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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.

Bacterias bucales en el intestino. Kilonova a la vista. IA contra el cáncer. Tejados fríos.

Bacterias, kilonova y techos fríos - Ciencia Fresca podcast - CienciaEs.com

La enfermedad intestinal puede ser causada por las bacterias de la boca.

Por término medio, una persona genera e ingiere alrededor de litro y medio de saliva al día, la cual contiene una enorme cantidad de bacterias que normalmente se encuentran en la boca. Sin embargo, no son estas las bacterias que colonizan el intestino. Al parecer, cada nicho posee su población de diferentes especies bacterianas adaptado al mismo.
No obstante, investigaciones recientes han revelado que la flora intestinal de pacientes de diversas enfermedades de este órgano, como la enfermedad de Crohn o la enfermedad del intestino irritable, o incluso el cáncer de colon, contiene una proporción mayor de la normal de bacterias que son propias de la boca. Además, la proporción de las bacterias bucales en el intestino de estos pacientes correlaciona con el estado de la enfermedad, siendo este más grave cuantas más bacterias de la boca colonizan el intestino.
En un análisis previo, los investigadores confirman que otras varias enfermedades intestinales además de las ya estudiadas están asociadas con un mayor contenido en las heces de algunas especies de bacterias propias la boca. Estas enfermedades incluyen la colitis ulcerosa, la colangitis esclerosante primaria, y la enfermedad de reflujo gastroesofágico, una enfermedad relativamente frecuente que se trata con fármacos antiácidos como el omeprazol.
Estos datos impulsan a los investigadores a realizar experimentos con ratones de laboratorio a los que inicialmente crían en un entorno estéril, libre de bacterias, tras lo cual pueden transferir bacterias presentes en la saliva de algunos pacientes y comprobar si esta simple operación puede causar una enfermedad inflamatoria intestinal en los animales y, si es así, qué factores facilitan su desarrollo. En el audio explicamos estos y otros interesantes experimentos que apuntan a las bacterias de la boca, y también a ciertos genes, como los responsables del desarrollo de enfermedades intestinales crónicas.
Referencia (1): Koji Atarashi et al. (2017). Ectopic colonization of oral bacteria in the intestine drives TH1 cell induction and inflammation. Science. 20 OCTOBER 2017 • VOL 358 ISSUE 6361 pp, 359.

El descubrimiento de una Kilonova.

La historia que le contamos hoy, publicado en más de una decena de artículos en las revistas científicas de primer orden mundial, comenzó hace 130 millones de años, cuando los dinosaurios empezaban a dominar la Tierra. En una galaxia muy lejana, a la que los humanos pondríamos posteriormente el nombre NGC4993, dos cuerpos extraordinariamente densos, dos estrellas de neutrones, estaban a punto de escribir el último capítulo de una larga y azarosa vida.
Cada uno de ellos había nacido mucho antes, en uno de los cataclismos más energéticos que se pueden observar en el Universo. Fueron en otros tiempos dos estrellas enormes, mucho más grandes que el Sol, gigantescos hornos nucleares que fusionaban núcleos de hidrógeno a un ritmo trepidante. La energía desprendida era tal que mantenía a raya a la fuerza de la gravedad que se esforzaba por comprimir su masa. La fusión del hidrógeno formó helio, después continuaron su cadena de fusiones creando carbono, nitrógeno, magnesio, … así hasta formar núcleos de hierro, a partir del cual la fusión era incapaz de generar energía. Cuando el núcleo de hierro fue los suficientemente grande, la energía desprendida disminuyó y la gravedad ganó la batalla. Se produjo una gran explosión que expulsó una parte de la materia generada y comprimió el resto en un nuevo cuerpo, increíblemente denso. Una estrella de neutrones.
Lo que quedó de aquellos cataclismos fueron dos estrellas de neutrones que albergaban una masa de 1,1 y 1,6 veces la del Sol concentradas en una bola de apenas 20 kilómetros de diámetro. Durante mucho tiempo habían estado orbitando, una alrededor de la otra, perturbando el espacio-tiempo y desprendiendo lentamente energía en forma de ondas gravitacionales. A medida que emitían energía, las estrellas se acercaban más y más siguiendo una espiral hasta que unl día, hace 130 millones de años, las dos estrellas se fundieron generando un cataclismo de inimaginables proporciones. Tan grande fue la energía liberada que tiene nombre propio: kilonova.
En el momento de la fusión el interior se hizo aún más denso, un agujero negro, y las capas externas fueron expulsadas con tal violencia, que sembró el el espacio de oro, platino, uranio y otros elementos más pesados que el hierro, a velocidades de 60.000 km por segundo. La catástrofe fue de tal calibre que perturbó el espacio-tiempo generando una onda que comenzó a viajar por el Universo a la velocidad de la Luz.
Fueron 130 millones de años de viaje hasta llegar a la Tierra el 17 de agosto de 2017. La onda de gravedad habría pasado desapercibida a no ser porque los científicos ya disponían de detectores capaces de captarla. El frente de ondas gravitacionales fue detectado por LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) con sus dos detectores en Estados Unidos y el detector europeo VIRGO, situado en Italia. Casi al mismo tiempo, los observatorios FERMI e INTEGRAL detectaron una explosión de rayos gamma que hizo sospechar que venía de la misma fuente. El conjunto de datos permitió acotar una región del cielo, unas 120 veces más grande que la Luna Llena, donde astrónomos de todo el mundo se pusieron a buscar el fogonazo de luz que debía acompañar al evento. El primero en encontrar su origen fue el equipo del telescopio SWope en Chile. A partir de ahí, cientos de observadores repartidos por toda la Tierra pudieron captar la señal en rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo y ondas de radio.

Por primera vez la humanidad pudo estudiar un evento catastrófico de esta índole en toda su amplitud.

