Raj Chakrabarti, Herschel Rabitz, Stacey Springs y George McLendon hicieron el descubrimiento mientras llevaban a cabo experimentos sobre proteínas que constituyen una red bioquímica esencial para el metabolismo. Un análisis matemático de los experimentos demostró que las proteínas actuaron para corregir cualquier desequilibrio impuesto a ellas a través de mutaciones artificiales y restaurar la cadena en el orden correcto.

El descubrimiento responde a una pregunta que ha intrigado a los biólogos desde tiempos de Darwin: ¿Cómo pueden los organismos ser tan exquisitamente complejos, si la evolución es básicamente un proceso guiado por el azar? La nueva teoría extiende el modelo de Darwin, demostrando cómo los organismos pueden dirigir sutilmente ciertos aspectos de su propia evolución para crear el orden a partir de la aleatoriedad.

El trabajo también confirma una idea planteada por vez primera en un ensayo de 1858 por Alfred Wallace, otro pionero de la teoría de la evolución. Wallace había sospechado que ciertos sistemas que sufren la selección natural pueden ajustar su curso evolutivo de una manera “exactamente como el regulador centrífugo de una máquina de vapor, que verifica y corrige cualquier irregularidad casi antes de que se vuelva evidente”. En la época de Wallace, el artefacto de vapor operando con un regulador centrífugo era uno de los pocos ejemplos de lo que hoy se denomina Control por Realimentación. En la tecnología moderna, sin embargo, los ejemplos abundan, incluyendo los termostatos en casas y oficinas.

 La investigación proporciona datos que corroboran la idea de Wallace. Lo que los investigadores han encontrado es que existen ciertos tipos de estructuras biológicas que pueden dirigir el proceso de la evolución hacia un mejor funcionamiento de los organismos.

Los investigadores están continuando su análisis, buscando situaciones paralelas en otros sistemas biológicos.

(NC&T) “El bajo costo de transporte y de transformación de los huesos de oliva los hace atractivos como fuentes de biocombustibles”, subraya el investigador Sebastián Sánchez.

El bioetanol se está empleando cada vez más como combustible en los automóviles, pero su producción a partir de cultivos alimenticios es controvertida, porque emplea valiosas tierras agrícolas y amenaza a la seguridad alimentaria. Además, hace empleo de sólo una pequeña parte del cultivo. En cambio, al extraer la energía del hueso de las aceitunas se emplearían subproductos industriales.

Los huesos de oliva son separados durante el procesamiento del aceite de oliva y la preparación de aceitunas deshuesadas. El hueso representa cerca de una cuarta parte del total del fruto. Es rico en polisacáridos (celulosa y hemicelulosa) que pueden ser degradados hasta azúcares simples y luego fermentados para producir etanol.

Esta investigación hace más plausible la posibilidad de emplear los huesos de oliva, que de otra manera serían desechados, en la producción de biocombustibles. De esta manera, se puede utilizar el cultivo completo.

En los experimentos preliminares realizados por el equipo de investigación, se alcanzaron rendimientos de 5,7 kilogramos de etanol por cada 100 kilogramos de huesos de oliva.

Las cantidades de huesos de oliva producidas son relativamente pequeñas en comparación con otros desechos agrícolas y forestales. Sin embargo, de emplearse principios similares en todas las industrias agrícolas, las ganancias, en términos energéticos, serían significativas.

¿Pero qué es lo que hace al nuevo lubricante diferente de los aceites que han estado usándose hasta ahora para lubricar los cojinetes? “Este lubricante está hecho de cristales líquidos como los que se utilizan en los monitores de pantalla plana”, explica Andreas Kailer, del Instituto Fraunhofer para la Mecánica de los Materiales (IWM por sus siglas en alemán) en Friburgo. A diferencia de los líquidos normales, las moléculas en los cristales líquidos tienen una cierta orientación; se las podría comparar con fósforos cuyas cabezas apuntasen todas en la misma dirección.

