AVANCES CIENTÍFICOS EN 2009 - 2 / SCIENTIFIC ACHIEVEMENTS IN 2009 - 2

En esta entrada, continuación de la publicada el pasado día 13, continuamos revisando lo que, según Science, son los más importantes avances científicos del pasado año. Ahora le toca el turno a los hallazgos en Astronomía, Física, Química y disciplinas afines.
In this entry we go through the major trends in Astronomy, Physics and Chemistry in 2009, according to Science.
1.-LCLS (Linac Coherent Light Source). Situada en Stanford, California, esta instalación científica alberga el primer laser de rayos X, mil millones de veces más brillante que cualquier otra fuente emisora de rayos X. La extrema frecuencia de sus pulsos le permitirá "tomar instantáneas" del curso de cualquier reacción química. Esto nos llevará a dilucidar multitud de reacciones cuyos mecanismos, hoy por hoy, se nos escapan.
2.- Monopolos. Los monopolos magnéticos son como pequeños imanes con un solo polo, que se considera Norte si por él entran las líneas de furza del campo magnético y sur si por él salen. No se han detectado en los niveles subatómicos de la materia, como predicen ciertas teorías físicas. Pero se han encontrado algunas perturbaciones en los hielos de spin (cristales magnéticos) que se comportan prácticamente como monopolos magnéticos sin serlo. ¿Derivaciones o consecuencias de este hallazgo? Tan evanescentes como los propios monopolos.
3.- Grafeno. Es una lámina de átomos de Carbono con el espesor de un átomo de Carbono. Los grafenos forman estructuras hexagonales que facilitan el movimiento extraordinariamente rápido de electrones a través de las láminas. Además de su interés teórico, podrían tener muchas aplicaciones en electrónica.
La novedad de este año es que se ha conseguido, por primera vez, sintetizarlos en cantidad suficiente para hacer experimentos con ellos.
4.- Hubble. El telescopio espacial ha sido reparado, y se ha instalado en él una nueva cámara fotográfica con un poder de resolución diez veces mayor que el de las anteriores. Además, un nuevo espectrógrafo y otras actualizaciones han ehecho del Hubble un instrumento aún más poderoso de lo que ya era.
5.- Agua en la Luna. Recientemente tuvo eco en los medios la detección por la nave LCROSS de agua sólida y gaseosa en un cráter sobre el que previamente había impactado otro vehículo.
6.- Nuevos púlsares. El telescopio espacial detector de rayos gamma Fermi de la NASA ha detectado 16 nuevos púlsares a través de sus emisiones de esta radiación de alta energía.

MITOSIS AND MEIOSIS

Mitosis and meiosis are key-processes for the multicellular organisms' life such as we know it. Now you can enjoy these two films, which allow you to get a better understanding of these two phenomena, its similarities ans differences.
One of the pics shows the mitosis in real time in the meristemal cells of a root. I bet you'll find it quite amazing!
See you.

LADIES AND GENTLEMEN.... THE HUMAN KARYOTYPE!

A tutorial on human karyotype. Enjoy it!

CROMATINA Y CROMOSOMAS

Hay algunas realidades del mundo subcelular que se comprenden mejor si se consiguen visualizar. Una de ellas, por cierto, de las más complejas, es el empaquetamiento espacial del ADN en la cromatina, un prodigio de precisión ingenieril que ha requerido muchos millones de años de evolución para su puesta a punto. Aquí tenéis algunas animaciones que pueden servir para hacerse una idea más clara de cómo se consigue meter tantísima información en un espacio tan minúsculo.

AVANCES CIENTÍFICOS EN 2009 - 1 / SCIENTIFIC ACHIEVEMENTS IN 2009 - 1

Obsérvese que no digo "los más importantes...", como suele hacerse en este tipo de comentarios, porque es muy discutible considerar un descubrimiento más importante de otro. La selección de avances científicos que todos los años publica la revista Science bajo la rúbrica Scientific breakthroughs of the year es tan discutible como cualquier otra, pero merece la pena conocerla. Seguro que en ella son todos los que están, aunque quizá no estén todos los que son, entre ellos alguno de los que más "es". Hoy comentaremos los tres avances más significativos, según Science, en el campo de las ciencias de la vida.

