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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.

Océano salado en el satélite Europa. Suero joven para rejuvenecer. Anillos de Saturno. Genética y vacunas.

Océano salado en europa. Rejuvenecer. Saturno. Vacunas. -Ciencia Fresca podcast - CienciaEs.com

Océano salado en el satélite Europa.

Cuando Galileo Galilei apuntó hacia Júpiter su recién inventado telescopio en 1610 descubrió cuatro puntos de luz que acompañaban al planeta gigante cada noche. Aquellos fueron los primeros satélites descubiertos que orbitaban a un mundo ajeno a la Tierra. Más tarde se les asignó los nombres de Ganímedes, Calixto, Ío y Europa. De todos ellos, el que más expectación ha causado desde entonces es Europa por tratarse de un mundo helado que puede albergar un océano interior donde, quizás, pueda haber florecido la vida.
Europa tiene un tamaño ligeramente menor que la Luna, tiene una tenue atmósfera con oxígeno, una superficie helada sorprendentemente lisa, tanto que sus más altas cotas apenas se elevan un par de centenares de metros y lo que es más atractivo, bajo ella, según las últimas investigaciones, se esconde un inmenso océano de agua líquida.
Cuando las naves Voyager y Galileo enviaron fotografías de la superficie, los científicos quedaron sorprendidos ante la extensa red de líneas de color marrón amarillento que la surcan por doquier. La casi ausencia de cráteres de impacto era otra de sus características porque indica que se trata de una superficie joven que cambia y borra las inevitables heridas que provocan los choques con objetos errantes.
Ciertas investigaciones revelan que bajo la superficie exterior se extiende un gran volumen de agua que puede alcanzar los 100 kilómetros de profundidad, 9 veces más profunda que la mayor sima existente en los océanos terrestres. De esos 100 kilómetros, entre 10 y 30 son de hielo y el resto agua líquida.
Las líneas de la superficie son las cicatrices debidas a fracturas que posteriormente han sido rellenadas por el material de las profundidades del satélite. El color reflejado por esas líneas coloreadas fue analizado con el espectrómetro de infrarrojos a bordo de la nave Galileo, que orbitó el sistema joviano entre 1995 y 2003. Los resultados, aunque confusos, parecían indicar que el agua emergida de las profundidades contenía sales de sulfato de magnesio, como las que se usan como sal de baño. Esto daría al agua del océano subglacial una composición distinta a los terrestres.
Ahora, un nuevo estudio basado en imágenes de Europa tomadas desde el Observatorio Keck en Maunakea sugiere a los científicos que en el océano de Europa abunda el cloruro sódico, es decir, la sal común. El problema de la sal común es que no da líneas de absorción en el infrarrojo y por lo tanto no pudo ser detectada por el espectrómetro de la nave Galileo.
El investigador Kevin Hand en JPL irradió sales oceánicas terrestres en un laboratorio en condiciones similares a las de Europa y descubrió que el cloruro de sodio se vuelve amarillo, un color similar al visible en una zona geológicamente joven de Europa conocida como Tara Regio. Así pues, gracias a los nuevos descubrimientos, el océano subglacial de Europa podría tener características semejantes a los de la Tierra por lo tanto, sería un buen candidato para albergar vida extraterrestre, probablemente microscópica.
Referencia:
Trumbo, Brown1 and Hand. Sodium chloride on the surface of Europa. Trumbo et al., Sci. Adv. 2019 https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw7123

¿Puede el suero joven rejuvenecer a los viejos?

