miércoles, 25 de febrero de 2015

“Hoja biónica” Transforma la luz solar en combustible

Una de las grandes cuestiones que la ciencia enfrenta actualmente es encontrar maneras rentables para aprovechar las energías renovables, como la luz solar.

Un equipo de científicos de la Universidad de Harvard creó un sistema para transformar la energía del Sol en combustible líquido, llamado "hoja biónica".

Esta tecnología se basa en la "hoja de silicona artificial" creada en 2011 por el profesor Daniel Nocera, la cual produce oxígeno e hidrógeno a partir de energía solar.

Los investigadores de Harvard utilizaron este sistema pero canalizando el hidrógeno a través de una cámara llena de una bacteria llamada Ralstonia Eutrapha.

Según explican estos expertos en un estudio publicado en la revista PNAS, para ello han desarrollado una especie de hoja biónica que hace que la radiación luminosa separe el agua en hidrógeno y oxígeno, y unos microorganismos cuyo metabolismo ha sido modificado para transformar una combinación de hidrógeno y dióxido de carbono en isopropanol. Ésta es una molécula de alcohol que puede ser utilizada como combustible, similar al etanol o gasolina, y se puede separar del agua usando sal.

Estos expertos destacan que su hoja artificial emplea catalizadores que pueden obtenerse a partir de materiales baratos y fáciles de conseguir, lo que hace este avance especialmente indicado para ser empleado en zonas con dificultades para acceder a la energía, ya que por ejemplo la producción de petróleo está centralizada y desde un lugar se envía a las estaciones de servicio.

El químico Daniel Nocera, que impulsó el ensayo, señala que los catalizadores que facilitan la conversión son perfectamente compatibles con las condiciones que necesitan para sobrevivir las bacterias que emplearon, de la especie Ralstonia eutropha.

lunes, 23 de febrero de 2015

Colisionador: doble potencia para buscar materia oscura

En el acelerador de partículas más grande del mundo crece el nerviosismo de los científicos, que se disponen a salir a la caza de nuevas partículas capaces de cambiar nuestra comprensión del universo.

Físicos e ingenieros llevan a cabo las últimas pruebas para duplicar la potencia del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el mismo que en 2012 revelara el Bosón de Higgs y allanara el camino del Nobel para los científicos que propusieron la teoría.

Ese aumento de potencia permitirá hacer experimentos dignos de la ciencia ficción. Los investigadores pondrán a prueba la ‘supersimetría’ -un concepto informalmente apodado ‘Susy’- y explorarán enigmáticas partículas conocidas como materia oscura.

“Lo más excitante es que no sabemos lo que vamos a encontrar", dijo Rolf Landua de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, más conocida por su antiguo acrónimo CERN, que alberga el LHC.

Velocidad casi luminosa

En marzo, los haces que contienen billones de protones que se desplazan al 99,9% de la velocidad de la luz serán lanzados a través de un tubo circular de 27 kilómetros en la frontera entre Francia y Suiza.
En junio, una vez que se haya calibrado el poderoso dispositivo, los haces serán concentrados mediante imanes a bajas temperaturas, permitiendo la colisión de los protones.

El resultado son breves y pequeñas pero intensas colisiones, registradas por cuatro laboratorios instalados a lo largo del gran anillo. Los fragmentos resultantes de las colisiones pueden contener indicios de otras partículas subatómicas.

Lo que más les gustaría encontrar a los científicos es un nuevo tipo de partícula capaz de explicar la naturaleza de la misteriosa materia oscura. La materia común constituye solo un 4% del universo conocido.
Se estima que la materia oscura representa entre cinco y diez veces más.
Junto con la igualmente misteriosa energía oscura, representa un 96% del cosmos

domingo, 22 de febrero de 2015

Crean un nuevo tipo de ADN sin base en la naturaleza

Un equipo del Instituto de Investigación Scripps de California (EEUU) ha logrado incorporar nuevas letras al alfabeto genético tras desarrollar una bacteria cuyo ADN incluye dos bases artificiales que no existen de forma natural, creando así el primer organismo vivo semisintético. El estudio, publicado en la revista Nature, explica que se ha conseguido que el organismo utilizado para las pruebas, la bacteria "Escherichia coli”, replicara sus células con normalidad tras la modificación genética. Los científicos esperan seguir creando moléculas artificiales que permitan el desarrollo de aminoácidos (componentes de las proteínas) no naturales

