Julio 3rd, 2009

El Zapatazo Que Bush Esquivó, Util Para la Ciencia

Es muy poco usual que en la vida se produzcan sucesos que sirvan de experimentos de laboratorio. Esa es la razón por la que a unos neurocientíficos de la Universidad de Washington les encantó cómo reaccionaron el ex-presidente George W. Bush y el primer ministro iraquí Nouri al-Maliki cuando un periodista iraquí les lanzó sus zapatos durante una conferencia de prensa en Bagdad.

Cuando, al volar el primer zapato contra ellos, Bush se movió raudamente mientras que Maliki permanecía inmóvil, se llevó a cabo un experimento de la vida real cuyos resultados, analizados muchas veces desde entonces, respaldan la teoría de que hay dos vías independientes en el sistema visual humano.

La teoría propone que una de las vías corresponde a un sistema que guía nuestros actos, y que la otra corresponde al sistema convencional que nutre nuestras percepciones conscientes. El sistema científicamente más interesante es el que guía nuestros actos, ya que permite al cerebro “ver” cosas sin que seamos conscientes de ellas.

Cuando dos piedras se nos acercan volando con trayectorias muy similares, a nuestro sistema de percepción consciente puede parecerle que siguen el mismo camino, pero nuestro cerebro, a través del otro sistema, calcula automáticamente cuál de las dos tiene un rumbo más amenazante y dispara un movimiento instintivo en nuestro cuerpo para esquivarla, antes de que podamos darnos cuenta de qué sucede.

En el célebre video del lanzamiento del zapato, queda claro que el primer ministro no efectúa ningún movimiento para esquivarlo. Ello se debe a que en fracciones de segundo su cerebro ya ha analizado la trayectoria del zapato y ha determinado que no supone una amenaza para él que requiera de una acción evasiva. En el mismo lapso de tiempo, el cerebro de Bush efectúa el mismo análisis y determina que el objeto sigue un rumbo amenazante para él, por lo que dispara un veloz movimiento para esquivarlo.

Inspirados por este experimento de la vida real, Jeffrey Lin, Scott Murray y Geoffrey Boynton prepararon varios experimentos parecidos a la situación vivida por Bush y Maliki, y también a la que lleva a un bateador de beisbol a golpear con acierto una pelota. El objetivo de los experimentos era observar detalles prácticos de cómo opera este doble sistema visual.

En vez de enfrentarse a zapatos o pelotas, los estudiantes universitarios que participaron en los tres experimentos observaban una pantalla de ordenador, con el encargo de localizar en ella lo más rápido posible una figura oval entre muchos discos circulares, determinar su trayectoria y apretar un botón cuando lo hubieran hecho.

El detalle crucial era que algunas de las sesiones comenzaban con un estímulo sensorial que consistía en el movimiento del objetivo oval hacia el observador. Cuando este movimiento simulaba el que tendría un objeto real que siguiera una trayectoria de impacto contra la cabeza del observador, éste reaccionaba más rápido ante la figura oval que cuando el movimiento equivalía al de un objeto que, aunque aproximándose, no siguiera tal rumbo de impacto.

En otras palabras, esos experimentos mostraron que el estímulo del objeto en ruta de colisión contra el observador captaba la atención de éste, pero no el del objeto con la trayectoria de acercamiento sin riesgo de impacto. Y, lo que es también revelador, los sujetos, en otro experimento, eran incapaces de diferenciar conscientemente una trayectoria de la otra.

Los resultados del estudio respaldan, por tanto, la idea de que el sistema visual humano consta de dos circuitos independientes.

Julio 2nd, 2009

Las Peculiares Emisiones del Volcán Oldoinyo Lengai

En el Rift de África Oriental, en un lugar de Tanzania conocido por la población local Masai como la Montaña de Dios, el volcán Oldoinyo Lengai vomita lavas cargadas de dióxido de carbono, llamadas carbonatitas. Estas lavas cubren las laderas del volcán.

Actualmente el Oldoinyo Lengai es el único lugar en la Tierra donde las carbonatitas son expulsadas en erupciones volcánicas y donde el dióxido de carbono de un volcán no se disipa en el aire como un gas.

Un equipo de científicos presenta ahora los resultados de un estudio sobre las muestras de emisiones de gases volcánicos del Oldoinyo Lengai, obtenidas durante una erupción de lava de carbonatita.

La investigación ha desvelado el origen de uno de los magmas más peculiares de la Tierra. Estos científicos han encontrado que, sobre la base de los nuevos análisis químicos de las emisiones gaseosas del Oldoinyo Lengai, una cantidad muy pequeña de fusión del manto de la Tierra, comparable a la que se da en las cordilleras submarinas de la zona media de los océanos, puede producir carbonatitas.

