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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.

Silencio sísmico durante el confinamiento. Las bacterias que estimulan la circulación sanguínea. Sistema planetario a la vista. Anticuerpos contra el SARS-CoV-2

Silencio sísmico y coronavirus - Ciencia Fresca - CienciaEs.com

Silencio sísmico durante el confinamiento por COVID-19.

Un estudio realizado por casi un centenar de científicos de diversos países ha monitorizado las señales sísmicas de alta frecuencia durante el confinamiento y ha detectado una reducción del ruido sísmico de hasta el 50%. El artículo, publicado en la revista Science y firmado en primer lugar por el investigador del Real observatorio de Bélgica, Thomas Lecocq, evalúa los efectos del confinamiento provocado por la pandemia de COVID-19 en el ruido ambiental sísmico de alta frecuencia medido en 337 estaciones sismométricas ciudadanas repartidas por todo el mundo. Los datos revelan que al menos 185 de esas estaciones midieron reducciones significativas de las señales sísmicas de alta frecuencia durante el periodo de confinamiento de la población.
Las estaciones sísmicas de los grandes núcleos de población detectan continuamente un ruido de fondo que no es debido únicamente a movimientos de fallas o terremotos. Muchas de esas señales tienen su origen en fenómenos naturales, como el oleaje oceánico o los cambios de presión atmosférica, otros, en cambio, son producidos por actividades exclusivamente humanas: tráfico por carretera y transporte, actividades industriales o de construcción, incluso fenómenos deportivos que producen elevados movimientos de masas, como por ejemplo, ciertos partidos de fútbol.
Los sismómetros en entornos urbanos son importantes para maximizar la cobertura espacial de las redes sísmicas y para advertir sobre los riesgos geológicos locales, pero el ruido sísmico antropogénico es un problema porque dificulta su capacidad para detectar señales transitorias asociadas con terremotos y erupciones volcánicas.
El estudio de las medidas sísmicas recogidas desde el principio de la pandemia revela una reducción casi global en el ruido sísmico, comenzando en China a fines de enero de 2020, luego seguida por Europa y el resto del mundo en marzo hasta abril de 2020. La reducción de ruido se ha detectado en China, en la ciudad de Enshi, provincia de Hubei, donde comenzó el brote. Allí se registraron niveles de ruido claramente inferiores a la reducción anual normal durante la celebración del Año Nuevo Chino. Un comportamiento similar reflejaron las medidas sísmicas en una estación permanente en Sri Lanka, donde se produjo una reducción del 50% en las señales de alta frecuencia después del bloqueo, la reducción más fuerte jamás observada. En Central Park, Nueva York, los domingos por la noche, el ruido sísmico se redujo 10%, y en una estación de superficie en Bruselas, Bélgica, se produjo una reducción del 33% en durante el confinamiento de la población.
En las escuelas y universidades de Boston y Michigan (EE. UU.) y Cornwall (Reino Unido) el nivel de ruido sísmico fue un 20% más bajo que durante las vacaciones escolares.
La pandemia impactó el turismo, por ejemplo, durante la temporada de vacaciones en el Caribe. En Barbados la intensidad de ruido sísmico disminuyó en un 45% después del cierre el 28 de marzo de 2020, hasta abril de 2020 y se mantuvo un 50% por debajo de los niveles observados en años anteriores durante el mismo período.
En áreas pobladas el ruido sísmico generado por las actividades humanas interfiere con las señales que producen los terremotos, cuando estas son de baja intensidad. Este problema fue patente al observar las grabaciones de las ondas sísmicas que generó un terremoto de magnitud 5 que se produjo a 15 km de profundidad cerca de Petatlán, México. Las ondas sísmicas generadas llegaron hasta la ciudad del Querétaro, a 380 km del epicentro, en pleno confinamiento por la pandemia. Como el ruido sísmico de origen humano había descendido un 40%, las señales del terremoto fueron visibles sin necesidad de filtrado.
El estudio de estas señales recientemente identificadas podría ser útiles en dos aspectos. Uno puede ser el desarrollo de métodos que permitan extraer el ruido sísmico de origen humano y dejar así a la vista los datos que se corresponden con movimientos de fallas o terremotos. Otra posibilidad de estudio consiste en aplicar los conocimientos sobre el ruido sísmico para obtener información sobre comportamientos sociales de gran amplitud en el futuro.
Referencia: T. Lecocq et al. “Global quieting of high-frequency seismic noise due to COVID-19 pandemic lockdown measures”:https://science.sciencemag.org/content/early/2020/07/22/science.abd2438, Science 10.1126/science.abd2438 (2020).

