La NASA homenajea a la Tierra

La Agencia Espacial estadounidense (NASA) ha reunido una selección de sus mejores fotografías para celebrar el 40 aniversario del Día de la Tierra, que se celebra este jueves en todo el mundo.
A lo largo de 50 imágenes, la NASA muestra preciosas vistas de la Tierra desde la Espación Espacial Internacional (ISS), lagos, ríos, desiertos, amaneceres y atardeceres en la Tierra o lugares como la Gran Muralla china.
Asimismo, recoge algunas de las instantáneas tomadas desde el espacio de zonas de la Tierra que han sufrido desastres naturales: huracanes como el Katrina, Haití tras el terremoto del pasado mes de enero, ciclones o volcanes en erupción.

¿La Molécula Más Primigenia de la Maquinaria de la Vida?

Una molécula de ARN muy pequeña creada por un equipo de científicos puede catalizar una reacción clave necesaria para sintetizar proteínas, los "ladrillos" fundamentales de la vida.
Este logro podría constituir un avance sustancial hacia el conocimiento definitivo de los orígenes de la vida en la Tierra.Esta enzima, la enzima de ARN más pequeña conocida que realiza una reacción química celular, ha sido creada en la Universidad de Colorado en Boulder.Rebecca Turk, Nataliya Chumachenko y Michael Yarus han intervenido en este trabajo.El ARN celular puede tener cientos o miles de sus unidades estructurales básicas, llamadas nucleótidos. El equipo de Yarus se concentró en una ribozima (una forma de ARN que puede catalizar reacciones químicas) que tiene sólo cinco nucleótidos.
Como las proteínas son complejas, una pregunta muy difícil de responder es de dónde surgieron las primeras proteínas.Ahora parece que las primeras macromoléculas catalíticas podrían haber sido moléculas de ARN. Dado que son un tanto simples, probablemente existieron en el amanecer de la vida en la Tierra, y son capaces de catalizar reacciones químicas sin la presencia de proteínas.El nuevo hallazgo ha sido toda una sorpresa. Nadie esperaba que una molécula de ARN así de pequeña y simple fuera capaz de hacer una cosa tan complicada.El descubrimiento brinda una mayor credibilidad a la hipótesis del "mundo de ARN", que propone que la vida en la Tierra evolucionó a partir de formas antiguas de ARN.

Señales Cerebrales Más Potentes al Usar una Interface Cerebro-Máquina

Utilizar las señales cerebrales para controlar teclados, robots o dispositivos protésicos es un área activa de la investigación médica. Ahora, un equipo de investigadores en la Universidad de Washington ha completado un análisis de señales en la superficie cerebral de varias personas mientras éstas ejecutaban movimientos imaginarios para controlar un cursor. Los resultados muestran que ver a un cursor responder a nuestros pensamientos induce señales cerebrales más fuertes que las generadas en la vida cotidiana.
Los culturistas adquieren músculos mayores de lo normal levantando pesas. A la luz de lo descubierto en el nuevo estudio, parece ser que algo similar sucede con la mente: Las personas que interactúan durante un tiempo suficiente con un ordenador, usando para ello una interface mente-máquina, acaban siendo capaces de generar señales cerebrales más potentes que las de las personas normales. Y los primeros resultados llegan muchísimo antes que con el culturismo."Usando estas interfaces, los pacientes crean poblaciones superactivas de células cerebrales", señala Kai Miller, del equipo de investigación.El hallazgo promete ayudar a la rehabilitación de pacientes que han sufrido derrames cerebrales u otros daños neurológicos. También sugiere que un cerebro humano podría volverse rápidamente experto en manipular un dispositivo externo como la interfaz de un ordenador o un dispositivo protésico.
El equipo de expertos en computación, físicos, fisiólogos y neurocirujanos estudió a ocho pacientes que esperaban ser sometidos a una cirugía inminente para tratarles sus problemas de epilepsia en dos hospitales de Seattle. Los pacientes tuvieron electrodos pegados a la superficie de sus cerebros durante la semana de la cirugía y consintieron en participar en la investigación que analizaría la conexión de cerebros a ordenadores.Los investigadores primero registraron los patrones cerebrales cuando los sujetos realizaban varias acciones físicas.Luego, los científicos registraron los patrones cerebrales cuando los sujetos se imaginaban realizando las mismas acciones. Estos patrones eran similares a los patrones de las acciones reales pero mucho más débiles, como se esperaba por lo descubierto en estudios anteriores.Finalmente, los investigadores analizaron las señales cuando los sujetos se imaginaban realizando la acción y esas señales cerebrales eran usadas para mover un cursor hacia un objetivo en la pantalla de un ordenador.Después de menos de diez minutos de práctica, las señales cerebrales de los movimientos imaginarios se volvieron significativamente más fuertes que las emitidas cuando los sujetos estaban realizando los movimientos físicos.Rajesh Rao también ha intervenido en el estudio.

