MÚSICA DESDE OTRAS COORDENADAS

Creadas por primera vez “máquinas vivientes” con células animales

Científicos de EE UU presentan unos “organismos reprogramables”, a medio camino entre un robot y un ser vivo

Cuatro jóvenes científicos estadounidenses han creado por primera vez “máquinas vivientes”, elaboradas con células animales y capaces de llevar a cabo tareas muy sencillas. Los investigadores, financiados por el Departamento de Defensa de EE UU, creen que sus “organismos reprogramables” podrían servir en un futuro todavía muy lejano para aplicaciones médicas —como la detección de tumores, la eliminación de la placa de las arterias y el reparto inteligente de fármacos dentro del cuerpo humano— e incluso para operaciones de restauración ambiental de lugares contaminados.


Los autores de estas máquinas vivientes son dos biólogos, Michael Levin y Douglas Blackiston, y dos expertos en robótica, Josh Bongard y Sam Kriegman. Los investigadores han empleado como ladrillos dos tipos de células de la rana de uñas africana: las células de su corazón (contráctiles) y las de su piel (más pasivas). Durante meses, los científicos han utilizado un superordenador para simular miles de agregados celulares de diferentes formas e intentar predecir su comportamiento. Los diseños más prometedores se llevaron a cabo. El principal resultado es una máquina biológica de medio milímetro, con unos pocos cientos de células, capaz de moverse en una dirección determinada por los científicos (pincha aquí para ver su funcionamiento).


“Parece que estos biobots son una tercera clase de materia animada: no son robots ni son, estrictamente, organismos. Creo que estos biobots obligarán a los biólogos y a los filósofos a repensar nuestras definiciones de la vida y de lo que es una máquina. En el futuro, ¿los organismos diseñados por ordenador deberían tener los mismos derechos que las personas y los animales evolucionados naturalmente?”, se pregunta Josh Bongard, de la Universidad de Vermont.


Michael Levin reconoce que sus criaturas inducen a muchas preguntas. Los biobots están formados por células de rana, pero ni tienen forma de rana ni actúan como una rana. El biólogo cree que estos nuevos organismos servirán para entender grandes reglas de la vida hasta ahora invisibles. Lo explica con un ejemplo: ninguna hormiga tiene el plano del futuro hormiguero, pero todas cooperan para hacer uno. ¿Cómo habría que modificar genéticamente a las hormigas para que construyeran un hormiguero con dos entradas en lugar de una? Los científicos no tienen ni idea.


“La gran pregunta aquí es: ¿Cómo cooperan las células para construir cuerpos complejos y funcionales? ¿Cómo saben qué tienen que construir? ¿Qué señales intercambian entre ellas?”, reflexiona Levin, de la Universidad Tufts, cerca de Boston. “Una vez que descubramos cómo incitar a las células a construir estructuras específicas, no solo tendremos un impacto enorme en la medicina regenerativa —construyendo partes del cuerpo o induciendo su regeneración—, sino que podremos utilizar estos mismos principios para mejorar la robótica, los sistemas de comunicación y, quizás, las plataformas de inteligencia artificial”, calcula Levin.


Sus biobots, elaborados con cientos de células de rana, son solo una prueba de concepto. “Mostramos un modelo escalable para crear nuevas formas de vida funcionales”, señalan los autores en su investigación, publicada este lunes en la revista especializada PNAS. “Si logramos automatizar la fabricación de los diseños por ordenador, podríamos concebir enormes enjambres de biobots. Y estos podrían incluso ser capaces de unirse en tamaños cada vez mayores. Podríamos tener biomáquinas muy grandes en el futuro”, plantea como hipótesis Bongard. Su equipo ya ha hecho simulaciones de hasta 270.000 células. Un cuerpo humano tiene unos 30 billones.


