El ADN, la llave maestra de la evolución humana

Los avances en genética incorporan matices fundamentales al clásico debate sobre si nacemos o nos hacemos. Las mutaciones esconden la clave de esta revolución en ciernes


Como objeto químico, el ADN puede reclamar una nutrida lista de padres: Mendel, Bateson, Luria, Delbrück, McClintock, Chargaff, Franklin, Watson, Crick, Venter. Como objeto de polémica, sin embargo, el ADN se puede rastrear hasta un solo nombre, y uno bien notable. El de Francis Galton, el primo listo de Darwin, como se le llama a veces con ingeniosa mala uva (contra Darwin, se entiende).


Fue Galton quien planteó la forma moderna del gran debate “naturaleza contra crianza” (tiene más sonoridad en inglés: nature vs nurture). ¿Nacemos o nos hacemos? El ADN se suele identificar con el “nacemos”, y el aprendizaje, con el “nos hacemos”. Pero esto no es más que un error generalizado y persistente. La realidad es mucho más interesante que todo eso.


El ADN es la forma en que la crianza se graba en nuestra naturaleza. El zoólogo y escritor británico Matt Ridley lo llama nature via nurture, a la naturaleza mediante la crianza, en una solvente paráfrasis del dilema galtoniano. Esta es la clave para entender el ADN como objeto de polémica.


Pese a la actual manía de las redes sociales, el mejor índice para evaluar la importancia de un problema sigue siendo la edición de los mejores libros. Y el ADN se ha llevado cuatro de estos óscar en los últimos meses. Mi gran familia europea, de Karin Bojs; El ADN dictador, de Miguel Pita; El gen, de Siddhartha Mukherjee, y Breve historia de todos los que han vivido, de Adam Rutherford.


Tomemos el cáncer. Pocos cánceres son hereditarios, pero todos son genéticos, porque se deben a una acumulación de mutaciones en el texto del ADN de nuestras células. Cada una de nuestras neuronas o de nuestras células del hígado lleva una copia del genoma humano entero y gracias a eso puede funcionar. El ADN no es solo el vehículo de la herencia de padres a hijos, sino también el manual de funcionamiento de cada una de nuestras células durante toda nuestra vida.


El tratamiento del cáncer ya se está beneficiando de la tecnología del ADN, pese a que la oncología genómica está solo en sus comienzos. Los líderes de esta disciplina, como Bert Vogelstein, calculan que los principales tumores se deben a la acumulación a lo largo de la vida de media docena de mutaciones clave de entre las miles que acumula cualquiera de nuestras células, y en particular las cancerígenas. Estas mutaciones son distintas en cada tipo de tumor. En las mujeres con cáncer de mama, por ejemplo, ya es una práctica común analizar sus genes clave, porque de ello depende el tratamiento óptimo, sea una modesta quimio o una radical extirpación preventiva de las mamas. Esta estrategia se está generalizando en otros tipos de cáncer.


Entonces, ¿el cáncer es naturaleza o crianza? Es las dos cosas. Todos hemos visto esas fotos de una familia en la que tres generaciones de mujeres han muerto de cáncer de mama. En este caso, la herencia es la que pesa: las mutaciones con las que esas mujeres nacieron fueron la causa de su destino fatal. Un caso más común es que alguna mutación u otra venga puesta de nacimiento y que el resto se haya adquirido durante la vida, a veces por factores cancerígenos como el humo del tabaco o la radiación ultravioleta de la luz solar. Y otras veces —muchas otras veces—, por mero azar. Este es un concepto importante al que dedicaremos un párrafo.


Los últimos resultados de los grandes proyectos de genómica del cáncer demuestran que, en efecto, un tercio de los cánceres que afligen al mundo se deben a hábitos de vida arriesgados, como fumar, abrasarse en la playa o comer más de lo estrictamente aconsejable. Pero los dos tercios restantes no son culpa del paciente, sino producto del azar. Desde que el óvulo y el espermatozoide se fecundan, nuestras células se dividen cientos, miles o decenas de miles de veces, según a qué tipo pertenezcan. En cada una de esas divisiones hay que replicar el genoma entero, hecho de 3.000 millones de letras (las bases del ADN, gatacca...), y por muy preciso que sea el sistema de replicación del ADN, ocurren errores que se propagan a las siguientes generaciones celulares. De ese azar provienen dos de cada tres cánceres.


Pero, sea cual sea el origen de una mutación clave —o sea de quien sea la culpa de que haya ocurrido—, pocos científicos y médicos dudan de que su detección sea esencial para decidir el tratamiento. El ADN es naturaleza y crianza o, como diría Ridley, naturaleza por vía de crianza. Durante nuestra vida, el entorno y el mero azar se hacen carne en la secuencia genética de cada una de nuestras células.


El cáncer es un buen ejemplo para ilustrar las complejas armonías internas de la cuestión “nace o se hace” que centra nuestro debate. Pero es solo un ejemplo. El desarrollo del cerebro y la enfermedad mental es un tópico muy relacionado con este tema, aunque no lo parezca. Fred Gage, del Instituto Salk de California, ha demostrado en los últimos años que nuestro cerebro es un mosaico de clones neuronales con genomas distintos. Como en el desarrollo del cáncer, las distintas zonas de nuestro cerebro han acumulado mutaciones durante la proliferación celular desde el desarrollo fetal hasta la vida adulta.


Hay varios tipos de mutaciones —la favorita de los teóricos es el cambio de una sola letra, como gatacca, gacacca—, pero la que más llama la atención en nuestro cerebro es de una naturaleza bien distinta. La mitad del genoma humano es un vertedero de residuos de transposones, o elementos móviles, segmentos de ADN que contienen la información (gatacca...) para sacar copias de sí mismos que se insertan en otros lugares del genoma.


Casi todos esos transposones son meros fósiles genómicos, pero Gage ha descubierto uno (su nombre es ¬LINE 1) que sigue activo en mi genoma y en el tuyo, desocupado lector. Salta de un lugar a otro mientras nos desarrollamos en el útero y vivimos fuera de él, y sobre todo en las células destinadas a formar nuestro cerebro. Cuando LINE 1 cambia de posición en una célula madre del cerebro, todas sus descendientes heredan la nueva posición, aunque algunas de ellas añaden otro salto al anterior, y así sucesivamente.


