ASTRONOMÍA

Más características de nuestro sistema solar que son comunes en otros

Hace unos 4.567 millones de años, nacieron los planetas de nuestro sistema solar a partir de un disco de gas y polvo que giraba alrededor del Sol. Aunque los astrónomos observan procesos similares en sistemas solares más jóvenes ubicados en diversas zonas de la Vía Láctea, se creía hasta ahora que cierto subproceso en la formación de nuestro sistema solar tardó en iniciarse alrededor del doble de tiempo de lo que parece haber tardado ese mismo subproceso en el ciclo de creación de otros sistemas solares.

Ahora, una nueva investigación dirigida por el Centro de Formación de Estrellas y Planetas, del Museo de Historia Natural de Dinamarca, dependiente de la Universidad de Copenhague, sugiere lo contrario.

Gracias al uso de métodos perfeccionados de análisis por isótopos de uranio y plomo, el nuevo estudio sobre meteoritos primitivos ha permitido a los investigadores determinar la fecha de su formación a partir de dos tipos muy distintos de materiales: las inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAIs, por sus siglas en inglés) y los cóndrulos, encontrados en el mismo meteorito examinado. Esto ha conducido a introducir modificaciones en la cronología comúnmente aceptada para la historia del desarrollo de nuestro sistema solar.

En parte, el estudio confirmó análisis anteriores, que demostraban que los CAIs se formaron durante un período muy corto de tiempo. El nuevo descubrimiento es que los cóndrulos se formaron también durante los primeros 3 millones de años de desarrollo del sistema solar. Esto contradice hipótesis anteriores según las cuales los cóndrulos sólo empezaron a formarse aproximadamente 2 millones de años después de los CAIs.



Lo descubierto ahora por el equipo de James Connelly y Martin Bizzarro, del Centro de Formación de Estrellas y Planetas, concuerda mucho más con lo observado en otros sistemas planetarios. En líneas generales, los resultados del nuevo estudio demuestran que no somos tan exclusivos como creíamos. Nuestro sistema solar se parece a otros sistemas planetarios observables dentro de nuestra galaxia. Lo descubierto en la nueva investigación respalda los resultados de otros estudios que indican que los planetas similares a la Tierra son más comunes en el universo de lo que se pensaba.

BIOLOGÍA

El gen que facilitó la transición de aletas a patas

Un trabajo liderado por investigadores del CSIC (España) demuestra que las aletas de los peces cebra pueden transformarse en estructuras parecidas a las patas de los tetrápodos si se incrementa la actividad de un gen denominado HoxD13.

Los resultados, publicados en el último número de la revista Developmental Cell, muestran funcionalmente una teoría clave para entender el paso de los animales acuáticos a los terrestres.

La conquista del medio terrestre fue un hito en la historia evolutiva, y en esa transición fue crítica la aparición de estructuras óseas distales que formaron lentamente los dedos y la muñeca en los apéndices precursores de las patas de los tetrápodos.

“Nuestros experimentos revelan por primera vez que, si aumentamos los niveles del gen HoxD13 en aletas de peces cebra, se incrementa la aparición de tejido óseo de carácter distal similar al que genera los dedos en animales con patas como nosotros”, explica José Luis Gómez‐Skarmeta, investigador en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, un centro mixto del CSIC y la Universidad Pablo Olavide.

Según Fernando Casares, otro de los autores del trabajo, el aumento del tejido óseo distal en las aletas de peces cebra va acompañado de una reducción del tejido que forma los radios. “Este hecho se relaciona con el registro fósil, donde, a medida que aumenta la elaboración distal de la aleta, disminuye el tamaño de los radios”, aclara.

Embrión de pez cebra, que desarrolló miembros más parecidos a patas que a aletas después de ser manipulado para que produjera la proteina HoxD13. (Imagen: Freitas et al., Developmental Cell)

Los genes Hox, que forman parte de una familia encargada de distinguir las partes del cuerpo durante el periodo embrionario y son esenciales para la formación de los dedos y la muñeca, cuentan con unos niveles de expresión mucho mayores en la zona distal del rudimento embrionario de las patas que en la región de la aleta equivalente.

En los últimos años, varios estudios han comprobado que las grandes cantidades de expresión de los Hox en las patas dependen de elementos de ADN reguladores que actúan conjuntamente potenciando su expresión.

“Es muy interesante que algunos de estos elementos reguladores no se encuentren en el genoma de los peces, lo que sugiere que ha sido la aparición de nuevos elementos reguladores lo que ha facilitado alcanzar los niveles de expresión de genes Hox requeridos para la formación de los dedos y la muñeca”, indica Gómez‐Skarmeta.

El trabajo demuestra que los peces cebra son también capaces de leer correctamente las instrucciones contenidas en estas regiones reguladoras ausentes de su genoma y específicas de los tetrápodos.

