El paso de un volcán durmiente a un estado eruptivo puede ser mucho más rápido de lo creído

Una investigación desvela que los volcanes pueden pasar muy rápidamente de un estado durmiente a un estado eruptivo. El magma almacenado durante miles de años puede brotar en apenas dos meses.

El equipo del geólogo Adam Kent, de la Universidad Estatal de Oregón en Estados Unidos, ha centrado su estudio en el caso de un volcán local, el Monte Hood de Oregón.

Los resultados de la investigación sugieren que el magma ubicado a una profundidad de entre 4 y 5 kilómetros bajo el monte Hood ha estado almacenado casi en estado sólido durante miles de años. Sin embargo, el tiempo que demoraría en licuarse y brotar es sorprendentemente corto, quizás de apenas un par de meses.

El paso crucial para que se inicie una erupción es que la temperatura de la roca se eleve hasta más de unos 750 grados centígrados, lo cual puede suceder cuando el magma caliente de las profundidades de la corteza terrestre se eleva hasta la superficie.

Fue la mezcla de lava líquida caliente con magma sólido más frío lo que desencadenó las dos últimas erupciones del Monte Hood, hace unos 220 años y unos 1.500, respectivamente.



Si la temperatura de la roca es demasiado fría, al magma le es difícil moverse. El umbral, al menos en el caso del Monte Hood, parece estar en torno a los 750 grados centígrados. Si se calienta aproximadamente entre 50 y 75 grados por encima de ese valor, disminuye mucho la viscosidad del magma y éste se mueve con más facilidad.

Técnica capaz de detectar una célula cancerosa entre mil millones de células sanas

La detección temprana es la mejor arma contra el cáncer, y una nueva investigación permite dar un paso más en esa dirección. Un equipo de químicos ha desarrollado un nuevo sistema electroquímico tan sensible que es capaz de detectar unas cuantas células cancerosas en el torrente sanguíneo, en una proporción tan baja como una célula cancerosa entre mil millones de células sanas.

El equipo de Hui Wang y Qian Wang, de la Universidad de Carolina del Sur en la ciudad estadounidense de Columbia, y Jun-Jie Zhu, de la Universidad de Nanjing en China, ha construido una nanosonda ultrasensible que ha resultado capaz de detectar cuatro células tumorales circulantes, y no requiere de ninguna enzima para producir una señal detectable.

El cáncer puede hacer metástasis mediante la liberación de células tumorales capaces de transmitir la enfermedad a otras partes del cuerpo. Pero estas células circulantes también representan una oportunidad de oro para la medicina moderna, pues detectarlas en un paciente indica la presencia de un tumor.

Sin embargo, dichas células son difíciles de encontrar. En mil millones de glóbulos rojos, podría haber tan solo una célula tumoral circulante para activar la alarma, y es inviable que esa célula, o incluso unas pocas más, hagan saltar la alarma de los métodos convencionales si están mezcladas entre tantas células sanas.




Por eso es tan importante la capacidad ultrasensible de detección del nuevo sistema. Todavía hay un largo camino por recorrer para conseguir darle al prototipo ideado el estatus de dispositivo práctico y apto para su aplicación clínica, pero las perspectivas son prometedoras.

La búsqueda de la vida artificial da un paso de gigante

Craig Venter, uno de los «padres» del genoma dio hace cuatro años el primer paso firme hacia la creación de vida artificial. Lo hizo al generar en el laboratorio la primera célula sintética. Hoy la revista científica «Science», la misma que anunció el avance de Venter, muestra esta vez un paso de gigante en esta carrera científicaque quizá se convierta en la zancada definitiva: por primera vez se ha sintetizado un cromosoma eucariota, un organismo vivo complejo. O lo que es lo mismo, se ha fabricado ADN artificial de una célula compleja, similar a la que tienen las plantas y animales, incluyendo el ser humano. Se trata de un cromosoma de la levadura, un humilde hongo con el que se fabrica desde hace siglos la cerveza o el pan.

