Científicos analizan las posibilidades del LHC en 2015

Enviado por Axel Valadez

Expertos españoles en la física del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), la investigación de la estructura nuclear y los experimentos para descubrir el 95% del universo 'invisible' se reúnen la semana próxima en Sevilla en las VI Jornadas del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN). Este congreso, que se celebra por primera vez en la capital hispalense, congrega a 200 investigadores en estos ámbitos de la física, que discutirán sobre los principales avances en sus respectivos campos.

Entre los principales temas a tratar está el programa de investigación previsto para el LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo operado por el CERN, que se vuelve a poner en marcha a principios de 2015 tras una larga parada de mantenimiento. Después de descubrir el bosón de Higgs en 2012 con solo dos años de funcionamiento, aparecen nuevos retos como la búsqueda de la supersimetría o la detección de materia oscura. Doscientos investigadores y técnicos españoles participan en el LHC y sus experimentos, con el apoyo del CPAN.

La materia y energía oscuras, que componen más del 95% del Universo pero cuya naturaleza es desconocida aún para los científicos, son uno de los principales temas de las sesiones de física de astropartículas, disciplina entre la cosmología y la astrofísica que, en lugar de estudiar el cosmos a través de la luz, utiliza otras partículas.

Otro de los temas importantes en física es la cuestión de por qué nuestro universo está hecho de materia y no de antimateria, una réplica de la primera igual en todo salvo en su carga eléctrica, que es opuesta. Tras el Big Bang se produjeron iguales cantidades de materia que de antimateria, pero de alguna forma aún por descubrir la primera se impuso. Es lo que los científicos llaman 'violación CP', que en las jornadas contará con uno de los mayores expertos mundiales: Tatsuya Nakada, que lideró el experimento LHCb del LHC, diseñado para estudiar las diferencias entre materia y antimateria.En Sevilla también se discutirá el estado de uno de los proyectos más ambiciosos en este ámbito, el observatorio CTA, una red de telescopios que observa fenómenos como explosiones de supernovas o agujeros negros, y donde los investigadores españoles tienen una importante presencia. Los experimentos sobre neutrinos, la partícula elemental más ligera y esquiva, serán otro de los puntos de interés.

En física nuclear, se tratarán los avances conseguidos en experimentos como nTOF en el CERN, así como la participación española en algunos de los proyectos internacionales más importantes como el laboratorio de física nuclear FAIR, que se construye en Darmstadt (Alemania), o EURICA, un experimento situado en el laboratorio japonés RIKEN. Otro de los temas destacados serán las aplicaciones de las técnicas utilizadas en física nuclear a la medicina, como la presentación de una novedosa técnica para monitorizar el tratamiento oncológico con partículas pesadas (hadronterapia) diseñado íntegramente por investigadores españoles.

Aplicaciones y divulgación de la física

Las aplicaciones de tecnologías desarrolladas a partir de la investigación básica son otro de los temas destacados de las VI Jornadas CPAN, que incluyen una sesión dedicada a la investigación orientada y la tecnología. Asimismo, la exposición La física en nuestras vidas, producida por el CPAN e instalada en la Puerta de Jerez (junto a los Jardines del Cristina) con la colaboración del Centro Nacional de Aceleradores (CNA, centro mixto Junta de Andalucía, Universidad de Sevilla y CSIC) y el Ayuntamiento de Sevilla, acerca al público los principales avances de la investigación básica que utilizamos en nuestras vidas cotidianas, como internet, las terapias contra el cáncer o el desarrollo de fármacos.

La divulgación también está presente en estas jornadas. El lunes 20 de octubre el investigador de la Universidad de Sevilla y el CNA Manuel García Muñoz ofrece la conferencia La fusión nuclear: creando soles en la Tierra, sobre la prometedora energía de fusión cuya producción buscan proyectos como ITER. Además, el miércoles 22 de octubre se entregan los premios de la quinta edición del concurso de divulgación del CPAN, una iniciativa que reconoce la divulgación de la física de partículas, astropartículas y física nuclear que se realiza en España.