“Todos estos datos indican que el ancestro común de los peces y los tetrápodos tenía un genoma preparado para adquirir progresivamente nuevos elementos reguladores que fueron aumentando los niveles de los genes Hox que permitieron el desarrollo de las manos y los pies”, concluye Casares. (Fuente: CSIC)

PALENTOLOGÍA

Una larva con 'síndrome de Diógenes' de hace 110 millones de años

Una larva de insecto que vivió durante el cretácico, hace unos 110 millones de años, y que aparece recubierta de restos vegetales, es la evidencia de camuflaje en insectos más antigua conocida hasta ahora, según un artículo que publica la última edición de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

El fósil de la larva depredadora –del grupo de los neurópteros y de unos cuatro milímetros de longitud– apareció en 2008 en el yacimiento de El Soplao (Cantabria), el más extenso y rico en ámbar de la era mesozoica en Europa, en una pieza de ambar recubierta por una maraña de pequeños filamentos de origen vegetal recolectados con sus mandíbulas con el fin de formar un escudo protector y confundirse así con el entorno. Este tipo de comportamiento, el trash-carrying o transporte de basura, es una estrategia de supervivencia que se da también en formas actuales para camuflarse ante las presas o los depredadores.

La especie fósil, afín a las actuales crisopas verdes, representa un nuevo género que ha sido denominado crisopa alucinante de Diógenes (Hallucinochrysa diogenesi), en alusión a su apariencia sorprendente y al síndrome de Diógenes, una patología que afecta a algunas personas que acumulan basura de manera compulsiva. 

Según la investigación en la que participan la Universidad de Barcelona, el Instituto Geológico y Minero de España, el Museo Nacional de Ciencias Naturales y la Universidad de Kansas (EE UU), la basura que recubre al fósil son tricomas, pelos vegetales de formas y funciones diversas que crecen en la superficie de las plantas.

El fósil es una larva depredadora del grupo de los neurópteros recubierta por una maraña de pequeños filamentos de origen vegetal. (Imagen: UB)

Mediante el estudio de la morfología, la microestructura y la composición de esos tricomas, los investigadores han podido confirmar que pertenecían a helechos. Las larvas actuales de crisopas verdes acumulan restos vegetales o animales de todo tipo y los retienen mediante unos pequeños muñones con pelos que tienen en el dorso. Por el contrario, la Hallucinochrysa diogenesi, de aspecto único y distinto al de las crisopas verdes de nuestros días, mostraba largos túbulos con abundantes pelos terminados en forma de trompeta que actuaban a modo de ancla. Toda esta estructura, desconocida hasta ahora para la ciencia, formaba una cestilla dorsal que retenía la basura e impedía que se desprendiera al moverse la larva.  

En opinión de los autores, "la Hallucinochrysa diogenesi muestra que el comportamiento del camuflaje y sus adaptaciones morfológicas relacionadas aparecieron de forma muy temprana en los insectos, ya en la época de los dinosaurios. En el caso de las crisopas verdes, se puede decir que este sofisticado comportamiento ha permanecido sin cambio durante al menos 110 millones de años, hecho que aporta una información relevante para los estudios evolutivos sobre el comportamiento animal y las estrategias de adaptación al medio de los organismos a lo largo de la historia de la Tierra". 

Otro dato excepcional del estudio es que refleja una estrecha relación ancestral planta-insecto —posiblemente un ejemplo de mutualismo—, ya que la larva depredadora libraba de plagas al helecho mientras que este constituía su hábitat y le aportaba la basura protectora: es decir, ambos organismos habrían obtenido un beneficio mutuo.

En un escenario cretácico en el que los bosques resiníferos de la antigua península Ibérica —entonces una isla— eran asolados por grandes incendios forestales, esta larva recolectó su basura a partir de un tipo de helecho que crecía abundantemente tras el paso del fuego. 

El yacimiento de El Soplao, donde se ha producido el hallazgo, es uno de los grandes referentes actuales para desentrañar los misterios de la evolución de los invertebrados terrestres y conocer cómo eran los ecosistemas boscosos de hace 110 millones de años.

El presente estudio, que se enmarca dentro de las investigaciones del grupo AMBARES (Ámbares de España), ha sido posible gracias a la colaboración de la Cueva de El Soplao, de SIEC S. A. y del Gobierno de Cantabria, y ha sido financiado con fondos gubernamentales autonómicos, españoles y norteamericanos. (Fuente: Universidad de Barcelona)

BOTÁNICA

La luz ultravioleta incrementa antioxidantes en tomates

Someter a radiaciones de luz ultravioleta de baja intensidad a las plantas de tomate incrementa sus antioxidantes y valores nutritivos, los cuales contrarrestan el estrés y hasta el cáncer. El avance científico fue concretado por Gerhard Fischer, profesor asociado de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional (UN) en Bogotá (Colombia), y Claudia Patricia Pérez, docente del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Facultad de Ingeniería. Se expuso en el Congreso Internacional de Hortalizas en el Trópico, llevado a cabo en la ciudad de Bogotá. 