El avance no queda solo en la fabricación desde cero de este cromosoma artificial al que han llamado synIII. Los científicos han demostrado queese cromosoma sintético funciona como uno natural, una vez insertado. No altera la vida de la levadura. Y también que se puede generar sin copiar de la Naturaleza, alterando racionalmente las células con fines prácticos. Pero en ningún caso se puede afirmar que se haya creado vida artificial. «La vida es mucho más que ADN», sintetiza la profesora de Microbiología de la Universidad Complutense, María Molina.

El genoma mínimo

«Si una levadura fuera una persona, podríamos decir que le han sustituido el antebrazo, desde el codo hasta la mano por una prótesis artificial. De esa persona no diríamos que es biónica, ¿verdad?». Manuel Porcar, coordinador del grupo de Biología Sintética del Instituto Cavanilles de la Universidad de Valencia, explica gráficamente lo que supone para la levadura la inserción del cromosoma sintético. Así deja claro que aún no se ha conseguido generar vida artificial en el laboratorio. El avance «técnicamente es muy meritorio pero aún no estamos ante la creación de vida artificial», insiste.

De la misma opinión es Molina quien valora el estudio como un paso más del trabajo de Venter. «Pero sobre todo profundiza en el genoma mínimo, en los genes que son realmente necesarios para la vida», explica Molina. Un genoma mínimo sería más manipulable y se manejaría a la medida de nuestros intereses.

Como subir el Everest

Los editores de la revista «Science» no llegan a calificar este avance de hito científico, pero sí se atreven a decir que lo conseguido por este grupo científico formado por varias universidades estadounidenses y europeas es como ascender «el monte Everest de la biología sintética».

El avance es un ejercicio experimental, una prueba de concepto de lo que podrá ser el futuro más cercano. Las posibilidades son infinitas. Abre la puerta al desarrollo de microorganismos «a la carta» que podrían ser útiles en numerosos campos. En Medicina para la creación de nuevos fármacos más eficaces, en la fabricación de biocombustibles o la restauración de zonas dañadas por graves vertidos de petróleo.

Jef Boeke director del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York es quien ha capitaneado al equipo internacional con el que , asegura, ha llevado la biología sintética de la teoría a la realidad.

El cromosoma sintético se generó a imagen y semejanza del cromosoma III de la levadura (Saccharomyces cerevisiae), un organismo vivo complejo utilizado desde hace siglos para fabricar el pan. Pero también es uno de los organismos preferidos por los biólogos para estudiar el ADN. Aunque cueste creerlo las levaduras se asemejan bastante a los humanos. Más de la mitad de los genes son similares a los humanos.

La ventaja es que sus células son más accesibles que las humanas, su estudio no plantea problemas éticos y es más manejable. Este hongo tiene 6.000 genes frente a los 100.000 del ser humano, por eso fue el primer organismo vivo complejo cuyos genes fueron descifrados en su totalidad.

Hacia un genoma artificial

Los investigadores solo han sintetizado uno de los 16 cromosomas de la levadura, pero es el camino hacia la construcción de un genoma completo de la levadura. Sería el primer organismo complejo sintetizado en el tubo de ensayo. Este genoma podría servir no sólo como una herramienta de gran versatilidad para la producción de sustancias comerciales, sino que también podría ayudar a los investigadores a aprender más sobre la biología del genoma, incluyendo cómo se construyen los genomas, cómo están organizados y lo que les hace funcionar.

El genoma de la levadura comprende 12 millones de nucleótidos o letras genéticas, ensartados en un orden particular. El grupo de Jef Boeke y Narayana Annaluru se centró en el cromosoma III que comprende más de un 2,5 por ciento de estos nucleótidos. Utilizaron software para hacer pequeños cambios en él; sobre todo, para eliminar algunas de las regiones repetitivas y menos utilizadas de ADN entre los genes. Luego construyeron una versión real del cromosoma encadenando uno a uno los nucleótidos, los ladrillos químicos que construyen los genes. En el proceso, los científicos no se limitaron a copiar de la Naturaleza. Introdujeron una larga lista de cambios, eliminando e insertando pequeñas secuencias de ADN en sitios clave. El objetivo es crear cromosomas con diferentes propiedades, diferentes a la copia original para conseguir diferentes aplicaciones o propiedades.

