Estas son las moléculas de la vida

Resulta extremadamente definir lo que es la vida. Podríamos decir que los organismos vivos son sistemas metabólicos que extraen del entorno la energía y los materiales necesarios para su supervivencia y replicación. Como bien sabemos, la vida evoluciona con el tiempo por selección natural: ante las limitaciones de recursos, sólo sobreviven aquellos que mejor se adaptan al medio.

Ahora bien, de toda la complejidad que podemos ver en los seres vivos, todos ellos requieren para su funcionamiento tres componentes clave: una membrana que controle todo intercambio de materia y energía con el exterior; un conjunto de enzimas que controlan las velocidades de los procesos metabólicos y el intercambio de información, y un conjunto de componentes genéticos a través de los cuales pueda transmitir información a futuras generaciones.

Toda ello se lleva a caba gracias a largas moléculas en las cuales un determinado patrón se repite una y otra vez, en ocasiones con pequeñas variaciones. En química se usa el término monómero para describir cualquiera de los muchos tipos de moléculas que pueden unirse para formar otras más grandes y más largas, los llamados polímeros. Así pues los monómeros serían como los eslabones de una cadena, el polímero. Entre los monómeros más importantes para la vida se encuentran los aminoácidos (que forman las proteínas); otros son los azúcares, los ácidos grasos y los nucleótidos.

Además, algunos de esos polímeros -como las proteínas- se pliegan de manera elaborada, compleja y extremadamente precisa. Esto les permite actuar como catalizadores, acelerando la velocidad de las reacciones químicas. A estos catalizadores se les llama enzimas.

Clasificando las moléculas de la vida

Moléculas de la vida
En esencia, podemos agrupar las moléculas de la vida en cuatro grupos: azúcares (que aportan la energía), lípidos (cuya función es principalmente estructural, como la formación de membranas), proteínas (que proporcionan la maquinaria que permite el funcionamiento celular, el metabolismo) y ácidos nucleicos (que portan la información).

Resulta sorprendente lo extraordinariamente selectiva que ha demostrado ser la vida a la hora de escoger las moléculas que necesita. Por ejemplo, del enorme número de aminoácidos posibles sólo utiliza 20. Si una proteína típica contiene del orden de un centenar de aminoácidos, entonces con esos veinte podríamos construir al menos 20100, un número muchísimo mayor que el de átomos que existen en nuestra galaxia. Sin embargo, y esta es una sorpresa, la mayoría de los organismos vivos usan menos de 100 000 tipos de proteínas. El número de combinaciones es tan gigantesco que es evidente que la construcción de la vida no puede resultar del simple y puro azar. Debe existir algún tipo de ley, algún principio auto-organizativo que guíe la formación de esas estructuras macromoleculares.

La clave: la duplicación

Una de las propiedades básicas de la vida es su habilidad para reproducirse a sí misma. A pesar de toda la diversidad que observamos, a nivel molecular la reproducción de todos los organismos sigue el mismo plan: un cierto tipo de polímero -un ácido nucleico- con forma de doble hélice, el ADN, gobierna el proceso a través de un mecanismo de ‘molde’.

Los eslabones -monómeros- con los que se construye el ADN se llaman nucleótidos, y están compuestos únicamente de un azúcar, un fosfato y uno de cuatro posibles carbohidratos llamados bases nitrogenadas. Podrían haberse utilizado muchas, pero la vida, otra vez, ha sido selectiva y sólo utiliza la adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Son las cuatro letras de nuestro código genético. Por contra, el azúcar y el fosfato son los mismos en esos 4 nucleótidos.

El ADN es donde se conserva y quien transmite la información biológica. Pero hay otro tipo de ácido nucleico, el ARN, fundamental para la supervivencia del individuo: se encarga principalmente de articular instrucciones fundamentales contenidas en el ADN, como la síntesis de proteínas.

Explicar de dónde vino toda esta organización es uno de los grandes retos del siglo XXI. Para hacernos una idea de nuestra ignorancia: no tenemos ni idea de cómo, a partir de los ladrillos básicos de la vida -como los aminoácidos o las bases de los ácidos nucleicos- aparecieron el ARN, el ADN. Ni, por supuesto, cómo apareció la primera célula.

¿Podría el hongo de The Last of Us ser una amenaza real?

En The Last of Us, Cordyceps Brain Infection (CBI) se ha apoderado del planeta en transformando a los humanos infectados en zombis. Se trata de un futuro en el que el 60% de la humanidad ha sido aniquilada por este hongo parásito que revienta el cráneo de los infectados. Los humanos viven en áreas cerradas en un planeta donde los guardias revisan a cualquiera que entre para ver si han sido infectados por el brote.

Lo más escalofriante de todo es que esta espantosa premisa del juego (y ahora también con su adaptación en serie de HBO), está mucho 'más cerca de la realidad' de lo que la mayoría piensa. Y es que el hongo que inspiró esta historia sí que existe realmente, y es igual de espeluznante en la vida real.
Un apocalipsis de hongos

Al comienzo del primer episodio hay una transmisión televisiva ficticia de 1968 en la que un epidemiólogo habla inquietantemente sobre la probabilidad de una pandemia provocada por hongos.

Así, The Last of Us imagina un mundo devastado por un apocalipsis fúngico causado por un hongo que controla la mente (y que convierte a los humanos en zombis que nada torpes; son capaces de correr y muy rápido) conocido como Ophiocordyceps. Por tanto, es un género de hongos parásitos que existe en la vida real. Pero, ¿nuestra especie está en riesgo por este pequeño hongo?