El trópico alto colombiano concentra una alta cantidad de luz ultravioleta, que puede quemar los frutos y las plantas totalmente. Esto se debe al agujero en la capa de ozono (en la estratosfera), que hace que llegue luz con baja longitud de onda. 

Es necesario saber qué tipo de plantas resisten esta alta luminosidad en pro de los agricultores de estas regiones y de la sociedad a quienes llegan sus productos. 

“Hemos encontrado plantas resistentes a estas radiaciones. Es el caso de las hortalizas, la alcachofa y la alverja, que son plantas que no se afectan con tanta intensidad; a diferencia del tomate, que es vulnerable a la alta luminosidad”, aclara el profesor Fischer. 

En la época del fenómeno de El Niño, las altas temperaturas y sequías intensifican la radiación ultravioleta, que afecta a las plantas que reciben la luz del sol directamente, especialmente el tomate. 

Tomates. (Foto: UN)

La profesora Claudia Patricia Pérez desarrolló su tesis en Berlín (Alemania) sobre cómo la irradiación afecta a las plantas. Su pesquisa consistió en irradiar con lámparas de luz ultravioleta de moderada intensidad las plantas y frutos de tomate antes de la cosecha. 

El resultado fue el incremento de antioxidantes como licopeno, betacaroteno y fenoles, que los tomates adquirieron como mecanismo de defensa para resistir la radiación. Estas sustancias son benéficas para los seres humanos. 

En Colombia, actualmente, no se adelanta este tipo de procedimiento. Por eso, la idea es conseguir financiamiento para comenzar a desarrollar el proyecto en el país. 

“Es un avance importante para la sociedad. En un futuro, gracias a esta investigación, las personas podrán acceder a frutas y hortalizas de calidad nutricional superior que ayuden a combatir el estrés y, por qué no, el cáncer”, asegura el investigador. 

Según Fischer, la labor se encamina a constituir grupos interdisciplinarios en los cuales agrónomos, ingenieros agrícolas y de alimentos, biólogos, profesionales de la salud, entre otros, saquen provecho de este hallazgo y sigan construyendo sobre esta base. (Fuente: UN/DICYT)

BIOLOGÍA

Profundizan en las diferencias entre primates de la expresión de genes

El Ser Humano comparte más del 90 por ciento de su ADN con sus primos primates. Los patrones de actividad o expresión de los genes difieren entre las especies de modos que ayudan a explicar la conducta y biología distintas de cada especie.

El equipo de Yoav Gilad, profesor de genética humana en la Universidad de Chicago, ha comprobado que hasta el 40 por ciento de las diferencias en los patrones de actividad o expresión de los genes entre humanos, chimpancés y monos rhesus puede ser explicado por mecanismos de regulación que determinan si la receta de un gen para una proteína se transcribe, y cómo se transcribe, a la molécula de ARN que lleva las instrucciones de la receta hasta los sitios donde se fabrican las proteínas en las células.

Además de mejorar el conocimiento científico sobre la singularidad del Ser Humano, estudios como el realizado por el Dr. Gilad y sus colegas podrían tener una gran relevancia para la salud humana y para la lucha contra las enfermedades.

Mediante comparaciones entre especies respecto a los niveles de expresión y las secuencias de ADN, los científicos esperan identificar la base genética de rasgos humanos específicos y, en particular, las variaciones genéticas subyacentes en la mayor susceptibilidad a ciertas enfermedades, como la malaria y el cáncer, que tenemos los humanos con respecto a los demás primates.

FÍSICA

Crean un test para averiguar si el Universo es una simulación informática

Hace ya una década, un filósofo británico desarrolló la teoría de que el Universo en que vivimos podría no ser más que una simulación informática creada por nuestros lejanos descendientes. Y por increíble que parezca, un grupo de físicos de la Universidad de Washington ha conseguido ahora desarrollar un test para probar su veracidad. El estudio aparece publicado en ArXiv.org.

La idea de que la Humanidad podría estar viviendo en el interior de un Universo artificial surgió en un artículo de Nick Bostrom, profesor de filosofía de la Universidad de Oxford. El trabajo se publicó en 2003 en la revista Philosophical Quarterly y desde entonces no ha dejado a nadie indiferente.

En su trabajo, Bostrom argumentaba que por lo menos una de estas tres posibilidades debe ser cierta:

- Es probable que nuestra especie se extinga antes de alcanzar una etapa "post humana".