Después de este esfuerzo propio de Hércules, los investigadores colocaron sus cromosomas artificiales en células de levadura viva y pusieron a prueba la capacidad de las células alteradas para crecer en diferentes nutrientes y en diferentes condiciones. En cada caso, la versión equipada con un cromosoma sintético funcionó como cualquier levadura. Es decir, no solo lograron construir el cromosoma, sino que demostraron que era totalmente funcional y una vez trasplantado no alteró la levadura.

Estudiantes en formación

Los frutos que ahora se publican son el resultado de un trabajo alimentado durante más de siete años en el que el investigador principalse vio obligado a recurrir a 60 estudiantes de Biología. Estos científicos en formación trabajaron día y noche para sacar adelante este trabajo en el proyecto «Construye un genoma». Gracias a ellos Boeke, que había intentado sacar adelante el trabajo con una compañía privada, pudo dar forma a su proyecto.

Como cabría esperar, el famoso Syn III solo es el primero de los 16 cromosomas de la levadura. Ahora toca sintetizar al resto.El plan ya está en marcha y forma parte de un programa internacional llamado Sc 2.0 en el que trabajan investigadores de China, Estados Unidos, Singapur, Australia y el Reino Unido.

Resuelto el misterio de las rayas de las cebras

¿Por qué las cebras lucen esas vistosas rayas blancas y negras? Esta pregunta ha intrigado a los científicos y al público en general durante siglos. Ahora, un equipo de la Universidad de California, Davis, cree tener la respuesta, que ha publicado en la revista online Nature Communications. Resulta que los mosquitos que pican, incluidos lostábanos y las moscas tse-tsé, son el motor de la evolución de esa espectacular piel.

El motivo de que las cebras tengan rayas ha sido objeto de debate desde que Alfred Russel Wallace y Charles Darwin se fijaran en esta incógnita hace 120 años. Entre las hipótesis que se han tenido en cuenta se encuentra que sea una forma de camuflaje, la interrupción del ataque de un depredador confundiéndole visualmente, un mecanismo de gestión del calor, una función social o evitar el ataque de parásitos, como los mosquitos.

El equipo identificó la distribución geográfica de siete especies de cebras, caballos y asnos, y de sus subespecies, señalando el espesor, la ubicación, y la intensidad de las heridas por picaduras en varias partes de sus cuerpos. Su siguiente paso fue comparar la distribución geográfica de estos animales con diferentes variables, incluyendo áreas boscosas, rangos de grandes depredadores, la temperatura y la distribución geográfica de las moscas tse-tsé y los tábanos. Después, examinaron dónde se ubican los animales rayados y superpusieron estas variables. Tras el análisis de las cinco hipótesis, los científicos descartaron todas menos una: la de las moscas chupadoras de sangre.

«Me quedé sorprendido por los resultados», afirma el autor Tim Caro, profesor de biología en Davis. «Una y otra vez, comprobamos una mayor creación de rayas corporales en aquellas partes del mundo donde los mosquitos son más molestos».

Pelo corto

Pero, ¿por qué las cebras evolucionaron para tener rayas mientras que otros mamíferos de pezuña no lo hicieron? El estudio encontró que, a diferencia de otros mamíferos de pezuña africanos que viven en las mismas áreas que las cebras, estas tienen el pelo más corto que la longitud del aparato bucal de los molestos mosquitos, así que las cebras pueden ser particularmente susceptibles a la irritación por las picaduras.

«La resolución de enigmas evolutivos aumenta nuestro conocimiento del mundo natural y puede provocar mayor compromiso con la conservación», señala Caro. Sin embargo, en la ciencia, una enigma resuelto puede engendrar otro: ¿Por qué los insectos que pican evitan las superficies rayadas? Estudios anteriores han demostrado que los mosquitos tienden a evitar las superficies rayadas en blanco y negro, así que ahora el debate evolutivo debe abordar este asunto.

Primer mapa del cerebro humano en desarrrollo

Uno de los retos más importantes de este siglo es el de entender el funcionamiento del cerebro humano, uno de los sistemas más complejos del universo. Un requisito indispensable para tratar un amplio abanico de enfermedades que abarca desde aquellas que se «gestan» en el seno materno, como la esquizofrenia o el autismo, hasta las que se manifiestan en las últimas etapas de la vida, como el párkinson o el alzhéimer.

