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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.

La primera molécula del Universo. Complejos ritmos circadianos. Investigación especial y salud. Coronavirus y murciélagos.

La primera molécula del Universo - Ciencia Fresca Podcast - CienciaEs.com

La primera molécula del Universo.

Cuando el Universo nació, durante los primeros minutos después del Big Bang, una enorme cantidad de protones, que son núcleos de hidrógeno, y neutrones se movían de forma desenfrenada chocando unos contra otros. Algunas de esas colisiones generaron núcleo más grandes como el deuterio, un isótopo del hidrógeno que contiene un protón y un neutrón, y también núcleos de helio, con sus dos protones y dos neutrones, incluso en pequeñísima cantidad también se generaron núcleos de litio. En esos primeros momentos, los núcleos estaban desnudos de electrones y tan sólo cuando el Universo comenzó a expandirse y enfriarse algunos de ellos lograron capturar electrones y formar los primeros átomos. De todos ellos el primero en formar átomos reales fue el helio, debido a que es un gas noble y retiene a sus electrones con mayor energía.
Las colisiones continuaron y de los encuentros entre los pocos átomos de helio con protones surgió la primera molécula. Estaba compuesta por un núcleo de helio que compartía un electrón con un núcleo de hidrógeno, se llama hidruro de helio o helonium (HeH +), la primera molécula del Universo.
El HeH+ no se puede formar en la Tierra de forma natural, tan sólo se obtiene en experimentos de laboratorio. Los primeros en conseguirlo fueron dos investigadores de la Universidad de California, Berkeley, en 1925. T.R. Hogness y E.G. Lunn mezclaron helio e hidrógeno en un recipiente y sometieron a la mezcla a la descarga de un arco eléctrico. Usando espectrometría de masas decubrieron que entre los productos resultantes estaba HeH +, un ión muy inestable y difícil de estudiar.
Descubrir esa molécula en las observaciones astronómicas fue, en cambio, mucho más difícil. La razón es que las primeras moléculas se habrían descompuesto muy rápidamente a medida que el Universo se expandía y enfriaba. En esas condiciones más benignas los núcleos de hidrógeno comenzaron a reunir sus propios electrones y rompieron la molécula de helonium para crear su propia molécula, H2, cuyo enlace covalente es mucho más fuerte. Así aquella molécula promordial se disoció en átomos de helio y moléculas de hidrógeno y desapareció.
A pesar de la dificultad para detectar su presencia en observaciones astronómicas, una investigación llevada a cabo con el observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA), que utiliza un jumbo 747 adaptado para llevar un telescopio de infrarrojos y hacer observaciones mientras vuela, ha logrado encontrarla. Los investigadores de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán enfocaron el telescopio hacia la nebulosa planetaria NGC 7027, situada en la constelación Cygnus, y descubrieron las huellas espectroscópicas de la primera molécula del Universo.

Referencia:

The First Molecule in the Universe. Scientific American. https://www.scientificamerican.com/article/the-first-molecule-in-the-universe/

Algo más de luz sobre los ritmos circadianos.