El equipo de Tobias Fischer, un vulcanólogo de la Universidad de Nuevo México, consiguió recolectar muestras prístinas de los gases volcánicos, gracias a que el Oldoinyo Lengai estaba en erupción en aquel momento y la presión del magma era tremenda, así que había una mínima contaminación del aire.

El análisis de los gases revela que el dióxido de carbono viene directamente del manto superior, justo debajo del Rift de África Oriental.

Estas muestras de gases del manto permiten a los científicos inferir el contenido de carbono del manto superior donde se producen las carbonatitas.

La concentración es de aproximadamente 300 partes por millón, casi idéntica a la medida debajo de las cordilleras submarinas de la zona media de los océanos.

Los magmas del Oldoinyo Lengai también contienen una cantidad inusualmente alta de sodio, de hasta un 35 por ciento.

Es este contenido de sodio el que hace sólidas a las carbonatitas del volcán en la superficie, en vez de ser sometidas a la disipación gaseosa del CO2 antes citada. En todos los demás volcanes de la Tierra, el dióxido de carbono pasa a la atmósfera sin formar el magma de carbonatita rico en sodio del Oldoinyo Lengai.

Los científicos concluyen que el manto superior debajo de los continentes y los océanos constituye un depósito uniforme y bien mezclado en el cual las proporciones y las abundancias del dióxido de carbono y otros gases como el nitrógeno, el argón y el helio, son esencialmente las mismas.

Julio 2nd, 2009

Nanocristales Para Láseres Baratos y Alumbrado Revolucionario

Durante más de una década, los científicos han visto frustrados sus esfuerzos por crear, a partir de moléculas individuales, fuentes de luz que emitan ésta con constancia. El impedimento principal ha sido una rareza óptica llamada “parpadeo”. Sin embargo, ahora unos científicos de la Universidad de Rochester han desvelado la física básica subyacente en este fenómeno, y, junto con investigadores de la Compañía Eastman Kodak, han creado un nanocristal que emite luz constantemente.

Los resultados pueden abrir las puertas hacia láseres de bajísimo precio y más versátiles, una iluminación con LEDs de mayor luminosidad, y marcadores biológicos capaces de revelar cómo interactúa un medicamento con una célula de un modo mucho más detallado que lo posible anteriormente.

Muchas moléculas, así como los cristales con un tamaño de un nanómetro, pueden absorber o radiar fotones. Pero también experimentan al azar períodos en los cuales absorben un fotón y, en vez de radiarlo, su energía es transformada en calor. Estos períodos “oscuros” se alternan con períodos en los cuales la molécula puede radiar normalmente, lo que hace que parezca encenderse y apagarse o parpadear.

Todd Krauss, profesor de química de la Universidad de Rochester y autor principal del estudio, trabajó con ingenieros de la Kodak e investigadores del Laboratorio de Investigación Naval y de la Universidad Cornell, y el resultado ha sido el hallazgo de los nuevos nanocristales que no pestañean.

Con los nanocristales sin parpadeo, Krauss cree que los láseres y los dispositivos de iluminación podrían ser increíblemente baratos y fáciles de fabricar. En la actualidad, la luz de los láseres de colores diferentes se logra usando materiales y procesos diferentes, pero con los nuevos nanocristales un solo proceso de fabricación puede crear cualquier color de láser. Para alterar el color de su luz, un ingeniero sólo necesita alterar el tamaño del nanocristal, lo cual es una tarea relativamente simple.

Lo mismo puede decirse sobre el dispositivo que algún día quizá se convierta en el sucesor del OLED. Mediante un procedimiento que esencialmente consiste en “pintar” una red de nanocristales de diferente tamaño sobre una superficie plana, se podría crear una pantalla de ordenador tan delgada como una hoja de papel, o bien acondicionar una pared para que ilumine una habitación en cualquier color deseado.

Julio 2nd, 2009

Más Cerca de los Precursores de la Explosión Cámbrica de la Vida

Un equipo de paleontólogos ha aportado nuevos y esclarecedores datos sobre uno de los misterios más persistentes de la vida en la Tierra: el origen de criaturas que aparecieron repentinamente en el registro fósil hace 530 millones de años, en un evento conocido como la Explosión Cámbrica.

En un trabajo que los llevó hasta Australia, los investigadores consideran que los microfósiles que previamente se creía que eran de algas, pueden en realidad ser de un tipo especializado de cápsula protectora de huevos, procedente de un animal precursor de esa explosión de vida.