Las bacterias del género Bartonella estimulan la circulación sanguínea para su beneficio.

En general, cuando hablamos de bacterias infecciosas las imaginamos generando una infección en nuestro organismo, en algún sitio de este, como la sangre, o la orina, o la piel, o el pulmón, pero no pensamos que puedan estar viviendo en el interior de las células. Sin embargo, esto es lo que hacen varios géneros de bacterias.
Entre estos géneros tenemos las conocidas Listeria, que causan la listeriosis, una enfermedad que puede resultar mortal. La listeria es capaz de vivir en el interior de una variedad de células del organismo al que infecta. Puede incluso afectar al cerebro y causar meningitis en los recién nacidos.
La capacidad de poder vivir en el interior de las células e incluso de pasar de unas a otras sin salir al exterior, aprovechando el estrecho contacto entre algunas de ellas, es beneficiosa para las bacterias. Estas evitan así la acción de la inmunidad humoral, la de los líquidos del organismo. Esta está formada por el sistema del complemento de la inmunidad innata y por los anticuerpos de la inmunidad adaptativa.
Las moléculas del complemento se unen a las bacterias y facilitan su muerte mediante la generación de poros en su membrana y que ciertas células del sistema inmunitario innato se las coman y las digieran en un proceso llamado fagocitosis. Las moléculas de los anticuerpos que se unen a los antígenos bacterianos también facilitan la fagocitosis y la activación del complemento sobre las superficies de las bacterias.
Complemento y anticuerpos solo actúan en los líquidos del organismo que bañan a las células, pero no pueden penetrar en el interior de estas. Esto deja al sistema inmunitario sin una de sus principales formas de defensa.
Para acabar con la infección en estas condiciones es necesario que las células infectadas desencadenen el proceso de muerte celular programada, o apoptosis, lo que impediría a las bacterias seguir reproduciéndose. Si este proceso no se desencadena de manera autónoma en las células infectadas, es necesario que el sistema inmunitario las mate para impedir así que las bacterias se sigan reproduciendo dentro de ellas y extendiendo la infección. Esto solo pueden conseguirlo ciertos tipos de linfocitos T.
En este estado de cosas, podría ser beneficioso para algunas bacterias intracelulares, primero, impedir el proceso de muerte celular programada y, en segundo lugar, estimular la multiplicación de las células a las que infectan y que necesitan para reproducirse en su interior. De este modo, podrían aumentar tanto la población de células que los linfocitos T tendrían que matar que estos no darían abasto y no podrían erradicar la infección.
Y bien, esta estrategia infecciosa es la desarrollada por bacterias del género Bartonella. Estas bacterias causan infecciones más o menos graves, entre las que cabe mencionar la enfermedad del arañazo del gato, normalmente leve, y la fiebre de las trincheras, transmitida por el piojo, que es más grave, aunque no resulta mortal.
La bacteria Bartonella henselae es la causante de la enfermedad del arañazo del gato. Esta bacteria infecta a las células endoteliales, que son las que recubren la superficie interior de los vasos sanguíneos, y establecen fuertes uniones entre ellas para impedir que la sangre se escape fuera de estos vasos. Los científicos habían descubierto que B. henselae impedía la apoptosis de estas células mediante la producción de proteínas inhibidoras. Al mismo tiempo, inducía la reproducción de estas células mediante la secreción al medio exterior de una o varias moléculas estimuladoras de esta.
La naturaleza de estas últimas moléculas y su modo de actuación sobre las células endoteliales era desconocida. Ahora, un grupo de científicos de varias universidades japonesas han identificado de qué molécula se trata y cómo actúa. El descubrimiento permite idear nuevas estrategias terapéuticas contra las bartonelosis, que pueden tener también repercusiones en el tratamiento del cáncer. En el audio damos los detalles (1).
Referencia:
Kentaro Tsukamoto et al. The Bartonella autotransporter BafA activates the host VEGF pathway to drive angiogenesis NATURE COMMUNICATIONS | https://doi.org/10.1038/s41467-020-17391-2