REFERENCIAS:
GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral Phys. Rev. Lett. 119, 161101 (2017) https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.161101

Inteligencia artificial para el diagnóstico de lesiones mamarias de alto riesgo.

La detección temprana del cáncer de mama es uno de los factores que más ha reducido la mortalidad por este tipo de cáncer, el más frecuente entre las mujeres (seguido por el cáncer de pulmón). Esta detección temprana permite iniciar un tratamiento cuando el cáncer no está aún muy desarrollado y permite el empleo de tratamientos más agresivos y eficaces.
Sin embargo, la detección temprana de lesiones mamarias, que no son siempre cancerosas, ni van a convertirse necesariamente en un cáncer, genera igualmente un incremento de biopsias procedimientos quirúrgicos que son innecesarios. Así, por ejemplo, solo el 14% de las lesiones mamarias detectadas por mamografía y de las que se realiza una biopsia son clasificadas como de alto riesgo. El restante 86% son lesiones benignas. De este 14%, sin embargo, solo unas pocas se convierten en cancerosas, pero no obstante se recomienza su extirpación por cirugía.
Para evitar este sobre uso de la cirugía mamaria, que genera tanto gastos hospitalarios como molestias y riesgos adicionales a los pacientes, se han realizado numerosos estudios para intentar clasificar con más finura las lesiones consideradas hoy de alto riesgo, pero que sin embargo, no todas lo son. La manera en que esto se ha intentado hacer es considerando cuantas características de las lesiones puedan ser relevantes para lograr una mejor discriminación entre ellas. Estas características pueden incluir la morfología celular, la edad del paciente, el uso de alcohol y tabaco, el funcionamiento o no de determinados genes, etc. A pesar de estos esfuerzos, no se ha conseguid aún discriminar con un alto grado de precisión entre las lesiones mamarias que son realmente peligrosas y las que no.
Ahora, investigadores del Hospital General de Massachusetts y del Instituto de Tecnología de Massachusetts desarrollan un sistema de inteligencia artificial que, de acuerdo con las características de las lesiones adquiridas por técnicas de imagen de biopsias mamarias, aprende a distinguir, con una precisión muy superior a la de expertos humanos, lesiones mamarias que tienen alto riesgo de convertirse en cancerosas, de lesiones mamarias similares, pero que no tienen dicho riesgo. Este nuevo sistema inteligente puede ayudar a evitar muchas operaciones innecesarias, que podrán ser sustituidas simplemente por un seguimiento adecuado. En el audio explicamos los detalles más importantes del funcionamiento de este impresionante sistema inteligente.

Referencia: Manisha Bahl, et al. (2017) High-Risk Breast Lesions: A Machine Learning Model to Predict Pathologic Upgrade and Reduce Unnecessary Surgical Excision. http://pubs.rsna.org/doi/abs/10.1148/radiol.2017170549

Tejados fríos para combatir la pérdida de agua y el cambio climático.

El nuevo estudio realizado por los investigadores Pouya Vahamani y Andrw Jones del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ha descubierto que los tejados fríos no solamente reducen la temperatura del aire y evitan el calentamiento de las casas, sino que permiten ahorrar agua.
Una ciudad, grande o pequeña, vista desde un avión en vuelo, ofrece una enorme superficie formada por los tejados de los edificios. En condiciones normales, los tejados están cubiertos por tejas, pizarras y distintos materiales cuyo comportamiento frente a la energía del sol no suelen ser todo lo buenos que deberían. Mejorar ese comportamiento fue lo que llevó a diseñar tejados de colores claros que reflejaran con mayor eficacia la luz solar y la radiación infrarroja contribuyendo así a refrigerar el ambiente. Se conocen como “tejados fríos”.
Un tejado frío es una superficie blanca limpia y suave que puede reflejar hasta un 85% de la luz solar incidente, una energía que es devuelta al espacio con lo que, además de evitar un calentamiento adicional del edificio, ayuda a disminuir el calentamiento global del planeta. A pesar de ello, el tejado, a pleno Sol, se calienta y emite radiación infrarroja. Si el tejado ha sido diseñado adecuadamente, puede emitir hasta el 90% de la radiación infrarroja, una radiación que, dependiendo de la frecuencia, calentará al aire o será devuelta al espacio. Como contrapartida, la diferencia de temperatura a pleno Sol entre el tejado y el aire puede ser de solo unos 5ºC.
Un tejado convencional, de teja roja, no hablemos de la pizarra negra, tiene un comportamiento mucho menos eficaz. Estas cubiertas tan sólo refleja un 35% de la radiación solar y tienen un comportamiento similar respecto a la radiación infrarroja. Se ha comprobado que, a pleno Sol, la diferencia de temperatura con el ambiente puede superar los 40 ºC.
Los datos anteriores son ya más que suficientes para decantarse por el tejado frío, pero gracias a la investigación que comentamos hoy, podemos añadir una ventaja más: el ahorro de agua. Los tejados fríos pueden reducir la temperatura ambiente entre 1 y 1,5 ºC, una disminución que se traduce en menor evaporación, especialmente en las zonas ajardinadas, parques y en el césped. Los científicos del Berkeley Lab. Han calculado el ahorro de agua, en el caso de que las casas del condado estadounidense de Los Angeles estuvieran cubiertas con tejados fríos, y han llegado a la conclusión de que se reduciría la evaporación entre un 15 y un 18%, una disminución que puede suponer un gasto hasta un 9% menor del agua de una ciudad.

Referencias:
Vahmani and Jones. “Water conservation benefits of urban heat mitigation”:https://www.nature.com/articles/s41467-017-01346-1. Nature Communications 8, Article number: 1072 (2017) doi:10.1038/s41467-017-01346-1


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