En un proyecto conjunto con el Instituto Fraunhofer para la Investigación Aplicada de los Polímeros, en Potsdam, y la compañía Nematel, con sede en Maguncia, los investigadores están analizando qué cristales líquidos son los más convenientes para su uso como lubricantes y bajo qué condiciones.

Aunque la fricción apenas cambia con la aplicación de uno u otro aceite lubricante convencional, cae casi a cero después de un rato cuando se usan los cristales líquidos. El tiempo que este descenso tarda en aparecer depende principalmente de la presión con que el cilindro móvil se aprieta contra la superficie de contacto.
 
Para algunos dispositivos mecánicos, la lubricación mediante cristales líquidos no será la adecuada, pero para otros será la solución perfecta.

Como hasta ahora los cristales líquidos se han producido fundamentalmente para los monitores, tienen que ser extremadamente puros, lo que los hace muy caros. Los investigadores planean simplificar el proceso de síntesis, ya que las variedades menos puras también son aceptables como lubricantes. El equipo espera ser capaz de comercializar un lubricante de cristal líquido dentro de tres, cuatro o cinco años.

Toda forma de vida, ya sea un microbio, una planta o un animal, es un complejísimo ensamblaje de millones de millones de átomos. Entre estos átomos se incluyen metales como el cobre y el manganeso, los cuales actúan como catalizadores en las proteínas. Las proteínas se pliegan alrededor de los átomos de metal.

El equipo de investigación ha demostrado que, para garantizar que una proteína, ya sea la vinculada al cobre o la vinculada al manganeso, se pliegue alrededor de un átomo del metal correcto, el proceso se realiza en diferentes partes de la célula, en zonas que contienen diferentes metales. Por tanto, qué proteína se une a qué metal está determinado por el lugar de la célula en el que tiene lugar la acción de plegamiento.

Un punto de vista generalizado ha sido hasta ahora que el metal correcto era, sencillamente, aquel más atraído hacia la proteína, pero en este trabajo se ha demostrado que no es así.

Dado que tantas proteínas necesitan metales, este tipo de trabajo tiene muchas aplicaciones potenciales en áreas emergentes de investigación. Por sólo citar un ejemplo: Los especialistas en biología sintética (o artificial, como también se la conoce) están tratando de producir energía “verde” de bacterias que emplean la luz solar para producir gas hidrógeno, un proceso que requiere de hierro y níquel.

El camino abierto por los resultados del nuevo estudio también puede ser de ayuda en la investigación sobre enfermedades como el Alzheimer, con la existencia de vínculos, inexplicados aún, a proteínas enlazadas a metales como el cobre. También puede tener aplicaciones en el control de infecciones por Staphylococcus aureus, una bacteria que nuestro sistema inmunitario a veces logra matar, y otras no, mediante la estrategia de retirar el manganeso y el zinc de los abscesos.

“Deseaba que este robot fuera socialmente más dinámico, para así enriquecer la experiencia de la interacción para los músicos humanos”, explica Gil Weinberg, el director del programa de tecnología musical del Tecnológico de Georgia. “Empezamos con las señales sociales simples como reconocer un ritmo y mover la cabeza”.

Existe realmente un canal virtual de señales sociales entre los músicos. Cuando un guitarrista y un batería quieren terminar una pieza al mismo tiempo, hay sincronización entre ellos y se dan con anticipación ese tipo de señales. Shimon está preparado para ello. También es capaz de interactuar con el ambiente alrededor de él, analizar el ritmo, las melodías y la armonía, y usar su comprensión musical para improvisar con los humanos.

Este nuevo robot puede ayudar al estudio sobre cómo los humanos pensamos y tocamos la música.

 
Haile, el primer percusionista robótico de Weinberg, ha tocado en auditorios de muchos partes del mundo, y ha conducido a sustanciales investigaciones adicionales sobre la interacción entre humanos y robots.

