Se descubre la proteina encargada del transporte del Boro a las células

Investigadores de la UT Southwestern Medical Center en Dallas han identificado la proteina que transporta el nutriente esencial boro al interior de las células, donde tiene un papel importante para el crecimiento celular y el desarrollo de los huesos.

Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Molecular Cell, en su edición del 5 de Noviembre, así como online.

La proteina, NaBC1, se encuentra en muchos tejidos y es parte de una familia de proteinas transportadoras de iones que
permiten que moléculas cargadas curcen la membrana celular. Los transportadores están embebidos en la membrana, y se abren y cierran como puertas para permitir a las moléculas cargadas entrar en la célula. Esl movimiento de estas
moléculas afecta numerosas funciones de la célula.
Como otros nutrientes, las células necesitan transportar boro a través de la membrana para controlar su concentración en el interior. El descubrimiento de NaBC1 puede ayudar a los científicos a entender cómo las células contolan esta
concentración interna, así como el papel que juega el boro en un gran número de procesos celulares, tales como crecimiento o mineralización de los huesos.

"NaBC1 está muy adaptado al transporte de boratos, que se encuentran en prácticamente todo lo que comemos", indicó el
Dr. Shmuel Muallem, profesor de fisiología y director de la investigación.
Los boratos - la forma en que el cuerpo utiliza el boro - son esenciales para el crecimiento de las plantas, la ponilización y el tamaño de las cosechas, pero hasta ahora no se conocía cómo entraba en las células. Un transportador de borato
descubierto en la planta Arabidopsis por otro equipo de investigadores ha resultado ser muy similar al NaBC1 humano.
"Dado que los animales, incluyendo los humanos, obtenen boro suficiente de la dieta cotidiana, es dificil estudiar los efectos que produce la carencia de boro en los humanos", indica Muallem.

Cuando los animales se mantienen a base de dietas con bajo nivel de boro, los problemas son claros : ocurren numerosos
defectos de nacimiento, incluyendo retraso en el desarrollo, miembros adicionales o falta de los mismos. Muchos animales no son capaces de sobrevivir en ausencia de boro. Por otra parte, al igual que muchas vitaminas y minerales, la presencia de boro excesiva es tóxica.

El grupo del Dr. Muallem mostró que células humanas con NaBC1 desarrolladas en cultivos tomaron específicamente boro
de la solución frente a arsénico, que es un elemento químicamente simlar al boro. El Arsénico fue incapaz de penetrar en las células.

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El CO2 Quizá Fue Lo Que Salvó a la Tierra de una Glaciación Total

El dióxido de carbono quizá desempeñó un papel vital ayudando a la antigua Tierra a escapar de una glaciación completa, según resultados de un nuevo estudio.


El equipo de científicos, del Reino Unido, sostiene que la Tierra nunca se heló completamente durante el Período Criogénico, hace aproximadamente entre 840 y 635 millones de años.

Esto contradice la hipótesis de la Tierra Bola de Nieve, que presenta una Tierra totalmente congelada, que permaneció cubierta de hielo durante muchos millones de años como resultado de una reacción en cadena que ocasionó que el planeta se enfriara.

No está aún muy claro qué fue lo que permitió a la Tierra escapar de esa superglaciación global, pero los autores del nuevo informe apuntan a investigaciones recientes llevadas a cabo en la Universidad de Toronto. En éstas, se ha llegado a la hipótesis de que el hielo fue frenado en su avance por la interacción del sistema climático físico y el ciclo oceánico del carbono, donde el dióxido de carbono tuvo un papel preponderante aislando térmicamente al planeta.

Los científicos de la Universidad de Toronto opinan que a medida que las temperaturas de la Tierra descendieron, el oxígeno fue arrastrado hacia el océano, donde oxidó la materia orgánica, liberando el dióxido de carbono, gas de efecto invernadero, a la atmósfera.

El autor principal del estudio de revisión, profesor Phillip Allen, del Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería del Imperial College de Londres, subraya que forzosamente algo tuvo que impedir que los mares ecuatoriales se congelaran.

Aunque hoy en día el dióxido de carbono protagoniza más malas noticias que buenas, debido a su papel en el Cambio Climático Global, hace aproximadamente 600 millones de años este gas de efecto invernadero probablemente salvó a las formas elementales de vida de la Tierra de una extinción por congelación.

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Los agujeros negros llegaron antes que las galaxias

Los agujeros negros (aquellos enormes espacios invisibles que succionan todo lo que los rodea) podrían haber aparecido antes que las galaxias que los albergan.

