Siguiendo las corrientes de agua dulce tierra adentro, la trucha arcoiris puede nadar regreso a su lugar de origen a pesar de haber pasado hasta 3 años en el mar y haber viajado a 300 km de distancia de su casa. Además de utilizar sentidos como la vista y el olfato, parece que las truchas se basan en los campos magneticos de la tierra para encontrar la dirección correcta. Se llegó a esta conclusión tras un estudio al respecto, que fue dirigido por Michael Winklhofer, cientifico de la tierra en la Universidad Ludwig Maximilians de Munich en Alemania; en el cual se demostró que varias especies de peces, así como algunas aves migratorias, son capaces de identificar las diferentes intensidades de los campos magnéticos, que varian en el planeta.
Lo anterior se atruibuye a que los cientificos, han encontrado incrustados en los tejidos de estas especies magnetita, que de entre los distintos minerales es el de mayor magnetismo, nunca antes habían sido capaces de aislar de forma individual las células que contuvieran magnetita. Al analizar el tejido olfativo de las truchas, llegaron a descubrir que es probable que los peces sean capaces de identificar no solo el rumbo de Norte basado en el magnetismo, sino que con las pequeñas diferencias en la intensidad del campo magentico, adquieren información precisa de su latitud y longitud.
Michael Walker ecologista de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda, considera que este resultado va un paso más alla de lo que habían logrado antes, “Lo que creo que se debe hacer ahora es demostrar que estas células son en realidad células sensoriales” dijo el acologista. Mientras que Winklhofer espera poder analizar los tejidos de aves, para determinar en donde se encuentran los sensores magnéticos de esta especie.
Imagen: La magnetita (en blanco), que se encuentra en las células de la nariz de la trucha arco iris, se agrupó cerca de la membrana de la célula, no cerca del núcleo celular (azul).
Bahram Jalali y Dino Di Carlo quienes dirigen a un grupo de investigadores de la UCLA, desarrollaron una cámara capaz de fotografiar de forma individual las células que transitan a través de un sistema de microfluidos a cuatro metros por segundo (poco mas de 14 km por hora, cerca de 100,000 partículas por segundo), teniendo una calidad de imagen comparable a la de cámaras con “Dispositivos de Carga Acoplada” (CCD por sus siglas en inglés).
Esta cámara es la más veloz y sensible que existe hasta el momento, llegando a ser 100 veces más rápida que los actuales microscopios ópticos que utilizan sensores con “Semiconductores complementarios de óxido de metal” (CMOS por sus siglas en inglés), los cuales no logran capturar más de 1000 partículas por segundo, pues logra tomar 36.7 millones de marcos por segundo, y tiene una velocidad de obturación de 27 picosegundos.
Dicha innovación es una gran herramienta en casi todas las áreas de la ciencia, pues la microscopía óptica es utilizada por ingenieros, científicos y médicos. Se pretende, entre otras funciones, mejorar y aumentar la capacidad para diagnosticar el cáncer en etapa temprana y pre-metastásico. Por lo que este puede ser uno de los más grandes avances científicos en nuestros días en la lucha contra el cáncer.
Recientes investigaciones que analizaron datos tomados a 45,000 mujeres en Dinamarca, sugieren que puede haber vinculaciones entre la infección toxoplasmosis, originada por el parásito Toxoplasma gondii (T. Gondii), y los suicidios e intentos de suicidios en mujeres.
Este estudio revela que las mujeres infectadas tienen 50 por cierto mas probabilidades de suicidarse. Este parásito también conocido como “Parásito de arena de gatos” (por transmitirse a través del contacto con las heces de gato) está relacionado con enfermedades mentales, como esquizofrenia y trastornos bipolares, así como con el riesgo de provocar accidentes de tráfico.
“No podemos decir con certeza que el T. gondii haga que las mujeres traten de quitarse la vida, pero sí encontramos una asociación predictiva entre la infección y los intentos de suicidio más adelante, lo que merece estudios adicionales. Planeamos continuar nuestra investigación acerca de esta posible conexión”. Afirmó T. Tedor Postolache, MD, de la Universidad de Maryland Escuela de Medicina, quien es experto en suicidios neuroinmunológicos y principal autor de la investigación.