La revista «Nature» publica esta semana dos trabajos que prometen un importante impulso en el conocimiento del cerebro y sus patologías. Ambos trabajos están ligados al Instituto Allen de Estudios Cerebrales, una entidad privada sin ánimo de lucro puesta en marcha por Paul G. Allen, cofundador de Microsoft, que está empeñado en desentrañar los misterios del cerebro.

Un equipo del Instituto Allen, liderado por Ed Lein ha generado un modelo de alta resolución del patrón de activación de los genes en el cerebro humano durante el desarrollo embrionario, concretamente en las semanas 15, 16 y 21 de gestación. «Conocer cuándo un gen se expresa en el cerebro puede dar pistas importantes acerca de su función», explica Ed Lein, investigador en el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro.

Manual de instrucciones

«Este atlas ofrece una visión completa de qué genes están activos en un momento determinado, en una región concreta y en qué tipos de células, durante el desarrollo embrionario. Esto significa que tenemos un mapa del cerebro humano en desarrollo. Algo crucial para entender cómo se forma el cerebro de manera saludable y una poderosa herramienta para investigar que va mal en la enfermedad», explica Lein.

Lo que han conseguido los investigadores del Allen «es una especie de manual de instrucciones de cómo se va formando el cerebro, limitado a tres estadíos del desarrollo embrionario, aunque con datos de miles de genes», aclara Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante CSIC-UMH. Esta es la primera vez que se obtiene un mapa de expresión génica de este tipo en humanos.

En especial, resaltan los autores, el trabajo puede aportar datos muy interesantes en patologías como el autismo, que se empiezan a gestar durante el desarrollo embrionario. «En patologías como el autismo o la esquizofrenia hay alteraciones muy sutiles en la arquitectura cerebral, debido a la expresión de distintos genes», explica Lerma.

Conocer dónde y cuándo se activan los distintos genes que intervienen en el desarrollo del cerebro es importante también a la hora de desarrollar posibles dianas terapuéticas, resalta Mara Dierssen, del Centro de Regulación Genómica de Barcelona y presidenta de laSociedad Española de Neurociencia, que destaca el enorme valor de este trabajo para la comunidad científica.

Tanto Dierssen como Lerma coinciden en resaltar la importancia de que los datos obtenidos se hayan puesto a disposición de todos los investigadores. «El alcance del proyecto y el nivel de detalle de los datos recogidos, ha podido lograrse gracias al enfoque altamente colaborativo e interdisciplinar de distintos proyectos del Instituto Allen. Y ahora los datos están a disposición pública. Toda la comunidad científica puede beneficiarse de nuestro esfuerzo para impulsar sus propias investigaciones en nuevas y emocionantes direcciones», subraya Allan Jones, director ejecutivo del Instituto Allen para el Estudio del Cerebro.

El mapa de expresión génica abre nuevas posibilidades ya que permitirá a los neurocientíficos «estudiar en patologías espontáneas o inducidas en el laboratorio cómo la alteración de determinados genes genera modificaciones en el desarrollo del cerebro».

Modelos animales

El trabajo valida además el controvertido uso de modelos de ratón para el estudio de las patologías humanas, ya que ha puesto de manifiesto que hay más similitudes que diferencias entre el cerebro de roedores y el humano. «Un trozo de corteza cerebral de ratón no se diferencia la del cerebro humano, como ya adelantó Cajal», explica Lerma.

Las diferencias más significativas halladas entre ratones y humanos se encuentra en la corteza prefrontal, «una zona que nos diferencia evolutivamente de otras especies», explica Dierssen, que advierte que «hay que tener en cuenta que la mayor parte del desarrollo de esta zona del cerebro tiene lugar después del nacimiento, y depende de la experiencia». Algo que habrá de tenerse en cuenta, apunta, a la hora de estudiar el desarrollo de las patologías: «a nivel prenaltal ya se producen cambios, pero también hay un componente postnatal tan importante o más que el que se produce durante el desarrollo embrionario». Por lo que cree dificil que pueda atribuirse con certeza una patología al desarrollo prenatal exclusivamente.