El CPAN es un proyecto Consolider-Ingenio 2010 formado por 26 grupos de investigación y más de 400 científicos, entre ellos investigadores del CNA y la Universidad de Sevilla. El organismo coordina la participación española en grandes experimentos internacionales como el LHC, apoyando la presencia de investigadores y técnicos en estas instalaciones punteras en la ciencia mundial.

Células madre de hueso y cartílago

Enviado por Mónica Hernández

Las células madre que son las encargadas de fabricar hueso, cartílago y el estroma, un componente esencial de la médula ósea acaban de ser identificadas por un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford (EE.UU.). Aunque se ha descubierto en ratones, el hallazgo que se publica en «Cell» puede servir para avanzar en el desarrollo de tratamientos para trastornos óseos, como, las fracturas óseas, huesos frágiles, osteosarcoma, etc.

La ausencia de cartílago, provocado por un lesión, es un problema frecuente para los traumatólogos, reconoce Michael Longaker, autor principal del artículo. «Ahora, gracias a esta investigación podríamos fabricar nuevas células madre del esqueleto de los propios tejidos del paciente y usarlos para hacer crecer cartílago nuevo».

Los investigadores trabajaron en primer lugar en los grupos de células que se dividen rápidamente en los extremos de los huesos de ratón y posteriormente vieron que podrían formar todas las partes del hueso: hueso, cartílago y el estroma, el tejido esponjoso en el centro de los huesos que ayuda a las células madre hematopoyéticas a convertirse en sangre y en células inmunes.
Interruptores genéticos

A continuación identificaron un único tipo de célula que podría, por sí misma, formar todos estos elementos del esqueleto. No contentos con este hallazgo, los expertos fueron mucho más lejos, cartografiando el árbol evolutivo de las células madre del esqueleto para rastrear con precisión cómo se transforman en células progenitoras intermedias y, finalmente, en cada tipo de tejido esquelético. «Mapear el árbol nos permitió entender en profundidad todos los interruptores genéticos que tienen que activarse para dar lugar a los progenitores más específicos y a las células especializadas», afirma Charles Chan.

Gracias a esta información, los investigadores fueron capaces de encontrar factores que, cuando se proporcionan en la cantidad correcta y en el momento adecuado, dirigen el desarrollo de las células madre esqueléticas en células óseas, cartilaginosas o el estroma. «Si esto se traduce en los seres humanos, entonces tendríamos una forma de aislar las células madre del esqueleto y rescatar el cartílago del desgaste o del envejecimiento, reparar huesos que tienen fracturas que no cicatrizan y renovar el nicho de la médula ósea en aquellas personas en las que está dañado», subraya Irving Weissman, director del Instituto Stanford para Biología de Células Madre y Medicina Regenerativa.

Además de aprender a generar hueso, cartílago y células del estroma fuera de las células madre del esqueleto, los científicos hallaron la manera de fabricar células madre esqueléticas a partir de células de la grasa o del músculo. La posibilidad de reprogramar las células de la grasa maduras directamente en células madre del esqueleto a través de la aplicación de señales específicas «fue un acontecimiento interesante y bastante inesperado», comenta Longaker. A su juicio, ello plantea fascinantes posibilidades para futuras terapias.
'Piedra Rosetta'

Por su parte, Chan explica que se pueden realizar otras terapias en una sola sesión quirúrgica. «El número de células madre esqueléticas disminuye dramáticamente con la edad, por lo que las fracturas de huesos o implantes dentales no se curan muy bien en los ancianos porque el hueso nuevo no crece fácilmente. Pero tal vez se pueda tomar grasa del cuerpo del paciente durante la cirugía, combinarla con estos factores de reprogramación allí mismo, en la sala de operaciones, y de inmediato trasplantar nuevas células madre esqueléticas en el paciente».

Pero no hay que olvidar que el trabajo se ha llevado a cabo en ratones. «La investigación es como una especia de una 'piedra Rosetta' que debería ayudarnos a encontrar las células madre del esqueleto humano y decodificar el lenguaje químico que utilizan para dirigir su desarrollo», indica Chan, que cree que las vías en los seres humanos deben ser muy similares ya que comparten muchos de los principales genes utilizados en el sistema esquelético del ratón.