Un transposón como LINE 1 es un texto de ADN que significa “creced y multiplicaos”. La descubridora de estas líneas de código esenciales en la evolución fue la genetista más brillante del siglo XX, Barbara McClintock, a quien tardaron 40 años en darle el Premio Nobel por alguna razón que nadie ha sabido explicar de manera convincente.


McClintock no solo demostró que hay elementos de ADN que saltan por el genoma —la razón por la que le dieron el Nobel—, sino algo mucho más importante, aunque no para la Academia Sueca: que esos saltos de un lugar del genoma a otro eran una respuesta al entorno y, por tanto, importantes para el desarrollo y la evolución de un organismo. Esta es la clase de percepción que transforma una ciencia, pero solo después de un par de siglos. Roma tardó cuatro en perdonar a Galileo, así que la comunidad científica ya está tardando en rehabilitar las ideas fundamentales de McClintock. El miedo a los trols no es buen consejero en ciencia.


Otra cuestión esencial, y de rabiosa actualidad, es la epigenética. Los psicólogos baratos, los vendedores de cosméticos y los acólitos de las religiones modernas están convirtiendo la epigenética en un lema, un eslogan o una bandera de sus prejuicios. Para ellos, la epigenética viene a revelar que la genética se equivoca, que al final es el efecto del entorno el que cuenta. Dadme un bebé y os devolveré un genio, como decía Skinner, el titán de la psicología conductista que dominó en la primera mitad del siglo XX. Otro error. Si le das un bebé a Skinner, lo que devolverá no es un genio, sino otro psicólogo tan confundido como el propio Skinner.


Nacemos con docenas de talentos codificados en nuestro ADN. Por eso no se puede enseñar a hablar a un perro, pero sí a cualquier bebé humano. Y también hay diferencias entre unos bebés y otros en su capacidad para aprender un lenguaje. Es la lotería genética que te toca al nacer, igual que ser alto o bajo, guapo o feo. Ante estas evidencias, hay una actitud común entre los científicos sociales. Consiste en aceptar que los genes puedan afectar a nuestros rasgos físicos, pero no a nuestra psicología. Otro error.


El córtex (o corteza) cerebral, la sede de nuestra mente, no es más que un trozo del cuerpo. Se forma mediante los mismos procesos biológicos que el hígado, los riñones o las manos. Una jerarquía de genes activos o inactivos instruye a las células a adoptar un destino, una tarea, una forma. Tu mano y tu pie están hechos exactamente de los mismos tejidos y tipos celulares, pero tienen una forma distinta porque algunos genes clave perciben su posición en el todo y reaccionan en consecuencia. En las distintas regiones del cerebro ocurre lo mismo, y depende de las variantes genéticas particulares que uno lleve de nacimiento y también de las que haya desarrollado durante el crecimiento. Nuestra psicología básica está escrita en el genoma, a veces con claridad, las más de las veces a través de caminos inextricables. Unos caminos que solo la neurociencia podrá descifrar.


En realidad, epigenética significa “encima de los genes”. Son unos cambios genéticos que no se deben a verdaderas mutaciones (cambios en la secuencia, como gatacca gacacca), sino a otras cosas que se pegan encima de la secuencia y la hacen más o menos accesible a los sistemas que leen los genes. Las dos cosas esenciales que se pegan ahí son unas proteínas llamadas histonas y algunos de los radicales más simples de la química orgánica, como el metilo (–CH3). Pese a no afectar a la secuencia, estas cosas que se le pegan encima aguantan varias generaciones, ya sea de células en proliferación o de personas en reproducción.


La epigenética no es lo contrario de la genética. Es un nivel de regulación que permite al ADN responder al entorno. Y las proteínas que lo permiten están codificadas en el genoma, como todas las proteínas que constituyen nuestro cuerpo. Y nuestra mente.


Lo anterior es lo esencial sobre el ADN como objeto de polémica, pero ni mucho menos lo único. La evolución biológica es un producto del ADN. Esta vez no del ADN que está en nuestras neuronas ni en las células de nuestra piel, sino del que nos pasamos de una generación a otra. También está en nuestras células, pero solo en unas muy infrecuentes y especiales: la línea germinal, las células que generan nuestros óvulos y espermatozoides.


Allí ocurren unas mutaciones muy similares a las que causan el cáncer en las células de la piel o la esquizofrenia en el tejido cerebral en desarrollo. Pero ahí esos cambios no tienen efecto en la persona que los sufre, sino en sus hijos, sus nietos y toda su descendencia. Esta es la materia prima de la evolución, su sustrato genético y molecular. En el genoma de cada uno de nosotros está escrita la historia evolutiva de la especie. Mejor dicho, de la pequeña parte de la especie que ha logrado sobrevivir en los últimos millones de años, unos tiempos duros anegados de hambrunas, sequías, guerras y penalidad general. El ADN es una ventana de precisión que tenemos abierta para entender el pasado de la especie.


El ADN es también la gran esperanza que tenemos de luchar contra las enfermedades raras, esas 3.000 condiciones hereditarias que afectan cada una a muy poca gente y, por tanto, tienen muy difícil atraer inversiones de la industria farmacéutica, pero que en conjunto suponen una pesada carga para una fracción sustancial de la población. La esperanza de ir encontrando poco a poco tratamientos para cada una de ellas es poco realista. Más eficaz puede ser investigar remedios contra lo que esas 3.000 dolencias tienen en común: un error en el ADN.


Esta será, previsiblemente, una de las cuestiones más polémicas de la biomedicina del futuro próximo. Con técnicas de edición genómica como CRISPR, los científicos tienen al alcance de la mano un procedimiento capaz de erradicar las enfermedades raras: consiste en corregir las mutaciones responsables en el embrión humano, o incluso en el óvulo o el espermatozoide que lo generan. Eso no solo eliminará la enfermedad rara en los hijos, sino también en toda la progenie que generen por los siglos de los siglos.
El ADN ha puesto la futura evolución humana al alcance de nuestra técnica. Como todo método, sin embargo, se podrá usar bien o mal. Ojalá seamos inteligentes, aunque solo sea para variar.