La Explosión Cámbrica fue una época decisiva en la historia biológica de la Tierra. En un periodo de tiempo geológico relativamente breve, aparecieron por primera vez en el registro fósil animales de gran tamaño con caparazones duros. El evento también es conocido por la diversidad de vida que generó, incluyendo a casi todos los grandes grupos de animales actuales.

Los científicos han pasado muchos años desconcertados por la repentina aparición de estas complejas criaturas, debido a que tuvieron que haber evolucionado de precursores que parecen estar ausentes del registro fósil precámbrico.

El trabajo dirigido por Phoebe Cohen, con la colaboración de Andrew Knoll, ambos de la Universidad de Harvard, y de Robin Kodner de la Universidad de Washington, ofrece una reinterpretación de los microfósiles de la época inmediatamente anterior al Cámbrico, en el Período Ediacárico. Esta reinterpretación puede solucionar el misterio.

Los científicos saben desde hace tiempo que las rocas precámbricas poseen en abundancia unos fósiles microscópicos inusuales con caparazones duros, espinas, pelos y otros rasgos. Se pensaba que los fósiles eran simplemente de diferentes tipos de algas, de las cuales se sabe que abundaban en los mares precámbricos y muy diferentes de los animales como para ser la fuente de una repentina proliferación de vida animal.

Después de examinar cientos de muestras de estos fósiles, llamados acritarcos, y compararlos con las algas y con los huevos de crustáceos modernos o fosilizados, los investigadores han llegado a una conclusión diferente a la comúnmente aceptada. En vez de asemejarse a las algas, se parecen mucho a una clase especial de huevo de crustáceos modernos que es capaz de permanecer en estado “durmiente” durante años, en espera de condiciones favorables para que pueda completarse el proceso de desarrollo y la cría salga del cascarón.

Si ese es el caso, las criaturas que pusieron esos huevos serían animales pequeños, pero complejos, precursores potenciales de la rápida diversificación que después tuvo lugar.

Julio 1st, 2009

Los Incendios Forestales Son Culpables de una Quinta Parte del Auge en Emisiones de CO2

Los incendios forestales deben considerarse como un componente importante del cambio climático, según los 22 autores de un nuevo estudio. Ellos han determinado que los incendios intencionados que tienen por objeto deforestar áreas boscosas ya aportan una quinta parte del aumento antropogénico de las emisiones de dióxido de carbono, un gas que retiene calor, elevando con ello la temperatura global.

El trabajo es el resultado de una reunión sostenida por el Instituto Kavli para la Física Teórica, y el Centro Nacional para el Análisis y Síntesis Ecológicos (NCEAS, por sus siglas en inglés), ambos dependientes de la Universidad de California en Santa Bárbara.

Los autores hacen un llamamiento al Panel Intergubernamental de Expertos para el Cambio Climático (IPCC) para integrar plenamente los incendios en sus evaluaciones del cambio climático global, y para considerar la realimentación entre clima e incendios, la cual ha estado muy poco tenida en cuenta en los modelos globales.

El estudio enlaza varias líneas del conocimiento científico sobre los incendios. Dichas líneas habían permanecido aisladas hasta ahora en campos muy distintos, incluyendo la ecología, los modelos digitales globales, la física, la antropología, y la climatología.

El número creciente de incendios forestales está influyendo a su vez sobre el clima, según sostienen los autores. “Los trágicos incendios en Victoria, Australia, enfatizan la ubicuidad de los grandes incendios forestales recientes y sus regímenes potencialmente cambiantes que son concomitantes con el cambio climático antropogénico”, señala David Bowman, profesor en la Universidad de Tasmania, y uno de los autores del estudio.

Jennifer Balch, del NCEAS y coautora del trabajo, destaca la anómala proliferación de incendios forestales, en sitios donde su número debería ser mucho menor si las causas fuesen exclusivamente naturales. Por ejemplo, en los húmedos trópicos están teniendo lugar numerosos incendios vinculados a la deforestación, normalmente para expandir negocios a gran escala de agricultura o ganadería. “Las selvas no han experimentado históricamente incendios con la frecuencia a la que lo hacen hoy”, subraya Balch. Durante las sequías extremas, como la de 1997-98, los incendios forestales de la región amazónica quemaron vegetación a lo largo y ancho de 39.000 kilómetros cuadrados de selva.

Los autores reconocen que su estimación de la influencia de los incendios en el clima es sólo una primera valoración aproximada, y que aún falta mucho por hacer antes de conocer bien la contribución exacta de los incendios al sistema climático.