Ophiocordyceps unilateralis es bastante conocido en la naturaleza por la forma en que infecta y controla a su huésped como un hongo parásito, siempre insectos. 

Este, por ejemplo, está 'especializado' en hormigas carpinteras. Una vez que controla a su huésped, el hongo comienza a invadir áreas como el sistema nervioso, influyendo en el comportamiento de la pobre víctima.

En el caso del hongo de la hormiga carpintera, el hongo serpentea a través del cuerpo, tomando el control de sus músculos. Cuando es su hora de morir, el parásito dirige a la hormiga a una hoja o rama colgante y la agarra con sus fauces; el agarre de la muerte. Allí, la hormiga colgará inmóvil hasta que se muera y el hongo emitirá esporas que llueven sobre las víctimas desprevenidas o caen al suelo del bosque. El hongo se desliza dentro del cuerpo de una nueva hormiga y comienza a replicarse, liberando compuestos químicos para manipular el comportamiento de la hormiga.

Otros ejemplos

Su objetivo, como cualquier agente invasivo, es esencialmente infectar a tantos huéspedes como sea posible, ya sea esparciendo sus esporas por el suelo del bosque o haciendo que las orugas (en el caso de un tipo de baculovirus) suban por las ramas de los árboles (en lo que se conoce como la 'enfermedad de la copa de los árboles' porque las orugas infectadas se sienten más atraídas por la luz que los insectos no infectados) y sean comidas por algún pájaro inocente del que acabarán saliendo nuevas esporas al explotar, literalmente, del cuerpo zombi. El trabajo espeluznante de un parásito no tiene límites para el horror. Son expertos de la manipulación.

¿Podría ocurrir algo similar con humanos?
Que un hongo sea capaz de infectar a los seres humanos es algo complicado, sobre todo por nuestro sistema inmunológico (cuando funciona correctamente) y nuestra alta temperatura corporal basal. El caso presentado en el videojuego y serie, sugeriría que un hongo como Candida auris, habría superado una de las dos debilidades clave de los hongos: la respuesta inmune y la temperatura.

Modifican genes de ratones para alargarles la vida (y lo han conseguido)

La empresa de biotecnología estadounidense Rejuvenate Bio afirma haber conseguido extender significativamente la vida de los ratones ancianos gracias a una novedosa técnica de reprogramación genética.

Según un estudio que aún no ha sido revisado por pares y se encuentra disponible en el servidor de preimpresión BioRxiv, los científicos de la compañía afirman que una simple inyección que modifica ciertos genes en los cuerpos de ratones mayores consiguió no solo alargar su vida, sino duplicar su vida útil restante.

Los investigadores introdujeron tres genes de reprogramación en ratones a los que les quedaba una vida útil de unas nueve semanas (como si de humanos de 77 años se tratara). Curiosamente, los ratones sobrevivieron durante 18 semanas después de la terapia génica (el doble que el grupo de control). Su esperanza de vida aumentó en un siete por ciento después de la introducción de los genes. Esta terapia génica que prolonga la vida es especial porque, a diferencia de otros métodos antienvejecimiento, actúa como una solución única.

Una tecnología con mucho potencial
Anteriormente, los científicos habían demostrado que las células pueden rejuvenecer a través de terapias genéticas que involucran genes reprogramados (cuando las células maduras individuales se exponen a proteínas o genes que se encuentran en etapas embrionarias tempranas comienzan a comportarse como células madre jóvenes), pero una cosa es esto, y otra rejuvenecer animales tal y como afirman los investigadores que han hecho. De hecho, la reprogramación de genes sigue siendo un campo incipiente en la comunidad científica.

¿Cómo funciona? Mientras que el ADN puede verse como el hardware del cuerpo, el epigenoma es el software. El epigenoma literalmente enciende y apaga los genes; un proceso que puede desencadenarse por la contaminación, las toxinas ambientales y los comportamientos humanos, como fumar o sufrir una falta crónica de sueño.

Según los expertos, que no apuntan qué células cambiaron o qué cambios causan exactamente los genes de reprogramación, los ratones tratados vivieron 9 semanas adicionales, en promedio, más allá de los ratones de control. Además, afirman que el experimento también produjo un efecto casi inmediato. Y, aunque el aumento en la esperanza de vida fue modesto, la compañía dice que la investigación proporciona una demostración de la reversión de la edad en un animal.

“Basándonos en nuestros novedosos estudios de prueba de concepto en una población de ratones extremadamente envejecidos (equivalente a >80 años de edad en humanos) y estudios previos en ratones más jóvenes, imaginamos un rejuvenecimiento terapéutico en humanos que envejecen, primero en enfermedades específicas relacionadas con la edad. y más tarde para la duración de la salud terapéutica y la extensión de la vida”, señalan los autores en su estudio.

¿Y qué riesgos entraña esta técnica?
Desconocidos en su mayor parte, aunque algunas pruebas ya han demostrado que pueden provocar cáncer en ratones, precisamente porque reprogramar genes abre la puerta a las mutaciones. Son los efectos colaterales de la reprogramación celular: un adn aberrante. Sin embargo, los investigadores exponen que no notaron ninguna formación de tumores durante su experimento.