Células de sangre al microscopio. UIG

 

Dos investigaciones logran generar las células precursoras de la sangre en la placa de cultivo

 

 

Crear sangre parece un ingenio arcano de los alquimistas, una quimera ilusoria, una novela de Dan Brown. Pero los científicos han dado un gran paso hacia la creación de células de la sangre a partir de células madre. Lo han hecho con células humanas, aunque el último paso implica trasplantar las células precursoras de la sangre (células madre hematopoyéticas) a la médula ósea de ratones. El trabajo tiene implicaciones para el tratamiento de la leucemia, y también para el cribado de nuevos fármacos.

Dos grupos de científicos, del Hospital Infantil de Boston y el Weill Cornell Medicine de Nueva York, han conseguido mediante estrategias distintas derivar de células madre un tipo especial de ellas especializado en generar las células sanguíneas, desde los glóbulos rojos que trasportan el oxígeno de los pulmones a los tejidos hasta el equipo diverso de linfocitos (o glóbulos blancos) que constituyen nuestro sistema inmune. Es un avance que muchos habían intentado antes sin éxito. Y pone a tiro de piedra la creación de sangre humana al servicio de la medicina.

Los biólogos del desarrollo sabían ya que una sola célula madre hematopoyética (generadora de sangre, literalmente) puede generar toda la notable variedad de linfocitos que discurren por nuestras venas y nos permiten sobrevivir a las infecciones por virus y bacterias, además de los glóbulos rojos. Esas células madre, o precursoras de la sangre, residen en la médula ósea. Es allí donde se origina todo el contenido celular y la sabiduría de nuestra sangre. Durante toda la vida. A esto se debe la capacidad curativa de los trasplantes de médula.

“La capacidad de manufacturar células madre hematopoyéticas en el laboratorio entraña una promesa enorme para la terapia celular”, dicen en Nature Carolina Guibentif y Berthold Göttgens, científicos de células madre del MRC (Medical Research Council británico) y la Universidad de Cambridge, no relacionados con el estudio. Estos dos investigadores subrayan también los obstáculos que aún separan la fabricación de sangre de la práctica clínica.

En primer lugar, solo uno de los dos trabajos presentados en Nature (1 y 2) aborda una evaluación del riesgo de que las células precursoras de la sangre (hematopoyéticas) creadas con estas técnicas puedan generar células cancerosas, y solo por un tiempo limitado. Los investigadores han comprobado que sus células no generan leucemia (el cáncer de las células de la sangre) durante las 20 semanas posteriores al trasplante en ratones. Los analistas creen que hay que ampliar ese estudio más tiempo.

En los poquísimos casos en que la terapia génica (infectar a un paciente con el gen correcto que le falta), como en el tratamiento de los niños burbuja, se ha dado algún caso de leucemia inducida por la propia terapia. Para insertar el gen correcto en las células del paciente, el vector más eficaz hasta la fecha ha sido un retrovirus, un familiar del VIH (el agente del sida) que, como parte de su ciclo vital, se inserta en el genoma de su huésped. Según dónde se inserten, estos retrovirus pueden causar la activación de algún gen del cáncer, y causar así una leucemia.

En cualquier caso, como recuerdan Guibentif y Göttgens, las nuevas técnicas de edición genómica, como la flamante CRISPR, pueden lograr insertar los genes correctos sin necesidad de retrovirus, ni de ningún otro virus. CRISPR hace su trabajo y desaparece después. Ello, junto a su gran eficacia y facilidad de uso, le ha convertido en la estrella de los laboratorios de genética de medio mundo.

Quedan, por tanto, problemas técnicos importantes que resolver. Pero ya son solo esos problemas técnicos los que nos separan de la creación de sangre en el laboratorio. La ciencia está clara como el agua de una garganta fría.

 

 

     
  

 

DARWIN EN LAS VENAS


J. S.


Puede parecer que la sangre es un problema biológico menor en comparación con, por ejemplo, hacer un corazón, con todas sus células musculares (miocitos) latiendo en ondas coordinadas, o un cerebro, con sus circuitos sofisticados y su complejidad organizada en un objeto tridimensional. Y es cierto que la sangre, y los trasplantes de médula que la renuevan en algunos pacientes de leucemia, han sido pioneros en la prehistoria de la terapia celular. Pero eso se debe más a su facilidad de uso clínico que a su simplicidad.

La sangre, en realidad, es mucho más compleja de lo que parece. Sus leucocitos, o células blancas, encarnan un microcosmos darwiniano del que casi nunca somos conscientes. Cuando se nos cuela en la sangre algún agente infeccioso, los escasísimos leucocitos que, por casualidad, le reconocen, se las apañan para activarse y proliferar más que los demás. Ello requiere un sistema de reconocimiento y respuesta genómica de complejidad mareante, y que seguramente ha evolucionado a partir de un antiguo virus. Eso está a un paso de la magia.

 

 

  
     

Desarrollan método sencillo que usa luz para atacar el cáncer

 

Se busca activar a las células T, llamadas asesinas, hacia las enfermas, señala Minsoo Kim, de la Universidad de Rochester

La técnica es muy flexible y no tóxica, asegura el experto

 

Madrid.

 

La ciencia que busca aprovechar el sistema inmunológico para combatir el cáncer es complicada, pero un laboratorio del Centro Médico de la Universidad de Rochester (UR), en esa ciudad estadunidense, descubrió una manera simple y práctica de utilizar la luz y la óptica para tratar de dirigir las células inmunes asesinas hacia los tumores.

En un estudio publicado en la edición digital de la revista Nature Communications, el autor principal, Minsoo Kim, profesor de microbiología e inmunología en la UR e investigador del Instituto de Cáncer de Wilmot, describe su método como similar a enviar luz a una misión de espionaje para rastrear las células cancerosas.

La inmunoterapia es distinta de la radiación o la quimioterapia. En lugar de matar directamente las células cancerosas, le dice al sistema inmunológico que actúe de cierta manera estimulando las células T para atacar la enfermedad.

Existen o están en desarrollo varios tipos de inmunoterapia, incluyendo píldoras llamadas inhibidores de punto de control y la terapia de células T con CAR, que implica la eliminación de las células inmunes del paciente y alterarlas genéticamente para que busquen y destruyan las cancerosas.

