Si la glucosa es consumida en el ejercicio físico demasiado rápidamente, las reservas de glucógeno se agotan y esto deja al cerebro sin su única fuente de energía. Falto de glucosa, el cerebro envía señales al organismo de detener el ejercicio físico, creando la sensación de una profunda fatiga. La falta de energía para el funcionamiento adecuado del cerebro genera, además, las posibles sensaciones de mareo o alucinaciones.
El entrenamiento mejora la resistencia física y disminuye la probabilidad de que se produzcan estas pájaras. Los efectos del entrenamiento físico sobre la resistencia indican que el entrenamiento modifica el metabolismo de las células musculares de manera que estas dejan de consumir preferentemente glucosa para generar ATP y pasan a consumir ácidos grasos, es decir, las moléculas compuestas por largas cadenas de carbonos e hidrógenos que constituyen parte de la grasa. Así, el entrenamiento consigue que se pase de utilizar preferentemente glucosa como fuente de energía a que se utilicen las grasas, lo cual deja más glucosa para que sea consumida por el cerebro, evitando las temidas “pájaras”.
No era conocido qué genes y proteínas son los implicados en generar esta transformación metabólica de las células musculares. El equipo de investigación mencionado arriba, en una serie de elegantes experimentos realizados con ratones de laboratorio, revela ahora que un solo gen puede ser el responsable de tan importante y drástica transformación. El conocimiento de este gen y de su actividad puede permitir el desarrollo de fármacos para el entrenamiento, que pueden en parte conseguir generar los beneficios metabólicos del ejercicio sin tener que realizarlo. Damos los detalles en el audio.

Referencia (1). Fan et al., PPARd Promotes Running Endurance by Preserving Glucose, Cell Metabolism (2017), http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2017.04.006

Stradivarius frente a violines modernos. La ciencia inclina la balanza hacia lo nuevo.

Todo el mundo ha oído hablar de los Stradivarius, unos instrumentos de cuerda, violines, violas, violonchelos… que fueron construidos por Antonio Stradivari, un lutier italiano que vivió entre 1644 y 1737. Su maestría construyendo instrumentos fue tal que aún hoy, los que quedan, están considerados por muchos como los mejores del mundo. Entre las cualidades que se les atribuye están su capacidad para proyectar el sonido en una sala de conciertos y la propiedad de ser percibido con menos intensidad al oído del intérprete.
Tanto una propiedad como otra son subjetivas, razón por la cual, durante mucho tiempo ha sido difícil explicar la superioridad atribuida a los instrumentos construidos por Antonio Stradivari. Ahora, un estudio firmado por Claudia Fritza, de la Universidad Pierre et Marie Curie de París, publicado en PNAS, aporta los resultados de dos estudios científicos que comparan los violines Stradivarius con instrumentos modernos, según la percepción de los espectadores que escuchan un concierto.
El primer estudio se celebró en la sala de conciertos A coeur de ville de Vincennes, cerca de París. El segundo se celebró en el Gran Salón de 860 asientos del edificio Cooper Union de Nueva York. En el estudio de París participaron 55 oyentes y en el de Nueva York, 82. Frente a ellos, solistas de renombre interpretaban solos de violín, con y sin acompañamiento orquestal, utilizando tres violines modernos y tres Stradivarius.
El experimento era del tipo doble ciego. Los intérpretes tocaban los violines a ciegas, con los ojos cubiertos con unas gafas semejantes a las de soldador, para que no pudieran identificar visualmente qué violín estaban tocando. Los espectadores escuchaban la interpretación tras una pantalla transparente al sonido pero no podían identificar visualmente el violín utilizado en cada ocasión.
Los solistas interpretaron obras conocidas, como el Concierto para violín de Tchaikovski o el Concierto para violín y orquesta de Brahms, con cada pareja de violines. En París, los espectadores participantes eran oyentes experimentados en el campo de la música: fabricantes de violín, intérpretes, músicos, críticos de música y compositores. El experimento de Nueva York participaron personas que asistían a Mondomusica, una exposición internacional de instrumentos musicales artesanales.
Los resultados fueron inequívocos. Según los espectadores, los nuevos violines proyectaron el sonido a la sala mejor que el Stradivarius, tanto si eran interpretados solos, como si lo hacían con el acompañamiento de una orquesta. En cuanto a la percepción de los intérpretes, alrededor del 70% de las valoraciones de éstos coincidió con los juicios de los oyentes.
La creencia en las cualidades casi milagrosas de los viejos violines italianos ha preocupado al mundo del violín durante siglos. Los resultados de estos estudios indican que tal vez las nuevas generaciones de fabricantes de violín hayan cerrado la brecha entre lo viejo y lo nuevo, aunque también podría ser que la brecha nunca haya sido tan amplia como se creía.

Referencia:
Claudia Fritza et al. Listener evaluations of new and Old Italian violins. PNAS Early Edition. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1619443114

¿Es el envejecimiento solo desgaste molecular y celular?