Una de desgraciadas características del envejecimiento, entre otras muchas tampoco agradables, es el deterioro cognitivo. Las capacidades intelectuales disminuyen y la predisposición para sufrir enfermedades neurodegenerativas aumenta.
Inicialmente, el deterioro cognitivo se atribuyó a la muerte de las neuronas que se iba produciendo con la edad, pero investigaciones recientes más detalladas indican que el deterioro de las capacidades intelectuales se debe mucho más a una disminución de las capacidades de las neuronas que a su muerte. Esta disminución de las capacidades de las neuronas aparece en forma de una disminución de la cantidad de sinapsis que pueden formar, lo que se ha comprobado en numerosos estudios en ratones y ratas de laboratorio y en primates no humanos. Estos estudios han demostrado también que la función de las sinapsis está disminuida en los animales más viejos, su capacidad para formar nuevas conexiones es menor y la cantidad de receptores para neurotransmisores está disminuida.
Las causas de la disminución de la funcionalidad de las sinapsis son desconocidas, aunque no faltan las ideas para intentar explicarla. Una de ellas sugiere que las sinapsis pierden su función debido a un aumento de la inflamación, un mecanismo de defensa que se convierte en patológico con el tiempo y que conllevaría la destrucción de sinapsis o afectaría a su formación y función. Otra idea es que el envejecimiento disminuye la generación de nuevas neuronas en el cerebro, aunque esta nueva generación es muy restringida y solo se produce en áreas muy concretas del cerebro. No obstante, la neurogénesis afectaría de algún modo a la generación de sinapsis en otras áreas del cerebro. Otra idea que convive con las anteriores mantiene que es el propio envejecimiento de las neuronas el que causa la disminución en la capacidad de formar y reformar sinapsis, así como en las propiedades de estas.
Evidentemente, si deseamos detener o retrasar el deterioro cognitivo propio del envejecimiento, debemos conocer cuál de estas ideas es cierta. Si la primera lo es, deberíamos disminuir la inflamación; si lo es la segunda, deberíamos aumentar la neurogénesis; si lo es la tercera, deberíamos actuar sobre los mecanismos que envejecen a las neuronas o potenciar la función de las sinapsis de manera directa.
Sin embargo, estudios relativamente recientes sugieren una sorprendente y curiosa cuarta posibilidad. Experimentos de parabiosis, en los que los sistemas circulatorios de animales jóvenes y viejos se conectan mediante técnicas quirúrgicas, han revelado que el suero de los animales jóvenes contiene algunos factores que mejoran la función sináptica de los animales más viejos. La introducción de sangre joven en estos revierte las perdidas cognitivas, mejora el aprendizaje y la memoria, y aumenta el número de sinapsis. Así pues, el envejecimiento sería debido a cambios fisiológicos que afectan a la producción y secreción a la sangre de factores que potencian la función de las sinapsis. ¿Cuáles son estos factores? ¿Podrán ser usados en los seres humanos para evitar el deterioro cognitivo propio de la edad? Lo explicamos todo en el programa. (1)
Referencia (1): Kathlyn J. Gana and Thomas C. Südhof (2019). Specific factors in blood from young but not old mice directly promote synapse formation and NMDA receptor recruitment. https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1902672116

Los anillos de Saturno.

Saturno se ha comparado muchas veces con un Sistema Solar en miniatura en el que deambulan más de 60 satélites y una serie de anillos formados por un gran número de pequeñas partículas heladas que frecuentemente se unen entre sí. El origen de un sistema planetario tan complejo ha tenido en jaque a los científicos desde su descubrimiento por Galileo en 1610.
Los satélites se dividen en dos grupos, por un lado existen 8 medianas y grandes, con diámetros superiores a los 200 km, que circundan el planeta siguiendo órbitas circulares y coplanarias. Los diámetros de las lunas de tamaño medio, desde Mimas hasta Rhea, aumentan de tamaño por orden desde los 400 km a 1500 km y Titán, el satélite más grande con un diámetro de 5150 km, tiene una órbita separada de las lunas internas mucho más lejos de estas.
Por otro lado, existe un gran número de satélites más pequeñas e irregulares, como Pandora, Prometheus y Epimetheus, que tienen diámetros de 10 a 100 km y están situadas en la parte más externa y cercana a los anillos.
Para terminar el retrato de familia, los anillos ocupan un enorme superficie de 275 000 kilómetros de anchura anular, lo que representa tres cuartas partes de la distancia que separa la Tierra de la Luna.
Dentro de lo que se conoce como “límite de Roche”, que va desde Saturno hasta dos veces el radio del planeta, las partículas heladas se dispersan y forman anillos, mientras que fuera del límite de Roche, crecen a través de colisiones en pares para formar los satélites. La formación de los anillos y lunas de Saturno, por lo tanto, debe estar estrechamente relacionada.
Existen varios modelos que intentan explicar la formación de los satélites y anillos de Saturno. El primero de ellos propone que los satélites se formaron por la aglomeración de cuerpos pequeños, de tamaño kilométrico, dentro de un disco de gas que rodeaba al planeta en los primeros momentos de la formación del Sistema Solar. Las simulaciones numéricas realizadas siguiendo este modelo han podido reproducir la formación de Titán y los anillos, pero no las lunas interiores. El segundo modelo propone que en un momento dado se formó un enorme anillo masivo de partículas heladas a partir del cual se fueron formando los satélites. El anillo actual que sería un resto del anillo ancestral debilitado por la pérdida de materia empleada para formación de las lunas.
Ahora una serie de artículos publicados en Science presentan un informe los resultados obtenidos por la misión Cassini durante los años que estuvo orbitando el sistema de Saturno. Los resultados sugieren fuertemente que los anillos de Saturno son mucho más jóvenes que el Saturno en sí mismo y proporcionan pistas importantes sobre el origen de los anillos y las lunas.
Referencias:
Tiscareno et al. Close-range remote sensing of Saturn’s rings during Cassini’s ring-grazing orbits and grand finale. https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aau1017
Spilke. Cassini-Huygens’ exploration of the Saturn system: 13 years of Discovery. https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aat3760
Ida . The origin of Saturn’s rings and moons. https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaw3098