 

Posibles reacciones

 

Sin embargo, el problema es que la inmunoterapia puede provocar que el sistema inmunológico reaccione exageradamente o de manera insuficiente, lamenta Kim. Además, las células cancerosas son evasivas y pueden esconderse de las T asesinas. Los tumores agresivos suprimen las defensas del organismo en las áreas que rodean la malignidad (microambiente), manteniendo las T fuera.

Si el sistema inmunológico reacciona poco, la única manera de modificarlo es bombeando más células T en el cuerpo, pero esto a menudo desencadena una tormenta de toxicidades que pueden apagar los órganos de un paciente.

El laboratorio de Kim se centró en cómo superar el ambiente inmunosupresor que crea el cáncer, en dos proyectos separados.

Un estudio biológico se centró en entender y desarrollar moléculas sensibles a la luz que podrían guiar eficientemente a las células T hacia los tumores. Así, descubrió que una molécula llamada canalrhodopsinas (CatCh), activa en las algas y sensible a la luz, podría introducirse en el sistema inmunológico por medio de un virus y activarse para controlar la respuesta de las células T al cáncer.

Matan Rapoport, gerente de licencias de UR Ventures, oficina de transferencia de tecnología de la universidad, ha solicitado la protección de patentes sobre este tema.

El otro trabajo se centró en inventar un chip Led para probarlo en ratones y que eventualmente podría implantarse en seres humanos. Para este proyecto, el laboratorio de Kim colaboró con científicos de óptica y fotónica de la UR. El equipo evaluó sus métodos en roedores con melanoma en las orejas. Los animales llevaban una pequeña batería que enviaba una señal inalámbrica al chip, lo que permitía a los investigadores encender de forma remota la luz sobre el tumor y las áreas circundantes, dando a las células T un impulso para su función de matar el cáncer.

El control óptico fue suficiente para permitir que el sistema inmunológico casi borrara el melanoma sin efectos secundarios tóxicos, según las conclusiones del estudio. Kim señala que los trabajos futuros determinarán si la señal Led inalámbrica puede transmitir luz a un tumor profundo del cuerpo en lugar de en la superficie y todavía tener la capacidad de estimular las células T para que lo ataquen.

Actualmente, menos de 40 por ciento de los pacientes que reciben inmunoterapia obtienen buenos resultados, aunque los que sí responden a menudo son mucho mejores. Kim enfatiza que su descubrimiento está destinado a combinarse con la inmunoterapia para hacerla más segura, más eficaz y rastreable.

Con las mejoras, apunta Kim, el método óptico podría permitir a los médicos ver, en tiempo real, si la terapia contra el cáncer está alcanzando su objetivo. Actualmente, cuando un paciente recibe inmunoterapia, debe esperar varias semanas y luego someterse a escáneres de imágenes para averiguar si el tratamiento funcionó.

La belleza de nuestro enfoque es que es altamente flexible, no tóxico y se centra en la activación de las células T para que hagan su trabajo, concluye Kim.

 

 

Foto ilustrativa

 

Científicos internacionales creen que este material es el mejor reemplazo para el petróleo y el gas natural.

 

Pekín ha logrado extraer de manera estable muestras del llamado 'hielo combustible' en el fondo del Mar de China Meridional, reporta el periódico 'Shanghai Daily'. Según el diario, que cita al ministro de Tierra y Recursos Jiang Daming, se trata de un gran avance que podría llevar en el futuro a una revolución energética a escala mundial.

El punto de extracción de esta especie de hidrato de gas natural se encuentra a una profundidad de 1.266 metros y a unos 285 kilómetros al sureste de Hong Kong. Los especialistas chinos han retirado una media de 16.000 metros cúbicos de alta pureza al día del prometedor recurso a lo largo de siete jornadas consecutivas.

Según Daming, se trata del primer éxito de China en la extracción del hielo inflamable en el mar tras casi dos décadas de investigación y exploración. Pekín descubrió 'hielo combustible' en el Mar de China Meridional en 2007.

 

¿Que es el 'hielo combustible'?

 

Esta especie de hidrato de gas natural, explica el medio, se encuentra en las áreas del lecho marino o tundra donde se dan las altas presiones y las bajas temperaturas necesarias para su estabilidad. El material se asemeja a simple vista al hielo y arde con facilidad como el etanol sólido; de ahí su denominación.

Un metro cúbico de 'hielo combustible' equivale aproximadamente a 164 metros cúbicos de gas natural regular. Científicos internacionales consideran este material como el mejor reemplazo para el petróleo y el gas natural. Además, se cree que es más ecológico y que se encuentra en la Tierra en grandes reservas.

"Muchos países a lo largo de la Ruta de la Seda Marítima demandan la extracción del 'hielo combustible'", afirmó el director del proyecto de extracción Qiu Haijun. "Con tecnología avanzada podríamos ayudar a resolver el problema de los recursos energéticos y fomentar el desarrollo económico y los intercambios entre los países", aseguró.

 

 

Publicado enInternacional
Recrean plasma existente en el universo tras el Big Bang

Ni siquiera fue un parpadeo. Una millonésima de segundo después del Big Bang, un plasma altamente denso y caliente inundó todo. Se trataba de la forma en la que, de acuerdo con los científicos, se encontraba el universo en sus primeros instantes, y posteriormente se expandió. Se calcula que esta Gran Explosión sucedió hace aproximadamente 14 mil millones de años.

 

Desde hace miles de años, el ser humano se ha preguntado en torno a los orígenes del universo, sobre la naturaleza de la materia oscura, de la posibilidad de que existan más dimensiones o los porqués de que la antimateria haya desaparecido dejando un universo hecho de materia, entre otras interrogantes.

 

Los expertos –incluidos varios mexicanos– que colaboran en el experimento A Large Ion Collider Experiment (Alice), que forma parte del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), obtuvieron recientemente un resultado relevante. Se trata de un descubrimiento en el que por primera vez se recrea un plasma de quarks y gluones, estado de la materia en el que, se dice, se encontraba el universo 10 microsegundos después del Big Bang. Esto gracias al choque de protones de muy alta energía.