Estos resultados deben alentar a realizar futuras investigaciones para lograr determinar si los parásitos de nuestros gatos, pueden alojarse en el cerebro y posteriormente nos pongan en riesgo incluso cuando conducimos.
El miércoles pasado, los científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) publicaron un informe sobre el descubrimiento de una nueva partícula subatómica cuyas propiedades son coherentes con las de la tan buscada partícula bosón de Higgs, y desde entonces la noticia ha circulado por todas partes.
“Ahora hemos encontrado la ‘piedra angular’ que falta en la física de partículas”, Rolf Heuer, director general del CERN, dijo a los científicos.
“Creo que lo hicimos”, dijo a la multitud eufórica. “Tenemos un descubrimiento. Hemos observado una nueva partícula que es consistente con un bosón de Higgs”, pero no afirmó rotundamente que lo sea, falta verificar si se trata o no de ella.
Pero ¿a qué se debe la gran importancia del bosón de Higgs?. El Modelo Estándar de la física de partículas (la idea básica que se tiene sobre el coportamiento de las partículas) predice que existe, y es lo que da masa indirectamente a muchas otras partículas. Es decir, la razón por la cual los electrones, protones y neutrones tienen una masa, es debido a este asunto de Higgs.
Lo que hace que esta partícula sea tan dificil de detectar es su corta vida, pues una vez que se forma, se descompone en un estallido de energía y otras partículas de manera extremadamente rápida. La única manera de formarlas es colisionando otras partículas a energías increiblemente altas. Al observar las colisiones resultantes, se busca un ‘fragmento’ de energía característico en que se descompone el hipotético bosón de Higgs. El problema es que, como son un montón las cosas que emiten mucha energía, se debe identificar la señal del Higgs entre todo ese ruido.
Es por esto que para encontrarlo, se deben colisionar partículas una innumerable cantidad de veces para fortalecer esa pequeña señal que se emite con la desintegración del Higgs. La señal se vuelve mayor mientras más se repita este experimento, y por tanto, los resultados de la detección serán más confiables.
El año pasado se observó un exceso de señales a una energía alrededor de 125 GeV (que es una unidad de energía que utilizan los físicos y que también indica la masa de la partícula que se está desintegrando), pero los resultados fueron de una confianza del 90%, lo cual no era suficiente para declararlo como un descubrimiento.
En cambio, lo que ocurrió esta semana fue que dos detectores diferentes (CMS y ATLAS) del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), encontraron de manera independiente una fuerte señal entre 125 y 126 GeV de aproximadamente un nivel de 5 sigma, lo que significa que el resultado tiene una confiabilidad del 99.99994%.
A pesar de que los físicos aún no se atreven a afirmar que esta nueva particula detectada es definitivamente un bosón de Higgs, todo parece indicar que lo es.
“Hemos alcanzado un hito en nuestra comprensión de la naturaleza”, dijo Rolf Heuer. “El descubrimiento de una partícula consistente con el bosón de Higgs abre el camino a estudios más detallados, lo que requiere de mayor estadística, lo que concretará las propiedades de la nueva partícula, y es probable que esclarezca otros misterios de nuestro universo”.
La identificación positiva de las características de la nueva partícula llevará un tiempo y datos considerables. Pero cualquiera forma que la partícula de Higgs tome, nuestro conocimiento de la estructura fundamental de la materia está a punto de dar un gran paso hacia adelante.
NOTA: Como dato curioso, cabe agregar que el nombre de ‘partícula de Dios’ con el que se conoce comúnmente a esta partícula, se debe a un libro cuyo autor, Leon Lederman, quiso titular como “The Goddamn Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question?” (La maldita partícula: Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?), maldiciéndola por ser tan difícil de encontrar, pero su editor lo encontró muy controversial y lo convenció para titularlo “The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question?” (La partícula de Dios: Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?).
Un nuevo estudio del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) ofrece una mirada profunda a los cambios químicos y genéticos que ocurren cuando la inflamación progresa en cáncer.
Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).