Desperdicar comida (3)

Ascendiendo en la cadena alimentaria, los hortofruticultores cooperan con las productoras y envasadoras de zumos para desarrollar más mercados secundarios en los que aprovechar la fruta imperfecta.

También hay innovaciones para desperdiciar menos huevos. Durante años, la cadena de grandes almacenes Walmart ha dese­chado el envase entero si detectaba un solo huevo roto, en vez de sustituirlo por otro de igual frescura. Ahora está lanzando un programa piloto que graba la información del producto en cada cáscara, de modo que el personal pueda reemplazar cualquier huevo deteriorado por otro de idénticas características. Si se implantase en todo el país, sugiere Walmart, este sistema rescataría unos 5.000 millones de huevos al año.

Hay otras «soluciones» en el horizonte. En el Reino Unido, cuyo Gobierno ha hecho de la reducción del desperdicio de comida una prioridad nacional, un colectivo ciudadano llamado Feeding the 5000 recoge en explotaciones agropecuarias y plantas envasadoras los productos de alta calidad que rechazan los supermercados y los utiliza para preparar comidas con las que agasaja a 5.000 afortunados comensales, totalmente gratis, como una forma de concienciar al público y celebrar soluciones creativas. Tristram Stuart, autor de "Despilfarro: El escándalo global de la comida" y fundador de Feeding the 5000, propugna que los establecimientos de alimentación rebajen el precio de los productos que estén a punto de caducar, que compartan equitativamente con los proveedores el coste de adquirir demasiadas existencias, y que procesadores y comerciantes publiquen cuántas toneladas de alimento desperdician. En respuesta al reto, Tesco ha reducido su gama de panes, ha retirado las fechas de «a la venta hasta» de las frutas y hortalizas, ha colgado los plátanos en hamacas protectoras y ha empezado a comprar más fruta directamente a los productores, lo que alarga su duración.

Una iniciativa más reciente de Stuart, «The Pig Idea», presiona a los Gobiernos de la Unión Europea para que levanten la prohibición de alimentar a los cerdos con comida desechada, implantada a raíz de un brote de fiebre aftosa en 2001 en el Reino Unido que se vinculó con el consumo de sobras crudas. Stuart alega que recoger y esterilizar los alimentos que desechan los comercios reduciría los costes de engorde soportados por los ganaderos, protegería vastas extensiones de selva tropical –que se talan para cultivar la soja de los piensos porcinos– y ahorraría a los negocios el gasto de deshacerse de los desperdicios. Según el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente, cebar ganado con la comida que hoy desechamos liberaría en todo el mundo cereales suficientes para alimentar a 3.000 millones de personas.

Utilizar nuestros excedentes para alimentar a los animales tiene lógica, tanto desde el punto de vista económico como ecológico. Pero el mejor destino de la comida sobrante es, huelga decirlo, dar de comer a los 842 millones de bocas hambrientas que hay en todo el planeta. En Estados Unidos 49 millones de personas están oficialmente en situación de inseguridad alimentaria, es decir, que no siempre saben de dónde saldrá el siguiente plato que comerán. La organi­zación benéfica Feeding America estima que en 2014 habrá repartido casi dos millones de toneladas de alimentos, la mayoría de ellos donados por fabricantes, supermercados, grandes productores y el Gobierno federal. También hay grupos de voluntarios de una red de «espigadores» que peinan los campos ya cosechados para recoger millones de kilos de productos que luego ceden a bancos y dispensarios de alimentos y a comedores benéficos. Y en algunas grandes explo­taciones californianas se ha implantado un programa llamado Recogida Simultánea: los jornaleros distribuyen el producto en cajones diferentes: uno para las unidades ideales, que se comercializan, y otro para las que tienen defectos, que se destinan a bancos de alimentos.