El hallazgo podría cambiar el conocimiento actual respecto a cómo se formaron las primeras galaxias y el rol de los agujeros negros en el Universo, ya que se cree que la mayoría de las galaxias o todas tienen agujeros negros en su centro. De hecho, el mes pasado ya comentamos que nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene un agujero negro en su centro.

Ahora, un equipo de astrónomos han encontrado un vínculo claro entre el tamaño del agujero negro, medido por su masa, y la galaxia en la que se encuentra. Según los científicos, la masa de un agujero negro es cerca de una milésima parte de la masa de la galaxia que lo rodea.

“Esta proporción constante indica que el agujero negro y la galaxia afectan mutuamente a su crecimiento en cierto tipo de relación interactiva”, explicó Dominik Riechers, del Instituto de Tecnología de California.

Usando el telescopio Very Large Array (VLA) en Nuevo México, se ha logrado calcular cómo eran en su origen, en momentos próximos al Big Bang, hace unos 13.700 de años.

“Finalmente hemos sido capaces de medir las masas de los agujeros negros y las galaxias como eran en los primeros miles de años luego del Big Bang y la evidencia sugiere que la proporción constante observada podría no haberse mantenido en los inicios del universo, siendo los agujeros negros en estas galaxias jóvenes son mucho mayores comparados con las galaxias vistas en el universo cercano. Esto significaría que los agujeros negros comenzaron a crecer primero”, concluyeron los investigadores.

Fuente: Reuters

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Lacusovagus, el pterosaurio mas grande conocido

Un paleontólogo de la Universidad de Portsmouth (Reino Unido) ha descubierto que el pterosaurio más grande del que se tiene noticia hasta ahora vivió en Brasil hace 115 millones de años, según publica la revista Paleontology.

El profesor Mark Witton, de la Universidad de Portsmouth, explicó en su investigación que el hallazgo corresponde a un pterosaurio (chaoyagopteridae) que voló sobre el noreste brasileño y que tuvo una altura de un metro y una envergadura de 5 metros.

"Para decirlo de manera simple, esto convierte en enanos a los chaoyagopteridae (con una altura no superior a los 60 centímetros) que hemos conocido hasta ahora", afirmó Witton, que ha bautizado a la nueva especie como "Lacusovagus" (morador del lago), en honor del lugar donde el fósil fue encontrado.

El lago forma parte de la cuenca del río Araripe, que los paleontólogos consideran uno de los lugares más ricos en fósiles del mundo y de donde salió hace años este ejemplar, que estuvo expuesto durante varios años en un museo de Alemania.

Witton lo estudió y constató que el "Lacusovagus" tenía "un cráneo de unas proporciones inusualmente anchas, lo que implica que sus hábitos alimentarios incluyeron animales de tamaño medio.

El paleontólogo afirmó que el estudio sigue abierto y subrayó que "el descubrimiento de algo como esto en Brasil, tan lejos de sus congéneres más cercanos en China, demuestra lo poco que realmente sabemos sobre la historia de la evolución y el emplazamiento de este fascinante grupo de criaturas".

Los pterosaurios o "reptiles alados" existieron durante casi toda la era Mesozoica (hace entre 228 y 65 millones de años). La Paleontología los describe como los primeros vertebrados que conquistaron el aire, gracias a unas alas formadas por una compleja membrana sostenida por un cuarto dedo de la mano hipertrofiado.

El cuerpo de los pterosaurios estaba cubierto de pelo, según los fósiles encontrados hasta ahora de al menos tres especies distintas. Estos restos son muy comunes y han sido hallados centenares de especímenes, pertenecientes a ocho géneros distintos en África, Asia, Australia, Europa, Norteamérica y Sudamérica.

No son dinosaurios, aunque sí convivieron con ellos durante decenas de millones de años, ni tampoco aves. Son reptiles voladores.

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Los terremotos pueden desencadenar erupciones volcanicas

En contra de lo que se pensaba hasta ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford (Reino Unido) ha llegado a la conclusión de que los terremotos de gran magnitud pueden desencadenar erupciones en los volcanes cercanos.

Este equipo, dirigido por el profesor Sebastian Watt, ha estudiado el historial de terremotos y erupciones volcánicas en el sur de Chile desde 1835, año en el que Charles Darwin ya sugirió la posibilidad de que hubiera una conexión entre los dos fenómenos.

La sugerencia de Darwin ha contado con pocos adeptos entre geólogos y vulcanólogos, entre los que la creencia general es que hay pocos casos que permitan vincular los temblores de tierra con posteriores erupciones volcánicas, y que no hay evidencia científica que permita hablar de algo más que coincidencias.