Biopsia endoscópica mostrando una inflamación granulomatosa del colon en un caso de enfermedad de Crohn. Imagen: wikipedia/nephron
Uno de los factores de riesgo más grandes para el cáncer de hígado, colon o estómago es la inflamación crónica de esos órganos, comúnmente causada por infecciones virales o bacteriales. Un nuevo estudio del MIT ofrece la mirada más profunda hasta ahora sobre cómo dichas infecciones provocan que los tejidos se vuelvan cancerosos.
El estudio, que apareció en la edición en línea de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) de la semana del 11 de Junio, rastreó una variedad de cambios genéticos y químicos en los hígados y cólones de ratones infectados con Heliobacter hepaticus, una bacteria similar a la Helicobacter pylori, la que causa úlceras estomacales y cáncer en humanos.
Los hallazgos podrían ayudar a los investigadores a desarrollar maneras de predecir las consecuencias a la salud de inflamación crónica, y diseñar drogas que detengan dicha inflamación.
“Si entiendes el mecanismo, entonces puedes diseñar intervenciones”, dice Peter Dedon, un profesor de Ingeniería Biológica del MIT. “Por ejemplo, ¿qué tal si desarrollamos maneras de bloquear o interrumpir los efectos tóxicos de la inflamación crónica?”.
Dedon es uno de los autores principales del artículo, junto con Steven Tannenbaum, un profesor de ingeniería biológica y química; James Fox, un profesor de ingeniería biológica y director del Departamento de Medicina Comparativa; y Gerald Wogan, un profesor de ingeniería biológica y química. El autor principal es Aswin Mangerich, un antiguo posdoctorado del MIT ahora en la Universidad de Konstanz en Alemania.
Demasiado de una cosa buena
Durante los últimos 30 años, Tannenbaum ha liderado un grupo de investigadores del MIT dedicados a estudiar el vínculo entre inflamación crónica y cáncer. La inflamación es una de las reacciones naturales del cuerpo a cualquier tipo de infección o daño, pero cuando se prolonga por mucho tiempo, los tejidos pueden ser dañados.
Cuando el sistema inmune del cuerpo detecta patógenos o daño celular, activa un torrente de células llamadas macrófagos y neutrófilos. El trabajo de estas células es devorar bacterias, células muertas y escombros: proteínas, ácidos nucleicos y otras moléculas liberadas por células muertas o dañadas. Como parte de este proceso, las células producen químicos altamente reactivos que ayudan a degradar a las bacterias.
“Al hacer esto, devorar las bacterias y soltar estos químicos reactivos sobre ellas, los químicos también pueden difundirse en el tejido, y ahí es donde se presenta el problema”, dice Dedon.
Si esto se lleva a cabo durante un largo período de tiempo, esa inflamación puede eventualmente llevar al cáncer. Un estudio reciente publicado en el diario The Lancet encontró que las infecciones cuentan por alrededor de 16 por ciento de nuevos casos de cáncer en el mundo.
Daño extendido
En el nuevo estudio del MIT, los investigadores analizaron ratones que habían sido infectados con H. hepaicus, que causa que desarrollen una condición similar a la enfermedad inflamatoria intestinal en los humanos. Durante el transcurso de 20 semanas, los ratones desarrollaron infecciones crónicas del hígado y el colon, con algunos de los ratones desarrollando cáncer de colon.
A lo largo del período de 20 semanas, los investigadores midieron alrededor de una docena de tipos diferentes de daño al ADN, ARN y las proteínas. También examinaron el daño al tejido y midieron que genes fueron encendidos y apagados según la infección progresó. Uno de sus encuentros claves fue que el hígado y el colon respondieron diferente a la infección.
En el colon, pero no en el hígado, el neutrófilo secretó ácido hipocloroso (también encontrado en los limpiadores caseros), que daña significativamente las proteínas, el ADN y el ARN añadiendo un átomo de cloro a ellos. El ácido hipocloroso tiene la intención de matar a las bacterias, pero también puede filtrarse en el tejido circundante y daña las células epiteliales del colon.