La bomba flexible de carga ofrece otra opción por convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Ésta se agrega a las poseídas por la familia de generadores de tamaño minúsculo desarrollados por el Instituto Tecnológico de Georgia y que son capaces de energizar a dispositivos usados en detectores médicos, monitorización medioambiental, tecnología militar y electrónica doméstica.

El nuevo generador puede producir un voltaje de salida de 45 milivoltios, convirtiendo casi el siete por ciento de la energía mecánica aplicada directamente a los cables de óxido de cinc en electricidad.

El equipo de la investigación ha incluido a Zhong Lin Wang, Rusen Yang y Yong Qin, los tres del Tecnológico de Georgia, y Liming Dai, del Departamento de Ingeniería Química y de los Materiales de la Universidad de Dayton.

 
Para el futuro, Wang prevé que la familia de generadores minúsculos permitirá el desarrollo de una nueva clase de sistemas autoenergizados inalámbricos para tareas de detección. Los dispositivos podrían recoger la información, almacenarla y transmitirla, todo ello sin una fuente externa de energía.

La nanotecnología autoenergizada podría ser la base para una nueva industria” afirma Wang. “Ésta es realmente la única manera de construir sistemas independientes”.

 
Las células solares tradicionales, como las del tipo comercial común instaladas en las azoteas, utilizan silicio, la misma clase de material con que son construidos los chips de ordenador. Por el contrario, las células solares orgánicas cuentan con un polímero que tiene las mismas propiedades eléctricas de las obleas de silicio pero que puede imprimirse sobre un material flexible.

“Creo que estos materiales tienen mucho más potencial que el silicio tradicional”, opina Jiang. “Podrían rociarse sobre cualquier superficie que esté expuesta a la luz del sol, como un uniforme, un automóvil, una casa”.

Jiang y sus colegas fabricaron su panel de 20 diminutas células solares como una fuente de energía destinada a alimentar un sensor microscópico para detectar toxinas y productos químicos peligrosos.

El detector, un dispositivo del tipo conocido como sistema microelectromecánico (MEMS, por sus siglas en inglés), se construye con nanotubos de carbono y ya se ha probado usando corriente continua de baterías convencionales. Cuando el detector está plenamente energizado y conectado en un circuito, los nanotubos de carbono pueden descubrir con notable sensibilidad productos químicos específicos mediante la medición de los cambios eléctricos que se producen cuando estos productos entran en los tubos. El tipo de producto químico puede distinguirse por el cambio exacto en la señal eléctrica.

El dispositivo necesita una fuente de energía de 15 voltios para funcionar, y la célula solar de Jiang hasta ahora puede proporcionar alrededor de la mitad de eso, 7,8 voltios en sus pruebas de laboratorio. El próximo paso es perfeccionar el dispositivo para aumentar el voltaje, y entonces combinar el conjunto células solares en miniatura con los nanotubos de carbono de los sensores químicos. Jiang estima que ella y su equipo podrán demostrar ese nivel de energía con su próxima generación de panel solar, dentro de unos meses.

 
Una célula solar de silicio no tratada sólo absorbe el 67,4 por ciento de la luz del Sol que incide sobre ella, significando esto que se refleja, y por tanto desaprovecha, casi un tercio de esa luz. Desde una perspectiva económica y de eficiencia, esta luz no aprovechada es una oportunidad desperdiciada de lograr el rendimiento adecuado de los paneles solares que conduzca a una adopción generalizada de la energía solar.

Sin embargo, durante la investigación, después de que una superficie de silicio fuese tratada con la nueva capa creada por Lin mediante nanoingeniería, el material absorbió el 96,21 por ciento de la luz solar que incidió en él. Esta gran ganancia en la absorción se mantuvo en todo el espectro de la luz del Sol incidente, desde la ultravioleta a la infrarroja, pasando por la visible. Este logro tecnológico lleva a la energía solar mucho más cerca de la viabilidad económica.

La nueva capa de Lin también resuelve con éxito el desafío de los ángulos.