La investigación de los geólogos de Oxford, que aparece en el último número de la revista Earth and Planetary Science Letters, contradice esta creencia y defiende que cuando hay un terremoto superior a 8 grados en la escala de Richter los volcanes que están a menos de 500 kilómetros del epicentro reaccionan.

Los profesores de Oxford estudiaron los registros históricos de los últimos 150 años y descubrieron que la actividad volcánica se incrementó durante al menos un año después de cada gran seísmo (más de 8 grados) que sacudió el sur de Chile en ese periodo.

El estudio pone el ejemplo de las dos grandes sacudidas sísmicas registradas en Chile en el siglo XX: la de 1906 y la de 1960 (la más fuerte de la Historia con una magnitud de 9,6 grados), tras las cuales hubo actividad en siete volcanes en el periodo de un año, cuando lo normal es que se produzca una erupción anual de media.

Según el director del estudio, parece demostrado que "las ondas sísmicas generadas por la ruptura del terremoto pueden activar una erupción, agitando o sacudiendo la lava que hay en los volcanes".

"Las alteraciones resultantes derivan en una erupción, pero teniendo en cuenta que es necesario cierto tiempo para que se acumule presión dentro del volcán y para que el magma avance hacia la superficie, la erupción puede no producirse hasta pasados unos meses desde que se produjo el terremoto", explicó Watt.

Este vulcanólogo consideró que el estudio "es importante, porque demuestra que el riesgo de erupción volcánica aumenta de manera exponencial después de que se produzcan terremotos de envergadura en lugares del planeta, como Chile, afectados por este fenómeno".

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La Via Lactea gira mas rapido de lo que se pensaba

La Vía Láctea gira 160.000 kilómetros por hora más deprisa de lo que se pensaba hasta ahora. Ese aumento de velocidad, respecto a la estimación anterior, implica que su masa es un 50% más grande de lo que señalaron investigaciones anteriores y que, por tanto, es más probable que colisionemos con nuestra vecina, la galaxia Andrómeda.

Eso sí, en un futuro que está aún muy lejano. «Gracias a este trabajo, nuestra galaxia ha dejado de ser la hermana pequeña de su familia», ha señalado Mark Reid, del Centro de Astrofísica de Harvard-Smithsonian.

Estos nuevos datos significan que la Vía Láctea se mueve en su órbita a la vertiginosa velocidad de 965.000 kilómetros por hora, según se ha logrado observar desde una de sus esquinas, que es donde se encuentra el Sistema Solar donde se ubica la Tierra, es decir, a 28.000 años luz de su centro galáctico.

«Se trata de un trabajo muy interesante; no es fácil conocer la estructura y el movimiento de la Vía Láctea porque estamos dentro de ella. Es como querer conocer cómo es un bosque paseando bajo sus árboles», explica Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional.

En este caso, los científicos utilizaron el radiotelescopio Very Long Baseline Array (VLBA), de la Fundación Nacional de la Ciencia de EEUU, un conjunto de 10 antenas, distribuidas por todo el país, que conforman una de las mayores instalaciones de observación desde la Tierra.

Debido a su gran capacidad para lograr imágenes de gran detalle -lo que se logra midiendo las ondas con rayos infrarrojos-, los investigadores han desarrollado un programa de medición. Sus resultados han sido presentados en la reunión anual de la Sociedad Americana de Astrofísica, celebrada estos días en Long Beach (California).

Los astrónomos observaron que había regiones de una prolífica formación de estrellas en toda la galaxia. En algunas de estas zonas, encontraron moléculas de agua que emiten radiaciones monocromáticas: son como el haz de un láser, pero en microondas y se denominan másers cósmicos. Estos másers son detectables por el VLBA.

Durante su investigación, observaron estas regiones en diferentes ocasiones -algunas veces cuando la Tierra estaba en la cara opuesta de su órbita alrededor del Sol- y tomaron medidas de las distancias y de los movimientos de las moléculas. «Eso nos ha permitido tener datos directos y utilizar el tradicional método de la triangulación para saber la velocidad, en lugar de tener en cuenta propiedades como el brillo, que se utilizan en otros estudios», explicaba en Long Beach el astrónomo Karl Mente, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Alemania.

Con esta técnica, descubrieron que las distancias diferían mucho de las anteriores mediciones, en ocasiones hasta las doblaban. Encontraron también que las áreas de estrellas en formación que albergan los másers son las que «definen los brazos en espiral de la Vía Láctea», como añadía su colega Mark Reid.