Los investigadores encontraron niveles de uno de los productos del daño por cloro en el ADN y ARN, clorotirosina, bien correlacionada con la severidad de la inflamación, lo que podría permitirles predecir el riesgo de inflamación crónica en pacientes con infecciones del colon, hígado o estómago. Tannenbaum recientemente identificó otro producto del daño por cloro en proteínas: clorotirosina, la que se correlaciona con inflamación. Mientras que estos resultados apuntan a un papel importante de los neutrófilos en la inflamación y el cáncer, “aún no sabemos si podemos predecir el riesgo de cáncer de estas moléculas dañadas”, dice Dedon.
Otra diferencia que encontraron los investigadores entre el colon y el hígado fue que los sistemas de reparación de ADN se volvieron más activos en el hígado pero menos activos en el colon, aún cuando ambos estaban experimentando daño de ADN. “Es posible que tengamos un doble efecto [en el colon]. Tienes estas bacterias que suprimen la reparación de ADN, al mismo tiempo que tienes todo este daño al ADN ocurriendo en el tejido como resultado de la respuesta inmune a las bacterias”, dice Dedon.
Los investigadores también identificaron varios tipos de daño al ADN previamente desconocidos en ratones y humanos, uno de los que involucran la oxidación de la guanina, un bloque de construcción de ADN, en dos nuevos productos, spiroiminodihidatoina (spiroiminodihydantoin) y guanidinohidanotoina (guanidinohydanotoin).
James Swenberg, un profesor de ciencias ambientales e ingeniería en la Universidad de la Escuela de Salud Pública de Carolina del Norte, dice que estudios “profundos e inovativos” deberían ayudar a los investigadores a entender mejor muchos tipos de cáncer. “No puedo recordar haber visto un artículo que trajo tantos aspectos de investigación a la mesa en un reporte”, dijo Swenberd, quien no estuvo involucrado en el estudio.
En futuros estudios, el equipo del MIT planea investigar los mecanismos del desarrollo del cáncer con más detalle, incluyendo ver por qué las células experimentan una disminución en algunos tipos de daño al ADN pero no en otros.
La investigación fue patrocinada por el Instituto Nacional del Cáncer de los Estados Unidos.
Nuevo software amplifica cambios en cambios sucesivos de video que son demasiado sutiles para el ojo desnudo.
Larry Hardesty, MIT News Office. Original (en inglés).
En estos cuadros de video, un nuevo algoritmo amplifica el casi imperceptible cambio en el color de la piel causado por el bombeo de sangre. Imagen: Michael Rubinstein
En la conferencia Siggraph de este verano – la conferencia principal de gráficos computacionales – investigadores del Laboratorio de Ciencia Computacional e Inteligencia Artificial (CSAIL – Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory) del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts), presentarán nuevo software que amplifica variaciones en cuadros sucesivos de video que son imperceptibles al ojo desnudo. Así que, por instancia, el software hace posible “ver” el pulso de alguien, ya que la piel se enrojece y palidece con el flujo sanguíneo, y puede exagerar pequeños movimientos, haciendo visibles las vibraciones de cuerdas de guitarra individuales o el respirar de un bebé en la unidad neonatal de cuidado intensivo.
El sistema es similar a un equalizador en un sistema de sonido estéreo, que amplifica algunas frecuencias y corta otras, excepto que la frecuencia pertinente es la frecuencia de cambios de color en una secuencia de cuadros de video, no la frecuencia de una señal de audio. El prototipo de el software permite al usuario especificar el rango de frecuencias de interés y el grado de amplificación. El software trabaja en tiempo real y muestra el video original y la versión alterada del video, con cambios magnificados.
Aunque la técnica se presta naturalmente a fenómenos que recurren a intérvalos regulares – como el latir de un corazón, el movimiento de una cuerda vibrante o el inflado de los pulmones – si el rango de frecuencias es lo suficientemente amplio, el sistema puede amplificar los cambios que ocurren solo una vez. Así que, por instancia, podría ser utilizado para comparar diferentes imágenes de la misma escena, permitiendo que el usuario fácilmente elija cambios que podrían pasar desapercibidos de otra manera. En un grupo de experimentos, el sistema pudo amplicar dramáticamente el movimiento de sombras en una escena de calle fotografiada solo dos veces, a un intérvalo de alrededor de 15 segundos.