Los autores dibujan un futuro en el que se harían “sistemas vivos a medida para una amplia gama de funciones”. En su laboratorio ya han diseñado un biobot con un agujero en el centro que, según los científicos, se podría utilizar como un bolsillo en el que transportar o neutralizar sustancias tóxicas. Las simulaciones del superordenador también predicen que, si se juntan varias de estas biomáquinas, se moverían de forma espontánea en círculos, empujando lo que encontrasen a su paso hasta un punto central. “Quizás, en el futuro, se podrían liberar en el océano grandes enjambres de biobots, para que reuniesen los microplásticos en grandes cúmulos que pudiesen ser recogidos por barcos. Al final, como los biobots son 100% biodegradables, se convertirían en alimento para la vida marina”, plantea Bongard.


“Otros enjambres podrían encontrar pequeñas cantidades de metales pesados en suelos contaminados. Y, si es posible hacerlos de un tamaño lo suficientemente pequeño, los biobots podrían flotar en el aire y recoger partículas contaminantes”, prosigue el experto en robótica.


El biólogo y físico Ricard Solé aplaude el nuevo trabajo, “estimulante y rompedor”, pero subraya que algunas de las aplicaciones imaginadas por los autores “todavía están a años luz”. Solé, de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, es experto en sistemas complejos, como la inteligencia colectiva de las hormigas. “El equipo de Levin ha dado un salto importante en biología sintética, pero esos miniorganismos necesitarán sensores para poder hacer cosas complejas. Añadir esos sensores será el salto cualitativo que habrá que dar en el futuro”, opina Solé.


La química Berta Esteban Fernández de Ávila lleva cinco años en la Universidad de California en San Diego desarrollando microrrobots, a veces combinándolos con células vivas, como espermatozoides. A su juicio, la estrategia del equipo de Levin tiene “muchísimas posibilidades”, sobre todo en aplicaciones como la microcirugía dentro del cuerpo humano. “Independientemente de la toxicidad de las células, habría que asegurar una forma de inactivarlas después de realizar la función deseada. Por dar un ejemplo, a veces aplicamos microrrobots en el estómago y aprovechamos la acidez del propio fluido gástrico para desactivarlos”, advierte la investigadora.


Levin explica que sus biobots no se multiplican. “Básicamente, se quedan como están y se disuelven en una semana”, apunta. Sin embargo, su investigación sí plantea la posibilidad de añadir a las células la capacidad de reproducirse. “Sería un camino arriesgado. Sin embargo, puede terminar siendo una de las mejores rutas para abordar los importantes desafíos ecológicos que plantea el cambio climático”, opina Bongard.


“Es difícil saber ahora si esta tecnología podría tener consecuencias no deseadas o cómo alguien podría abusar de ella. Pero creemos que, si esta tecnología madura, podríamos necesitar una regulación. Ya está ocurriendo con la inteligencia artificial y con la robótica, que durante mucho tiempo estuvieron sin regular”, remacha Bongard.

Miércoles, 08 Febrero 2017 06:42

Bienvenidos al Antropoceno

Bienvenidos al Antropoceno

Las evidencias científicas que respaldan la teoría del Antropoceno son cada día más robustas y contundentes, y probablemente sea cuestión de tiempo que el término acabe siendo formalmente aceptado por la comunidad científica internacional

Hasta tal punto estamos los seres humanos alterando actualmente los procesos biogeofísicos y biogeoquímicos esenciales de nuestro planeta que muchos investigadores sugieren que estamos ya inmersos en una nueva unidad formal dentro de la escala temporal geológica de la Tierra: el Antropoceno, una nueva época geológica dentro del periodo Cuaternario en la cual los humanos estaríamos sobrepasando con nuestras actividades los umbrales de seguridad de varios parámetros ambientales claves para el correcto funcionamiento de la ecosfera.


Pese a no haber sido aún reconocido formalmente por la comunidad científica internacional, lo cierto es que la noción de Antropoceno está penetrando con muchísima fuerza en la literatura científica de todo el mundo. Según apuntan sus defensores, uno de los mayores éxitos de este nuevo término radica, precisamente, en su capacidad para albergar geológicamente y de forma satisfactoria la situación de excepción ecológico-social en la que nuestro planeta se halla en los inciertos albores del siglo XXI.