El envejecimiento es un proceso natural e irreversible que se podría asimilar a la segunda ley de la termodinámica: el desorden siempre aumenta en el Universo. En efecto, el envejecimiento se asocia a daños moleculares en el ADN, principalmente, que son resultado de procesos aleatorios, o de la imposibilidad de mantener un orden y eficacia perfectos en los procesos celulares.
La noticia de hoy es un buen ejemplo de los intrincados procesos que tienen lugar en el interior de nuestras células y también de cómo las mejores intenciones, en este caso moleculares, pueden conducirnos por el camino equivocado hacia la vejez.
Uno de los signos inequívocos del envejecimiento es la perdida de mitocondrias y la disminución de la función de las que quedan en células de varios tejidos, entre ellos del musculo esquelético. Puesto que la mitocondria es el orgánulo encargado de la generación de energía y calor a partir de los nutrientes, la perdida de mitocondrias y de su eficacia está relacionada con la menor capacidad física asociada con el envejecimiento. Los músculos cada vez pueden generar menor cantidad de energía para la contracción y el movimiento. El daño sufrido por las mitocondrias suele conducir, además, a problemas metabólicos, como la obesidad o la diabetes de tipo dos, caracterizada por una resistencia a la acción de la insulina.
¿Por qué se produce el declive en las mitocondrias durante el envejecimiento? Una de las razones puede ser el daño que estas sugieren debido a su propio funcionamiento. La oxidación de los nutrientes para generar energía en forma de la molécula de ATP genera especies reactivas de oxígeno, que pueden dañar al ADN mitocondrial. Una vez dañado este, los genes de la mitocondria no producirían proteínas eficaces y su capacidad de generar energía disminuiría.
Sin embargo, aunque la anterior puede ser una razón, no parece ser capaz de explicar todo el declive observado durante el envejecimiento. Evidencias recientes indican que durante el envejecimiento se produce también una disminución en la actividad de una enzima esencial para el mantenimiento de la función mitocondrial y el equilibrio energético. Este enzima se llama proteína quinasa activada por AMP (AMPK).
En el trabajo que relatamos aquí, los investigadores descubren que las irremediables rupturas que se producen en el ADN a medida que envejecemos ponen en marcha mecanismos para su reparación que, paradójicamente, afectan negativamente al funcionamiento de este importante enzima, lo que conduce también a la pérdida de función mitocondrial y al envejecimiento. Actuar sobre este mecanismo podría resultar se una eficaz forma de enlentecer su avance. (2).
Referencia (2): Park et al., DNA-PK Promotes the Mitochondrial, Metabolic, and Physical Decline that Occurs During Aging, Cell Metabolism (2017), http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2017.04.008

Abell 370, un alucinante cúmulo de Galaxias.

Una imagen facilitada por el Telecopio Espacial Hubble nos muestra con todo lujo de detalles el cúmulo de galaxias Abell 370. Aunque la imagen que mostramos en la página es de pequeñas dimensiones, podéis verla aquí en toda su magnitud
La imagen muestra cientos de galaxias de diversas formas, espirales, barradas o elípticas, con colores que van desde blanco azulado hasta el rojo pasando por una serie de tonalidades intermedias. Entre ellas se distinguen unas formaciones alargadas en formas de arco que son las imágenes distorsionadas de otras galaxias más lejanas cuya luz es concentrada por el cúmulo bajo el efecto de lente gravitatoria que crea su enorme masa. Es una imagen plagada de información ante la cual, incluso los no expertos en la materia pueden pasar horas descubriendo nuevos detalles.
Seis mil millones de años ha estado viajando la luz de esas galaxias hasta llegar al telescopio espacial Hubble. Esa es la distancia a la que se encuentra Abell 370, en la constelación de la Ballena, pero algunas de las imágenes distorsionadas que se observan pertenecen en realidad a galaxias situadas mucho más lejos, visibles tan sólo gracias al efecto amplificador de la lente gravitatoria. De esa manera los científicos descubrieron en 2002 una galaxia situada a 12.800 millones de años luz, es decir, una distancia tal que nos trae información de cómo era cuando el Universo tenía tan solo 900 millones de años.
Otro de esos lugares lejanos se corresponde con el arco muy llamativo que aparece en la parte inferior izquierda de la imagen. Algunos llaman a la figura el Dragón porque, echándole bastante imaginación, contiene un extremo más abultado, la cabeza, formado por la imagen distorsionada de una galaxia espiral, un cuerpo alargado y otra imagen menos prominente a la cola.
La imagen de Abell 370 fue capturada como parte del programa Frontier Fields. Este programa consistió en la observación de seis cúmulos de galaxias durante 630 horas de observación, mientras el Hubble, que orbita la Tierra a 600 kilómetros sobre la superficie, daba más de 560 vueltas alrededor de nuestro planeta.
El estudio de los grandes cúmulos de galaxias como Abell 370 está permitiendo a los científicos el estudio de la distribución de la materia visible y de la materia oscura.
Referencia:
“The final frontier of the Frontier Fields”:http://www.spacetelescope.org/news/heic1711/?lang


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