Coincidiendo con el encuentro californiano, el investigador Martin Pohl, de la Universidad de Iowa, también presentaron un mapa completo de los cuatro brazos en espiral de esta galaxia. Ya se sabía que la Vía Láctea está distribuida en un disco con un núcleo de estrellas y que fuera de ese área las estrellas se sitúan en brazos en espiral. Pohl y su equipo ha podido observar que existe una total simetría en la estructura de estos brazos: han probado que hay dos principales y otros dos más débiles, y no uno solo como se creía.

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El craneo fosilizado del ancestro de los guepardos

Los restos fosilizados del guepardo más primitivo hallado hasta la fecha se han desenterrado en China. Un equipo de paleontólogos ha descubierto un cráneo muy bien preservado de un felino que vivió hace aproximadamente 2,5 millones de años, y el lugar donde se ha encontrado cuestiona que los guepardos evolucionaran en territorio americano, tal y como se creía hasta ahora.

Una de las teorías más aceptadas en la actualidad es que los guepardos compartieron un ancestro común con los pumas, pero el registro de fósiles de esta especie en territorio estadounidense sólo alcanza los 400.000 años de antigüedad. El hecho de que el nuevo hallazgo es mucho más antiguo constituye una prueba contundente de que, en realidad, el origen de los guepardos fue asiático.

Los guepardos, capaces de alcanzar 110 kilómetros por hora para atrapar a sus presas, son los animales terrestres más veloces. Hoy sólo sobreviven en África y se encuentran en grave riesgo de extinción. De hecho, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza les ha incluido en su 'lista roja' de especies amenazadas.

No obstante, en Irán sigue existiendo una subespecie del guepardo asiático, aunque ya sólo quedan entre 60 y 100 ejemplares de lo que en el pasado fue una gran población que vivía por todo el territorio asiático, debido a la caza y a la destrucción de su hábitat.

El nuevo descubrimiento del cráneo en la provincia de Gansu (noroeste de China) sugiere claramente que Asia fue la cuna ancestral de los guepardos. El único fósil de esta especie que se ha hallado con una antigüedad similar pertenece a un ejemplar hallado en Casablanca (Marruecos), en 1997, también de hace aproximadamente 2,5 millones de años.

El cráneo es aproximadamente del mismo tamaño que los guepardos actuales, pero a sus descubridores les ha sorprendido que las fosas nasales son más grandes y sus dientes son "sorprendentemente primitivos", según señalan en el estudio que han publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Según sus observaciones, se trata de "una nueva especie de guepardo primitivo", cuyo cráneo muestra "una insólita combinación de características primitivas y más avanzadas". El hallazgo sin duda ayudará a completar el puzzle de la evolución de estos impresionantes felinos.

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Cables Orgánicos Con Capacidad de Autoensamblarse

Desde los marcapasos construidos con materiales que se asemejan tanto a los tejidos humanos que el cuerpo de un paciente no puede discernir la diferencia, hasta los dispositivos que imponen un desvío en la médula espinal dañada para restaurar la capacidad de movimiento a los miembros paralizados, las posibilidades presentadas por la electrónica orgánica parecen algo sacado de una novela de ciencia-ficción.

Derivados de compuestos basados en el carbono (de ahí el término "orgánico"), estos materiales electrónicos "blandos" son valorados como alternativas ligeras, flexibles y de fácil procesamiento, frente a los componentes electrónicos "duros" como los cables metálicos o los semiconductores de silicio. Y tal como sucede con la industria de los semiconductores, en la que se está llevando a cabo una intensa actividad de desarrollo de transistores más y más pequeños, también en el naciente sector de la electrónica orgánica están siendo ideadas maneras de encoger las dimensiones de sus dispositivos, para que puedan utilizarse mejor en las aplicaciones bioelectrónicas.

Con este fin, John D. Tovar y otros químicos de la Universidad Johns Hopkins han creado materiales electrónicos solubles en agua que pueden autoensamblarse espontáneamente en cables mucho más finos que un cabello humano.

Estos componentes son de un tamaño lo bastante pequeño como para poder asociarse íntimamente con las células, lo que los hace idóneos para aplicaciones biomédicas.

La vía de investigación que se abre ahora ante los científicos les llevará en los próximos años a comprobar si es posible usar estos materiales para conducir la corriente eléctrica en la escala nanométrica, y si se les puede utilizar para regular la comunicación entre células como un preludio para el rediseño de redes neuronales o las médulas espinales dañadas.