Los ritmos circadianos son procesos naturales internos que regulan el ciclo de vigilia y de sueño y que se repiten aproximadamente cada 24 horas. Estos ritmos son intrínsecos a las células y órganos de un organismo y dependen del buen funcionamiento de los llamados relojes moleculares. La existencia de relojes moleculares ha sido confirmada en prácticamente todos los seres vivos complejos, plantas, hongos, y animales, e incluso en organismos unicelulares como las cianobacterias.
Es importante tener en cuenta que los ritmos circadianos son endógenos a las células, es decir, no son desencadenados por estímulos exteriores, pero sí están ajustados a los cambios que se producen en el entorno, como cambios de luz, de temperatura, etc. Estos cambios sirven para “poner en hora el reloj”, pero no son necesarios para hacerlo funcionar.
En las últimas dos décadas se han ido descubriendo los componentes moleculares que hacen posibles los relojes circadianos. En 2017, se otorgó el premio Nobel de Fisiología y Medicina a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash and Michael W. Young por sus descubrimientos sobre los mecanismos moleculares que controlan los ritmos circadianos en la mosca de la fruta.
El gen más importante para el funcionamiento correcto de los relojes circadianos es llamado BMAL1, que produce un factor de transcripción. Estos son proteínas que regulan el funcionamiento de los genes. BMAL1 controla así el funcionamiento de varios genes importantes. Se ha comprobado que fallos en BMAL1 son los únicos que pueden causar desajustes importantes en el reloj circadiano del ser humano, y que esos desajustes están asociados a importantes enfermedades o problemas, como la hipertensión, la diabetes, la obesidad, la infertilidad, problemas metabólicos y del sueño.
En un intento de avanzar más sobre el conocimiento de BMAL1, investigadores de la Universidad de Pennsylvania, en USA, estudian los problemas circadianos de un ratón de laboratorio que carece del gen Bmal1. Los resultados de este estudio proporcionan nuevos conocimientos, pero también intrigantes preguntas sobre el funcionamiento de los relojes circadianos. En el audio de este programa explicamos la importancia de estos nuevos descubrimientos y también la base molecular del funcionamiento de un reloj circadiano, que es tan sencilla o más, en realidad, que la base de la funcionamiento de un reloj de pulsera tradicional.

Referencia:
Sandipan Ray et al (2020) Circadian rhythms in the absence of the clock gene Bmal1. Science, 14 FEBRUARY 2020 • VOL 367 ISSUE 6479.

Investigación en el espacio para mejorar la salud humana en la Tierra.

No falta quien piensa que la investigación sobre el ser humano en el espacio exterior a la Tierra tan solo es útil para recopilar información que permita mantener a los astronautas en buen estado de salud mientras duran las misiones espaciales.
Un artículo publicado en la revista Microgravity intenta deshacer ese mito y aporta un conjunto de investigaciones que, gracias a lo aprendido durante la estancia de seres humanos en el espacio, han permitido mejorar la vida de las personas en la Tierra.
Los autores presentan cuatro áreas de la investigación en el espacio que han proporcionado avances notables en el conocimiento del cuerpo humano en situaciones de ingravidez y han permitido desarrollar una serie de tratamientos que tienen aplicaciones biomédicas.
Un área se refiere a la pérdida de masa ósea que sufren los astronautas durante las misiones de larga duración. Las misiones espaciales a bordo de las estaciones Skylab, Mir y ISS, que permiten a los astronautas pasar periodos de varios meses en el espacio, han demostrado que se produce una pérdida de masa ósea que puede llegar a ser del 1 al 2% cada mes, aunque varía mucho entre individuos, tipos de huesos y comportamientos de los mismos astronautas. Al regresar a la Tierra, algunos de los huesos van recuperando lentamente la masa perdida, pero la pérdida en ciertas zonas, como el hueso esponjoso, puede llegar a ser permanente. Las agencias espaciales han desarrollado una serie de medidas para contrarrestar los efectos, como ejercicios programados y tratamientos con sustancias que limiten la pérdida de hueso o favorezcan la recuperación. Estas técnicas y tratamientos han tenido una amplia aplicación en los casos de personas que tienen movilidad reducida o que están obligadas a mantener largos periodos de inactividad por lesiones o enfermedades.
Otras aplicaciones de las lecciones aprendidas durante las misiones espaciales tienen especial utilidad en el campo de la nutrición. La estancia espacial permite un ambiente altamente controlado, con individuos sanos que están continuamente monitorizados. Por lo tanto, es un entorno experimental ideal para estudiar la relación entre la dieta y la pérdida ósea. Así, se han podido desarrollar y probar los efectos de suplementos específicos de nutrientes que tienen aplicación en personas enfermas o en aquellas que deben pasar largas temporadas en regiones remotas donde el suministro continuado de alimentos es más difícil.
Otro de los campos de aplicación de lo aprendido durante las misiones espaciales de larga duración es el que atañe al funcionamiento del sistema cardiovascular. Los cambios de presión venosa central y el volumen de sangre que bombea el corazón se ven afectados por la ingravidez. Su estudio ha permitido desarrollar tratamientos contra la hipotensión y en la disminución de la presión intracraneal.
Por último, un campo importante de la investigación se centra en la función del aparato neurovestibular, que es el que controla el equilibrio y la posición. Este aparato está situado en el oído interno y consta de dos ensanchamientos cubiertos de cilios sobre los que se mueven unos pequeños cristales de carbonato cálcico llamados otolitos. Cuando movemos la cabeza, los otolitos cambian de posición y presionan los cilios informando al cerebro de la postura y ayudando a mantener el equilibrio. Durante las estancias espaciales, en ingravidez, los otolitos flotan y no se produce la correcta transmisión de las señales al cerebro, no existe el arriba o abajo, como sucede en Tierra. La ingravidez del vuelo espacial dejó en claro que hay un mecanismo de compensación central para este desequilibrio y la comprensión de ese mecanismo permite ayudar a personas que tienen problemas de equilibrio provocados por lesiones traumáticas o por enfermedad en esta región del oído interno.