Mapa de carreteras

Un segundo trabajo del Instituto Allen ha logrado por primera vez establecer el mapa de las redes neuronales del cerebro compoleto de ratón. Hasta ahora se contaba con mapas parciales de conexiones entre distintas regiones del cerebro, pero este es el primer «conectoma» del cerebro completo de un mamífero. Desde hace un cuarto de siglo se dispone del conectoma del gusano C. elegans, que tiene sólo 302 neuronas. Sin embargo, el cerebro del ratón tiene 75 millones de neuronas, organizadas de forma similar a las del humano.

Ambos trabajos se han dado a conocer un año después de que Obama hiciera pública la iniciativa Brain. En esta segunda etapa se ha doblado el presupuesto inicial, que era de cien millones de dólares, para dotar a los neruocientíficos de herramientas capaces de desentrañar el funcionamiento del cerebro.

El gran reto: de las neuronas a la conducta

Una proteína verde fluorescente ha permitido trazar las conexiones del cerebro, algo así como el “mapa de carreteras”. “Todas estas conexiones estaban determinadas en el ratón e incluso en humanos. Pero lo que no estaba bien determinado era en qué cantidad estaban interconectados las distintas estructuras del cerebro entre sí.” Este estudio ha permitido “saber dónde estas las autopistas, las carreteras nacionales y las secundarias del cerebro”, explica gráficamente Juan Lerma.

Uno de los grandes retos del cerebro de mamíferos es saber cómo se genera la conducta a partir de la actividad de las neuronas. Aunque esto aún no se ha logrado en el gusano C. Elegans, cuyo conectoma ya se conoce, es un requisito previo para dar ese importante paso. Hace unos días, Rafael Yuste, el principal impulsor del Proyecto Brain explicaba a ABC que lo importante para dar este paso, además de tener las conexiones, es ver la actividad conjunta de grupos de neuronas que forman estructuras “emergentes” que dan lugar a funciones concretas, como el pensamiento.

La luna Encelado tiene un océano subterráneo apto para la vida

La sonda espacial Cassini, de la NASA, ha encontrado sólidas pruebas de la existencia deun océano subterráneo de agua líquida en Encelado, una de las lunas de Saturno. Para los investigadores, además, se trataría de un hábitat ideal para el desarrollo de microorganismos extraterrestres. El estudio, llevado a cabo por expertos de la Universidad Sapienza de Roma, elInstituto de Tecnología de California y el Jet Propulsion Laboratory, de la NASA, se publica hoy en Science. Encelado se añade así, por derecho propio, a la corta lista de lunas de Saturno (Titán) o de Júpiter (Europa) con agua en estado líquido bajo su superficie.

La posibilidad de una gran reserva interior de agua líquida en Encelado se consideró por primera vez en 2005, cuando los instrumentos de la Cassini descubrieron grandes géiseres de vapor y hielo surgiendo del polo sur del satélite. Desde entonces, se viene especulando con esa intrigante posibilidad, que confirmaría a esta pequeña luna de apenas 500 km de diámetro como uno de los más firmes candidatos a albergar vida de todo el Sistema Solar.

Hoy, la especulación ha dejado paso a los datos. Los hallazgos recién anunciados constituyen, en efecto, la primera medición geofísica de la estructura interna de Encelado. Y los resultados de esa medición son consistentes con la presencia de un océano de agua oculto bajo su superficie.

Como el Lago Superior

Para Luciano Iess, de la Universidad Sapienza y director de la investigación, la localización de un lecho rocoso sobre el que se asienta el agua podría ser determinante para que se den las condiciones necesarias para la vida.

Hasta ahora, estudios anteriores habían sido incapaces de determinar la extensión, la forma y la profundidad de esa grran reserva de agua. Ahora sabemos que, bajo un manto de hielo de entre 30 y 40 km de espesor, hay una cantidad de agua equivalente, por lo menos, a la del Lago Superior, el mayor de toda Norteamérica y el segundo mayor del mundo, con una superficie de 82.000 km cuadrados y que se estima contiene cerca de 12.300 km cúbicos de agua. El océano de Encelado podría tener una profundidad de cerca de diez km.