El equipo usó como modelo para su nuevo material los principios de autoensamblaje que subyacen en la formación de las placas de beta-amiloide, que son los depósitos proteicos frecuentemente asociados con la enfermedad de Alzheimer. Esto hace surgir otra posibilidad: que estos nuevos materiales electrónicos puedan en el futuro demostrar ser útiles para obtener imágenes de la formación de estas placas.

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La Tectónica de Placas Empezó hace Cuatro Mil Millones de Años

Está emergiendo una nueva imagen de la Tierra arcaica, que incluye el sorprendente descubrimiento de que la tectónica de placas pudo haber comenzado hace más de cuatro mil millones de años, mucho antes de lo que los científicos creían, un hallazgo efectuado por geoquímicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA).

"Estamos proponiendo que hubo actividad de tectónica de placas en los primeros 500 millones de años de la historia de la Tierra", señala Mark Harrison, profesor de geoquímica.

A diferencia de la descripción de la Tierra arcaica más aceptada, la de un mundo infernal, con mucha lava, sin agua líquida y desolado, la ofrecida por los resultados del nuevo estudio nos presenta una Tierra más similar a la actual, con continentes, agua, océanos, un cielo azul, e incluso quizá vida, todo ello mucho antes de lo que pensábamos. Parece que tan pronto como la Tierra se formó y enfrió, cayó en el mismo régimen dinámico en el que continúa hoy en día. Esto contradice por completo la historia tradicional sobre el planeta.

La Tierra tiene 4.500 millones de años. Algunos científicos piensan que la tectónica de placas comenzó hace 3.500 millones de años, y otros que comenzó aun más tarde.

La investigación realizada por Harrison, Michelle Hopkins y Craig Manning, se basa en su análisis de granos minerales arcaicos conocidos como circones, encontrados dentro de rocas magmáticas, y provenientes de Australia Occidental.

El análisis determinó que algunos de los circones encontrados en las rocas tienen más de 4.000 millones de años. También se determinó que se formaron en una región en la que el flujo de calor era mucho menor que el promedio global de aquel entonces.

Se pensaba que el promedio global del flujo de calor en los primeros 500 millones de años de la Tierra era de aproximadamente 200 a 300 milivatios por metro cuadrado. Los circones analizados indican un flujo de calor de sólo 75 milivatios por metro cuadrado, el valor que uno esperaría encontrar en zonas de subducción, donde dos placas convergen, una desplazándose bajo la otra.

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La Carga de Nanopartículas Determina el Estado Líquido o el Sólido en Membranas

De modo similar a cómo el agua y los cubitos de hielo pueden coexistir en un vaso, un grupo de compuestos orgánicos llamados lípidos pueden coexistir como líquidos y sólidos en las membranas. Esta situación en las membranas fosfolípidas es una cualidad fundamental para su utilidad como biomoléculas y también para explotar su uso como biosensores.

Usando nanopartículas cargadas, unos investigadores de la Universidad de Illinois han encontrado una nueva manera de estimular esa carencia de uniformidad en las membranas fosfolípidas.

"Estamos viendo una receptividad previamente insospechada en las membranas fosfolípidas", indica Steve Granick, profesor de Ingeniería en la Universidad de Illinois. "Lo que creíamos que sólo era posible con la especificidad de ciertas proteínas, vemos ahora que puede pasar con simples nanopartículas cargadas".

Los lípidos son los "ladrillos" de las membranas celulares. En un trabajo anterior, Granick y Liangfang Zhang encontraron una manera de estabilizar membranas lípidas sensibles, mediante la estrategia de afianzar nanopartículas cargadas a la superficie de la membrana.

Ahora, Granick, Zhang, Bo Wang y Sung Chul Bae muestran que una membrana fosfolípida puede experimentar la coexistencia en dos fases (sólida y líquida), dependiendo de lo que se enlace a ella. Esta variabilidad inherente presenta un mecanismo adicional capaz de cambiar la rigidez de las membranas fosfolípidas.

Los investigadores estudiaron las interacciones entre las nanopartículas cargadas y las membranas. Como cada membrana estaba compuesta de un solo tipo de lípido, la explicación tradicional para la variabilidad espacial (una distribución desigual de lípidos diferentes) quedó descartada.

Aunque se usó una amplia gama de nanopartículas, el tipo más común fue el de las esferas de poliestireno de aproximadamente 20 nanómetros de diámetro. Allá donde las nanopartículas se pegaban a la membrana, ésta respondía cambiando de fase.

La carga eléctrica actuaba como un interruptor. Las nanopartículas con una carga negativa cambiaban las membranas del estado líquido al sólido. Las nanopartículas con una carga positiva cambiaban las membranas del estado sólido al líquido.