Sistema planetario a la vista

Desde que se detectó el primer planeta extrasolar alrededor de una estrella distinta al Sol el número de exoplanetas no ha dejado de crecer. Ahora se cuentan por miles pero, en la mayoría de los casos las detecciones se han logrado de manera indirecta, tan solo en unas pocas ocasiones se ha logrado obtener la imagen se ha logrado obtener una imagen y casi siempre de un único planeta que gira alrededor de una estrella. Ahora, gracias al Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) ha tomado la primera imagen de una estrella joven, parecida al Sol, acompañada de dos exoplanetas gigantes.
La estrella observada se identifica como TYC 8998-760-1 y se encuentre a unos 300 años luz de distancia de nosotros, en la constelación de la Mosca (Musca en latín) observable desde el hemisferio sur y, aunque en tamaño es similar al Sol, tan sólo tiene 17 millones de años de vida, es decir, está en sus primeros años de evolución.
Cuando Alexander Bohn, estudiante de doctorado en la Universidad de Leiden, en los Países Bajos, observó la imagen obtenida con el instrumento SPHERE en el VLT, un coronógrafo diseñado para ocultar la luz de la estrella creando una especie de eclipse artificial, aparecieron dos puntos de luz que cuya evolución hubo que estudiar atentamente para comprobar que estaban gravitacionalmente unidos a la estrella y no se trataba de objetos de otras regiones de la Vía Láctea. Al comparar las imágenes obtenidas en 2019 con otras anteriores que habían sido tomadas en 2017, el equipo de investigación confirmó que los dos planetas forman parte del sistema planetario de la estrella.
Los resultados del estudio revelaron que se trata de dos planetas que orbitan a la estrella mucho más lejos de lo que hacen Júpiter y Saturno del Sol. El primero y mayor de los planetas se está situado a una distancia equivalente a 160 las que separa a la Tierra del Sol y tiene una masa 14 veces mayor que la de Júpiter. El segundo planeta es más pequeño, aun así, es seis veces mayor que Júpiter y se sitúa a 320 veces la distancia Sol-Tierra.
La imagen ha sido posible gracias a que los planetas son grandes, están muy separados de la estrella y son mucho más jóvenes y caliente que los planetas del Sistema Solar. Esa juventud se traduce en una elevada temperatura que les proporciona un brillo notable al ser observados en frecuencias de luz infrarroja.
No es la primera vez que se obtiene una imagen de más de un planeta alrededor de una estrella, pero sí es la primera de una estrella semejante al Sol.
Referencia:
“First Ever Image of a Multi-Planet System around a Sun-like Star Captured by ESO Telescope”:https://www.eso.org/public/news/eso2011/?lang

Bohn et al. “Two Directly Imaged, Wide-orbit Giant Planets around the Young, Solar Analog TYC 8998-760-1” to appear in The Astrophysical Journal Letters (https://doi.org/10.3847/2041-8213/aba27e).