Variaciones genéticas que afectan a la respuesta frente a las vacunas

Las vacunas han sido probablemente el avance de la medicina que más vidas ha salvado, en particular vidas de niños, por lo que sin duda las vacunas son las que más años de vida han permitido salvar. Gracias a la vacunación, millones de vidas son salvadas cada año.
Aunque existen vacunas para 26 enfermedades graves, muchas enfermedades carecen aún de vacuna. Además, las vacunas no resultan igual de eficaces para todos. Mientras la mayoría de los niños responden bien, algunos no lo hacen. Otros, aunque responden bien al principio y producen anticuerpos de manera adecuada, estos desaparecen pronto de la circulación dejando a los niños desprotegidos de nuevo en poco tiempo.
Las razones de esta variabilidad entre los niños y las personas en general son con toda seguridad genéticas. Probablemente, dependiendo de las variantes de genes involucrados en el funcionamiento del sistema inmunitario que cada uno haya tenido la suerte de heredar, las vacunas pueden ser más o menos eficaces. Estas diferencias en la eficacia de las vacunas se deben también al hecho de que las vacunas son vacunas, es decir, no son microrganismos, sino solo componentes concretos de ellos, por lo que la respuesta inmunitaria frente a un solo componente puede no ser tan amplia como frente a un microrganismo completo, que posee miles de proteínas y otras moléculas antigénicas diferentes, contra las que el sistema inmunitario puede reaccionar.
Los genes que pueden afectar a la eficacia de vacunas concretas son desconocidos. Averiguar cuáles son podrá permitir, primero, identificar a los niños más susceptibles de no ser protegidos por una vacuna concreta u otra y, segundo, mejorar el diseño de las vacunas para aumentar su eficacia e incluso llegar a la generación de vacunas personalizadas, óptimas de acuerdo con el genoma de cada persona.
Para intentar averiguar qué variantes génicas podrían ser las que influyen sobre la eficacia de las vacunas un grupo internacional de investigadores realiza estudios genómicos de asociación con ADN disponible de 3.602 niños que participaron en nueve estudios anteriores sobre la eficacia de las vacunas. Los estudios genómicos de asociación cruzan datos sobre la secuencia del ADN de los sujetos bajo estudio con respuestas fisiológicas, susceptibilidad a enfermedades, etc. En este aso, el estudio intenta averiguar qué variantes de genes están asociadas con una mejor o peor respuesta frente a tres vacunas comúnmente administradas a los niños: la vacuna contra el meningococo de tipo C, que causa meningitis, la vacuna contra el bacilo Hemophilus influenza, causante de varias enfermedades infecciosas graves, incluida también la meningitis, o la neumonía, y la vacuna contra el tétanos.
Los investigadores identifican dos tipos de genes implicados en la eficacia de las vacunas y en el mantenimiento de elevadas cantidades de anticuerpos en el suero durante un tiempo prolongado, lo que resulta indispensable para conseguir una protección eficaz. En el audio damos todos los detalles y explicamos la importancia de este hallazgo para la generación de mejores vacunas. (2).
Referencia (2): O’Connor et al., Common Genetic Variations Associated with the Persistence of Immunity following Childhood Immunization, Cell Reports (2019), https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.05.053


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