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La acción bacteriana sobre los restos de animales y vegetales ha sido vista muchas veces como un enemigo mortal de la fosilización, pero una nueva investigación sugiere que los biofilms bacterianos podrían en realidad haber ayudado a preservar el material más vulnerable de los registros fósiles: los embriones y los tejidos blandos de los animales.

Un equipo de 13 científicos liderados por los biólogos Rudolf y Elizabeth Raff de la Universidad de Indiana en Bloomington ha descubierto que la invasión de las células embrionarias moribundas por bacterias, y la subsiguiente formación de biofilms bacterianos muy compactos dentro de las células embrionarias, pueden conducir a un reemplazo completo de la estructura de estas células, generándose con ello una réplica fiel del embrión. Los científicos llaman a esta formación un "pseudomorfo", y se trata de un modelo del embrión hecho por bacterias. En otras palabras, las bacterias consumen y reemplazan todo el citoplasma en las células, generando una pequeña escultura del embrión.

Los investigadores han comprobado, sin embargo, que deben estar presentes ciertas condiciones para que la bacteria ayude al proceso de preservación.

Entre estas condiciones, Elizabeth Raff, la autora principal del informe, señala que en el momento de su muerte, el embrión debe estar en un ambiente pobre en oxígeno, o reductor, como el fondo de un océano profundo o el que se experimenta al estar enterrado en barro anóxico de la orilla de un lago. Si hay disponible suficiente oxígeno, el embrión sufrirá la autolisis, o autodestrucción, a medida que las enzimas digestivas se liberan y causan graves estragos. Sin oxígeno, las enzimas autolíticas permanecen encerradas dentro de sus "jaulas" en las organelas.
El próximo paso, según consideran los investigadores, es que las bacterias capaces de sobrevivir en condiciones de poco oxígeno deben infectar entonces a las células del embrión moribundo.

Las bacterias forman biofilms, congregaciones muy densas de células bacterianas en las que éstas son mantenidas juntas por fibras pegajosas compuestas de proteínas y azúcares. A medida que el biofilm llena la célula embrionaria, las pequeñas bacterias se posicionan de tal modo que forman una representación fiel del interior de las células invadidas.

Como resultado, las bacterias deben dejar un registro permanente. En el caso de embriones fósiles bien preservados, las bacterias probablemente excretan diminutos cristales de fosfato de calcio, los cuales acaban reemplazando a las esculturas bacterianas. Son estos cristales los que proporcionan el soporte para la fosilización de embriones y tejidos blandos.

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Un Posible Camino Hacia Formas Exóticas de Superconductividad

Unos investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos han presentado una explicación para la superconductividad que puede abrir la puerta al descubrimiento de formas nuevas y no convencionales de este fenómeno.

Una investigación dirigida por Tuson Park y Joe D. Thompson ofrece una nueva explicación para la superconductividad en materiales no convencionales, que describe un estado potencialmente nuevo de la materia, en el cual el material superconductor se comporta simultáneamente como un material magnético y no magnético.

Los materiales superconductores conducen sin resistencia la corriente, usualmente cuando se enfrían a temperaturas muy bajas. Los superconductores son materiales extremadamente importantes porque podrían conducir la electricidad de un sitio a otro sin pérdida de corriente o proporcionar una capacidad de almacenamiento eléctrico formidable. Sin embargo, el costo de enfriar los materiales a temperaturas tan bajas actualmente limita el uso práctico de los superconductores. Si se pudieran diseñar superconductores que funcionaran a temperaturas más cercanas a la temperatura ambiente, los resultados serían revolucionarios.

Las teorías tradicionales de la superconductividad sostienen que los electrones dentro de ciertos materiales no magnéticos pueden formar parejas cuando son forzados a ello por vibraciones atómicas conocidas como fonones. En otras palabras, los fonones proporcionan el "pegamento" que hace posible la superconductividad.

Park y sus colegas ahora describen un tipo diferente de "pegamento" que genera un comportamiento de superconductor.

En unos experimentos con un material enfriado hasta la temperatura de superconducción, sometieron a éste a cambios de presión y a un campo magnético para perturbar la alineación de los electrones dentro del material.

Esto desestimularía la formación de parejas de electrones promovida por los fonones; sin embargo, el material continuó exhibiendo un comportamiento de superconductor.
Basándose en el comportamiento del material bajo presiones y temperaturas diferentes, los investigadores consideran que el material alcanza un punto crítico cuántico cerca del cero absoluto. En este punto crítico cuántico, el material mantuvo propiedades de un metal con electrones sumamente ordenados y con otros sumamente desordenados, un estado de la materia no descrito previamente.