El primer paso para reducir el desperdicio alimentario es que la opinión pública reconozca el problema. La mayoría cierra los ojos a él. Pero poco a poco empiezan a cambiar las actitudes a medida que se encarecen los alimentos, y a medida que nos vamos concienciando de que el cambio climático se traducirá en menores cifras de producción alimentaria y de que debemos arrancar cada vez más calorías –de manera sostenible– a unas tierras que ya estamos cultivando.
Tener comida de sobra podría parecer un problema maravilloso propio del Primer Mundo, pero colmar las cornucopias de una superabundancia que desde el principio se sabe está destinada al vertedero es algo que el mundo no puede soportar un minuto más. Es demasiado caro y está destruyendo el planeta mientras millones de personas pasan hambre. «El desperdicio de comida es un problema ridículo –reconoce Nick Nuttall, del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente–, pero todo el mundo adora los problemas ridículos porque saben que pueden hacer algo al respecto.»

Ayam Cemani; la gallina negra

Enviado por Daniela Espinosa

Ayam Cemani: la extraña raza de gallinas lleva el color negro a una dimensión completamente diferentes

El negro no es un color poco común dentro del mundo animal: existen osos negros, gorilas negros, existen razas de perros y gatos que también son negros. Pero esta raza de gallinas indonesia conocida como Ayam Cemani lleva el color negro al otro extremo. Su color negro no se limita exclusivamente a sus plumas, sino que se encuentra en todas las partes del animal incluidos sus interiores. Todo lo relacionado con esta gallina es negro: la piel, el pico, las plumas, la lengua, las patas, las uñas, incluso su carne, huesos y órganos. Incluso su medula ósea es negra. Su sangre, aun cuando no es negra, posee un color oscuro. Las gallinas Ayam Cemani son tan espectaculares y exóticas que muchos se refieren a ellas como las “lamborghini de las aves de corral”.

La palabra “ayam” significa “gallina” en indonesio, y “cemani” se traduce como “completamente negro” en javanés. Esta exótica raza se originó en la isla de Java en Indonesia. Fueron introducidos a Europa en 1998 por un criador holandés, lugar donde lograron capturar gran interés dentro del mundo de los fanáticos de las aves de corral debido a su apariencia y su maquillaje genético. La Ayam Cemani es una de las gallinas más caras del mundo, con un valor por gallina de USD 2.500.



Estas gallinas obtienen su color negro a partir de una característica genérica conocida como “fibromenalosis” que promueve la proliferación de células de pigmentación negras. El gen que causa la fribromenalosis es una mutación que existió en Asia por más de 800 años. La mutación logró llegar a otro tipo de raza de gallinas, como la gallina negra Sueca, o Svart Hona, que poseía las mismas características fibromenalosas de las Ayam Cemani. Por lo tanto, era igual de negra que la raza indonesia.

En Asia,se cree que su carne posee poderes místicos. Se piensa que la carne posee altos niveles de fierro, lo que la hace beneficiosa para las mujeres tanto antes como después de haber dado a luz, y a veces estas aves son sacrificadas durante los partos con la creencia de que la madre así obtendrá fortuna. Esta gallina también se sacrifica en otras ocasiones especiales ya que, supuestamente, acarrea suerte. Algunos asiáticos creen que alimentarse de esta gallina les dará tranquilidad a sus consciencias. Además, se cree que su cacareo trae consigo prosperidad.

La gallina pone huevos de color crema, los que serían las únicas partes de la Ayam Cemani que no tiene un color negro.

Sin embargo son muy malas niñeras y no empollan, lo que hace que la única manera de poder desarrollar sus huevos es mediante su incubación.

VACUNAS DE ADN, MEJORADAS POR LA BIOTECNOLOGÍA

Enviado por Wendy Bernal

Las vacunas son un arma poderosa para prevenir y al día de hoy para tratar enfermedades. El valor de las de vacunas convencionales está cimentado en que células preparadas por ellas, identifican a invasores, conocidos como patógenos y que entran al organismo por diversas vías. Disparan de inmediato señales que ponen en alerta al sistema inmunológico, quien prepara el ataque y destruye al invasor. Bueno, si todo sale bien.

Porque en buena parte de los casos esto no sucede. De ahí que desde hace un tiempo se esté trabajando en la elaboración de vacunas que, con mayor precisión y el uso de la biotecnología produzcan mejores efectos. Son las vacunas de ADN.

