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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.

El Sol es más tranquilo que estrellas semejantes. Plantas bioluminiscentes. Microscopio cuántico y placas tectónicas. Genes desconocidos en el virus del herpes simple.

Sol tranquilo y bioluminiscencia - Ciencia Fresca Podcast  - CienciaEs.com

El Sol es más tranquilo que otras estrellas similares.

El Sol no es tan estable como aparenta, en su superficie suelen salir manchas oscuras que siguen un ciclo, más o menos regular, de 11 años y, de cuando en cuando, en los periodos de máxima actividad emergen enormes llamaradas que emiten grandes cantidades de materia ionizada por todo el Sistema Solar. Esas manifestaciones de fuerza no suelen ser tan importantes como para causar problemas a criaturas frágiles y confinadas de este planeta. No obstante, muchos científicos que estudian la vida de las estrellas se preguntan si ese comportamiento es similar en otras muchas estrellas de características parecidas.
Para responder e esa pregunta, un equipo de científicos del instituto Max Planck ha llevado a cabo un estudio de más de 133.000 estrellas para seleccionar cuáles de ellas son similares al Sol e investigar si se comportan igual que él. Los investigadores, entre los que se encuentra la colombiana Eliana M. Amazo-Gómez, escogieron 369 estrellas cuyo tamaño, edad, temperatura, gravedad, periodo y momento de su evolución eran semejantes al Sol, cuyo periodo de rotación había podido ser medido, entre un total de 34040 estrellas del catálogo obtenido por el satélite espacial Kepler. Y de otro grupo de 99.000 estrellas para las cuales no pudo detectarse periodo de rotación por estar muy lejos, los científicos seleccionaron 2529 parecidas al Astro Rey.
El telescopio espacial Kepler observó esas estrellas durante cuatro años con el objetivo de detectar la presencia de planetas extrasolares. Estos producían una pequeña disminución de luz al pasar por delante de su estrella, pero, dado que las manchas estelares (equivalentes a las manchas solares) también producen una disminución de la luz emitida, los científicos pudieron obtener información de las estrellas y comparar la variación de su actividad con la del Sol.
Los resultados demuestran que la mayoría de las estrellas, cuyo periodo se había podido determinar, son más activas que el Sol. Esas estrellas pueden tener erupciones con energías varios órdenes de magnitud más altas que las erupciones solares, una liberación de energía que, si encontrara en su camino un planeta semejante a la Tierra, pondría en serios aprietos a las criaturas que allí vivieran. Por otro lado, la comparación con estrellas cuyo periodo se desconoce, revela variaciones similares a las del Sol, aunque estas son más difíciles de detectar.

Referencia:
Reinhold et al,. The Sun is less active than other solar-like stars. Science 1 MAY 2020 • VOL 368 ISSUE 6490.