Referencia:
Mark Shelhamer et al., “Selected discoveries from human research in space that are relevant to human health on Earth”: https://doi.org/10.1038/s41526-020-0095-y npj Microgravity (2020) 6:5 ;

Coronavirus, murciélagos y China: un cocktail explosivo.

El brote epidémico de un nuevo coronavirus, el Covid-19, en la ciudad de Wuhan, provincia de Hubei, en China, está generando amplia preocupación en el planeta y está acarreando ya consecuencias significativas para la vida de millones de personas y para la actividad económica a nivel global.
Las investigaciones sobre la naturaleza y características del nuevo virus, así como sus capacidades de transmisión y sobre los síntomas de la enfermedad que causa, se están realizando con una rapidez que podríamos calificar igualmente de epidémica. Publicaciones científicas sobre el nuevo virus aparecen cada día en estos momentos.
Sin embargo, aunque este nuevo coronavirus es el más peligroso y preocupante, no es el único nuevo coronavirus que ha aparecido en las últimas dos décadas. En noviembre de 2002, apareció el brote epidémico SARS (severe acute respiratory syndrome), debido a un coronavirus, el SARS-Cov. Este virus infectó a cerca de 8.000 personas en diversos países del mundo y causó 774 muertes.
Nueve años más tarde apareció otro nuevo coronavirus en Oriente Medio, causante de un similar síndrome respiratorio, si bien no en todas las personas infectadas. El virus se denominó MERS-CoV (middle-east respiratory syndrome) y, por lo que se sabe, apareció en la península arábiga. A diferencia del SARS, este virus sigue aún en circulación, pero afortunadamente lo que permitió controlar la epidemia fue su baja tasa de infectividad, ya que cada persona infectada infectaba solo a otra por término medio.
En 2016, un nuevo coronavirus, aparecido en la provincia de Guandong, la misma en donde apareció también el SARS, causó una severa epidemia en granjas de cerdos que morían de diarreas severas. Este virus se denominó SADS (severe acute diarrhea syndrome). Este virus mató a 20.000 cerdos jóvenes, y alcanzó una tasa de mortalidad del 90% en esos animales. Afortunadamente, no afectó a los seres humanos en esta ocasión.
Así pues, el nuevo coronavirus no es sino uno de una serie de nuevos coronavirus que han aparecido en los últimos años. Ante esta constatación, podemos hacernos algunas preguntas:¿por qué los nuevos virus han aparecido en los últimos años? ¿Por qué los nuevos virus aparecen en China o en Asia? ¿Qué diferencias existen entre este nuevo coronavirus y otros coronavirus conocidos? Los datos obtenidos hasta ahora indican también que los murciélagos son los principales depositarios de coronavirus que pueden afectar al ser humano, bien directamente o tras su paso por otro animal que actúa de intermediario entre los murciélagos y los humanos. Por tanto, también podemos preguntarnos: ¿Qué tienen de especial los murciélagos para poder albergar a virus sin que por ello sean grave mente afectados? En el audio de este programa damos respuesta a estas intrigantes y científicamente pertinentes preguntas.

Referencia:
Aiping Wu wet al. (2020). Genome Composition and Divergence of the Novel Coronavirus (2019-nCoV) Originating in China. Cell Host & Microbe (2020), https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.02.001


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