La compañía continuará con su investigación mientras que otras empresas médicas dirigen sus propios experimentos a células específicas. Los científicos biotecnológicos de Rejuvenate Bio creen que su terapia génica funciona como una técnica de envejecimiento inverso que algún día podría usarse para rejuvenecer a los seres humanos.

¿Podrían realmente ser los humanos los siguientes en la búsqueda de una vida más larga?

Los protones son los ladrillos de los átomos

Cuanto más pesado es el átomo, más protones (y neutrones) contiene. El hidrógeno, que es el elemento más ligero, tiene un núcleo formado por un solo protón. El elemento más pesado de la Tabla Periódica, que es Oganesson, tiene 118 protones.

Los protones no son partículas elementales; en realidad están formados por partículas aún más pequeñas llamadas quarks. Al igual que los neutrones, los protones contienen tres quarks (dos quarks "arriba" y un quark "abajo") que la fuerza fuerte mantiene unidos dentro de un protón. Las partículas formadas por tres quarks se conocen como " bariones "; por lo tanto, cuando los físicos se refieren a "materia bariónica", se refieren específicamente a la materia formada por protones y neutrones que forman átomos que luego construyen todas las personas, planetas, estrellas, galaxias y todo lo demás que podemos ver visiblemente en el universo que nos rodea.

A lo largo de la mayor parte del siglo XIX, se pensó que los átomos eran el bloque de construcción más pequeño y básico de toda la materia, pero a medida que ese siglo se acercaba a su fin, la evidencia de que los átomos en realidad están hechos de partículas más pequeñas comenzó a crecer. Los científicos comenzaron a experimentar con rayos de ánodo y cátodo: estos son haces cargados positiva y negativamente producidos por tubos de descarga de gas.

En 1897 J.J. Thomson descubrió que los rayos catódicos son corrientes de partículas subatómicas eléctricamente negativas llamadas electrones, que se liberaban de los átomos en el tubo de descarga. En consecuencia, los rayos del ánodo deben ser corrientes de iones, que son átomos con carga positiva. En particular, los iones de hidrógeno fueron reconocidos en los rayos del ánodo en 1898 por el físico alemán Wilhelm Wien.

La primera hipótesis de la estructura de los átomos, por lo tanto, tenía electrones cargados negativamente esparcidos a través de una masa amorfamente distribuida de carga positiva. Se llamó el modelo del pudín de ciruelas, con los electrones siendo análogos a las ciruelas incrustadas en la masa.

El físico británico Ernest Rutherford dudaba de este modelo. Entre 1909 y 1911 Hans Geiger y Ernest Marsden, bajo la tutela de Rutherford en la Universidad de Manchester, dispararon lo que llamaron partículas alfa —lo que hoy conocemos como núcleos de helio— contra una hoja de lámina de oro. En el modelo del pudín de ciruelas, las partículas alfa deberían haber pasado directamente a través de los átomos de oro, o haberse desviado un poco.

En cambio, Geiger y Marsden descubrieron en su experimento que a veces las partículas alfa se desviaban en ángulos grandes o incluso rebotaban directamente. Eso solo podría suceder si hubiera un nudo de carga eléctrica en el centro de un átomo, en lugar de esparcirse como en el modelo del pudín de ciruelas. Esto convenció a Rutherford de que los átomos en realidad consistían en un núcleo diminuto y apretado rodeado por un espacio vacío con electrones que orbitaban alrededor del núcleo a cierta distancia.

Este modelo, aunque simplificado porque no incorpora el comportamiento de la mecánica cuántica de los electrones, se conoce como el modelo de Bohr en honor a Niels Bohr, quien junto con Rutherford juntó todas las piezas.

En el experimento de la hoja de oro, las partículas alfa desviadas se encontraban con este núcleo. Pero, ¿de qué estaba hecho el núcleo?

Varios experimentos, incluidos algunos realizados por Rutherford, demostraron que los núcleos de hidrógeno podían surgir de otros elementos y, en 1920, Rutherford había calculado que los núcleos de hidrógeno debían ser el componente básico de todos los núcleos atómicos, ya que el hidrógeno es el elemento más ligero. Llamó al núcleo de hidrógeno un protón, que significa "primero" en griego porque Rutherford lo vio como el primer bloque de construcción para todos los átomos. Hoy sabemos que los protones (y los neutrones) se forman a partir de partículas aún más pequeñas, los quarks, y que el núcleo de un átomo está formado por protones y neutrones (con la excepción de la forma básica del hidrógeno, que no tiene neutrones).

Un protón tiene lo que se llama una "carga elemental" (e), es la unidad básica de carga contra la cual se miden todas las demás cargas. Solo los quarks tienen una carga más pequeña, siendo un tercio o dos tercios de la carga elemental.
Dado que el hidrógeno es, con mucho, el elemento (o molécula) más común en el universo, y dado que los núcleos de hidrógeno son solo protones individuales, entonces basta con decir que la ciencia de los protones puede enseñarnos mucho sobre la distribución de la materia y los mecanismos violentos que lo generan.