lunes, 9 de febrero de 2015

Micromotores energizados por ácido estomacal para funcionar dentro del cuerpo

Unos micromotores alimentados por ácido estomacal han funcionado con éxito dentro de un ratón vivo. Los diminutos motores de esta clase, cada uno con un diámetro aproximado de una quinta parte del grosor de un cabello humano, podrían algún día ofrecer una forma más segura y eficiente de aplicar fármacos a puntos precisos del interior del cuerpo, o diagnosticar tumores, entre otras aplicaciones potenciales. El experimento es el primero que muestra que estos micromotores pueden operar con seguridad en un animal vivo.



El equipo de Joseph Wang y Liangfang Zhang del Departamento de Nanoingeniería en la Escuela Jacobs de Ingeniería, dependiente de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, ha experimentado en el laboratorio con diferentes diseños y sistemas de combustible para micromotores que puedan propulsarse en el agua, la sangre y otros fluidos corporales. Pero este es el primer ejemplo de carga y liberación de cargamento dentro de un ser vivo.



Los ácidos estomacales reaccionan con el zinc del motor, generando así un chorro de microburbujas de hidrógeno que lo propulsa hacia adelante.



Dado que el ácido disuelve estos motores de zinc, desaparecen en unos pocos días sin dejar rastros de sustancias tóxicas.



El experimento verifica que este motor puede funcionar en un animal de verdad y que se puede utilizar de forma segura.



En el experimento, los ratones ingirieron diminutas gotas de una solución que contenía cientos de micromotores. Estos motores se activaron en cuanto entraron en contacto con el ácido estomacal, y entonces se dirigieron hacia el revestimiento del estómago (el objetivo de su misión) a una velocidad de 60 micrómetros por segundo. Pueden impulsarse de esta forma durante un periodo de hasta 10 minutos.



Este chorro propulsivo aumentó de manera notable la eficiencia de los motores con forma de cono a la hora de penetrar en la capa mucosa que recubre la pared estomacal y pegarse a ella.



Wang cree factible añadir capacidades más sofisticadas de navegación y otras funciones a los motores, para incrementar su potencial de alcanzar objetivos concretos, y también augura el surgimiento de toda una nueva generación de nanomáquinas similares aptas para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la aplicación ultraprecisa de fármacos, la diagnosis médica, las biopsias de tumores difíciles de alcanzar, y la nanocirugía en general.

Superficies trabajadas con láser para volver superhidrófobos a los metales

Unos científicos han utilizado láseres para transformar metales, sin necesidad de aplicarles recubrimientos, en materiales superhidrófobos, denominados de este modo porque repelen extremadamente bien el agua. Los metales así dotados de tales propiedades superhidrófobas podrían encontrar aplicaciones en campos como el de los paneles solares, el de las superficies anticongelantes o el de los metales inoxidables.

Los materiales superhidrófobos actuales tienen utilidad en muchos campos, pero la mayoría dependen de recubrimientos químicos, lo que puede hacer más trabajoso el proceso de dotarles de esa cualidad, y además comporta ciertas limitaciones.

Chunlei Guo y Anatoliy Vorobyev, del Instituto de Óptica adscrito a la Universidad de Rochester en el estado de Nueva York, Estados Unidos, han ideado una técnica de diseño mediante láser, potente y precisa, que crea un intrincado patrón de estructuras a escala micrométrica y nanométrica para proporcionar a los metales sus nuevas propiedades. Esta innovación se basa en investigaciones previas del equipo de estos científicos, en las que usaron una técnica similar de generación de patrones por láser que volvía negros a los metales. Usando la nueva técnica, pueden crear superficies multifuncionales que no solo son superhidrófobas sino también muy absorbentes ópticamente.

Una de las grandes ventajas de este nuevo proceso es que las estructuras creadas por el láser en los metales forman parte intrínseca de la superficie metálica; eso significa que no se despegarán como sí le acaba ocurriendo por ejemplo a una capa de pintura.