Accidente feliz
Los investigadores del MIT – el estudiante graduado Michael Rubinstein, los recientes alumnos Hao-Yu Wu y Eugene Shih, y el profesor William Freeman, Fredo Durand y John Guttag – intentaban que el sistema amplificara cambios de color, pero en sus experimentos iniciales, encontraron que también amplificaba el movimiento. “Comenzamos amplificando el color, y notamos que con este buen efecto, también el movimiento fue amplificado”, dice Rubinstein. “Así que volvimos, encontramos exactamente que sucedía, lo estudiamos bien, y vimos como incorporar eso para hacer una mejor amplificación de movimiento”.
Usar el sistema para amplificar movimiento en lugar de color requiere un diferente tipo de filtrado, y funciona bien solo si los movimientos son relativamente pequeños. Pero por supuesto, esos son exactamente los movimientos cuya amplificación sería de interés.
Rubinstein puede visualizar que, entre otras aplicaciones, el sistema podría ser usado para “monitoreo sin contacto” de los signos vitales de pacientes de hospital. Aumentar un grupo de frecuencias permitiría medir las tasas de pulsaciones, por medio de pequeños cambios en la coloración de la piel; aumentando otro grupo de frecuencias permitiría monitorear la respiración. El acercamiento podría ser particularmente útil con bebés que nacen prematuramente o requieren atención médica temprana. “Sus cuerpos son tan frágiles, que quieres ponerles tan pocos sensores como sea posible”, dice Rubinstein.
Similarmente, dice Rubinstein, el sistema podría ser usado para aumentar el video de monitores de bebé, caseros, así que la respiración de bebés durmiendo sería claramente visible. Siendo un padre el mismo, Rubinstein dice que el y su esposa equiparon la cuna de su hija con sensores de presión comerciales con la intención de medir el movimiento y calmar a padres ansiosos de que sus hijos siguen respirando. “Esos son caros”, dice Rubinstein, “y algunas personas realmente se quejan de recibir falsos positivos con ellos. Así que realmente puedo ver como este tipo de técnica podrá funcionar mejor”.
En su artículo, los investigadores describen experimentos en los que comenzaron a investigar ambas aplicaciones. Pero desde que comenzaron a dar conferencias sobre el trabajo, dice Rubinstein, sus colegas han propuesto un rango de otros usos posibles, desde imágenes laparoscópicas de órganos internos, hasta sistemas de vigilancia de gran alcance que magnifiquen movimientos sutiles, a detectores de mentiras sin contacto basados en la tasa de pulsaciones.
“Es un resultado fantástico,” dice Maneesh Agrawala, un profesor asociado en el departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia Computacional en la Universidad de California en Berkeley, y director del Laboratorio de Visualización del departamento. Agrawala apunta que Freeman y Durand fueron parte del equipo de investigadores del MIT que hicieron ruido en la conferencia Siggraph del 2005 con un artículo sobre la amplificación de movimientos en video. “Este acercamiento es más simple y te permite ver algunas cosas que no podías ver con el acercamiento anterior”, dice Agrawala. “La simplicidad del acercamiento lo vuelve en algo que tiene la posibilidad de aplicación en un gran número de lugares. Creo que veremos a mucha gente implementándolo por que es muy sencillo”.
El Observatorio de Dinámica Solar (SDO) fue lanzado el 11 de febrero de 2010, y el Experimento de Variabilidad UVE (EVE), uno de los tres instrumentos a bordo de SDO solar, comenzó sus operaciones normales el 1 de mayo de 2010. Como parte del programa previsto SDO EVE, los cohetes de sondeo en pleno vuelo regularmente proveen calibraciones con el fin de dar un seguimiento con mayor precisión a las tendencias de degradación de los instrumentos.
El investigador principal es el Dr. Tom Woods, del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado.