 

Los resultados del experimento se reportan en el artículo Enhanced production of multi-strange hadrons in high multiplicity proton-proton collisions, publicado el 24 de abril en la revista Nature Physics.

 

Entre los participantes de Alice se encuentran los investigadores mexicanos Gerardo Herrera Corral, del Departamento de Física del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav); e Ildefonso León Monzón, de la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS), quien realiza una estancia en el Cinvestav, así como académicos y estudiantes de las universidades Nacional Autónoma de México y de la Benemérita Autónoma de Puebla.

 

El LHC es un acelerador ubicado a una profundidad de 175 metros bajo la frontera franco-suiza y consta de una circunferencia de 27 kilómetros. Es un proyecto del Centro Europeo de Investigación Nuclear con el que se hacen girar, a velocidades cercanas a la luz, partículas de protones que se hacen colisionar para recrear el Big Bang, y así comprender mejor el funcionamiento del universo.

 

En conferencia realizada ayer en las instalaciones del Cinvestav, Herrera Corral señaló que la relevancia de este descubrimiento radica en que, aun cuando ya se había logrado crear el plasma primigenio con iones de plomo, nunca antes se había hecho con protón-protón.

 

En el universo existen 12 partículas primordiales que componen y dan forma a todo lo que existe, seis tipos diferentes son quarks y seis tipos son leptones. Los nombres de los quarks son: arriba, abajo, extraño, encanto, verdad y belleza. De estos, los primeros tres son los más ligeros y los más comunes por dar forma a los protones y neutrones.

 

“Los quarks arriba y abajo siempre aparecen en arreglos de dos y de tres, fenómeno que aún no comprendemos del todo. Y el que no aparece tan fácilmente es el quark extraño. El hecho de que esta partícula aparezca en un Omega, composición de tres quarks extraños, lo convierte en un hadrón muy pesado. Así como Xi, que es una composición de dos quarks extraños y uno arriba. Lo que acaba de observar Alice en la colisión de protones contra protones es la producción de más Omega y más Xi de lo que se esperaba”.

 

En el choque protón-protón se alcanzan temperaturas de 5.5 billones de grados Celsius. Si se tuviera un centímetro cúbico de este plasma pesaría 40 mil millones de toneladas. Lo que hemos observado y nos parece espectacular y un tema de estudio muy interesante por las consecuencias que va a tener, es que este plasma se comporta como un líquido perfecto, destacó Herrera Corral.

 

León Monzón señaló que una de las conclusiones a las que se llegaron a partir de estos resultados es que al obtener partículas con quarks extraños por la colisión protón-protón será posible estudiar de manera más sencilla y con datos más precisos el plasma de quarks-gluones, que es la forma en que se encontraba el universo en sus primeros instantes.

 

En el proyecto Alice participan mil 500 investigadores de 37 países y 151 instituciones. León Monzón indicó que más de 30 estudiantes mexicanos han realizado sus tesis de doctorado y hay involucrados más de 20 científicos de universidades mexicanas. Los connacionales han aportado la creación de tres de los 19 detectores que constituyen Alice: los instrumentos V0, Acorde y AD.

Maqueta del telescopio que se espera sea inaugurado en noviembre de 2024

 

En pleno desierto de Atacama, Chile, un cerro aguarda la construcción del mayor telescopio óptico e infrarrojo del mundo. Con un cristal de 39 metros de diámetro, casi la mitad de un campo de futbol, el Telescopio Extremadamente Grande (ELT, por sus siglas en inglés) será el ojo más grande para observar el cielo desde la Tierra.

Con él se avanzará en la búsqueda de posibles planetas habitables o en la investigación de la materia oscura y de los agujeros negros.

El cerro Armazones está a unos 130 kilómetros al sur de Antofagasta. Hace dos años se voló el pico de la montaña para allanar el terreno que acogerá esta ambiciosa obra de ingeniería: una cúpula de 80 metros de alto capaz de sostener un enorme espejo que rotará para seguir el movimiento de las estrellas.

El próximo 26 de mayo se pondrá la primera piedra y se espera que en noviembre de 2024 el telescopio sea inaugurado, o como dicen los astrónomos, vea su primera luz.

 

ESO, el responsable

 

El responsable de este gran proyecto es el Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus siglas en inglés), una de las principales instituciones astronómicas del mundo. Formado por 15 países europeos –entre ellos España– y Brasil, este consorcio se encarga de otros importantes telescopios instalados en Chile, como el interferómetro Alma o el Más Grande Telescopio.

El salto entre los telescopios que tenemos ahora y el ELT es casi tan grande como entre el ojo de Galileo y su telescopio hace 400 años, explicaba recientemente en Madrid el director general de ESO, Tim de Zeeuw.

El espejo del Telescopio Extremadamente Grande será cinco veces mayor que los actuales más avanzados –de entre ocho y 10 metros– y podrá captar 13 veces más luz que ellos, por lo que las imágenes serán mucho más nítidas.

Uno de sus objetivos será buscar planetas que puedan albergar vida fuera del sistema solar, como el sistema Trappist o Próxima b, descubiertos recientemente. Con su gran capacidad, el ELT mostrará imágenes más grandes e incluso podría permitir medir directamente las propiedades de las atmósferas de esos planetas.

Actualmente está en marcha una carrera por encontrar el primer exoplaneta habitable, algo que según De Zeeuw podría suceder en la próxima década. Es curioso que este telescopio pueda ayudarnos a encontrar evidencias de vida en otros planetas desde uno de los lugares más inhóspitos del mundo, el desierto de Atacama, apunta.

Ese pedazo de Chile es idóneo para instalar el ELT gracias a la corriente oceánica de Humboldt, que hace que la zona siempre esté libre de nubes, pues estas se quedan sobre el Pacífico o al otro lado de los Andes. Gracias a ello, en el desierto de Atacama 90 por ciento de las noches son despejadas y propicias para hacer observaciones.

En total, el ELT contará con cinco espejos. El más grande, el primario, de 39 metros, estará formado por casi 800 segmentos hexagonales de 1.4 metros de diámetro que deben ensamblarse a la perfección. ¿Por qué hacerlo de esa manera? Nadie sabe cómo fabricar un espejo de ese tamaño de una sola pieza. Pero incluso si se lograra, no sería posible transportarlo, expone De Zeeuw.