Julio 1st, 2009

La Bifurcación Evolutiva en los Ojos de Dos Clases de Monos

El crecimiento de las células en un feto en desarrollo sigue una planificación muy específica. En la retina del ojo, por ejemplo, los conos, que ayudan a distinguir el color durante el día, se desarrollan antes que los bastoncillos, que son más sensibles a la luz y se necesitan para la visión nocturna.

Pero pequeñas diferencias cronológicas en la proliferación de las células pueden explicar grandes diferencias encontradas en los ojos de dos especies que evolucionaron a partir de un ancestro común. Estas dos especies son los monos búho o monos nocturnos (del género Aotus) y los monos capuchinos.

Unos investigadores de la Universidad Cornell, el Hospital de Investigación Pediátrica de St. Jude en Tennessee y la Universidad Federal de Para, Brasil, han encontrado un mecanismo evolutivo que desvela datos importantes sobre cómo pueden surgir por evolución cambios importantes en el cerebro de los primates.

En ambas especies de monos, las células especializadas del ojo se desarrollaron en el embrión en crecimiento a partir de una sola célula retinal progenitora. En su diseño básico, los ojos de estos primates tienen la capacidad y la arquitectura necesarias para ser o nocturnos o diurnos, según las necesidades y el nicho ecológico de la especie.

Barbara Finlay, psicóloga y neurobióloga de la Universidad Cornell, y sus colegas, compararon los ojos en desarrollo en fetos de las dos especies para entender mejor cómo los monos nocturnos desarrollaban retinas con muchos más bastoncillos que conos, mientras que los monos capuchinos, que son más activos durante el día, desarrollaban más conos que bastoncillos.

Estas dos especies evolucionaron hace cerca de 15 millones de años a partir de un ancestro común que tenía un ojo apropiado para la actividad diurna.

Los investigadores creyeron que comparar cómo los ojos de estos monos se desarrollan durante el crecimiento embrionario podría ayudarles a dilucidar qué cambios evolutivos se requerirían para la evolución de un ojo diurno a uno nocturno.

Comparando la cronología de la proliferación celular de la retina en las dos especies, los investigadores encontraron evidencias de que un período extendido de la proliferación de células progenitoras en el mono búho daba origen a un mayor número de bastoncillos y otras células asociadas que hacen a sus ojos apropiados para la visión nocturna; los ojos también evolucionaron para ser grandes y tener estructuras más grandes para captar luz.

Julio 1st, 2009

Las Grasas Alimentarias Promueven la Formación de Ciertos Recuerdos Permanentes

¿Guarda un intenso recuerdo de ese postre delicioso que comió la noche pasada? Si es así, no debería sentirse como una persona glotona. La intensidad de un recuerdo de esta clase es algo natural.

Un grupo de investigadores de la Universidad de California en Irvine ha descubierto que comer alimentos ricos en grasa promueve la formación de recuerdos a largo plazo de dicha actividad. El estudio se añade al trabajo reciente de esos mismos expertos relacionando las grasas en la dieta con el control del apetito, y puede ser un paso previo a nuevos enfoques para el tratamiento de la obesidad y otros trastornos alimentarios.

Daniele Piomelli colaboró con James McGaugh, un reputado experto sobre los mecanismos cerebrales del aprendizaje y la memoria, para examinar cómo las grasas alimentarias facilitan la retención de los recuerdos.

Los estudios anteriores de Piomelli identificaron cómo los ácidos oleicos de las grasas se transforman en un compuesto llamado OEA en la parte superior del intestino delgado. El OEA envía mensajes de reducción del apetito hacia el cerebro para aumentar la sensación de saciedad. A niveles altos, el OEA puede reducir el apetito, producir la pérdida de peso y disminuir los niveles de triglicéridos y colesterol en sangre.

Piomelli y McGaugh descubrieron que el OEA también provoca la consolidación de la memoria, el proceso mediante el cual los recuerdos superficiales y breves se tornan significativos y de largo plazo. Esto ocurre al activarse señales que refuerzan la memoria en la amígdala, una parte del cerebro involucrada en la consolidación de los recuerdos de sucesos emocionales.

Los investigadores descubrieron que el suministro de OEA a roedores mejoró su retención de recuerdos en dos pruebas diferentes. Si se bloqueaban los receptores celulares activados por el OEA, disminuían los efectos vinculados a la retención de recuerdos.

El OEA es parte del “pegamento” molecular que hace que los recuerdos se mantengan firmes en vez de disolverse. Al ayudar a los mamíferos a recordar dónde y cuándo han ingerido una comida rica en grasa, la actividad de potenciación de recuerdos del OEA parece haber sido una herramienta evolutiva importante en los primeros humanos y otros mamíferos.