Los anticuerpos contra el SARS-CoV-2 están producidos por similares genes en distintos pacientes

El conocimiento adquirido sobre los coronavirus SARS-CoV-1 y SARS-CoV-2 revela que estos virus utilizan la proteína ACE2 presente en la superficie de las células (enzima convertidora de angiotensina-2) como puerta de entrada para infectar a las células. La proteína del virus llamada Spike, S, representada tantas y tantas veces como los “pinchos” de la superficie del coronavirus, es la encargada de unirse a la ACE2 para infectar a las células.
Este conocimiento indica que los anticuerpos que se unan a la proteína Spike del virus funcionarán como una especie de funda para la llave que impedirá que esta entre en la cerradura de la célula. Sin poder entrar en las células, el virus es una partícula inerte que no puede hacer ningún daño. La unión de anticuerpos a la proteína S, que actúa en este caso como el antígeno contra el que se dirigen los anticuerpos, neutraliza, por consiguiente, la actividad infecciosa de los virus.
Conocer las características de la forma tridimensional y las propiedades químicas de los anticuerpos que se unen a la proteína S puede ser muy importante para producir anticuerpos de diseño capaces de neutralizar al coronavirus. Para averiguar estas propiedades, investigadores del instituto de investigación Scripps, en la Jolla, California, han analizado 294 anticuerpos neutralizantes del SARS-CoV-2, capaces de unirse a la proteína S, aislados a partir de linfocitos B de diferentes pacientes.
Recordemos que los anticuerpos están producidos por la unión de cuatro cadenas de proteína iguales dos a dos. Una de estas proteínas es más grande que la otra. La proteína grande se denomina por ello cadena pesada, mientras que la más pequeña se denomina cadena ligera. Para formar un anticuerpo completo, una cadena pesada se une a una ligera, y esta combinación se une a su vez a otra pareja de cadenas pesada y ligera. Cada combinación de una cadena pesada con una ligera origina un sitio de unión al antígeno. Por consiguiente, una moléculas de anticuerpo clásica posee dos tipos de unión al mismo antígeno.
Los genes maduros de cada una de las cadenas de los anticuerpos se producen por corte y unión de varios fragmentos de ADN de los linfocitos B, mientras estos se están produciendo en la médula ósea. Este proceso de corte y unión —de recombinación génica, como se le llama en lenguaje científico— consigue que cada linfocito B solo posea un gen maduro para una cadena pesada y otro gen maduro para la cadena ligera. Cada uno de estos genes maduros está formado por fragmentos génicos diferentes en cada linfocito, ya que el corte y unión de estos se produce al azar.
De este modo, se generan miles de millones de linfocitos B diferentes. Cada uno de ellos solo podrá producir un anticuerpo concreto que se dirigirá contra un antígeno particular. Que el linfocito B produzca su anticuerpo o no depende de que a lo largo de su vida el linfocito encuentre a su antígeno. Si esto sucede, los linfocitos B se activan, se reproducen, generan un ejército de clones de linfocitos B idénticos y todos juntos producen y secretan grandes cantidades de anticuerpos encaminados a neutralizar y eliminar al antígeno.
Esto quiere decir que cada paciente de coronavirus solo producirá anticuerpos contra alguna característica molecular del virus que haya sido detectada por uno u otro linfocito B. La proteína S es una de esas características del virus, pero puede haber otras.
El análisis de los 294 anticuerpos capaces de neutralizar a la proteína S revela que la mayoría de estos anticuerpos se han producido mediante el empleo de un mismo fragmento génico, utilizado para generar la cadena pesada de estas moléculas. El análisis revela además características de la forma de la zona de unión a la proteínas S que son particulares de este tipo de anticuerpos y que difieren de anticuerpos dirigidos contra otros antígenos. En el audio explicamos en qué consisten estos detalles de la forma de estos anticuerpos y cómo su conocimiento puede ayudar a diseñar anticuerpos muy eficaces para neutralizar al virus, e incluso adelantarse a las posibles mutaciones de este (2).
Referencia: Meng Yuan el al (2020). “Structural basis of a shared antibody response to SARS-CoV-2.”:https://science.sciencemag.org/content/early/2020/07/10/science.abd2321


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