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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.

Agua en Marte. Diabetes y Alzheimer. Metalentes planas. Linfocitos contra corriente.

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¿Dónde está el agua de Marte?

Las evidencias de que en otros tiempos Marte poseyó grandes extensiones de agua líquida son indiscutibles. El paisaje, ahora seco y desértico, muestra en abundancia, cauces secos de antiguos ríos, cañones excavados por el agua y cuencas profundas que albergaron extensos mares. Los científicos han calculado que en aquellos lejanos tiempos Marte contenía entre 20 y 200 kilómetros cúbicos de agua en estado líquido y su paisaje, no debía ser muy distinto al que ahora observamos en la Tierra.
Son varias las hipótesis se manejan para justificar la pérdida de tan enormes volúmenes de agua líquida. Por un lado se argumenta que una considerable proporción de ella se perdió por fotodisociación al perder Marte su campo magnético y quedar expuesto al bombardeo de los rayos cósmicos. Estas radiaciones pueden descomponer las moléculas de agua de la atmósfera en sus componentes, hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno, más liviano pudo escapar de la atracción gravitatoria del planeta y perderse por el espacio, mientras que el oxígeno quedó atrapado en los minerales de la superficie formando óxidos de hierro fundamentalmente. No obstante, los cálculos revelan que la cantidad de agua que se perdió por este método fue pequeña comparada con la cantidad global que albergaba el planeta.
Otra cantidad, nada despreciable, fue descubierta en forma de hielo en los casquetes polares marcianos, gracias a las observaciones de las naves de observación que hemos enviado allí. En julio de 2008, la NASA anunció que la sonda Phoenix había confirmado la presencia de hielo de agua en su lugar de aterrizaje cerca del casquete polar norte. Dos años más tarde, el radar de profundidad a bordo de la nave Mars Reconnaissance Orbiter determinó que el volumen total de hielo de agua en el casquete es de 821.000 kilómetros cúbicos.
Aún así, todavía queda mucha agua por encontrar y ahora, dos artículos que se publican en la revista Nature proponen la solución: la mayor parte del agua marciana permanece en el planeta, bajo la superficie.
Wade y sus colegas examinaron las propiedades termodinámicas de las rocas de Marte y la Tierra y comprobaron que el basalto marciano puede contener más agua que el basalto terrestre, y puede transportarla efectivamente a una mayor profundidad debajo de la superficie. Así pues, la corteza de marte, hasta una profundidad de 90 kilómetros, puede albergar una enorme cantidad de agua en forma de minerales hidratados.
El estudio de los datos recogidos por las sondas espaciales y el estudio de la composición de 12 meteoritos de origen marciano encontrados en la Tierra ha permitido establecer que los basaltos marcianos tienen un contenido claramente mayor de óxido de hierro, un 17% frente al 10% de los basaltos terrestres. Wade y sus colegas muestran que esta diferencia en la composición, junto con las diferentes geotermas de Marte y la Tierra, tiene un papel clave en el almacenamiento y transporte del agua superficial planetaria en la corteza y el manto de los dos planetas. Así pues, Marte contiene todavía una gran cantidad de agua, pero habrá que buscarla bajo su superficie.

Referencias:
Wade et al,. The divergent fates of primitive hydrospheric water on Earth and Mars • Nature 552, 391–394 (21 December 2017) doi:10.1038/nature25031
Tomohiro Usui . Martian water stored underground Nature, News and Views

Fármaco para la diabetes útil para el Alzheimer.

La enfermedad de Alzheimer es tal vez una de las más terribles que nos acechan. Como sabemos, esta enfermedad se caracteriza por una progresiva pérdida de la memoria y de nuestras capacidades cognitivas. Nuestra identidad va desapareciendo poco a poco y la muerte de nuestro yo sucede incluso antes de la muerte física. Además de sobre el propio paciente, esta enfermedad supone una enorme carga emocional y física para sus familiares y amigos. Sin duda, puesto que parece que debemos morir, es mejor morir por otra causa y no por esta implacable enfermedad.
La investigación sobre las causas de esta enfermedad ha revelado que posee raíces moleculares complejas. Una de las moléculas responsables de la progresión de la misma es la llamada beta-amiloide, la cual se agrega formando las llamadas placas amiloides que parecen afectar a las conexiones entre las neuronas y compromete la vida de estas células.
Sin embargo, el papel de esta proteína en el desarrollo de la enfermedad ha sido controvertido. Mientras algunas investigaciones, en efecto, han indicado que la acumulación de la proteína beta-amiloide acaba con la vida de las neuronas, otras investigaciones han apuntado a que la proteína afecta a la capacidad de las neuronas para absorber el nutriente más importante para estas células: la glucosa. De acuerdo a estos últimos estudios, la proteína beta-amiloide afectaría negativamente a la capacidad de actuación de la insulina en las neuronas, disminuyendo la captación de glucosa por estas células y comprometiendo con ello su correcto funcionamiento.
Estos datos han espoleado la investigación en los últimos años sobre la posibilidad de que fármacos conocidos o todavía en desarrollo para tratar la diabetes de tipo 2 pudieran ser también beneficiosos para tratar la enfermedad de Alzheimer. Investigadores de la Universidad de Lancaster, en el Reino Unido, descubren que una combinación de fármacos activos contra la diabetes de tipo 2 mejoran la enfermedad de Alzheimer en un modelo de ratones de laboratorio que han sido genéticamente modificados con genes humanos mutados para que desarrollen esta enfermedad de manera espontánea. En el audio damos más detalles sobre la relación entre diabetes y Alzheimer y sobre la composición y modo de acción de esta combinación de fármacos.