Las grasas alimentarias son importantes para la salud en general, pues ayudan a la absorción de vitaminas y a la protección de órganos vitales. La dieta humana actual en muchas naciones suele ser rica en grasas, pero ese no fue el caso para los primeros humanos. De hecho, los alimentos ricos en grasa no son comunes en la naturaleza.

Recordar la ubicación y el contexto de un alimento rico en grasa fue probablemente un mecanismo de supervivencia importante para los primeros humanos. Tiene sentido que los mamíferos posean esta capacidad.

Actualmente, por supuesto, la potenciación de este tipo de recuerdos puede no ser tan beneficiosa para una cantidad importante de personas. Si bien el OEA contribuye a la sensación de saciedad tras una comida, también podría provocar anhelos duraderos hacia ciertos alimentos ricos en grasa, que, cuando se comen en exceso, suelen causar obesidad.

Junio 30th, 2009

Un Gran Aumento de Oxígeno Causó la Primera Era Glacial de la Tierra

Un equipo internacional de geólogos puede haber dado con la respuesta a una pregunta muy debatida desde hace tiempo. Parece que la era glacial más temprana de la Tierra pudo ser ocasionada por el aumento de los niveles de oxígeno en la atmósfera, que actuó en detrimento de los gases atmosféricos de efecto invernadero y enfrió el planeta.

Científicos de la Universidad de Maryland, entre los que figuran Boswell Wing, Sang-Tae Kim, Margaret Baker, Alan J. Kaufman y James Farquhar, junto a colegas en Alemania, Sudáfrica, Canadá y Estados Unidos, han obtenido evidencias de que la oxigenación de la atmósfera de la Tierra, generalmente conocida como la Gran Oxidación, coincidió con la primera era glacial en el planeta.

Usando isótopos de azufre para determinar el contenido de oxígeno en rocas de 2.300 millones de años de antigüedad en cierto punto de Sudáfrica, han hallado evidencias de un aumento súbito del oxígeno atmosférico, coincidiendo con las pruebas físicas aportadas por residuos glaciales, así como la evidencia geoquímica de lo que podría definirse como un “nuevo orden mundial del ciclo del carbono” para aquella época.

El cambio de los isótopos de azufre coincidió con la primera anomalía conocida en el ciclo del carbono. Esto pudo haber sido el resultado de la diversificación de la vida fotosintética que produjo el oxígeno que cambió la atmósfera.

Hace 2.500 millones años, antes de que la atmósfera terrestre tuviera una cantidad apreciable de oxígeno, las bacterias fotosintéticas emitieron el que probablemente oxigenó en primer lugar la superficie del océano, y sólo más tarde la atmósfera. El primer oxígeno formado reaccionó con el hierro en los océanos, creando óxidos férricos que se depositaron en el fondo oceánico, en sedimentos conocidos como formaciones de hierro en bandas. Se trata de depósitos multicapa de roca rojiza amarronada que se acumuló en las cuencas oceánicas por todas partes del mundo. Posteriormente, el oxígeno escapó del mar y empezó a rellenar la atmósfera.

Una vez que el oxígeno pasó a la atmósfera, los científicos creen que debió reaccionar con el metano, un poderoso gas de efecto invernadero, para formar dióxido de carbono, que es 62 veces menos eficaz para calentar la superficie del planeta. Con menos potencial de calentamiento, las temperaturas de la superficie terrestre y marítima debieron desplomarse, produciendo glaciares en muchos terrenos y grandes masas de hielo marino.

Además de su efecto sobre el clima, el aumento en el oxígeno estimuló un incremento en el ozono estratosférico, nuestro “toldo” global. Esta capa de gas, ubicada a una altura de entre 19 y 50 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, disminuyó la cantidad de rayos ultravioleta dañinos que alcanzaban los océanos, permitiendo que afloraran a la superficie organismos fotosintéticos que previamente vivían mucho más abajo, y eso hizo incrementar la emisión de oxígeno, y también la acumulación de ozono estratosférico.

La mayor cantidad de oxígeno en la atmósfera también tuvo que haber estimulado los procesos de erosión, con la consiguiente aportación extra de nutrientes minerales a los mares, y también pudo haber empujado la evolución biológica hacia los eucariotas.

El resultado de la Gran Oxidación, según Kaufman y sus colegas, fue una completa transformación de la atmósfera de la Tierra, de su clima, y de la vida que pobló su superficie.