Pero hablemos primero de las convencionales.
Las vacunas convencionales, como la del polio o la viruela, se componen de un agente que contiene estados debilitados o inclusive inactivos del virus causante de la enfermedad. El sistema inmunológico reacciona al invasor y lo destruye, guardando en su memoria la información del agente, en preparación para futuros ataques. Esto es la memoria inmunológica que ayudará a incrementar la eficacia de la defensa.

Aunque las vacunas son efectivas, algunas de ellas no duran lo suficiente, otras pueden cambiar su estado a formas más peligrosas, o su producción es muy costosa en tiempo y dinero. Además, hasta el momento no existen vacunas contra la malaria, el sida y mucho menos contra el cáncer ­–esto último difícil en el corto plazo pues el cáncer son cientos de enfermedades y el proceso tendrá que irse haciendo en la medida que se caractericen con más precisión las moléculas iniciadoras en cada tipo de cáncer.

¿Y qué son entonces las vacunas de ADN?
Para crear una vacuna de ADN contra una determinada enfermedad, los investigadores deben analizar primero el ADN del organismo causante de ella: un microbio patógeno por ejemplo. Luego aislar de ese material genético (usualmente uno o dos genes), el responsables de la patología.

Ese material genético, sometido a ingeniería, se inyecta en el cuerpo, donde bajo el comando de las células del sistema inmunológico dirige la producción y presentación de antígenos en células especializadas, que acabarán provocando una respuesta inmunológica adaptativa capaz de destruir la enfermedad.

En esencia, las propias células del cuerpo se convierten en fábricas de vacunas pues producen los antígenos necesarios para estimular al sistema inmunológico, quien a su vez responderá con la fabricación de anticuerpos específicos.

Así, las vacunas de ADN pueden generar una amplia gama de respuestas inmunológicas. Además tienen costos relativamente bajos y no pueden causar la enfermedad pues tienen tan solo un o dos genes del agente patógeno.

En este momento, docenas de estas vacunas se están probando ya en fases clínicas. Ellas van desde tratamientos contra el sida, la gripe, herpes, hepatitis B y C y malaria, hasta posibles candidatas contra el cáncer.

Uno de los problemas que dificultan y limitan la efectividad de algunas de estas vacunas es que no estimulan lo suficiente al sistema inmunológico. Los científicos señalan que esto podría deberse en parte a que la entrada de los genes no es muy eficiente, es decir la entrega no funciona como debería. Así, algunos van a dar al sitio que no es, mientras que otros se quedan atrapados en la maraña complejísima que son las comunicaciones intracelulares.

Blaine Pfeifer, profesor asociado de Ingeniería Biológica de la universidad de Buffalo, junto a un gran equipo, diseñó un híbrido que combina dos vehículos de entrega: una célula bacteriana y un polímero sintético. Fue diseñado para “encontrar” las células claves en la respuesta inmunológica, las llamadas células presentadoras del antígeno, y unirse a ellas; así, de forma muy eficiente llevaron los genes al núcleo de estas células. El polímero facilitó la entrada de la bacteria que lleva los genes patógenos ‘”engañando” a las células presentadoras de antígeno dado que ellas oponen cierta resistencia al proceso.

El vehículo híbrido funcionó de maravilla en ratones.
Los autores están muy optimistas con los resultados pues encontraron un sistema eficiente y mucho menos costoso, que en un futuro estará cambiando la forma de vacunar. Además sería la solución a los pocos progresos alcanzados en casi dos décadas de trabajo con las vacunas resultantes de la ingeniería genética. Es que el entregar la vacuna en el sitio adecuado, algo que parecía muy sencillo pero no lo era, ahora, con este vehículo híbrido se acerca a una alentadora realidad.

¿Qué contienen el oro, incienso y la mirra?

 El oro, el incienso y la mirra son parte fundamental de la historia de Navidad, ya que fueron los regalos traídos por los Reyes Magos. Aunque todos estamos familiarizados con el oro, el incienso y, sobre todo, la mirra son sustancias misteriosas en la actualidad. No obstante, Coumpound Interest nos explica la ciencia que hay detrás de estos presentes que recibió Jesús.