Las nebulosas de formación de estrellas llenas de gas hidrógeno en el espacio profundo a menudo se denominan regiones H-II. Esta notación significa que el hidrógeno ha sido ionizado por la luz ultravioleta de las estrellas jóvenes que lo rodean (HI es hidrógeno atómico neutro; H-II está ionizado); la energía del fotón ultravioleta que absorbe el hidrógeno es suficiente para expulsar al electrón. Dado que un átomo de hidrógeno consta de un solo protón y un solo electrón, la pérdida del electrón deja solo el protón. Cuando un protón en la nebulosa recaptura un electrón, emite un fotón de luz a una longitud de onda característica de 656,3 nanómetros, conocida como emisión H-II.

Los protones también son vitales en el núcleo del sol, donde la energía que se manifiesta como la luz y el calor del sol se genera a través de un mecanismo conocido como cadena protón-protón. En el centro del sol, la temperatura alcanza los 27 millones de grados Fahrenheit (15 millones de grados Celsius), suficiente para la fusión nuclear. En estas altas temperaturas, todos los átomos están ionizados, y dado que el sol es principalmente hidrógeno, esto significa que el núcleo del sol está lleno de protones.

La vida en la Tierra podría haber surgido de una mezcla de ARN y ADN

Una nueva investigación acaba de dar a conocer el que podría ser un descubrimiento clave para acercarnos un poco más a la respuesta de una de las grandes preguntas que obsesionan a filósofos y científicos de las más variadas ramas: ¿cómo surgió la vida en la Tierra?.

La clave se encuentra en un compuesto simple llamado diamidofosfato -DAP- del cual, se piensa que ya estaba presente en nuestro planeta antes de que surgiera la vida; y el que se cree, podría haber sido el responsable de unir de manera funcional cada uno de los pequeños monómeros llamados desoxinucleótidos que conformaron las hebras del primer ADN.

El hallazgo, el último de una serie de descubrimientos en los últimos años, y el cual se publica esta semana en la revista Angewandte Chemie bajo el título Prebiotic Phosphorylation and Concomitant Oligomerization of Deoxynucleosides to form DNA, apunta a la posibilidad de que el ADN y su primo químico cercano, el ARN, surgieran juntos como productos de reacciones químicas similares, de lo que se desprende que las primeras moléculas autoreplicantes, es decir, las primeras formas de vida en la Tierra, surgieron de una mezcla de ambas.

Aunque el descubrimiento podría conducir a nuevas aplicaciones prácticas en los campos de la química y la biología, su implicación más inmediata, como decíamos, aborda la antigua cuestión de cómo surgió la vida en la Tierra. En particular allana el camino para estudios más extensos sobre cómo las mezclas de ADN y ARN autorreplicantes -con la capacidad de hacer copias de sí mismas- podrían haber evolucionado y haberse expandido en la Tierra primitiva para dar origen a la biología más madura de los organismos modernos.

“Este descubrimiento es un paso importante hacia el desarrollo de un modelo químico detallado de cómo se originaron las primeras formas de vida en la Tierra”, declara el autor principal del estudio, Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor asociado de química en Scripps Research. El hallazgo también plantea una alternativa química para el origen de la vida diferente a la "hipótesis del mundo del ARN" dominante en las últimas décadas y la cual postula que los primeros autoreplicantes estaban basados ​​en ARN, y que el ADN surgió más tarde como un subproducto de las formas de vida basadas en el primero.

Críticas a la hipótesis del mundo ARN
Krishnamurthy y otros investigadores han dudado de la hipótesis del mundo de ARN en parte porque las moléculas de ARN podrían simplemente haber sido demasiado "pegajosas" para servir como las primeras auto-replicadoras. Es decir, para replicarse, las dos cadenas de nucleótidos que conforman los ácidos nucleicos (ADN y ARN) se separan, creando, por decirlo de una manera sencilla, dos plantillas que posteriormente serán ocupadas por dos nuevas cadenas de nucleótidos complementarios. Es precisamente de esta capacidad para separarse creando dos plantillas que posteriormente ocuparan dos hebras nuevas de ADN o ARN, la verdadera hazaña de la que subyace la vida.
Sin embargo, aunque las hebras de ARN son muy buenas a la hora de crear hebras complementarias, no lo son tanto para separarse de estas hebras, lo que implica una traba importante para el éxito del proceso. En la actualidad, sabemos que los organismos modernos producen enzimas que pueden obligar a las hebras complementarias de ARN (o ADN) a ir por caminos separados, facilitando así la replicación, sin embargo cómo podría haberse producido el proceso en un mundo donde las enzimas aún no existían, es un impedimento difícil de salvar para la hipótésis del mundo ARN.

Una solución quimérica
Krishnamurthy y sus colegas han desarrollado en estudios recientes que las cadenas moleculares "quiméricas" (parte de ADN y parte de ARN) podrían haber solucionado este problema, dando lugar a cadenas con una mayor facilidad para separarse. El equipo también ha demostrado en artículos ampliamente citados en los últimos años que los bloques de construcción de ribonucleótidos y desoxinucleótidos simples de ARN y ADN respectivamente, podrían haber surgido en condiciones químicas muy similares en la Tierra primitiva.

También que, según informaban en el año 2017, el DAP podría haber desempeñado el papel crucial a la hora de modificar los ribonucleótidos y unirlos en las primeras hebras de ARN. Ahora este nuevo estudio muestra que el DAP en condiciones similares podría haber hecho lo mismo con el ADN. “Descubrimos, para nuestra sorpresa, que la reacción del DAP con los desoxinucleótidos funciona mejor cuando estos no son todos iguales" explica el coautor del estudio Eddy Jiménez, investigador asociado en el laboratorio de Krishnamurthy. “Ahora que entendemos mejor cómo una química primordial pudo haber producido las primeras moléculas de ARN y ADN, podemos comenzar a usarlo en mezclas de componentes básicos de ribonucleótidos y desoxinucleótidos para ver qué moléculas quiméricas se forman y si pueden autorreplicarse y evolucionar" añade ”Krishnamurthy.