Referencia: https://www.eurekalert.org/emb_releases/2017-12/lu-dd122017.php

Metalentes planas. Una revolución para las cámaras

Una lente, como las que habitualmente se utilizan en las gafas, en las cámaras de los móviles, en las lupas, microscopios y telescopios reflectores, aprovecha la propiedad de la luz de cambiar de velocidad y dirección al pasar de un medio a otro para enfocar la luz en un punto o foco. El inconveniente de las lentes tradicionales de vidrio o materiales similares es que su capacidad de enfoque es distinta para las diferentes frecuencias de la luz. Se puede lograr un enfoque perfecto para el color rojo con una lente, pero esa misma lente enfocará el azul en un lugar distinto, produciéndose un defecto en la imagen que se conoce como aberración cromática.
Enfocar la luz blanca, que es una mezcla de todos los colores del arco iris, es una empresa complicada que exige la utilización de varias lentes superpuestas diseñadas para enfocar las distintas frecuencias de la luz. Así, las cámaras y los instrumentos ópticos utilizan múltiples lentes curvas de diferentes espesores y materiales para corregir estas aberraciones, lo que, condiciona toda la capacidad del aparato, especialmente cuando se trata de diseños de pequeño tamaño, como las utilizadas en las cámaras de los móviles.
Una forma de resolver esos problemas consiste en utilizar lentes planas basadas en la nanotecnología. Ahora bien, ¿cómo pueden enfocar la luz una lente plana? Desde hace tiempo, el investigador Federico Capasso y su equipo de colaboradores de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences vienen desarrollando un nuevo tipo de lentes planas o metalentes que utilizan nanoestructuras de dióxido de titanio dispuestas sobre un sustrato transparente para enfocar las ondas luminosas como lo haría una lente curva convencional.
Las nanoestructuras son diseñadas de una forma determinada y dispuestas en la superficie plana a una distancia y altura tales que la luz, al atravesar el sustrato es desviada hacia un foco. En investigaciones anteriores, el equipo había conseguido enfocar determinadas frecuencias de la luz pero, al igual que sucede con las lentes tradicionales, eran incapaces de evitar la aberración cromática. Ahora, han conseguido solventar el problema utilizando unidades de nanoformas emparejadas capaces de controlar la velocidad de las distintas frecuencias de la luz de manera que se produce un enfoque perfecto de la luz blanca.
“Las metalentes son delgadas, fáciles de fabricar y rentables” – dice Capasso. El desarrollo es muy prometedor y augura el inicio de una nueva era que permitirá el uso de lentes planas flexibles en multitud de aplicaciones y dispositivos.

Referencia:
A broadband achromatic metalens for focusing and imaging in the visible, Nature Nanotechnology (2018). nature.com/articles/doi:10.1038/s41565-017-0034-6

Linfocitos que se aferran a las paredes de las venas.

De las dos clases principales de linfocitos que existen, los B y los T, estos últimos son los más importantes para el funcionamiento correcto del sistema inmune. Los linfocitos T son producidos en el timo desde donde viajan a los órganos linfoides, a los ganglios linfáticos, a la espera del encuentro con un antígeno que los activará y los preparará para la lucha contra él.
Los linfocitos T se encuentran pues en dos estados principales: virgen y activado. Los linfocitos vírgenes viajan a través de la sangre y penetran en los ganglios linfáticos en busca de su posible antígeno. Si lo encuentran se activan y abandonan el ganglio en busca de los sitios de infección donde deben luchar contra el agente infeccioso y, en particular, ayudar a otras células a hacerlo.
Los linfocitos activados viajan por la sangre y deben salir de los vasos sanguíneos para dirigirse a la zona de los tejidos en donde se está produciendo la infección. Esta zona se encuentra fuera de la sangre, y por esta razón los linfocitos T activados deben apañárselas para salir de los vasos sanguíneos justo en las regiones donde se está produciendo una infección.
Las investigaciones realizadas hasta ahora han revelado que, para conseguir adherirse a las paredes de los vasos sanguíneos, a pesar de la intensísima corriente sanguínea que los arrastra, y para, tras adherirse a ellas, atravesar estas paredes, los linfocitos fabrican moléculas especializadas que colocan en su membrana. Al mismo tiempo, las células llamadas endoteliales, es decir, las que forman las paredes de los vasos sanguíneos, próximas a un sitio de infección reciben de este señales moleculares que las inducen a fabricar otro conjunto de moléculas en la membrana, las cuales son adhesivas para las moléculas producidas por los linfocitos T activados. De este modo, las células de los vasos sanguíneos y los linfocitos fabrican una especie de Velcro molecular que permite la adhesión de los linfocitos a los vasos sanguíneos. Sin embargo, este Velcro no es suficiente para explicar cómo los linfocitos T se adhieren y luego penetran por entre dos células endoteliales para abandonar la sangre.
Ahora investigadores del Instituto de alergia e inmunología de la Jolla, California, y de la Universidad de California han conseguido visualizar, mediante sofisticadas técnicas de microscopía complementadas con técnicas de biología molecular que convierten en fluorescentes a los linfocitos T, los procesos físicos por los que los linfocitos T se agarran a las células de las paredes de las venas, frenan su velocidad, se adhieren con fuerza y atraviesan estas paredes entre dos células para dirigirse a los centros de infección. En el programa explicamos con más detenimiento este proceso fundamental para mantenernos en buena salud, así como los potenciales usos de este nuevo conocimiento en el manejo de enfermedades propias del sistema inmune.

Referencia:
Abadier et al., Effector and Regulatory T Cells Roll at High Shear Stress by Inducible Tether and Sling Formation, Cell Reports (2017), https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.11.099.


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