Con el objetivo de clarificar la validez científica del Antropoceno, en el año 2008 se presentó una propuesta a la Comisión Internacional de Estratigrafía para evaluar si este concepto tenía o no mérito científico como una nueva unidad geocronológica de la Tierra; y, si lo tuviese, resolver cuándo habría comenzado. Tras varios años de intenso trabajo, las certidumbres científicas cosechadas por el Grupo de Trabajo sobre Antropoceno (GTA) respecto a la validez científica del término han sido bastante convincentes . Igualmente notables han resultado ser los avances obtenidos respecto al momento histórico en el cual situar el comienzo de esta nueva época geológica (o, lo que es lo mismo, dónde establecer la frontera geológica entre el Holoceno y el Antropoceno). Como veremos a continuación, son tres las propuestas que, a día de hoy, cuentan con un mayor respaldo científico al respecto.


La primera de ellas, conocida como la teoría del “Antropoceno temprano”, emplaza el inicio de esta nueva época geológica en el Neolítico, con la domesticación de especies y el desarrollo de la agricultura y la ganadería. Según apunta esta hipótesis, el cambio sociocultural que supuso pasar de organizarse alrededor de pequeños grupos nómadas de cazadores-recolectores a constituir asentamientos humanos basados en las actividades agropecuarias conllevó una modificación del sistema biofísico global (expresada fundamentalmente a través de los cambios de uso del suelo y del aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera) que, según sostienen sus principales defensores, podría ser considerado como el inicio del Antropoceno.


La segunda teoría sobre el comienzo del Antropoceno sitúa su inicio hacia finales del siglo XVIII y principios del XIX, con el arranque de la Revolución Industrial. Esta hipótesis fue la que originalmente defendieron los padres del término Antropoceno allá por el año 2000, argumentando que los efectos de las actividades humanas se hicieron claramente perceptibles a escala global a partir de este momento (sobre todo aquellos relacionados con las concentraciones atmosféricas de CO 2 y CH 4 detectadas en los testigos de hielo glaciar). Estudios recientes han puesto de manifiesto como los productos asociados a las actividades extractivas -como los materiales de construcción o los metales procesados- representarían otro importante marcador estratigráfico que señalaría un cambio notorio en las características de los depósitos antropogénicos durante el inicio de la Revolución Industrial.


Por último, la tercera gran teoría sobre el inicio del Antropoceno sostiene que éste comenzó a mediados del siglo XX, con el fenómeno de rápidas e intensas transformaciones sociales, económicas, científicas, tecnológicas y biofísicas que tuvieron lugar a escala planetaria tras el final de la Segunda Guerra Mundial. Según sus defensores, este fenómeno, conocido como la Gran Aceleración, habría impulsado un fuerte incremento poblacional y un potente aumento en el consumo per cápita de recursos que, junto al posterior proceso de globalización económica, habrían sumido al planeta Tierra en un nuevo estado de cambios drásticos inequívocamente atribuible a las actividades humanas.


De entre estas tres grandes hipótesis, las últimas investigaciones realizadas por el GTA se inclinan a ubicar el inicio del Antropoceno hacia mediados del siglo pasado, es decir, con el comienzo de la Gran Aceleración. Las razones principales que han llevado a estos investigadores a descartar las opciones del Neolítico y de la Revolución Industrial como el inicio formal del Antropoceno han sido, fundamentalmente, que ambos acontecimientos sucedieron -cada uno de ellos por separado- de manera diacrónica en todo el planeta, y, como es sabido, los límites cronoestratigráficos en geología han de establecerse siempre en base a medidas sincrónicas globales. Así, el proceso por el cual los seres humanos fuimos desarrollando la agricultura y la ganadería durante el Neolítico no fue un fenómeno que sucediese de forma simultánea en todas las regiones del planeta sino que estuvo separado por miles de años. Estudios recientes desarrollados sobre horizontes edáficos vinculados a las primeras prácticas agropecuarias así lo sugieren. Del mismo modo, la Revolución Industrial, aun tratándose de un proceso mucho más comprimido en el tiempo que la neolitización , fue también un evento diacrónico en el espacio y en el tiempo que, para el caso de muchos países, realmente no termina de producirse hasta mediados del pasado siglo.