Los materiales que Guo ha creado son mucho más resbaladizos que el teflón, un material hidrófobo común que a menudo recubre las sartenes antiadherentes. A diferencia de los metales tratados por láser de Guo, los enseres de cocina recubiertos de teflón no son superhidrófobos. La diferencia está en que para hacer que el agua resbale en el material recubierto con teflón, debemos inclinar la superficie hasta un ángulo de casi 70 grados, antes de que el agua empiece a deslizarse. En cambio, podemos hacer que el agua resbale ya sobre los metales de Guo inclinándolos apenas 5 grados.

Al mismo tiempo que el agua rebota de las superficies superhidrófobas, recoge también las partículas de polvo y se las lleva. Para ensayar esta propiedad de autolimpieza, Guo y sus colaboradores cogieron polvo ordinario del interior de una aspiradora y lo arrojaron sobre la superficie tratada. Aproximadamente la mitad de las partículas de polvo fueron retiradas con solo tres gotas de agua. Se necesitó solo una docena de gotas para dejar impoluta la superficie. Y además, obviamente, quedó del todo seca.

domingo, 8 de febrero de 2015

Así se crean los bebés de tres padres

Reino Unido se convirtió esta semana en el primer país en votar a favor de la creación de bebés usando el ADN de tres personas.

Los expertos dicen que este tratamiento de fertilización in vitro podría eliminar enfermedades de la mitocondria que son debilitantes y potencialmente fatales.

Enorme beneficio para bebés enfermos. La mitocondria defectuosa afecta a uno de cada 6.500 bebés. Esto los puede dejar sin suficiente energía, lo que resulta en enfermedades del corazón, enfermedad renal y hepática, enfermedad cerebrovascular, demencia, ceguera y muerte prematura.

Los síntomas pueden comenzar a cualquier edad en un individuo afectado y no existe una cura para estas enfermedades.

Hay investigaciones que sugieren que usar la mitocondria de un óvulo donante puede evitar esas enfermedades.

Con la transferencia mitocondrial se sustituye un fragmento de ADN del óvulo con uno nuevo de otra persona. Los beneficios podrían ser enormes para las personas con enfermedades genéticas como la distrofia muscular y el síndrome MELAS, un tipo de patología mitocondrial.

Básicamente, sus hijos estarían libres de cualquier enfermedad derivada de este defecto.

Polémica sobre los límites de la ciencia. La aprobación en el Parlamento británico de la legislación que da luz verde al uso de una técnica de reproducción asistida que utiliza el ADN de tres personas ha propiciado, de nuevo, el debate sobre los límites de la ciencia. El método ha sido criticado por la Iglesia de Inglaterra y por la Iglesia católica, además de por algunos científicos, porque podría abrir la puerta a futuras modificaciones genéticas de los embriones y porque no se han hecho suficientes pruebas clínicas que impidan la manipulación genética de los embriones humanos.

La técnica no deja de ser polémica porque supone la manipulación del embrión y porque el resultado final es un bebé que contiene genes de tres progenitores: el de los futuros padres más un pequeño plus de ADN mitocondrial de una donante.

Las críticas no se hicieron esperar. Sin embargo, hay quienes creen que esta técnica podría abrir el camino hacia los humanos modificados genéticamente.

"Estas regulaciones autorizarían la terapia genética germinal para alterar los genes de un individuo. Esto es algo definido por la Ley de Derechos Fundamentales de la Unión Europea como eugenesia", dice la parlamentaria británica Fiona Bruce, quien dirige el grupo pro vida en el Parlamento.

"Vamos a aprobar una técnica y quién sabe para qué se usa esa técnica en el futuro. Estamos abriendo la caja de Pandora", añade.

El ente regulador británico, la Autoridad de Fertilización Humana y Embriología, ha llevado a cabo tres evaluaciones independientes para estudiar la seguridad de la técnica y concluyó que el reemplazo mitocondrial "no es inseguro".

Según Peter Braude, experto en obstetricia y ginecología de la Universidad King's College de Londres que participó en las tres evaluaciones, las preocupaciones que ahora genera esta técnica son las mismas que surgieron en los comienzos de la fertilización in vitro.

Reemplazo de mitocondrias dañadas. Con el procedimiento de fertilización in vitro se extrae la mitocondria defectuosa de la madre para reemplazarla con la de una donante sana.