Preparativos Para Mapear el "Cableado" del Cerebro Humano

El C. elegans, un diminuto gusano de aproximadamente un milímetro de largo, no tiene mucho de cerebro, pero sí posee un sistema nervioso, formado por 302 neuronas. En la década de 1970, un grupo de investigadores en la Universidad de Cambridge decidió crear un "diagrama de cableado" completo de cómo están conectadas entre sí cada una de esas neuronas. Tales diagramas de cableado han sido bautizados recientemente como "conectomas". El conectoma del C. elegans, publicado en 1986, tardó más de una docena de años de intenso trabajo en ser conseguido. Ahora un puñado de investigadores de diversas partes del mundo está afrontando un proyecto mucho más ambicioso.
El proyecto en cuestión es conseguir los conectomas de cerebros más similares al humano, y, por tanto, con una cantidad muy superior a 302 neuronas. Los científicos, incluyendo varios del MIT, están trabajando en las tecnologías necesarias para acelerar el lento y laborioso proceso que los investigadores que se ocuparon del C. elegans usaron originalmente para obtener el conectoma de ese gusano. Con estas tecnologías, piensan lograr los conectomas de nuestros primos animales, y quizás al final incluso intenten conseguir el de los seres humanos. Los resultados de esta línea de investigación podrían modificar de un modo sustancial los conocimientos actuales sobre el cerebro.
Trazar un mapa de los millones de kilómetros de "cables" neuronales en el cerebro puede ayudar a los investigadores a averiguar cómo esas neuronas dan lugar a la inteligencia, la personalidad y la memoria. Así lo cree Sebastian Seung, profesor de neurociencia computacional en el MIT. Durante los tres últimos años, Seung y sus colaboradores han estado creando herramientas que, según esperan, permitirán que los investigadores desentrañen algunas de esas conexiones. Para conseguir los conectomas, los científicos necesitarán emplear una vasta potencia de computación en el procesamiento de imágenes que muestran secciones internas del cerebro. Pero primero, tienen que enseñar a los ordenadores qué buscar.Para ensamblar las piezas de esos rompecabezas que en algunos aspectos son los conectomas, se requiere analizar inmensas cantidades de imágenes de capas finas del cerebro, tomadas mediante microscopios electrónicos, y rastrear las enredadas conexiones entre neuronas, una labor laberíntica si se tiene en cuenta que cada neurona puede poseer conexiones directas con otras células a varios centímetros de distancia.Algunos neurocientíficos creen que la cartografía de los conectomas podría tener repercusiones tan importantes para la humanidad como las que ha tenido y tendrá la secuenciación del genoma humano.De un modo muy parecido a cómo los investigadores genéticos pueden ahora comparar genes de personas para buscar las variaciones que puedan explicar ciertas enfermedades, los investigadores del cerebro podrían descubrir qué diferencias en los diagramas de cableado son importantes en enfermedades como el mal de Alzheimer y la esquizofrenia, tal como señala Srinivas Turaga, del equipo de investigación.

Logran Inducir en Células de la Piel Su Transformación Directa en Neuronas

Se ha conseguido que células de la piel de ratones se transformen directamente en neuronas funcionales. Para ello, sólo se ha requerido utilizar tres genes. Con este procedimiento, las células realizan la transformación sin convertirse primeramente en células madre pluripotentes, un paso que durante mucho tiempo se pensó que era necesario para que las células adquirieran nuevas identidades.
Las nuevas neuronas obtenidas por científicos de la Escuela de Medicina en la Universidad de Stanford son del todo funcionales. Pueden hacer todas las cosas importantes que hacen las neuronas "normales" en el cerebro. Esto incluye crear conexiones con otras neuronas y enviar señales a éstas, funciones que resultan críticas si las células se utilizan finalmente como terapia para la enfermedad de Parkinson u otras. El logro podría revolucionar el futuro de la terapia de células madre humanas y ampliar lo que se sabe sobre cómo las células seleccionan y mantienen sus especialidades en el cuerpo.
Aunque investigaciones previas habían sugerido que es posible hacer que células especializadas exhiban algunas propiedades de otros tipos de célula, ésta es la primera vez que se logra convertir células de la piel en neuronas completamente funcionales en una placa de laboratorio. La transformación aconteció en no más de una semana, con una eficiencia de hasta casi un 20 por ciento. Los investigadores ahora trabajan en reproducir la hazaña con células humanas.Este estudio es un gran salto adelante. La reprogramación directa de estas células de la piel adultas para dar lugar a células cerebrales que pueden mostrar comportamientos complejos y apropiados, como generar corrientes eléctricas y formar sinapsis, establece un nuevo método para estudiar el funcionamiento de células cerebrales normales o enfermas. También podría servir para lograr por primera vez capturar y estudiar en una placa de laboratorio enfermedades como la de Parkinson o de Alzheimer, o enfermedades mentales hereditarias.La investigación sugiere que la etapa pluripotente, en vez de ser imprescindible para las células que cambian de identidad, puede ser simplemente otro estado celular posible.Marius Wernig y Thomas Vierbuchen han intervenido en la investigación.