El oro

El oro ha sido sinónimo de riqueza en toda la historia de la civilización humana, y quizá fue el primer metal elemental conocido por el hombre gracias a su baja reactividad química, lo que significa que se puede encontrarse de forma natural sin combinarse con otros elementos. Su atractivo se debe, en parte, a su color dorado que es casi único entre los metales elementales (sólo el cesio con un punto de fusión de 28C también puede tener un tono dorado). Pero para entender la coloración del oro, tenemos que hablar de electrones.

Los electrones que se organizan en regiones del espacio llamadas orbitales atómicas, las cuales pueden tener diversas energías (indicadas por un número) y diversas formas (denominadas por una letra).

Los colores de los metales se deben a las altas transiciones de energía de los electrones en las zonas orbitales atómicas del átomo, esto es el resultado de la absorción de ciertas longitudes de onda de la luz. Por ejemplo, en la plata las longitudes de onda de la luz que absorbe están en la porción ultravioleta del espectro y como tal no le dan un tono perceptible, por lo que toda la parte visible del espectro se refleja.

Sin embargo, en el oro gracias al elevado número de protones en el núcleo, los electrones del átomo se mueven a una velocidad proporcionalmente significativa a la velocidad de la luz. Esto significa que tenemos que tener en cuenta la teoría de la relatividad de Einstein.

La masa de los electrones que se mueven a esta velocidad es mayor que la de un electrón en reposo, dando como resultado la contracción de los tamaños de las orbitales atómicas. Para el oro, esta contracción significa que la diferencia de energía entre sus dos mayores orbitales atómicas (subniveles 5d y 6s) es equivalente a la de la luz azul. Por lo tanto, los electrones absorben la luz azul y violeta, reflejando longitudes de onda roja y anaranjada, generando el color dorado.

El incienso

A pesar de que el incienso aún se utiliza, ahora somos menos consientes de su uso e importancia. El incienso o olíbano es una resina obtenida a partir de árboles del género Boswellia y tiene una apariencia de color amarillo pálido. Su principal uso, como su nombre indica, es como incienso (humo aromático) aunque también tiene usos en la perfumería. Cuando se usa como incienso, un número de compuestos contribuyen al aroma. Un porcentaje significativo de la resina se compone de compuestos llamados ácidos "boswélicos"; sin embargo, estos no contribuyen al olor ya que son demasiado pesados para convertirse en componentes volátiles. Pero además de estos compuestos, están presentes en el humo una gama de diferentes compuestos: acetato de octilo, octanol y diversos terpenos o isoprenoides, identificados como los contribuyentes del aroma.

Además de contribuir al olor, el acetato “inciensola” puede contribuir a otros aspectos: una investigación en ratones sugiere que podría tener efectos anti-ansiedad y anti-depresión. Aunque los efectos del olíbano en los seres humanos no se han estudiado, se cree que este hallazgo podría tener relación con el hecho de que la quema de incienso es una práctica común en diversas religiones.

La mirra

La mirra es quizás la menos conocida de las tres sustancias. Al igual que el incienso, también es una resina, pero esta se obtiene de los árboles del género “Commiphora”, por lo que tiene una coloración rojo-marrón.

En el antiguo Egipto, la mirra se utilizaba como parte del proceso de embalsamamiento; sin embargo, se puede utilizar tanto como incienso o perfume. Asimismo, se ha utilizado en la medicina tradicional durante siglos, y aún se usa como ingrediente en algunas pastas de dientes y enjuagues bucales debido a sus propiedades antisépticas. Su olor es en gran parte a la presencia de un número de compuestos de la familia “furanosesquiterpenes” (furanoeudesma-1,3-diene) que contribuyen al aroma a maderas dulces.

La ciencia moderna también sugiere beneficios adicionales. Un estudio realizado en ratones en la década de 1990 encontró que la “furanoeudesma-1,3-dione” tiene propiedades analgésicas que inducen de alguna manera en los receptores del cerebro responsables de la percepción del dolor. Estudios más recientes han demostrado que los extractos de
mirra pueden tener propiedades anti-inflamatorias, pero al igual que en el incienso, no existen estudios en seres humanos que demuestren dichas afirmaciones.