Plantas bioluminiscentes

La bioluminiscencia es la capacidad de algunos seres vivos para emitir luz. La luz se emite como resultado de ciertas reacciones metabólicas, por lo que la bioluminiscencia no es, en realidad, más que un tipo particular de quimioluminiscencia que tiene lugar en los seres vivos.
Varias especies de microrganismos, hongos y animales son capaces de generar y emitir luz. La generación de bioluminiscencia depende, en general, de la acción de ciertas enzimas sobre determinadas moléculas involucradas en reacciones químicas de oxidación. Tal vez la más conocida de ellas sea la actividad del enzima luciferasa sobre la molécula luciferina, que es como las luciérnagas producen luz.
En otros casos, algunos animales emiten luz gracias a la simbiosis con ciertas especies de bacterias que son, en realidad, los organismos encargados de emitir la luz. En este caso, las reacciones metabólicas no son generadas en las células del propio animal, sino en órganos especializados que albergan las bacterias bioluminiscentes.
La bioluminiscencia cumple varias funciones importantes para los organismos que la poseen. Entre estas se encuentra el camuflaje, la atracción del sexo opuesto, la defensa frente a potenciales predadores, la comunicación con otros miembros de la especie, el mimetismo en ciertos entornos o la propia iluminación en entornos sin luz alguna, como puede ser las profundidades de los océanos.
Algunas especies de setas son también bioluminiscentes, sin embargo, no hay ninguna especie de planta que lo sea. Generar plantas bioluminiscentes es interesante por varias razones. Una de ellas es poder utilizar la bioluminiscencia como un sensor del estado de salud metabólica de las plantas, para poder así estudiar qué factores la afectan en mayor o menor grado, lo que puede ser interesante para generar variedades de plantas más resistentes a diferentes condiciones. Otra razón podría ser meramente comercial, ya que las plantas bioluminiscentes pueden ser, sin duda, un motivo de decoración interior o exterior muy apreciado.
En el pasado, los intentos de generar plantas bioluminiscentes no dieron buenos resultados. La razón es que se empleó para intentarlo la maquinaria molecular bioluminiscente de las bacterias. Sin embargo, los genes necesarios para que esta maquinaria funcione, al ser bacterianos, no encajan bien con los genes eucariotas de las plantas y las plantas no pueden hacerlos funcionar correctamente. Además, era necesario alimentar a las plantas con determinadas moléculas para que estas generarán bioluminiscencia, lo que no podían hacer de manera autónoma.
En los últimos años, la investigación científica sobre los mecanismos de bioluminiscencia utilizados por los hongos ha revelado que esta se basa en mecanismos metabólicos similares a los usados por las plantas para generar la lignina, un polímero natural utilizado para la generación de la pared celular y de la madera y responsable en gran medida de las propiedades mecánicas de esta.
Este conocimiento, ha permitido generar plantas transgénicas capaces de emitir luz de una forma similar a la que los hongos bioluminiscentes lo hacen. En el audio explicamos cómo se han realizado estas plantas y los potenciales usos que pueden tener en el futuro.
Referencia: Mitiouchkina, T., Mishin, A.S., Somermeyer, L.G. et al. Plants with genetically encoded autoluminescence. Nat Biotechnol (2020). https://doi.org/10.1038/s41587-020-0500-9

Microscopio cuántico y placas tectónicas.

Sabemos que la superficie terrestre está fragmentada en enormes placas tectónicas que se mueven cambiando de posición con el tiempo. Unas veces, las placas chocan y generan cadenas montañosas, otras, se separan y dan lugar a nueva superficie, especialmente en los fondos oceánicos, también hay lugares donde una placa se sumergirse bajo otra o se deslizan lateralmente creando cadenas de volcanes y otros fenómenos tectónicos. A lo largo de la historia de la Tierra ha sido así pero se desconoce cuándo comenzó ese comportamiento.
Ahora, gracias a la información conseguida con un moderno artilugio denominado “microscopio de diamante cuántico (QDM)”, un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, estudiando los campos magnéticos impresos en granos de rocas antiguas, ha podido explorar el movimiento de las placas tectónicas terrestres hace más de 3.200 millones de años.
El QDM es un aparato que contiene, entre otros muchos componentes, un diamante en el que algunos de los átomos de carbono que forman la su red cristalina se han sustituido por átomos de nitrógeno. En el lugar de la sustitución, este diamante “dopado” genera huecos que son ocupados por electrones cuyos estados cuánticos son muy sensibles a pequeños campos magnéticos.
Se sabe que el campo magnético terrestre varía a lo largo del tiempo y que llega, incluso, a cambiar su polaridad norte-sur, un cambio que ha sucedido varias veces a lo largo de la historia de la Tierra. Existen ciertos minerales de hierro que, si tienen libertad de movimiento, ya sea por ser arrastrados por las aguas y el viento o porque están inmersos en la lava fluida de un volcán, se orientan como las agujas de diminutas brújulas marcando la dirección del campo magnético terrestre del momento. Si esos minerales son atrapados en capas de sedimento, o la lava que los contiene se solidifica, quedan mercando permanentemente la dirección magnética del momento en el que quedaron inmovilizados. Esa dirección fósil es la que permite datar momentos antiguos con una ciencia que se llama paleomagnetismo.
Investigadores de la Universidad de Harvard estudiaron muestras de basalto de un lugar situado al oeste de Australia, denominado Honeyeater Basalt, donde se encuentran algunas de las rocas más viejas de la Tierra con más de 3.200 millones de antigüedad. Utilizando sensores superconductores tradicionales, que superan al QDM para la sensibilidad general, midieron las intensidades del campo magnético y las direcciones capturadas en 235 muestras de las rocas. Con el QDM , que es capaz de detectar el magnetismo en muestras tan pequeñas como el espesor de un cabello humano, los investigadores lograron estudiar el magnetismo remanente en minerales alrededor de pequeñísimos cristales de zircón. Determinaron la dirección en la que se orientaban esas diminutas brújulas y, dado que las líneas del campo magnético de la Tierra se sumergen en el suelo en ángulos que aumentan desde el Ecuador hasta los polos, pudieron determinar la latitud a la que el basalto se formó. Comparando estos datos con otros obtenidos en lugares de latitud diferente, los investigadores han calculado que la corteza terrestre se movía en aquellos lejanos tiempos, como mínimo, unos 2 centímetros por año durante este lapso de 150 millones de años. Curiosamente, esa es la velocidad aproximada a la que se mueven las placas tectónicas en el momento actual.