Park y sus colegas consideran que este punto crítico cuántico proporciona un mecanismo para formar parejas de electrones dentro de un estado cuántico que genera un comportamiento de superconductor. En otras palabras, la investigación ayuda a explicar un mecanismo para la superconductividad sin fonones.

Este punto crítico cuántico podría ser análogo a un agujero negro, en el sentido de que es posible ver lo que sucede en el horizonte de eventos que envuelve al agujero negro, pero no lo que ocurre en este último.

Un nuevo mecanismo para la formación de parejas de electrones que lleva a superconductividad podría permitir a los investigadores diseñar materiales que exhiban un comportamiento de superconductor a mayores temperaturas, quizá incluso abriendo la puerta al "Santo Grial" de los materiales superconductores: un material que sea superconductor a temperatura ambiente.

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Secuestro Artificial de CO2 Con Autosellado Dentro de Rocas

Unos científicos han obtenido un indicio bastante firme de que el dióxido de carbono puede ser almacenado de forma segura y permanente en las formaciones subterráneas profundas de rocas basálticas, sin riesgo de que escape a la atmósfera en el futuro. Los hallazgos hechos en este estudio apuntan también a la posibilidad de secuestrar carbono en otros depósitos naturales.

Los investigadores, del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL), han descubierto que el CO2 líquido saturado de agua, bajo condiciones que imitan las condiciones geológicas naturales en las profundidades, rellenará y taponará las grietas de las rocas que, de permanecer intactas, permitirían escapar a este peligroso gas de efecto invernadero.

"Las implicaciones de este descubrimiento son de gran alcance", señala el científico Pete McGrail del PNNL. "Aparentemente hay suficiente agua molecular presente en el CO2 en fase supercrítica para llevar a cabo reacciones de múltiples pasos directamente con los minerales en el basalto. En esencia, el dióxido de carbono puede provocar el autosellado de las grietas o hendiduras no detectadas que podrían permitir al CO2 emigrar verticalmente a través de ellas hacia profundidades menores".

Recientemente, McGrail expuso muestras de roca basáltica bajo presión elevada a las fases de CO2 que existirían después de inyectarlo en el subsuelo profundo. Se trabajó con el agua saturada de CO2, y con CO2 líquido saturado de agua (o CO2 gaseoso en fase supercrítica).

La esperanza de los científicos era que los experimentos esclarecieran cómo ambas formas del CO2 podrían reaccionar con los minerales existentes en las capas de basalto a miles de metros bajo la superficie de la Tierra, y si esa reacción afectaría a la velocidad con la que el CO2 se mineraliza, y por tanto a su estabilidad.

La investigación de McGrail ha revelado que el CO2 líquido saturado de agua (CO2 gaseoso en fase supercrítica) muestra una reactividad similar o incluso mayor que la del agua saturada de CO2. La rápida reacción química detectada en superficies de metal y óxido, así como en superficies de silicato de las capas basálticas, fue sorprendente e impresionante, según McGrail.

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Un Obstáculo en el Uso de Células Madre Adultas Para Reemplazar Neuronas

El empleo de las células madre adultas para reemplazar neuronas perdidas a causa de lesiones y enfermedades cerebrales podría ser más difícil de lo que se creía con anterioridad, según unos investigadores del MIT, porque añadir nuevas neuronas a los circuitos neuronales existentes y operativos sería como intentar integrar un nuevo hardware en un ordenador en marcha, sin apagarlo al hacer la operación.

Este trabajo tiene importantes implicaciones para el tratamiento de enfermedades como la de Parkinson y la de Alzheimer.

Desde hace tiempo, los científicos han venido especulando acerca de que el reemplazo con nuevas neuronas de las dañadas a causa de enfermedades neurológicas, lesiones cerebrales o daños en la médula espinal, podría ser una forma eficiente de combatir los efectos negativos de estos trastornos. Pero Carlos E. Lois, del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, ha encontrado que la inserción de nuevas neuronas en circuitos neuronales ya existentes podía ser similar a intentar insertar una tarjeta de memoria RAM a un ordenador encendido.

"Con toda probabilidad, el software del ordenador se colapsará a causa del nuevo hardware añadido," señala Lois. Aunque se pueden añadir nuevos componentes a un ordenador apagado, el cerebro nunca se puede apagar por completo. "La adición y la eliminación de conexiones de las nuevas neuronas podrían ser operaciones perjudiciales para los circuitos neuronales existentes".