El trabajo de los investigadores también podría tener amplias aplicaciones prácticas, por ejemplo, en la síntesis artificial de ADN y ARN, o en la técnica “PCR” empleada en los test del COVID-19, la cual depende de enzimas que son relativamente frágiles y, por lo tanto, tienen muchas limitaciones. " de hecho, los métodos químicos robustos y libres de enzimas para producir ADN y ARN podrían terminar siendo más atractivos en muchos contextos" concluye Krishnamurthy.

La celulosa: Del papel a la medicina

Si pensamos en celulosa sostenible, quizá lo primero que se nos venga a la cabeza sean los contenedores de reciclaje de papel y cartón. Sin embargo, la sostenibilidad de este material va mucho más allá. ¿Sabías, por ejemplo, que entre sus aplicaciones se encuentra la de sustituir al plástico? 

Pongamos algunos datos encima de la mesa. Según la Asociación Española de Fabricantes de Pasta, Papel y Cartón, España produjo en 2021 un total de 1.976.000 toneladas de celulosa. Nuestro país, además, exportó 1.231.000 toneladas a otros territorios de todo el mundo. Y aquí viene la mejor noticia: la tasa del reciclaje de papel en España es del 79,2%, nueve décimas más que en 2020, cuando ascendió al 78,3%.

Para hablar de las segundas, terceras y cuartas vidas de la celulosa, charlamos con Juan Carlos Villar, investigador en el INIA-CSIC de la actividad de las industrias de la celulosa y del papel y cartón. Para empezar, Villar matiza el apellido de 'sostenible', ya que "la celulosa siempre ha sido sostenible. Es el material estructural de todas las plantas y árboles, y hoy en día es el más abundante sobre la superficie terrestre. También es sostenible porque se 'construye' con CO₂ y agua. Los bosques y las plantas son básicamente un almacén de CO₂".

La materia prima de la celulosa es la madera, en cuyo origen empieza la labor de transformación. "La madera se descorteza, se astilla y se trata en un reactor a presión a unos 160 grados y con unos reactivos químicos", nos cuenta Villar. Al final de ese proceso, "la madera ya es pasta de celulosa, con un aspecto muy parecido al del algodón. El reciclaje de los reactivos se hace quemándolos, obteniendo así la energía suficiente para mantener energéticamente la fábrica de pasta de celulosa".

Usos: papel, sustitutivo de plásticos, medicina...

El uso más frecuente de la celulosa lo conocemos todos: el papel, en cuyo caso se somete a un proceso de blanqueamiento. Sin embargo, "si no necesitamos blanquearla, podemos hacer papel para embalaje, por ejemplo. Y esos papeles, una vez cumplida su función, vuelven a ser reciclados". Es evidente, por tanto, que el sector papelero es el que más recurre a esta sustancia para hacer productos de embalaje, de impresión y escritura o higiénicos y sanitarios, quedando también hueco para otros productos especiales como el papel de cigarrillos o el papel moneda.

En los últimos años, la celulosa está aumentando mucho su uso. Juan Carlos Villar ve una tendencia muy interesante: "En muchos supermercados se sustituyen las anillas de las latas, que siempre eran de plástico, por otras de cartón". Y eso que "el plástico es un excelente material, esto no es una competencia plástico-celulosa, pero la celulosa está ganando cada vez más terreno, porque es un material sostenible, renovable, y tanto la sociedad como los investigadores apuestan por su uso".

"Se puede transformar en nanocelulosas, que se usan en medicina como sustitutivas de algunas partes del cuerpo, ya que son biocompatibles"

Y el futuro, en su opinión, pinta aún mejor, ya que la celulosa está encontrando nichos de investigación que nadie habría imaginado antes: "Se puede transformar en nanocelulosas, que están siendo usadas en medicina como sustitutivas de algunas partes del cuerpo, ya que son biocompatibles".

Incluso puede ser un complemento perfecto del papel previamente fabricado "para darle un recubrimiento especial". Puede parecer un mero añadido, pero es mucho más sostenible de lo que parece, ya que "en el embalaje de alimentos, por ejemplo, es especialmente útil", porque así "se reduce el desperdicio", concluye.

La celulosa: fibra estructural de plantas y árboles.

La celulosa es la flor estructural de plantas y árboles, se encuentra en la madera, el lino o el algodón. También, de forma modificada, en el papel. Es el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza, puesto que aparece en todas las estructuras que soportan a las plantas.



Los hidratos de carbono.

Los hidratos de carbono son los compuestos más abundantes en la naturaleza. Representa un grupo más grande que el resto de los compuestos orgánicos conocidos. Se llaman hidratos de carbono o carbohidratos. También se les conoce como glúcidos, disacáridos o azúcares, por el sabor dulce de muchos de ellos.

Desempeñando funciones fundamentales:
1. Actúan como fuentes de energía en la mayor parte de los procesos biológicos.
2. Operan como soporte de las paredes celulares y de los tejidos fibrosos y leñosos de las plantas.