De este modo, las principales averiguaciones científicas reunidas durante los últimos años parecen indicar que fue el excepcional aumento de las actividades humanas acontecido desde mediados del siglo XX lo que, definitivamente, habría sumido al planeta Tierra en una nueva época de cambios rápidos, intensos y globalizantes que representaría el inicio de la Gran Aceleración y, con ello, el comienzo del Antropoceno.


Lo interesante de todos estos cambios es que, además de tener la capacidad global de modificar la dinámica “natural” del planeta, habrían ido originando con el paso de los años diversos registros estratigráficos reconocibles para la geología. Tal y como apuntan los trabajos realizados por el GTA, entre l as principales transformaciones antropogénicas asociadas a registros estratigráficos detectables encontraríamos: i) la dispersión mundial de isótopos radiactivos procedentes de las pruebas nucleares que se iniciaron a mediados de la década de los cuarenta ; ii) la alteración global del ciclo del nitrógeno ocurrida a partir de la intensificación agrícola facilitada por el uso masivo de fertilizantes artificiales; iii) la creación y dispersión planetaria de nuevos materiales fabricados por el ser humano, como los plásticos y las fibras sintéticas; iv) la difusión global de contaminantes vinculados a las actividades industriales, incluidos los contaminantes orgánicos persistentes y los metales pesados; v) la pérdida de biodiversidad y el avance de especies invasoras en todo el planeta ; vi) la modificación humana del sistema climático mundial debido al aumento acelerado de los niveles atmosféricos de CO 2 a partir, fundamentalmente, de mediados del siglo XX ; y vii) la alteración de los depósitos y flujos de materiales pétreos granulados correspondiente tanto al transporte deliberado de materiales (minería, construcción, urbanización) como al efecto indirecto producido por las grandes presas fluviales.


De entre todas estas transformaciones antropogénicas, son varias las que habrían logrado imprimir, según los geólogos, un sello estratigráfico detectable sobre el planeta; sellos todos ellos que podrían ser utilizados formalmente como pistoletazo de salida del Antropoceno. Sin embargo, y tal y como apuntan las últimas investigaciones del GTA, el evento más apropiado para situar el nacimiento oficial del Antropoceno sería la primera detonación nuclear, llevada a cabo en el desierto de Alamogordo, en Nuevo México, el 16 de julio de 1945. Según argumentan estos científicos, los isótopos radiactivos liberados a partir de los primeros ensayos nucleares (ensayos que alcanzaron su máximo de emisiones a comienzos de la década de los sesenta ) habrían modificado para siempre, y de un modo sincrónico, el registro químico-estratigráfico global de nuestro planeta, siendo de este modo el candidato idóneo para representar geológicamente el comienzo del Antropoceno.


Las evidencias científicas que respaldan la teoría del Antropoceno son cada día más robustas y contundentes, y probablemente sea cuestión de tiempo que el término acabe siendo formalmente aceptado por la comunidad científica internacional. Hasta entonces, no cabe duda de que se trata de un concepto útil y consistente cuyo enorme potencial mediático-reflexivo puede contribuir positivamente -tanto desde el punto de vista político como cultural- a una mayor toma de conciencia global sobre la delicada situación socio-ecológica en la que se encuentra nuestro planeta y nuestra especie en los albores del nuevo milenio.


Este artículo ha sido escrito en base a un artículo más extenso del mismo autor: Aguado, M. (2017). Llamando a las puertas del Antropoceno. Iberoamérica Social: revista-red de estudios sociales VII, pp. 42-60.
Fuente: http://www.eldiario.es/ultima-llamada/amanecer-nueva-epoca-bienvenidos-Antropoceno_6_607249283.html

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