Reconstrucción de la Evolución de las Galaxias Desde el Big Bang

Por primera vez, dos astrónomos han explicado la diversidad de formas de las galaxias detectables en el universo. Los científicos, Andrew Benson del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y Nick Devereux de la Universidad Embry-Riddle de Arizona, han rastreado trece mil millones de años de la evolución de las galaxias, desde el universo temprano hasta la época presente.
Las galaxias son conjuntos de estrellas, planetas, gas y polvo que constituyen la mayor parte de la materia visible del cosmos. Las más pequeñas tienen unos pocos millones de estrellas y las más grandes tienen hasta un billón.En la década de 1930, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble fue el primero en desarrollar una clasificación de las galaxias, que desde entonces se conoce como la "Secuencia de Hubble". Hay tres formas básicas: las Espirales, donde los brazos de materia aparecen "desenrollados" en un disco desde un pequeño bulbo central; las Espirales Barradas, donde los brazos de materia también aparecen "desenrollados" en un disco desde una gran barra de materia; y las Elípticas, donde las estrellas de la galaxia se distribuyen más uniformemente en un bulbo sin brazos ni disco. Como referencia, la galaxia en que vivimos, la Vía Láctea, tiene como mucho cuatrocientos mil millones de estrellas y está clasificada como una espiral barrada.
Explicar la secuencia de Hubble es complejo. Los diferentes tipos claramente resultan de diferentes caminos evolutivos, pero hasta ahora los científicos no han conseguido dar con una explicación detallada.Benson y Devereux combinaron datos procedentes del proyecto 2MASS con su sofisticado modelo informático GALFORM para reproducir la historia de la evolución del universo a lo largo de trece mil millones de años. Para su sorpresa, sus cálculos no sólo reproducen las diferentes formas de las galaxias, sino también sus cantidades relativas.Se piensa que las galaxias están inmersas en grandes halos de materia oscura, y Benson y Devereux creen que tales halos son cruciales para la evolución de las galaxias. Su modelo sugiere que la cantidad de fusiones entre estos halos y sus galaxias determina el resultado final: Las galaxias elípticas resultan de fusiones múltiples mientras que las galaxias con disco no han experimentado ese fenómeno. La forma de espiral barrada de nuestra Vía Láctea sugiere que ha registrado una historia con sólo unas pocas colisiones menores y al menos un episodio en el que el disco interno se colapsó para formar la gran barra central.

¿Para qué sirve el LHC?

Un artículo de Miguel Ángel Sanchis Lozano, catedrático de Física Teórica de la Universitat de València y miembro del Instituto de Física Corpuscular e investigador del CSIC.

En cierta ocasión a mediados del siglo XIX, sir William Gladstone, entonces primer ministro británico, preguntó intrigado al científico Michael Faraday sobre la utilidad de aquellos extraños fenómenos sobre los que estaba investigando. La respuesta de Faraday fue que lo desconocía en ese momento, pero que al cabo de unos años su gobierno probablemente ya los habría gravado con un impuesto. No iba muy descaminado: Faraday estudiaba la corriente eléctrica y el magnetismo. Es ese un tipo de pregunta que se plantea con frecuencia de modo crítico a los investigadores en ciencias básicas, generalmente con una insuficiente perspectiva de futuro.

¿Para qué ha servido que Copérnico, Galileo, Brahe, Kepler y otros muchos astrónomos pasaran horas y horas observando los astros en el firmamento, o estableciendo con paciencia infinita las leyes que rigen su movimiento? Baste con decir que las predicciones meteorológicas modernas se basan en las imágenes por satélite, en el radar…

¿Acaso puede alguien pensar en poner un satélite en órbita sin conocer las leyes de Newton, o diseñar una estación de radar sin entender las leyes del electromagnetismo?

El LHC (siglas en inglés de 'Large Hadron Collider') es un gran proyecto de ciencia básica en el que intervienen miles de científicos e ingenieros de cientos de laboratorios y universidades de todo el mundo, como un ejemplo de cooperación pacífica internacional. Su finalidad es explorar y extender la frontera del conocimiento de la física (que deriva del griego physis, naturaleza) haciendo colisionar protones que circulan a velocidades cercanas a la luz en sentidos opuestos a lo largo de un anillo de unos 27 kilómetros de circunferencia, ubicado a 100 metros de profundidad cerca de la ciudad suiza de Ginebra. El conjunto del acelerador por el que circulan los haces de protones está enfriado a 271 grados Celsius bajo cero para conseguir que una intensa corriente eléctrica circule sin apenas resistencia por los imanes superconductores, creando un campo magnético que curva las trayectorias de los protones a lo largo del anillo.