1.- Receptores de ABA. El ácido abscísico (ABA en adelante) es una hormona vegetal que proporciona una respuesta a situaciones de estrés ambiental, como las que sufren las plantas cuando están expuestas a una sequía prolongada. En tales situaciones, el ABA coloca a la planta (semillas incluidas) en una situación de dormancia, algo así como si funcionara "al ralenti", sin apenas gasto metabólico. Esto permite a la planta resistir largas sequías, algo de mucha utilidad en climas áridos y en nuestras latitudes mediterráneas.

Pues bien, este año se han publicado la caracterización de la estructura de los receptores de ABA, es decir, de las proteínas de la membrana de las células a las que se une la molécula de ABA. Esta unión es la que desencadena una cascada de cambios químicos en las células vegetales que llevan finalmente a que la planta entre en situación de dormancia.

Este hallazgo podría permitir, en el futuro, potenciar o interferir (según nos interese) las reacciones de respuesta de las plantas a la sequía. las consecuencias para la mejora de los rendimientos agrícolas son fáciles de imaginar.

2.- Rapamicina. Es una molécula segregada por ciertas bacterias del suelo, y que ha mostrado propiedades antitumorales (de hecho, ya se usa en el tratamiento de algunos cánceres) e inmunosupresoras. En el 2009 se ha demostrado que esta molécula prolonga la vida de los ratones y, lo que es más llamativo, ejerce este efecto sobre ratones de 600 días de edad, el equivalente a personas de 60 años. ¿Cómo actúa? De momento, es un misterio que requerirá nuevas investigaciones para ser resuelto.

3.- Terapia génica. Este área suscitó grandes esperanzas en los años noventa, con los primeros ensayos sobre pacientes, pero los primeros resultados no fueron muy brillantes, y el entusiasmo inicial se enfrió. Sin embargo, en 2009 se han registrado progresos en el tratamiento por terapia génica de varias enfermedades:

- La amaurosis congénita de Leber, una rara ceguera hereditaria dependiente de un solo gen.

- La leucodistrofia adrenal ligada al cromosoma X, un desorden cerebral que lleva irremesiblemente a la muerte, a menudo antes de la adolescencia.

- Una inmunodeficiencia severa que obliga a vivir en un ambiente estrictamente esterilizado (los niños - burbuja, que se hicieron tristemente famosos hace años). En un ensayo clínico realizado en Italia, ocho de diez pacientes ya no necesitan terapia enzimática y pueden llevar una vida normal.

MITOCONDRIAS Y LISOSOMAS

Aquí tenéis dos cortas animaciones, complementadas con microfotografías reales y un audio correcto (bueno, el de los lisosomas tiene bastante sentido del humor), sobre estos dos orgánulos.

VIDEO SOBRE LA VIDA DE UNA CÉLULA

Muy recomendable para hacerse una idea "sensorial" de cómo es, en panorámica, la vida de una célula.

FOXP2 NO ES EL GEN DEL LENGUAJE / FOXP2 IS NOT THE LANGUAGE GENE

Mucho se habla últimamente de este gen, presentándolo en algunos espacios de divulgación científica como "el gen del lenguaje". Pero el lenguaje humano es un fenómeno extraordinariamente complejo, demasiado como para ser controlado por un solo gen. Además, la propia expresión "gen del lenguaje" puede sugerir a quien la lee u oye la idea de que el lenguaje en su totalidad depende de un control genético, como el factor Rh de nuestra sangre. Sin embargo, sí hay pruebas de que este gen juega un papel muy importante en nuestra capacidad para hablar y comprender un lenguaje articulado.

FOXP2 fue descubierto al estudiar los trastornos del lenguaje que padecían varios miembros de una familia británica designada como KE, a fin de salvaguardar su privacidad. Este trastorno parecía heredarse de la misma manera en que se heredan las características controladas por un solo gen. Por otro lado, otra persona, no perteneciente a la familia KE, , presentaba un trastorno muy similar, al tiempo que parte de su cromosoma 7 estaba roto y pegado al cromosoma 5.