El próximo lanzamiento del cohete sonda con la carga útil de calibración EVE underflight (bajo vuelo) está prevista para el 23 de junio 2012 a las 13:00 MST (ventana 13:00-13:30 MDT) (15:00 GMT) desde el White Sands Missile Range. Este propósito primario de vuelo es proporcionar la tercera calibración underflight para el instrumento EVE del SDO. El tiempo de inicio es cerca del mediodía local para minimizar la absorción atmosférica de la radiación solar UVE durante las observaciones de cohetes.
De acuerdo a un artículo publicado en la revista Current Biology, científicos de la Universidad de Bristol proponen la selección cuidadosa de cultivos destinados a la alimentación, con el propósito de frenar el cambio climático.
La selección propuesta por estos científicos consiste en tomar en cuenta el nivel de albedo (porcentaje de radiación que una superficie refleja respecto a la que incide sobre la misma) de esta variedad de plantas, ya que cada tipo tiene diferente nivel de reflexión de la luz. Normalmente el cultivo destinado a la alimentación, produce un mayor enfriamiento en el clima. en comparación con la vegetación natural, debido precisamente a su nivel de albedo.
Los científicos calcularon a partir de un modelo de clima global, que seleccionando adecuadamente las plantas antes mencionadas, podría disminuir en 1 grado centígrado la temperatura en Europa y Euroasia, durante los meses de verano. Siendo la agricultura una actividad permanente a nivel mundial, el enfriamiento puede extenderse en todo el planeta.
Las plantas varían en su índice de albedo, por tener diferentes propiedades las superficies de su hojas y por la disposición de las mismas. Explican los investigadores que es posible aumentar el índice de albedo de esta plantas, modificandolas genéticamente sin afectar el rendimiento y la calidad de la producción agrícola.
Ontología de Genes (GO – Gene Ontology) se ha establecido como el estándar indiscutible para la anotación de función de las proteínas. La mayoría de las anotaciones se deducen vía electrónica, es decir, sin la supervisión de curador individual, pero que son ampliamente consideradas poco fiables. Al mismo tiempo, que dependen crucialmente de estas anotaciones automatizadas, como la mayoría de los genomas secuenciados recientemente no son organismos modelos. en este trabajo se presenta una metodología para evaluar de manera sistemática y cuantitativamente las anotaciones electrónicas. Mediante la explotación de los cambios en las sucesivas versiones de la base de datos de anotación de Ontología de Genes UniProt, (UniProt Gene Ontology Annotation) se evaluó la calidad de las anotaciones electrónicas en términos de especificidad, fiabilidad y cobertura.
En general, no solo encontramos que las anotaciones electrónicas han mejorado significativamente en los últimos años, sino también su fiabilidad ahora rivaliza con la de anotaciones inferidas por los curadores cuando se utilizan pruebas distintas de los experimentos de la literatura primaria. Este trabajo proporciona los medios para identificar el subgrupo de anotaciones electrónicas que pueden ser confiables – un resultado importante dado que más del 98% de todos los comentarios se deducen, sin curación directa.
También se informa de variaciones significativas entre los métodos de inferencia, los tipos de anotaciones, y los organismos. Así mismo proporciona una guía para los usuarios de Ontología Genética y sienta las bases para la mejora de métodos computacionales para la inferencia de la función GO.
Un equipo de doctores de la Universidad de Gotemburgo, optó por cultivar un vaso sanguíneo para una niña sueca de diez años de edad que tenía una obstrucción en una vena de su hígado.
En vez de realizar un transplante de hígado o utilizar una vena de su propio cuerpo, el equipo tomó un segmento de vena de 9 centímetros de un hombre muerto y despojaron todas las células vivas de ella, con lo cual únicamente quedó una estructura de proteínas. Más tarde reconstruyeron la vena usando células de la propia médula ósea de la niña. Dos semanas después, el nuevo injerto fue implantado en el cuerpo de la pequeña.
Mediante el uso de células madre del cuerpo de la paciente, los doctores fueron capaces de evitar el rechazo del órgano por el cuerpo, que suele ocurrir con cierta frecuencia después de los transplantes.
Este procedimiento convirtió a la niña en la primera persona del mundo en obtener el reemplazo de un vaso sanguíneo mayor, por otro cultivado a partir de sus propias células madres.