Pero como la mitocondria contiene sus propios genes y su propio ADN, esto significa que el embrión producido con este procedimiento contiene material genético de tres personas: sus padres y la donante.

La mitocondria contiene una pequeñísima fracción de nuestro material genético, la mayoría del ADN que determina factores como el color del cabello u ojos se encuentra en el núcleo celular.

Los científicos han estado investigando dos formas de crear embriones con reemplazo de mitocondria.

Una es extraer el núcleo del óvulo de la madre y colocarlo en el óvulo de una donante con mitocondria sana al cual se le ha extraido su propio núcleo.

Bebés de diseño. El término coloquial "bebé de diseño" se ha usado en publicaciones populares o científicas sobre bioética para designar un bebé cuya herencia genética (genotipo) sería seleccionada usando varias tecnologías reproductivas (reprogenética),con el obejtivo de alcanzar una óptima recombinación del material genético de sus progenitores. El término tiene un matiz negativo y es frecuentemente usado por los detractores de las aplicaciones de la biotecnología en humanos.

Cuestión de ética. La modificación genética de seres humanos plantea un debate ético sobre los derechos del bebé. Varias personas opinan que es incorrecto, ya que "eso va contra la naturaleza". Un lado de esta cuestión es el que supone que el embrión puede tener derecho a estar libre de modificaciones genéticas.

Una vez que el embrión ha sido genéticamente modificado, el bebé cambia para siempre; es incierto si la modificación genética efectuada antes del nacimiento pueda ser alguna vez revertida por medio de terapia génica.

El punto de vista opuesto a esto es el que sugiere que los padres son los que tienen los derechos sobre su hijo no nacido, por lo que deberían tener la opción de alterar su código genético siempre y cuando no represente un riesgo razonable para el vástago.

Energía
Mitocondrias: motores de células

Función. La mitocondria es la encargada de proveer energía a cada célula en el organismo.

Esta se transfiere en el óvulo de la madre hacia el bebé. El padre no transfiere mitocondria en el esperma.

Una de las principales objeciones al procedimiento es que los cambios que se lleven a cabo en la mitocondria afectarán la linea germinal. Es decir, sería una forma permanente de modificación genética porque el ADN mitocondrial donado sería transmitido a futuras generaciones.

Fábrica. La mitocondria es la fábrica de energía de las células. Con una pequeña parte de ADN y tan solo 37 genes, se encuentra en la parte exterior del núcleo que tiene más de 20.000 genes, incluyendo todo el material genético crucial tanto del padre como de la madre.

Técnica. Se recolectan óvulos de una madre con mitocondrias enfermas y de una donante.

El núcleo, que contiene la mayor parte del material genético, se separa de los dos óvulos. El núcleo de la donante se destruye.

El núcleo de la madre se inserta dentro del óvulo de la donante, que ahora tiene mitocondrias saludables.

Luego, es fertilizado por el esperma del padre.

Los óvulos de la madre y de la donante se fertilizan con el esperma del padre para crear dos embriones.

El pronúcleo, así se llama el núcleo durante el proceso de fertilización, contiene la mayor parte del material genético.

Se separan los pronúcleos de ambos embriones, y se destruye el de la donante. Se crea un embrión saludable al colocar el pronúcleo de los padres en el embrión de la donante.

Hermano salvador

• El primer tratamiento que se lleva a cabo en Reino Unido del llamado hermano salvador, en el que se crea un bebé que pueda ofrecer a su hermano un trasplante que le salve la vida, fue conducido exitosamente.

• Megan Matthews, una niña de 9 años de Inglaterra, logró sobrevivir gracias al tejido donado por su hermano Max. Megan nació con anemia de Fanconi, una rara enfermedad heredada que causa insuficiencia de la médula ósea. Su organismo era incapaz de producir sangre y debía someterse a transfusiones cada tres semanas.

• El tratamiento para esta enfermedad es el trasplante de médula ósea, por lo general de un familiar compatible. Pero nadie en la familia de Megan era donante adecuado y la búsqueda en los registros de donantes de médula ósea del mundo fracasaron.