En teoría, las células cerebrales recién creadas pueden ser recolectadas y trasplantadas allá donde se necesitan para reemplazar células dañadas. Estas neuronas nuevas crecen a partir de células madre sólo en dos pequeñas regiones del cerebro humano adulto: el bulbo olfatorio, involucrado en el sentido del olfato, y el hipocampo, involucrado en la memoria.

Las dos técnicas que los teóricos han propuesto para trasplantar neuronas se enfrentan a un problema: Cuando se incorporan las nuevas neuronas a un circuito cerebral de un animal adulto, tienen que conectarse a neuronas preexistentes, que ya están haciendo su trabajo.

Sin embargo, las neuronas nuevas son inmaduras y no están preparadas para funcionar. Necesitan ser "entrenadas", eliminando conexiones inapropiadas y afianzando las adecuadas.

Lois, Wolfgang Kelsch y Chia-Wei Lin encontraron que las nuevas neuronas añadidas al cerebro de animales adultos desarrollaban conexiones de entrada antes de desarrollar cualquier conexión de salida. Descrito de manera simple, esto significa que durante este período de entrenamiento, las nuevas neuronas no "hablan", limitándose a "escuchar".

Posteriormente, una vez que la nueva neurona comienza a establecer conexiones de salida hacia otras neuronas, sería un elemento ruidoso. Estaría comunicando información a otras neuronas antes de poder sintonizarse apropiadamente.

Los resultados de este nuevo estudio sugieren que cualquier intento de reemplazo neuronal empleando células madre tendrá que resolver primero el problema de cómo las conexiones formadas durante su período de entrenamiento por las neuronas nuevas alterarán el funcionamiento de las neuronas veteranas en servicio activo.

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Extraña Superconductividad Bidimensional en un Material

Unos científicos que han estado estudiando un material que parecía perder su capacidad de conducir sin resistencia la corriente eléctrica revelan ahora que sus nuevas mediciones demuestran que el material mantiene en realidad dicha capacidad, pero pasando a ser un superconductor sólo en dos dimensiones.

Parte de la investigación ha sido llevada a cabo en el Laboratorio Nacional de Brookhaven.

La meta de la línea de investigación que este estudio ha abierto es averiguar por qué y cómo estos materiales actúan como superconductores. El objetivo práctico final sería usar ese conocimiento para desarrollar superconductores que operen a temperaturas lo bastante altas como para hacerlos útiles para aplicaciones tales como líneas de conducción eléctrica de alta eficiencia.

El concepto básico sobre el que se sustenta la superconductividad es que los electrones, que normalmente se repelen entre sí debido a que tienen cargas iguales, forman parejas para conducir sin resistencia la corriente eléctrica. Los superconductores metálicos convencionales hacen esto a temperaturas cercanas al cero absoluto (0 grados Kelvin ó 273 grados Celsius bajo cero), requiriendo de costosos sistemas de enfriamiento. Más recientemente, los científicos han descubierto materiales que se vuelven superconductores a temperaturas superiores, dando ello esperanzas sobre la posibilidad futura de crear dispositivos que operen a temperatura ambiente.

El físico John Tranquada del Laboratorio de Brookhaven, quien dirigió la investigación, y sus colegas, han estado estudiando un material estratificado compuesto por lantano, bario, cobre y oxígeno (LBCO, por las siglas de estos elementos) donde la proporción de átomos de bario con respecto a los átomos de cobre es exactamente de 1 a 8. En una gama de composiciones con niveles superiores e inferiores de bario, el LBCO actúa como un superconductor de "alta temperatura". Pero con la misteriosa proporción de 1 a 8, la temperatura de transición en la que se activa la superconductividad desciende hacia el cero absoluto.
Este material exhibe otra propiedad interesante: un patrón inusual de carga y magnetismo que numerosos teóricos habían considerado durante mucho tiempo que era incompatible con la superconductividad.

Combinando los resultados de los experimentos recientes realizados por el equipo de investigación con otras mediciones, los autores del estudio ahora consideran que existe una forma sutil de superconductividad confinada al plano bidimensional del óxido de cobre en el LBCO con la proporción antes citada de 1 a 8.

Por alguna razón, el material es incapaz de acoplar coherentemente esa superconductividad entre los planos. Es como si usted estuviera en un rascacielos donde los ascensores se hubieran averiado y no existiera escalera alguna. Podría moverse dentro del mismo piso, pero no de un piso a otro. Ese es el caso de las parejas de electrones en este material; no pueden moverse de un estrato al siguiente.

Los científicos están particularmente intrigados por esta singular forma de superconductividad bidimensional debido a que se activa a una temperatura superior a aquella en la que se activa la superconductividad tridimensional normal en otras formas del LBCO.

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