Referencia:
Brenner et al. Paleomagnetic evidence for modern-like plate motion velocities at 3.2 Ga, Sci. Adv. 2020; 6 : eaaz8670 22 April 2020

Genes desconocidos en el virus del herpes simple.
El virus del herpes simple 1 (VHS-1) es el agente causante del herpes labial común, y es también responsable de enfermedades graves y mortales como infecciones cutáneas generalizadas, neumonía, hepatitis y encefalitis. El genoma del VHS-1 tiene un tamaño aproximado de 152.000 nucleótidos, las “letras” del ADN, y se sabía que codifica al menos 80 marcos de lectura abiertos (ORF, del inglés Open Reading Frame), muchos de los cuales han sido muy estudiados.
Un marco de lectura (ORF) es una zona de un gen que contiene la información para generar un ARN. Este ARN puede ser un ARN mensajero, que se traducirá a proteína, o puede ser otro tipo de ARN, como un ARN de interferencia, que no se traducirá a proteína, sino que funcionará de otros modos, por ejemplo, participando en la regulación de la actividad de otros genes.
Alrededor de un 70% de la población mundial está infectada por el virus herpes simple-1, que es uno de los virus más comúnmente trasmitidos mediante las relaciones sexuales. Afortunadamente, el virus no causa enfermedad grave con frecuencia.
La razón de tan elevada prevalencia de este virus en la población es que puede entrar en lo que se llama el estado de latencia. El virus, en las células neuronales a las que infecta, en el llamado ganglio trigémino que inerva a los labios, no activa su genoma para reproducirse y producir nuevas proteínas del virus. Solo cuando el virus recibe ciertas señales que le indican que es un buen momento para reproducirse, abandona el estado de latencia y comienza a reproducirse, infectando a través del nervio trigémino a las células epiteliales de los labios.
Recientemente, los genomas de otros virus de la familia herpes han sido analizados utilizando nuevas tecnologías de análisis de ADN y ARN. Estas incluyen la secuenciación de ARN y el perfil ribosómico, que explicamos en el audio. El empleo de estas tecnologías ha permitido descubrir que estos virus poseen más marcos de lectura activos en su genoma de lo que se pensaba.
Utilizando similares técnicas, investigadores de varias universidades y centros de investigación alemanes han analizado el genoma del HSV-1 y han descubierto que este no posee 80 cuadros de lectura, es decir, 80 genes, sino 284. En el programa explicamos cómo es posible que mas de 200 genes hayan podido escaparse durante décadas de los análisis del genoma de este virus, realizados hasta ahora, y qué puede significar este descubrimiento para el desarrollo de nuevos tratamientos antivirales contra este y otros virus.

Referencia:
Adam W. Whisnant et al. NATURE COMMUNICATIONS | (2020)11:2038 | https://doi.org/10.1038/s41467-020-15992-5


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