Los hidratos de carbono pueden ser monosacáridos, oligosacáridos o polisacáridos, en función de la complejidad de sus moléculas.

La celulosa.
La celulosa es un polisacárido de cadena lineal, formado por aproximadamente 30 monómeros de D-glucosa, que se repite lo largo de la cadena.

La D-glucosa es la glucosa ordinaria. A su vez representa dos isómeros cristalinos, que se diferencian en la rotación del plano de polarización de la luz en disolución acuosa.

La celulosa es muy parecido al almidón en su estructura. Pero las pequeñas diferencias existentes son las que hacen que la primera no sea digerible por el ser humano y la mayoría de los vertebrados.

Derivados de la celulosa.

Entre los derivados más comunes de la celulosa cabe destacar el papel, la seda artificial, el hilo de algodón o el hilo de rayón. También el acetato de celulosa, que es el material soporte de las células fotográficas.

1. El hilo de seda artificial o rayón se fabrica a partir de una disolución de celulosa en sosa y sulfuro de carbono.

2. A veces se habla de seda al acetato. Cuando se hace pasar una disolución de celulosa en acetona través de unos orificios muy finos realizados en una cubeta metálica.

3. La fibra de algodón, se obtienen directamente de la celulosa, sometiéndose a una fuerza de tensión y a un tratamiento en disolución de Sosa para aumentar su resistencia.

4. El papel está formado por fibras microscópicas de célula de origen madero. Son cementado con una carga neutra de yeso de sulfato bárico. La pasta forma se introducen una prensa para estirarla y laminarla.

Nuevas plantas con “superpoderes”

Los últimos y vertiginosos avances en ingeniería genética y la irrupción de una nueva y revolucionaria disciplina, la nanobiónica vegetal, nos plantan ante un futuro a corto plazo con especies vegetales diseñadas en el laboratorio. Y no sólo para maximizar sus propiedades nutricionales o su adaptabilidad y resistencia a diferentes entornos y condiciones climáticas, también son capaces de desarrollar funciones y aplicaciones ajenas a su naturaleza, como purificar el ambiente, iluminar la vía pública y el interior de las viviendas, o detectar explosivos y amenazas terroristas.

UN TRAJE CON SUPERPODERES
Al igual que sucede con superhéroes como Batman o Ironman, también hay plantas a las que los superpoderes se los confiere su traje. Es el caso de la cubierta protectora Plant Armor, recientemente desarrollada por investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Este recubrimiento textil se caracteriza por su particular estructura interna: una red tridimensional integrada por tres capas de tejido de punto, con la capa intermedia dispuesta perpendicularmente a las otras dos. Este intrincado diseño se convierte en un laberinto para los insectos.

Este recubrimiento textil se caracteriza por una red integrada por tres capas de tejido de punto. 

Las cubiertas empleadas actualmente basan su efectividad en el tamaño del poro. Pero esto presenta un inconveniente: si es lo suficientemente pequeño para evitar que los insectos más diminutos la traspasen, impide también el paso de gotas de agua y aire. De esta manera, se plantea el dilema de dejar que el cultivo quede expuesto al ataque de las plagas o vea limitado el suministro de recursos básicos. 

En las pruebas efectuadas —tanto en laboratorio como en el medio natural—, la Plant Armor ha demostrado su superioridad frente a las corazas convencionales: multiplica por 25 el tiempo necesario para que un insecto consiga atravesarla. Empleada en un cultivo en el exterior, al cabo de un trimestre, permitió obtener plantas más grandes de lo habitual y coles tres veces más pesadas que el grupo de control, sin necesidad de recurrir a productos químicos.

PLANTAS DE INTERIOR QUE PURIFICAN EL AIRE
Durante el pasado mes de diciembre, investigadores de la Universidad de Washington daban a conocer su éxito en la creación de estas plantas purificadoras, gracias a la ingeniería genética.

En concreto, se trata de una versión modificada genéticamente de la popular planta de interior potos o photos (Epipremnum aureum), capaz de eliminar el cloroformo y el benceno (dos compuestos cancerígenos). Y el logro se ha alcanzado tras desarrollar una versión de gen artificial que codifica el citocromo P4502E1, una proteína que se produce de forma natural en el hígado de los mamíferos y que permite la degradación de los citados compuestos.

El gen artificial fue introducido en el material genético de la planta para que estuviese presente en las células de las hojas. Y tras esto se constató que los nuevos ejemplares reducían la concentración en el aire del benceno y el cloroformo en más un de 75%.

Este ha sido sólo el primer paso, pues el objetivo es crear una batería de plantas de interior capaces de eliminar los distintos contaminantes en el aire para que estar en casa sea lo más parecido a respirar aire puro. De hecho, ya están trabajando en la introducción de un gen sintético que codifica una proteína que degrada el formaldehído, otro sospechoso habitual que está presente en el humo del tabaco o en multitud de objetos fabricados en madera —desde los muebles hasta el laminado del suelo—.

PLANTAS PARA DETECTAR AMENAZAS TERRORISTAS
La nanobiónica vegetal es una nueva y revolucionaria disciplina que se basa en la introducción de nanoestructuras en las plantas con el fin de dotarlas de capacidades y funciones extra que no presentan en la naturaleza. El principal exponente de esta disciplina es el grupo de ingeniería liderado por Michael Strano en el MIT, que en 2016 obtuvo espinacas que podían detectar la presencia de sustancias explosivas en su entorno.