 

Ejercicio interesante

 

Este astrónomo holandés de voz suave ha sido el encargado de conseguir los mil 200 millones de dólares, necesarios para financiar el ELT en plena crisis económica. Lograrlo fue un ejercicio muy interesante que implicó llegar hasta el nivel político, reconoce De Zeeuw.

El origen del ELT se remonta a finales de los años 90, cuando en el Observatorio Europeo Austral alguien se preguntó si se podría construir un telescopio de 100 metros de diámetro. El costo de semejante aparato se disparaba hasta 3 mil o 4 mil millones de euros, así que se redujo la ambición hasta los 39 metros.

Pero el ELT no es el único proyecto de telescopio gigante. En Estados Unidos hay dos iniciativas que compiten para conseguir fondos públicos. Una es el Telescopio de Treinta Metros, impulsado por el Instituto de Tecnología de California, que pretende instalarse en Hawai. El otro es el Telescopio Gigante de Magallanes, desarrollado por la Institución Carnegie para la Ciencia y que también se construirá en Chile.

 

 

Dos esferoides humanos ensamblados, el ventral a la izquierda, el dorsal a la derecha. Las neuronas inhibidoras (verde) están migrando a la zona dorsal y formando circuitos allí.

 

La generación a partir de células madre de las arquitecturas típicas del córtex frontal abre un continente a la neurología

 

La parte más nueva de nuestro córtex (o corteza) cerebral, la que se ha desarrollado más a lo largo de la evolución de los homínidos, son los lóbulos frontales, justo detrás de la frente. Es allí donde residen nuestras más altas funciones mentales, como el entendimiento, el razonamiento y la creatividad artística. Y es allí donde se centra la investigación de los científicos de las universidades de Stanford, en California, y Harvard, junto a Boston. Los trozos de cerebro que han generado no son cualquier trozo de cerebro, sino justo el que nos hace humanos.

Esferoide significa “algo parecido a una esfera”, y tal vez convenga que nos vayamos acostumbrando a ese término. Lo vamos a leer a menudo en los próximos años y décadas. Una bolita de neuronas de un milímetro, que se puede por tanto ver a simple vista, y que revela al microscopio las mismas estructuras y tipos neuronales que descubrió Cajal, merece al menos un nombre, y esferoide no es tan feo como parece. Los objetivos de estas investigaciones son entender a fondo el desarrollo normal del córtex cerebral humano, y también descubrir los fundamentos de la enfermedad mental. Y los neurocientíficos ya han descubierto con sus esferoides un dato esencial sobre el origen del autismo y la esquizofrenia.

Percibir la importancia de los esferoides requiere un somero repaso de la neurología elemental. Uno de los principios básicos del diseño del córtex es la interacción entre neuronas activadoras e inhibidoras. En ese equilibrio complejo se basa el funcionamiento de nuestra mente y nuestro aprendizaje. Las neuronas activadoras disparan glutamato a sus vecinas, y las inhibidoras disparan un compuesto químico distinto, llamado GABA (ácido gamma-amino-butírico).

Esos dos tipos neuronales no nacen juntos. Las neuronas activadoras nacen en la parte dorsal del córtex frontal del feto, y las inhibidoras nacen en la parte ventral. Después, ya durante la segunda mitad del embarazo, las neuronas GABA emigran de la parte ventral a la dorsal y se integran con las neuronas activadoras para formar circuitos funcionales. Estos procesos de increíble complejidad y sutileza son los que han logrado recapitular los científicos de Stanford en la placa de cultivo.

Pese a toda la innovación que suponen, los esferoides se basan en una idea asombrosamente simple. Mucha gente ha sembrado antes células madre en placas de cultivo. Las células precursoras de las neuronas se adhieren enseguida a la superficie, maduran parcialmente e intentan formar una sociedad de dos dimensiones. Pero las neuronas reales viven en tres dimensiones, y sin eso no funcionan bien. Y ha bastado impregnar la superficie con un repelente de células para lograr que las neuronas naden libremente por el medio de cultivo, maduren y se asocien como esferoides, en grupos de a millón.

El neurólogo Sergiu Pasca, sus colegas de Stanford y sus competidores de Harvard, que presentan su investigación en Nature (1 y 2), separan luego los esferoides en dos grupos e inducen a uno a adoptar el estilo glutamato (activador) y a otro el estilo GABA (inhibidor). Los yuxtaponen y, en tres días, los dos esferoides se fusionan y las neuronas GABA de un esferoide empiezan a migrar al otro esferoide, un poco a saltos. Cuando llegan a su destino, empiezan a hacer brotar dendritas y a formar conexiones funcionales con las neuronas de glutamato. Forman circuitos con ellas y se mandan señales. Como en el feto durante la segunda mitad del embarazo.

El síndrome de Timothy es una enfermedad rara que afecta al corazón, los dedos y el cerebro. Los marcapasos han regalado a algunos pacientes bastantes años de vida, pero los que sobreviven tienen autismo, y a menudo epilepsia. Los científicos han podido acceder a muestras de piel de pacientes de Timothy, los han convertido en esferoides y han podido demostrar así, por primera vez, que son los defectos en la migración neuronal –de las células inhibidoras ventrales hacia latitudes dorsales—los que subyacen, y seguramente causan, el autismo y la epilepsia.

Los científicos de Stanford están aprendiendo a construir una mente humana. Será interesante ver a dónde llegan.

 

 

Científicos de todo el mundo reivindican la importancia de los hechos frente a la posverdad

Cientos de ciudades, entre ellas varias españolas, se unen a la gran Marcha por la Ciencia que se celebrará en Washington el próximo sábado


"Estamos sustituyendo el conocimiento por interpretaciones alternativas de la realidad y se está generando una especie de exaltación de la ignorancia", explica la investigadora Mara Dierssen



"Nos unimos por una ciencia que defienda el bien común y para que los líderes y los responsables políticos promulguen políticas basadas en la evidencia y en el interés público". Con estas palabras se anunciaba hace unas semanas la Marcha por la Ciencia, un evento que tendrá lugar el próximo sábado en la ciudad estadounidense de Washington y que ha surgido como una reacción ante los exabruptos anticientíficos del nuevo Gobierno de Donald Trump.