El equipo de científicos ha llegado a estas conclusiones analizando las fuerzas gravitatorias ejercidas por Encelado sobre la sonda Cassinidurante tres "pasadas" consecutivas sobre sus zonas polares a menos de 100 km de altitud. En palabras de Iess, durante esos sobrevuelos polares se detectó una "anomalía gravitacional negativa" en el polo sur que delataba la presencia de material más denso que el de la superficie. En concreto, "agua líquida, con un 7% más de densidad que el hielo superficial". Comparando después esas medidas con la topografía del satélite, los investigadores lograron calcular las dimensiones de la reserva líquida.

Un lecho de rocas

Pero eso no es todo. De hecho, otro descubrimiento de la máxima importancia estriba en el hecho de que toda esa cantidad de agua descansa sobre una base de roca (silicatos), y no sobre más hielo, como sucede con océanos subterráneos de otras lunas del Sistema Solar, comoTitán. Una diferencia que puede parecer sutil, pero de la que podría depender la existencia de vida. En efecto, la presencia de agua en contacto directo con silicatos induce a ricas y complejas reacciones químicas que, junto a una fuente de energía, serían el caldo de cultivo ideal para que surgieran formas elementales de vida.

De hecho, los instrumentos de la Cassini ya habían revelado la presencia de compuestos orgánicos en el agua de los géiseres de vapor del polo Sur del satélite.

"El material expulsado por Encelado en el polo sur -explica Linda Spilker, del Jet Propulsion Laboratory- contiene agua salada y moléculas orgánicas, los ingredientes químicos básicos de la vida.El hallazgo contribuye a expandir nuestra idea de «zona habitable» mucho más allá de lo que se pensaba hasta ahora, tanto en el nuestro como en otros sistemas solares".

Marte se acerca y aparece más grande y brillante que nunca.

Este mes de abril, la Tierra está más cerca de Marte de lo que lo ha estado desde hace casi 6 años y medio. El Planeta rojo se verá más brillante y grande en el cielo nocturno y cualquiera, desde cualquier lugar del mundo, podrá observarlo a simple vista.

Marte será el punto más brillante del cielo nocturno en el sureste para el hemisferio norte (En los trópicos, hay que mirar hacia el este y en el sur, al noreste). Se mueve a través de la constelación de Virgo, cerca de la brillante estrella Spica (Espiga). Este emparejamiento, según explican desde la revista Sky&Telescope, ofrecerá «un maravilloso contraste de color». Marte se verá con el tono amarillo-naranja de una fogata, mientras que Spica, menos brillante, lucirá en un helado blanco-azul.

En las dos semanas centrales de abril, Marte brillará con una magnitud -1.5 , igualando el brillo de Sirio, y en un telescopio aparecerá a 15,1 segundos de arco de diámetro. El día 8 se producirá la oposición del planeta, cuando se encuentra opuesto al Sol en el cielo. Pasa más cerca de la Tierra el 14 de abril (la diferencia se debe a la forma elíptica de la órbita de Marte), pero parecerá prácticamente del mismo tamaño y brillo durante todo el mes. La distancia entre ambos mundos se está reduciendo unos 300 kilómetros por minuto, de modo que cuando la convergencia culmine, el abismo que existe entre la Tierra y Marte se habrá reducido a sólo 92 millones de kilómetros, una distancia pequeña en la escala del Sistema Solar.

Marte y Spica cruzan el cielo juntos desde el atardecer hasta el amanecer. Para los que utilicen telescopio, Marte es el objeto más alto en el cielo hacia el sur alrededor de la mitad de la noche .

Un telescopio de 4 pulgadas o más grande permitirá ver algunas regiones claras y oscuras en la superficie del planeta. El hemisferio norte de Marte está inclinado hacia la Tierra en esta temporada, por lo que los astrónomos aficionados serán capaces de echar un vistazo al casquete polar del norte a medida que se reduce en la primavera del hemisferio norte marciano.