Para lograrlo, introdujeron en las hojas de las plantas nanotubos de carbono recubiertos de un polímero que se une a compuestos habitualmente presentes en los explosivos, como derivados nitroaromáticos. De este modo, cuando uno de estos compuestos alcanza las hojas, ya sea a través de sus estomas —los poros por los que las hojas “respiran”— o por las raíces, se enlazan con el polímero y provocan una fluorescencia que al ser detectada activa la alarma.

Y además de los explosivos, en los laboratorios del MIT han diseñado nanotubos y polímeros capaces de detectar una amplia variedad de compuestos peligrosos: sustancias tóxicas y venenosas como el peróxido de hidrógeno o el gas sarín. Y se perfila un futuro próximo donde los setos o los maceteros de los espacios públicos —como plazas, aeropuertos, estaciones de metro y tren— puedan monitorizar y detectar esta clase de amenazas.

UN TRIGO SALVAJE CON SUPERINMUNIDAD
La Aegilops sharonensis es una planta herbácea de la familia de las gramíneas que, en sí misma, carece de interés como cultivo debido a su lento crecimiento y a la dureza de su cubierta. Pero este pariente salvaje del trigo —endémica de una pequeña franja entre Israel y el sur del Líbano— tiene una característica que lo hace superior al resto de cereales: su superinmunidad. Esta variante presenta una gran resistencia al ataque de las plagas, sobre todo frente a la temida roya negra, una especie de hongo que se ceba especialmente con las plantaciones de trigo.

La clave está en un gen recién identificado, el bautizado como Sr62, que no está presente ni en las demás variedades de trigo ni en otros cereales. Si bien esta resistencia ya era conocida, hasta ahora todos los intentos de hibridarla con trigo comercial habían fracasado debido a las dificultades para obtener una planta viable. Pero el Sr62 promete cambiar la situación. El objetivo ahora es introducirlo mediante técnicas de ingeniería genética para obtener un híbrido comercializable e inmune a su archienemigo.

PLANTAS BIOLUMINISCENTES PARA ALUMBRAR LAS CIUDADES

La bioluminiscencia es un proceso por el cual algunos organismos —desde bacterias y hongos hasta peces y luciérnagas— son capaces de producir luz a través de una reacción química en el interior de sus células. Consiste en la oxidación de un compuesto que dichos organismos producen, la luciferina, por intermediación de la enzima luciferasa. Recientemente, un equipo internacional ha conseguido identificar los tres genes que permiten a esos organismos sintetizar la luciferina.

Gracias a este descubrimiento, los investigadores han podido insertar esta terna de genes, así como el gen que codifica la enzima luciferina, en el material genético de organismos no luminosos para conseguir que lo fuesen. En palabras de uno de los responsables del trabajo, “este descubrimiento puede conducir a escenarios de ciencia-ficción en los que se cultiven árboles bioluminiscentes que reemplacen a las farolas y las luces de las calles… aunque deberán pasar varios años para conseguirlo”.

Este escenario de ciencia-ficción ya había sido anticipado apenas un año antes por los ingenieros del MIT, que fueron capaces de crear plantas que emitían luz recurriendo a la nanobiónica: con la introducción de nanopartículas diseñadas a tal efecto en las hojas. En concreto, crearon dos tipos de nanopartículas que contenían respectivamente luciferasa y luciferina y que, una vez en el interior de la planta, las liberaban para mimetizar la bioluminiscencia natural. El propósito era crear plantas que ejerciesen como fuente de iluminación doméstica.

HABICHUELAS MÁGICAS QUE NO SON UN CUENTO
Como en el cuento de las habichuelas mágicas, un grupo de investigadores estadounidenses ha conseguido acelerar el crecimiento de las plantas. A través de la aplicación de ingeniería genética, han diseñado un método de fotosíntesis “mejorada” que aumenta la productividad de los cultivos.

Pese a que la fotosíntesis es uno de los procesos más increíbles y exitosos de la naturaleza —permite el crecimiento de las plantas a partir de unos pocos nutrientes y la energía del sol—, no es perfecta. Una de sus principales limitaciones es que la enzima que cataliza la conversión de CO2 (y agua) en azúcares no es capaz de distinguir entre esa molécula y la de oxígeno. En consecuencia, 2 de cada 10 veces se une a éste último y genera un compuesto tóxico para la planta que se debe reciclar a través de la fotorrespiración. Como todo proceso metabólico, requiere un consumo energético y de recursos que la planta deja de invertir en la fotosíntesis.

Tal y como lo explican los autores del estudio, “se podría alimentar a 200 millones de personas más solamente con las calorías que se pierden con la fotorrespiración en los cultivo del medio oeste americano cada año”. Con esto mente, los investigadores consiguieron obtener una variante GM del tabaco con un proceso de fotorrespiración mejorado que minimiza su gasto. Esto se traduce en plantas que crecen hasta un 40% más que sus congéneres naturales. Y ahora están tratando de trasladar esta modificación a algunos de los cultivos más extendidos, como la patata, la soja o el arroz.

Cinco flores medicinales

Las flores, son mayormente usadas para obsequiar en cualquier ocasión, para decorar la casa, oficina e incluso celebraciones. También son utilizadas como una ofrenda hacia algún difunto… Pero, algunas flores tienen mucho más que ofrecer porque, ¡son buenas para nuestra salud! Conoce 5 de estas hermosas y coloridas plantas que tienen propiedades medicinales naturales…


La representación de las flores utilizadas para decorar diversos ambientes va relacionado con la reducción del estrés y las malas energías… El obsequiar flores demuestra también el cariño y aprecio que se tiene hacia una persona.