A través de esta marcha, los organizadores quieren reivindicar la importancia de una ciencia independiente como motor de la democracia y llaman a los científicos a movilizarse. "Frente a la alarmante tendencia hacia el descrédito del consenso científico, debemos preguntarnos: ¿podemos permitirnos mantenernos al margen del debate?", se dice en un comunicado.


Pero a pesar de ser un movimiento marcado por la irrupción de Trump, la sensación de los científicos de muchos países de que es necesario reivindicar la importancia de la ciencia a nivel global ha hecho que se hayan convocado movilizaciones similares en más de 500 ciudades de todo el mundo.


En España, las ciudades de Madrid y Sevilla organizarán sendas manifestaciones el próximo día 22 de abril, coincidiendo con el Día de la Tierra. Otras ciudades como Granada, Barcelona y Girona también realizarán varias actividades ese mismo día, como debates y talleres y una concentración en el Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona.


Hablamos con investigadores españoles que trabajan en distintas ciudades para entender mejor por qué consideran necesaria la movilización y qué les ha impulsado a salir a la calle.


Javier Jiménez, portavoz de la Marcha por la Ciencia de Madrid


"La idea inicial era hacer una marcha satélite, en muestra de apoyo a la que se hacía en EEUU, pero en seguida quedó patente que las tendencias que han aflorado allí, también se pueden ver aquí, a lo que se le añaden los problemas específicos de la ciencia española", explica Jiménez.


Según este periodista especializado en ciencia, la marcha es un evento en el que "celebrar la pasión por la ciencia", pero en el que también se va a "reivindicar su papel y el del conocimiento humanístico en las decisiones democráticas". Jiménez aclara que no abogan por la "tecnocracia", pero insiste en que "las decisiones democráticas deben basarse en el mejor conocimiento que dispongamos".


Sobre las posibilidades de éxito de la marcha, Jiménez asegura que "cada día que pasa estamos recibiendo más apoyos y poco a poco nos vamos animando", pero asegura que "no hay que ver la marcha como un objetivo en sí mismo, sino como el comienzo de una serie de movilizaciones y reflexiones que debemos hacer sobre el papel de la ciencia en nuestra sociedad".


Mara Dierssen, investigadora del Centro de Regulación Genómica (Barcelona)


Para Mara Dierssen, jefa del grupo de Neurobiología Celular y de Sistemas del CRG, uno de los principales problemas a los que nos enfrentamos es el de valorar adecuadamente las pruebas y los hechos, dado que "a menudo se ignora la evidencia científica e incluso en ocasiones se inventan los hechos". Según esta investigadora, "estamos sustituyendo el conocimiento por interpretaciones alternativas de la realidad y se está generando una especie de exaltación de la ignorancia".


Dierssen, que participa en uno de los eventos que se organizará este sábado en Barcelona, insiste en que "es necesario que la ciencia se integre en la toma de decisiones políticas y que esas decisiones estén basadas en hechos" e incide en que "es importante trabajar por una ciencia independiente y que sea de todos y para todos".


Por último, esta investigadora también recalca la importancia de la educación científica de la sociedad. "Debemos entender que el conocimiento es libertad y una sociedad ignorante, ya sea en términos científicos o en cualquier otro aspecto, es una sociedad más manejable".


Carlos Sierra, investigador de la Universidad de Columbia (EEUU)


"Me resultaría muy difícil entender que cualquier científico o asociación de científicos no secunde los objetivos que se persiguen con esta marcha", explica Carlos Sierra. Según este investigador, las instituciones deben continuar dando su apoyo para "luchar contra los efectos del cambio climático, encontrar nuevas terapias contra las enfermedades neurodegenerativas y el cáncer, reducir el impacto de las enfermedades cardiovasculares, buscar nuevas formas de energía...".


Sierra hace especial hincapié en los problemas que atraviesa la comunidad científica ahora en EEUU y destaca "las trabas para los investigadores extranjeros a la hora de conseguir visados", "el nombramiento del negacionista del calentamiento global Scott Pruitt como responsable de la agencia medioambiental de EEUU, o la propuesta de obligar a la Agencia de Medicamentos (FDA) a hacer menos estrictos los controles clínicos para sacar fármacos al mercado".


Sierra, que participará en la marcha de Washington, considera que este tipo de eventos "son necesarios y útiles" y asegura que aunque no se consiga el gobierno de Trump de marcha atrás a sus "políticas lesivas", siempre "habrá más posibilidades de que esto suceda que si nos quedamos todos en casa y protestando en privado".


Eva Hevia, profesora de la Universidad de Strathclyde (Escocia)


"Este tipo de marcha sirve para que los científicos nos unamos y salgamos a la calle para reivindicar no solo la importancia de la ciencia en la sociedad y vida diaria de todas las personas, sino también que en Ciencia no existen barreras en cuanto a edad, género o nacionalidad", explica Hevia, que acudirá a la marcha que se celebrará en Edimburgo.


Esta investigadora señala varios factores que ella cree que han servido de motivación a los científicos, tanto en Escocia y España, como a nivel global, debido especialmente al "actual momento en que vivimos, con el Brexit a la vuelta de la esquina, Trump negando la evidencia científica del cambio climático o la alarmante y la continua falta de inversión del gobierno español en I+D".

Regina Dugan enseña su plan para dictar desde el cerebro.

 

La red social despliega sus experimentos futuristas en la conferencia de desarrolladores de la compañía

 

Facebook ha demostrado que no hace falta subir a Mark Zuckerberg al escenario para dejar al auditorio sin aliento. La segunda jornada de F8, la conferencia de desarrolladores de la compañía, se dedicó por completo a fantasear, imaginar y meter a los asistentes en una espiral que parecería una película de ciencia ficción si no fuese porque los que relataban los planes eran científicos y no actores. Regina Dugan (Nueva York, 1963) es la responsable del Edificio 8, la zona experimental de Facebook, el antiguo campus de Sun Microsystems reconvertido en un parque de atracciones para los científicos más innovadores que consiguen reclutar.