- Es muy poco probable que cualquier civilización "post humana" ponga en marcha un número significativo de simulaciones informáticas sobre su historia evolutiva.

- Tenemos la casi absoluta certeza de estar viviendo en una simulación informática.

También decía Bostrom que "la creencia de que hay una posibilidad significativa de que un día nos convirtamos en "post humanos" que pongan en marcha simulaciones sobre sus ancestros es falsa, a menos que no estemos ya viviendo en una simulación".

Por supuesto, y dada la limitación de nuestras computadoras, serían necesarias, como poco, décadas enteras para que éstas pudieran ejecutar incluso los más elementales programas de simulación sobre la evolución del Universo.

Pero un grupo de físicos de la Universidad de Washington ha puesto a punto un "test" que podría llevarse acabo ahora, o en un futuro muy cercano, y que sería capaz de averiguar si, efectivamente, vivimos o no dentro de una simulación.

En la actualidad, las supercomputadoras que existen utilizan una técnica llamada "cuadrícula de cromodinámica cuántica" que, partiendo de las leyes fundamentales de la Física que rigen el Universo, son capaces de simular (con cierto éxito) diminutas porciones de él, en la escala de una billonésima de metro, algo mayor que un núcleo atómico.

A medida que pase el tiempo, será posible realizar simulaciones más potentes, y que funcionen a escalas mayores. Primero en un "trozo" de Universo del tamaño de una molécula, después de una célula y más tarde, por qué no, incluso de un ser humano.

Eso, por supuesto, necesitará del desarrollo de muchas generaciones de superordenadores cada vez más potentes y que sean capaces, poco a poco, de simular pedazos de Universo lo suficientemente grandes como para entender las restricciones a las que, necesariamente, se verían sometidos los procesos físicos que conocemos. Restricciones que nos servirían de pruebas de que, efectivamente, vivimos dentro de un modelo computerizado.

Sin embargo, para Martin Savage, profesor de Física de la Universidad de Washington y autor principal del estudio, existen ya señales inequívocas de la presencia de esas restricciones físicas en las simulaciones del presente. Restricciones que seguramente se harán cada vez más evidentes a medida que las supercomputadoras puedan simular porciones cada vez mayores de Universo.

Una de esas restricciones sería la "cuadrícula base" que sirve para modelar el contínuo espacio-temporal en el que el Universo se desarrolla y que, igual que se hace hoy, usarán también nuestros lejanos descendientes para construir sus simulaciones en un futuro lejano. Por eso, encontrar pruebas de que existen esas restricciones en nuestro Universo sería lo mismo que demostrar que vivimos en un entorno artificial.

En la actualidad, las computadoras que realizan esa clase de cálculos (aunque aún, como hemos visto, a escalas muy limitadas), dividen el espacio tiempo en una retícula de cuatro dimensiones. Lo cual permite a los investigadores, por ejemplo, ver en acción a la "fuerza nuclear fuerte", una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza cuya misión es mantener estrechamente unidos a los quarks para que puedan formar protones y neutrones estables en el interior de los núcleos atómicos. Sin esa fuerza, sencillamente, no existiría la materia tal y como la conocemos.

"Si consigues hacer una simulación lo suficientemente grande -explica Savage- de ella emergería algo muy parecido a nuestro Universo". Por lo cual, según el científico, solo es cuestión de buscar en el Universo en que vivimos una "firma" análoga a la que nosotros mismos estamos utilizando en nuestras simulaciones a pequeña escala.

Algo que además, para Savage y sus colegas, es perfectamente factible. De hecho, sugieren que la "firma" que probaría que el nuestro es un Universo artificial podría mostrarse como una limitación en la energía de los rayos cósmicos (la radiación que nos llega de estrellas y galaxias lejanas).

Según la idea de Savage, los rayos cósmicos de mayor energía no podrían viajar por los bordes de la retícula artificial que simula el espaciotiempo en un hipotético modelo informático, sino que debería viajar en diagonal, por lo que sus interacciones no serían iguales en todas las direcciones, como sería de esperar. Si se consigue demostrar que esa limitación "antinatural" existe, ya no habría duda de que vivimos en el interior de una simulación.

"Se trata -afirma Savage- del primer test para comprobar esta idea" (la de si vivimos o no dentro de una simulación informática).

Por supuesto, si el concepto resultara ser cierto, abriría posibilidades ilimitadas. Por ejemplo, los investigadores sugieren que si nuestro Universo fuera una simulación, entonces podría haber otras simulaciones ejecutándose al mismo tiempo, que seríanUniversos paralelos al nuestro.

En cuyo caso, cabría hacerse la siguiente pregunta: "¿Podríamos comunicarnos con otros Universos si todos ellos se están ejecutando sobre la misma plataforma?". Sin duda, una más que interesante cuestión.