La mayoría de las superficies sólo pueden absorber la luz con eficiencia dentro de una gama específica de ángulos. Ese es el caso de los paneles solares convencionales. Y por ello algunos paneles solares industriales poseen un mecanismo para moverse despacio a lo largo del día para que así sus paneles se alineen perfectamente con la posición del Sol en el cielo. Sin este movimiento automatizado, los paneles no estarían óptimamente posicionados y por consiguiente absorberían menos luz solar. Sin embargo, la contrapartida de este aumento de la eficiencia es la energía necesaria para impulsar el sistema automatizado, el costo del mantenimiento de este sistema y la posibilidad de errores de sincronización o de alineamiento.

El descubrimiento de Lin podría volver obsoletos esos paneles solares móviles, ya que la nueva capa antirreflectante absorbe la luz del Sol de manera uniforme desde todos los ángulos. Esto significa que un panel solar estacionario tratado con ese recubrimiento absorbería el 96,21 por ciento de la luz del Sol, sin importar la posición de éste en el cielo. Así, junto con una absorción espectral significativamente mejorada de la luz del Sol, el descubrimiento de Lin también podría hacer posible una nueva generación de paneles solares estacionarios más eficaces.

 
Los recién nacidos capturan los anticuerpos con la ayuda de una proteína llamada FcRn, presente en la membrana de las células intestinales. La FcRn atrapa una molécula de anticuerpo materno cuando pasa a través del intestino del recién nacido. El receptor y el anticuerpo quedan encerrados en una vesícula (una vacuola). La vesícula es transportada entonces hacia la otra cara de la membrana, y su contenido (el útil anticuerpo) es depositado en el torrente sanguíneo del bebé.

Pamela Bjorkman, profesora de biología en el Caltech, y sus colegas, fueron capaces de ver este proceso en acción.

Las imágenes revelaron que el complejo FcRn/Anticuerpo era recolectado en las células dentro de grandes vesículas que contenían otras de menor tamaño.

Las imágenes ofrecieron más sorpresas. Muchas vesículas, incluyendo esas de gran tamaño, realizaban movimientos complejos unas alrededor de otras, formando a menudo largos tubos que después se partían dentro de las vesículas pequeñas que transportaban los anticuerpos a través de la célula. Cuando estas vesículas llegaban al lado que daba al torrente sanguíneo, se fundían con la membrana celular liberando su carga (el anticuerpo) en la sangre. Al parecer, las vesículas también disponían de una cubierta hecha de una molécula llamada clatrina, la cual ayuda a formar la parte exterior de las vesículas.

 
Troy Murphy, Bob Montgomerie y sus colaboradores están estudiando este fenómeno en el Carduelis tristis, cuyos picos cambian de color (desde un marrón apagado hasta un naranja brillante) en ambos sexos durante la temporada de cría. Los picos son coloreados por pigmentos naturales solubles en grasas llamados carotenoides, los cuales se emplean en el sistema inmunitario de los pájaros como antioxidantes, y sólo pueden ser obtenidos a través de su dieta.

El equipo de investigación emplea un espectrómetro para medir con precisión la coloración de los picos de las aves. Se comprueba su estado de salud, relacionándolo así con las variaciones en la tonalidad del pico. La coloración de éste puede cambiar en cuestión de horas, en tanto que el plumaje sólo lo cambian dos veces al año. El pico ofrece una instantánea de la “calidad” del ave en ese momento: una señal dinámica de las condiciones físicas en las que se halla el pájaro.

También se urden algunos engaños para analizar las reacciones de las aves. A algunos pájaros se les aplica “lápiz de labios” artificial a sus picos, intensificando el color al máximo observado en la población natural.

 
Un experimento muy revelador, que está brindando los resultados más significativos es el de colocar a modo de guardianes de comida a modelos disecados de aves con picos apagados o brillantes. Las hembras escogen alimentarse del comedero vigilado por el ave que creen menos capacitada para presentarles batalla. Y resulta ser el del pájaro con el pico menos brillante. Un pico brillante indica reservas de energía y una buena capacidad para luchar.