Dugan es una de las leyendas de Silicon Valley. Tras pasar por DARPA, el programa de la NASA que alumbró Internet, pasó a formar parte de Google. Hace solo un año fichó por los de Menlo Park.

Dugan crea una de las obsesiones de la industria tecnológica, los moonshots (disparos a la luna). Así llaman a los proyectos imposibles que terminan por convertir en realidades, en forma de productos. El Edificio 8, como el 99 de Microsoft, no tiene una meta a corto plazo, sino una gran libertad y un generoso presupuesto para retar los límites de la humanidad.

Dentro del ambicioso plan a 10 años de Zuckerberg para hacer que los 4.100 millones de personas que todavía no tienen conexión a Internet –y por tanto tampoco cuenta en Facebook– lleguen al ciberespacio, Dugan tiene un papel primordial. Su equipo crea hardware, software y no deja una sola duda sobre el valor que la inteligencia artificial tendrá en nuevas vidas. “En mi vida no he visto alto tan poderoso como el móvil. Si lo unimos con la misión de Facebook, nos damos cuenta de cómo nos ha permitido compartir momentos de nuestra vida. Salta la frontera del tiempo y la distancia”, proclamó antes de comenzar a desplegar sus fuegos de artificio.

Uno de sus planes es hacer que los humanos podamos escuchar a través de la piel. Una simplificación que refleja la ambición de estos visionarios por ir más allá de lo que el cuerpo humano puede conseguir sin tecnología adicional. Según sus estudios, las terminaciones nerviosas de la piel podrían reconvertirse en un buen sensor para después traducir los sonidos que le rodean. Dentro de este pensamiento, que mezcla la fantasía con los últimos avances, también contemplan la posibilidad de hacer que los humanos podamos escribir sin tener que teclear, tomando directamente la información emitida por el cerebro, utilizando sensores que se activan cuando el cerebro comienza a emitir. “Hasta 100 palabras por minuto, solo con el pensamiento”, subrayó. Según los cálculos de Dugan se escribiría cinco veces más rápido que la media con el teclado y poco importará el idioma nativo del creador, pues lo conceptos se podrían traducir en tiempo real.

Para hacerlo posible el cerebro tendría que contar con microelectrodos implantado en el cerebro. A diferencia de la propuesta de Elon Musk, Facebook no pretende llegar a hacer los implantes a través de cirugía, pero sin con una fórmula no invasiva que emita y reciba señales con nodos portátiles que irían sobre el pelo o la piel.

En el caso de la escucha con la piel, la analogía utilizada fue la del lenguaje braille. Si estos puntos sobre una superficie se pueden percibir y se puede entender que representan número y letras, ¿por qué no conseguir que las frecuencias se perciban en el antebrazo tras reconocer patrones en las ondas? El sueño de Dugan es que los sordos consigan dejar de serlo explorando esta posibilidad.

Es posible que estas fábulas nunca se lleguen a realizar. También que parte de este capital caiga en saco roto. No importa. Facebook sabe que este espectáculo, esta forma de pensar, sirve también para atraer a los empleados con ganas de asumir retos y derribar fronteras. Dugan se quita importancia: “Solo queremos que la gente se comunique mejor”.

 

 

Neuronas cultivadas sobre nanocables optoelectrónicos.- UCSD

 

Los implantes experimentales prometen restaurar la visión perdida por degeneración macular, diabetes o retinitis pigmentosa.

 

Al igual que sucedía antes con las cataratas, la pérdida de visión por degeneración de la retina no tiene tratamiento efectivo en la mayoría de los casos. En las cataratas se sustituye el cristalino por una lente artificial y el avance ha cambiado la vida a cientos de miles de personas. Lo mismo se intenta hacer desde hace años con la retina, el sensor que recoge lo que vemos, pero está resultando mucho más difícil. Dos nuevas prótesis, probadas en ratas durante meses, indican que el objetivo –una solución semipermanente y eficaz, sin cables ni elementos externos- está más cercano

Este tipo de prótesis serviría para restaurar la visión en los muy abundantes casos de ceguera degenerativa, que incluyen la degeneración macular asociada a la edad, la diabetes y la retinitis pigmentosa. En todos estos casos los fotorreceptores de la retina mueren y son incapaces de captar la luz, aunque las neuronas adyacentes, que es el siguiente paso en el proceso de la visión, permanecen intactas.

En el primero de los dos prototipos presentados recientemente, la nanotecnología combinada con la telemetría sin hilos da lugar a un dispositivo que imita la disposición de los fotorreceptores de la retina. Nanocables de silicio sensibles a la luz estimulan eléctricamente la retina y reciben energía y datos por wifi, en lo que se define como un interfaz neuronal con resolución y sensibilidad comparables a la de la retina humana. No es necesario un sensor de visión externo conectado por cables pero sí un pequeño emisor externo sin cables.

La investigación, realizada en la Universidad de California en San Diego y la empresas Nanovision Biosciences, se publica en Journal of Neural Engineering y por ahora se ha limitado a pruebas in vitro sobre retinas de rata.

 

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Elementos de retina artificial, vistos al microscopio electrónico. –UCSD

 

El segundo prototipo es un diminuto implante fotovoltaico de materiales orgánicos (polímeros y seda) que funciona igualmente como interfaz, estimulando las neuronas de la retina cuando capta la luz. Este implante, que se sitúa bajo el epitelio de la retina, se ha probado en unas ratas que son un modelo animal de la retinitis pigmentosa y se ha comprobado la visión de los animales 30 días, seis meses y 10 meses después del implante. Las ratas recuperaron gran parte de la visión y las pruebas de imagen cerebral confirmaron que se había producido un aumento en la actividad de la corteza visual primaria, donde se procesa la información visual. “Es completamente orgánico, altamente biocompatible, funciona de manera autónoma y es fotosensible”, indican los investigadores sobre el implante, que han comprobado que no se degenera fácilmente. Parece el implante ideal, pero todavía queda mucho camino por recorrer.

Los científicos de Italia publican sus resultados en la revista Nature Materials. “Esperamos replicar en humanos los excelente resultados obtenidos en modelos animales”, dice Grazia Pertile, investigadora del hospital italiano Sacro Cuore Don Calabria . “Los primeros ensayos clínicos están previstos para el segundo semestre de este año”.