No obstante, muchas de estas bellas plantas contienen propiedades naturales y medicinales que no solo son buenas para combatir el estrés, sino también para combatir diversos síntomas… A continuación te traemos algunas de estas bellas plantas:

1. Lavanda
Esta flor de hermoso color violeta -famosa por ser utilizada para decoraciones- se caracteriza por el buen olor que posee, el cual ayuda a calmar el estrés. El perfume de esta planta se utiliza para baños de inmersión, por su efectivo sedante para calmar tensiones…

Además, el aceite a base de esta planta ayuda a mejorar el estado de cualquier quemadura, curando también los dolores de cabeza… El experto en botánica Ethan Clarckson establece que esta flor ayuda a conciliar el sueño.

Clarckson señala que al dejar algunos pétalos de lavanda cerca de la cama, ayudarán a que se concilie mejor el sueño.-

2. Caléndula
Al ser ingerida como medicina, esta flor sirve de ayuda para los dolores de garganta y la amigdalitis, los cólicos menstruales y las úlceras…

Si es aplicada en la piel en forma de ungüento o loción, las cualidades antibacteriales que esta planta posee serán de gran ayuda contra los cortes en la piel.

La caléndula mantiene las plagas alejadas, es una flor comestible y una de las preferidas para plantar en los jardines.-

3. Manzanilla
Esta hermosa flor de color blanco y amarillo se caracteriza por contener propiedades que son buenas para el sistema digestivo…

Por otra parte, esta flor posee efectos sedantes que ayudan a tratar el insomnio. La infusión de esta plata se utiliza para combatir los orzuelos y la conjuntivitis (humectando un paño o algodón con esta infusión).

4. Diente de león
Esta planta ha sido utilizada como remedio para desintoxicar el hígado y mejorar sus funciones, ayudando de igual manera a tratar problemas de riñón…

Se dice que otra de las propiedades del diente de león es la depuración de la sangre.-

La infusión de esta flor es recomendada en algunos casos para personas que sufren de anemia, es también una buena opción como calmante para personas nerviosas.

5. Begonia
Esta flor nativa de los climas tropicales y subtropicales es usada primordialmente para mejorar el sistema digestivo… En otro punto, se usa para acabar con las toxinas del organismo y facilitar la circulación de la sangre…

Los pétalos de esta flor alivian quemaduras o úlceras… Además, el grupo de herbólogos del portal Remedies House señala que esta flor ayuda a combatir la tos, además, de aclarar la piel.

Coriosidades Io

La quinta luna de Júpiter, llamada Io, es el satélite más cercano a Júpiter y el cuerpo volcánico más activo de nuestro sistema solar. De hecho, la superficie de Io presenta lagos de lava y llanuras aluviales de roca líquida. Los astrónomos han cartografiado unos 150 volcanes en la luna, algunos de los cuales arroja lava a 400 kilómetros hacia el espacio. Hay volcanes por toda la superficie de Io y, a medida que los científicos realizan observaciones, siguen apareciendo nuevos puntos calientes.

Su descubrimiento
Galileo Galilei descubrió esta luna por primera vez el 8 de enero de 1610. De hecho, descubrió la luna el día anterior, pero no fue capaz de diferenciar a Io de Europa (otra luna de Júpiter) hasta la noche siguiente. Fue la primera vez que se descubrió a una luna orbitando un planeta distinto a la Tierra. Este descubrimiento le llevó a comprender que los planetas orbitan alrededor del sol, en lugar de que nuestro sistema solar gira alrededor de la Tierra.

Galileo nombró por primera vez a esta luna como Júpiter I. Sin embargo, a mediados del siglo XIX la luna pasó a llamarse Io. En la mitología griega, Io era la sacerdotisa de la diosa Hera (la esposa de Zeus) y la hija de Ínaco, el rey de Argos. Zeus se enamoró de ella, pero la convirtió en una vaca para evitar que su esposa Hera le atrapara.

Han volado varias naves espaciales por Júpiter y sus lunas. En 1973 llegó la Pioneer 10, seguida por la Pioneer 11 en 1974. Después llegaron la Voyager 1 y la Voyager 2, dejando fotografías increíbles durante su recorrido.



¿Puede haber vida en Io?
El interior de Io está compuesto por un núcleo de hierro fundido o y una capa exterior de silicato, lo que le da al planeta una apariencia manchada de color naranja, amarillo, negro, rojo y blanco. Además, según las investigaciones científicas Io se formó en una región alrededor de Júpiter donde abundaba el hielo y el agua.

No está claro si Io es capaz de albergar vida, puesto que, pese a que su calor podría haberla hecho posible, la radiación de Júpiter pudo haber eliminado el agua de la superficie.

Esta luna destaca por sus volcanes activos, que fueron descubiertos por la nave espacial Voyager de la NASA en 1979. Asimismo, debido a la actividad volcánica la atmósfera de Io contiene principalmente dióxido de azufre. Una parte de los gases que escapan se ionizan y dan forma a lo que se conoce como el toro de plasma Io, un anillo con partículas cargadas que se produce alrededor del planeta Júpiter.