Esto hizo pensar que el gen (pues los datos anteriores apuntaban a que era un solo gen) responsable del trastorno debería localizarse en el cromosoma 7. Allí se buscó, y finalmente se localizó una secuencia (FOXP2) que estaba alterada en quienes padecían el trastorno antedicho.

Estudios posteriores han mostrado que FOXP2 pertenece a una familia de genes (genes FOX, de Forkhead bOX) que codifican proteínas de 80 – 100 aminoácidos. Estas proteínas son factores de transcripción, es decir, actúan como reguladores de la síntesis de ARN mensajero – y, por tanto, de proteínas - a partir de ADN. Dicho de otro modo, FOXP2 es un gen regulador, un "gen de genes", que controla la expresión de otros genes y, por tanto la manifestación o no manifestación en el individuo, de ciertas características.

Esto nos lleva a la pregunta crítica: ¿qué características hereditarias están controladas por FOXP2?

Para empezar, nos encontramos con una sorpresa. Un hecho constatado por la investigación es que nuestro gen se encuentra muy repartido por todo el Reino Animal, y su secuencia de bases varía muy poco de una especie a otra. Por ejemplo, la proteína codificada por este gen en humanos solo difiere en dos aminoácidos de su equivalente en chimpancés, y la de estos animales sólo tiene uno de diferencia (de un total de casi 100) con la del ratón. Cuando un gen es tan estable (recordemos que nuestro linaje y el de los chimpancés se separaron hace unos 6 millones de años, y la divergencia con el de los ratones se remonta a no menos de 70), hay que pensar que controla algo muy importante para la supervivencia de su portador. ¿Qué podía ser eso tan importante en animales tan diversos, y ya hace decenas de millones de años? Desde luego, no el lenguaje... aunque quizá pudiera ser algún proceso básico que, a su vez, esté en la base de varios fenómenos fisiológicos, entre ellos el lenguaje.

Segunda sorpresa: cuando se sigue la pista, mediante distintos artilugios experimentales, a la proteína codificada por FOXP2, se la encuentra en grandes cantidades en órganos tan distintos como el hígado, los pulmones, el corazón y el cerebro. Parece, pues, que nuestra suposición anterior no debe ir descaminada. Centrándonos en el cerebro, aparece en muchas regiones del mismo, algunas de las cuales (área de Broca, núcleo caudado, tálamo, córtex motor ventral) son cruciales para el lenguaje. No debemos perder de vista, sin embargo, que también aparece en regiones que, en principio, poco o nada tienen que ver con el lenguaje.

En conclusión, estamos lejos de saber cuáles son los procesos primarios controlados directamente por FOXP2. Hay importantes indicios, de que algunos de ellos afectan al lenguaje, y de que lo hacen a varios niveles: comprensión de oraciones complejas, reconocimiento de pseudopalabras (p. ej., satiscuplo en castellano), manipulación de fonemas, etc. También parece que interviene en la coordinación de los movimientos de músculos de labios, cara y boca y, por tanto, en la capacidad para articular palabras. Pero también sabemos que interviene en otros muchos procesos fisiológicos, y que no es, ni mucho menos, el único gen que participa en el control del lenguaje.

Y una última sorpresa es que, recién secuenciado el genoma de nuestros primos neandertales, nos hemos encontrado con que estos compartían con nosotros la misma secuencia de FOXP2. En el debate científico sobre si nuestros parientes evolutivos más próximos podían hablar, hay a partir de ahora un nuevo punto a favor del sí.

EL TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA / TRANSPORT THROUGH THE CELL MEMBRANE

Aquí tenéis una animación que permite visualizar -y, a la vez, comprender - el processo de transporte de solutos a través de la membrana plasmática.
Dedicado a mi alumnado de Biología de 2º de Bachillerato, y a quien pueda interesar.
http://animbio.com/anim/transporte/transport1.swf

Ya era hora...

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...que pusiera este gadget en el blog. Al fin y al cabo, llevo mucho tiempo ya en ella, y tengo mucho que agradecerle.