Cuatro grandes experimentos
Investigadores del CERN. AFP
Son cuatro los grandes experimentos que se llevarán a cabo en el LHC, cubriendo diversos aspectos de la física de altas energías, complementándose y al mismo tiempo asegurando una adecuada comprobación cruzada de los resultados (cross check), fundamental en la ciencia. Además, experimentos programados en otros aceleradores más pequeños (como en las denominadas B factories) y, por supuesto, el extraordinario flujo de información procedente de la física de astropartículas, más los severos condicionantes impuestos por la astrofísica y la cosmología, implican que los resultados del LHC no deben contemplarse aisladamente, sino dentro de una amplia perspectiva de progreso científico y tecnológico.

Sin embargo y pese al importante impacto mediático que ha tenido y tiene el LHC, en parte propiciado por la película 'Ángeles y Demonios' y un desgraciado accidente que tuvo lugar a finales de 2008 como consecuencia de una fuga de helio líquido, existe un gran desconocimiento sobre los objetivos de la investigación por parte del público en general e, incluso, por científicos de otras áreas de conocimiento; y no es de extrañar.

Ciertamente no resulta fácil, por ejemplo, explicar porqué el LHC permitirá conocer los instantes posteriores al 'Big Bang', la gran explosión que se supone creó el universo hace unos 13.700 millones de años, pese a que la energía de cada protón acelerado no supera la energía cinética en vuelo de un mosquito. ¿Podrían dos mosquitos chocando entre sí producir semejante explosión? Sin duda no, pero si concentramos la energía en una pequeñísima región del espacio al colisionar dos protones de frente, entonces la densidad de energía liberada puede en efecto recrear las condiciones del universo primitivo, una minúscula fracción de segundo tras el Big Bang.

Futuras aplicaciones en diversos campos
Así, podrían emerger nuevas 'especies' de partículas muy pesadas hasta ahora desconocidas a partir de una colisión violenta entre protones, desintegrándose rápidamente pero dejando una 'lluvia de partículas ordinarias' que atravesarán los detectores, creando una huella electrónica para un detenido estudio posterior mediante el GRID, un revolucionario sistema de computación que involucra decenas de miles de ordenadores situados en todo el planeta conectados por Internet. El GRID podrá aplicarse en el futuro a campos muy diversos de la ciencia, como meteorología, biomedicina y farmacología, ciencias de la Tierra…

Es posible, sin embargo, que no todas esas nuevas partículas sean inestables, y alguna podría ser el constituyente básico de la materia oscura, descubierta mediante el estudio de la dinámica de galaxias.

Lo pequeño y lo grande se presentan como facetas complementarias de un conocimiento común de la naturaleza.

Precisamente conocer la razón por la que las masas de las partículas en la naturaleza son tan diversas es uno de los objetivos básicos del LHC: el descubrimiento del 'bosón de Higgs', último eslabón que falta del paradigma actual de la física de partículas y nuclear. El bosón de Higgs no es partícula de materia (como podría ser el electrón), ni de interacción (como podría ser el fotón); a veces se la ha denominado como la partícula de Dios. Se argumenta que el 'bosón de Higgs' podría ser, de hecho, un portal hacia la llamada Nueva Física, una nueva revolución científica como pudo ser la teoría de la relatividad de Einstein en su momento.

En tal sentido, en el LHC se podrían crear miniagujeros negros en las colisiones entre protones sólo si la gravedad se hace mucho más fuerte que lo esperado a distancias muy cortas, lo cual implica la existencia de dimensiones espaciales extra (más allá de las tres habituales), una fantástica posibilidad de ciertas teorías físicas (como la teoría de cuerdas) que supera cualquier ficción.

¡Para nada es aburrido el LHC!

Pero tranquilos, tales miniagujeros negros, si se produjeran, han de evaporarse emitiendo partículas ordinarias casi al instante de formarse, como predijo Stephen Hawking. No hay peligro alguno.

Si acelerador, detectores y sistemas de computación del LHC funcionan correctamente en el futuro, como es de esperar, no sabemos con certeza hoy por hoy qué fascinantes descubrimientos y nuevas ideas nos aguardan en esta aventura del saber, aunque lo sospechamos: materia y energía oscuras, miniagujeros negros y dimensiones 'extra' curvadas, supercuerdas...

Tras unos años de funcionamiento del LHC, sin duda sabremos bastante más sobre la naturaleza, y eso nos hará más sabios, es decir más 'personas'. Al fin y al cabo, nuestra especie se denomina Homo Sapiens.