• El tratamiento del hermano salvador fue creado para evitar esos problemas y salvar la vida a un niño que de otra forma no tendría ninguna posibilidad de sobrevivir. Este requiere someter a la madre a tratamientos de fertilización in vitro, específicamente una técnica de selección de embriones.

viernes, 6 de febrero de 2015

Revelan el secreto del único animal que hace la fotosíntesis

Esta babosa, que incorpora a su ADN genes del alga que come y los transmite a su descendencia, puede aportar pistas para mejorar la terapia génica.

Ser una planta es la máxima aspiración de una babosa marina que prefiere vivir de la luz del sol a tener que deambular por el fondo del mar en busca de comida. Se llama Elysia clorótica, tiene un aspecto que la asemeja a la hoja de una verdura y habita en las costas de Nueva Escocia hasta el sur de Florida. Como cambiar del reino animal al de las plantas lo veía complicado, ideó una estrategia alternativa.
“Elysia” se alimenta de un alga llamada Vaucheria litorea, que sí es autótrofa, es decir que lleva a cabo la fotosíntesis de la que obtiene comida gracias a la luz del sol y un puñado de nutrientes que obtiene del agua. La mayor aspiración de Elysia. El alga, igual que las plantas, puede hacerlo gracias a sus cloroplastos, las estructuras donde se lleva a cabo la fotosíntesis. Así que Elysia ha decidido robárselos.
Empeñada en facilitarse el avituallamiento diario, la babosa ha aprendido a digerir al alga sin dañar los preciados cloroplastos, capaces de transformar la luz del sol en comida. Así que los trata con sumo cuidado y las integra en sus células digestivas. Gracias a esta estrategia sus aspiraciones se han visto cumplidas y se las arregla para vivir durante meses sin probar bocado, simplemente alimentándose de la luz del sol. Esta rebuscada estrategia ha hecho famosa a Elysia como el primer animal capaz de realizar la fotosíntesis


El robo de los cloroplastos
A los biólogos les intrigaba cómo era posible que la babosa fuera tan selectiva como para no digerir una parte del alga, justamente la que necesitaba para su propósito. Pero su mérito va mucho más allá. Resulta que este molusco de apenas seis centímetros tiene en su cromosoma genes del alga indispensables para mantener en buen estado los cloroplastos que le roba.
De forma que se ha convertido también en el primer caso de transferencia de genes funcionales de una especie multicelular a otra para envidia de muchos investigados. Y es que esa transferencia genética es precisamente el objetivo de la escurridiza terapia génica como panacea para corregir enfermedades de base genética en los seres humanos.
Sí se sabe que las bacterias se intercambian genes entre ellas, para aumentar sus posibilidades de supervivencia e incluso la capacidad de resistir a los antibióticos. Pero se trata de organismos unicelulares. Y esta es la primera vez que se ha visto este proceso entre seres más complejos y además de dos reinos diferentes. Este “envidiable” proceso se denomina transferencia horizontal de genes. Y a este excepcional hecho hay que unirle otro no menos llamativo, mencionado antes, su capacidad para establecer una simbiosis con un orgánulo celular, en lugar de con otro ser vivo, como es lo habitual.
Aunque las estrategias de la babosa se conocen desde hace tiempo, The Biological Bulletin acaba de publicar la primera evidencia directa de que los cromosomas de esta babosa de mar verde brillante con aspecto de hoja tienen algunos genes que provienen de las algas que se come. Estos genes ayudan al molusco a mantener los procesos fotosintéticos dentro de su intestino, lo que le facilitan toda la comida que necesita durante una larga temporada.
Otro intrigante hallazgo, ¿cómo un gen que come la babosa puede ser luego funcional e integrarse correctamente en su genoma?, que abre paso a otra inquietante pregunta, ¿los genes que comemos pueden integrarse en nuestro genoma? Y detrás de este interrogante se deslizan mucho más..



¿Modelo de terapia génica?
Lógicamente los investigadores se preguntan si este molusco marino que aspira a ser una planta es un buen modelo para una terapia humana Probablemente no, argumentan, pero está claro que averiguar el mecanismo de esta transferencia de genes de origen natural puede ser muy instructivo para futuras aplicaciones médicas, señala uno de los autores del estudio, Sidney K. Pierce, profesor emérito de la Universidad del Sur de Florida.
Se sabe desde 1970 que Elysia "roba" los cloroplastos del alga Vaucheria litorea y los incorpora a sus propias células digestivas. Una vez dentro, los cloroplastos siguen haciendo la fotosíntesis hasta nueve meses, que es mucho más tiempo de lo que funcionan en las algas. Gracias a este proceso de la fotosíntesis, se producen en el interior de la babosa los carbohidratos y lípidos necesarios para su nutrición, sin que tenga buscarlos e ingerirlos.
"Este trabajo confirma que uno de los genes del alga necesarios para reparar los daños en los cloroplastos y mantenerlos en funcionamiento está presente en el cromosoma de la babosa", explica Pierce. Pero aún hay más, el gen incorporado se transmite a la siguiente generación. El sueño de todo el que se dedica a la terapia génica: una que sea definitiva y se transmita de padres a hijos en patologías hereditarias: "El gen se incorpora en el cromosoma de la babosa y se transmite a la siguiente generación”.
La descendencia sólo tiene que “robar” los cloroplastos de las algas, ya que los genes para mantener los cloroplastos ya están presentes en el material genético que han recibido de sus progenitores, aclara Pierce. Por cierto, ese robo de cloroplastos se denomina cleptoplastia, por analogía con la cleptomanía, una patología que lleva a las personas a robar para satisfacer un impulso, más que por un motivo económico.
"Es imposible que los genes de un alga puedan funcionar dentro de una célula animal", dice Pierce. "Y sin embargo, aquí lo hacen y permiten que el animal dependa de la luz del sol para su nutrición. De forma que si algo le sucede a su fuente de alimento, tiene una forma de no morir de hambre hasta que encuentre más algas para comer."
Esta adaptación biológica es también un mecanismo de evolución rápida, explica Pierce. "Cuando se produce una transferencia exitosa de genes entre especies, la evolución puede ocurrir básicamente de una generación a la siguiente", señala, en lugar de requerir miles de años.

jueves, 5 de febrero de 2015

Crean piel electrónica con “sexto sentido”



Científicos de Alemania y Japón desarrollaron un nuevo sensor magnético que se aplica a la piel y podría dotar a los humanos con lo que se denomina magnetorrecepción.

Este “sexto sentido” es lo que le permite a muchos animales detectar campos magnéticos para su orientación y navegación.
La lámina de sensores es lo suficientemente delgada, robusta y maleable para aplicar y adaptar a cualquier parte de la piel humana. Las aves en vuelo conocen su posición, altura y dirección gracias a la magnetorrecepción.
Es un sentido que está presente en las bacterias, insectos como las abejas y otros vertebrados como los tiburones. Les permite detectar campos magnéticos para poder orientarse, navegar y regresar a su lugar de origen. Los seres humanos, sin embargo, no tienen la habilidad de percibir ese magnetismo de forma natural. Ahora, sin embargo, una investigación realizada conjuntamente entre el Instituto Leibniz de Investigación sobre Estados Sólidos y Materiales (IFW Dresde), la Universidad Técnica de Chemnitz, en Alemania, y las universidades de Tokio y Osaka, en Japón, presenta esa posibilidad.
El equipo de investigadores, encabezados por el doctor Denys Makarov, del IFW Dresde, lograron desarrollar una piel electrónica con un sistema sensorial magnético que dota al usuario de un “sexto sentido” capaz de percibir la presencia de campos magnéticos estáticos o dinámicos.
Los sensores permiten “sentir” o percibir orientación con base en el campo magnético normal de la Tierra, sin la necesidad de una brújula o un GPS satelital. El usuario podría recibir la sensación a través de una vibración o en algún dispositivo móvil.

miércoles, 4 de febrero de 2015

Reino Unido vota a favor de la creación de bebés con tres progenitores

El Reino Unido será el primer país en permitir la concepción in vitro de niños de tres progenitores para prevenir enfermedades hereditarias graves, después de que la Cámara de los Comunes aprobó ayer la medida, informó La Tercera que cita como fuente a AFP

La moción recibió 382 votos a favor y 128 en contra, ignorando a unos detractores que creen que se ha cruzado una línea ética peligrosa y que se abre la era de los bebés "de diseño".
Los partidos dieron libertad de voto a sus diputados.
Una vez la Cámara de los Lores sancione la moción, como se espera, los primeros niños resultado de esta técnica podrían nacer en 2016.