Noticias científico-tecnológicas del 2017

9 Enero 2018, 8:51 am
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2016, UN AÑO DE RECORDS CLIMÁTICOS


(Imagen: NASA/Joshua Stevens, EarthObservatory)

A primeros del año 2017 tanto la NASA como la NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los EEUU) hicieron públicos los datos referidos a la temperatura superficial de la Tierra, que han sido recogidos desde 1880 hasta la actualidad.

Según los datos obtenidos, los científicos han concluido que el año 2016 ha sido el año más cálido, a escala mundial, desde que se tienen registros. Durante este año se han batido un nuevo record en lo que a la subida de la temperatura superficial de la Tierra se refiere.

Desde 1880 la media de la superficie terrestre ha subido aproximadamente 0,8 grados, y este aumento se relaciona directamente con el aumento de la emisión de dióxido de carbono, así como por la actividad humana. Es por ello que, según los científicos, si no se toman medidas a corto plazo este aumento puede continuar y tener consecuencias importantes para la vida en la Tierra.

Para llegar a la conclusión de que la temperatura de la Tierra está aumentando se tienen en cuenta diversos parámetros tales como la temperatura en diversos puntos geográficos, la temperatura diurna y nocturna en diferentes épocas del año, las lluvias, tormentas, etc. Y todo apunta a que, en los próximos 40 años, dependiendo del nivel de compromiso de cada país, el aumento de la temperatura va a ser una realidad pudiendo llegar a registrarse datos hasta ahora nunca obtenidos anteriormente.



GUSANOS COMEDORES DE PLÁSTICO, ¿UNA SOLUCIÓN PARA ELIMINACIÓN DE DESHECHOS PLÁSTICOS?

El material del que están hechas, entre otras muchas cosas, las bolsas de plástico para la compra, el polietileno, es un plástico que, en el mejor de los casos, necesita unos 100 años para degradarse, por lo que supone un gran problema medioambiental.

Para acelerar la eliminación de parte de los 80 millones de toneladas de polietileno que se generan cada año actualmente se utilizan sustancias como el ácido nítrico Pero científicos del CSIC están trabajando con Galleriamellonella, la polilla de la cera, una especie muy abundante en el planeta. Parece que esta polilla, que habitualmente se alimenta de la miel y de la cera de los panales, es capaz de degradar el polietileno. 100 polillas son capaces de descomponer 92 miligramos de polietileno en 12 horas, una gran velocidad, comparando con los meses que son necesarios cuando se aplican otros procesos de aceleración de la descomposición.

Aunque todavía se desconoce el proceso concreto por el que ocurre la degradación, se sabe que es una enzima la que está involucrada, el siguiente paso es detectarla y conseguir aislarla para poder producirla de manera industrial.

Este avance se suma a otros que se han ido llevando a cabo en los últimos años en varios tipos de plásticos, aunque generalmente, hasta ahora, se había trabajado con microorganismos. Estas polillas abren la puerta a un nuevo tipo de investigación.

Como tantos descubrimientos, este también se lo debemos al azar. La investigadora Federica Bretocchini, del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria, además de investigadora de este proyecto, es apicultora aficionada. Un día encontró sus panales cubiertos de larvas, que se los estaban comiendo, y las recogió en bolsas de plástico. Cuando fue a recoger la bolsa, los gusanos la habían agujereado y habían salido de ella. Ahí comenzó todo.


Un trozo de bolsa de plástico expuesto a la voracidad de 10 gusanos durante 30 minutos (Foto: CSIC)


LA ERA CRISPR

Ya han pasado unos 3-4 años desde la utilización de CRISPR por primera vez para editar el genoma de células humanas vivas. A partir de este primer paso, esta técnica se está empleando en varias líneas de investigación de diferentes enfermedades y, aunque todavía estamos en los inicios de “la era CIRSPR”, se dice que las posibilidades de usar esta técnica son casi infinitas. Esta técnica se basa en reconocer la secuencia genética responsable de alguna enfermedad genética, detectarla, cortarla y reemplazarla por una secuencia correcta.

Es una técnica de edición genómica es relativamente simple y muy eficaz, por lo que se está convirtiendo en una gran esperanza para corregir las más de 5.000 enfermedades hereditarias descritas, entre ellas las llamadas “enfermedades raras”, que afectan a pocas personas pero que en conjunto suponen una parte significativa de la población.

A continuación, mencionamos un par de ejemplos de los muchos avances que ha supuesto la investigación y aplicación de esta técnica en desarrollo.



La técnica crispr-cas9 corrige por primera vez un defecto genético en un embrión


Imagen: el País

Llevamos relativamente poco tiempo oyendo hablar de la técnica CRISPR, pero los resultados obtenidos mediante su aplicación no paran de sorprendernos.

Este año 2017, científicos en EE UU, Corea del Sur y China han conseguido eliminar una enfermedad hereditaria (la miocardiopatía hipertrófica, causante de muerte súbita en deportistas y personas jóvenes y sanas) en humanos, por vez primera, utilizando esta innovadora técnica. Este resultado supone un gran paso hacia futuras terapias para corregir enfermedades genéticas, ya que se conseguiría corregir errores genéticos en los gametos en el momento de la fertilización y generación del embrión.

Este avance supone un paso más hacia una posible realidad en la que el ser humano será capaz de modificar su destino, ya que introducir cambios en las células germinales (óvulos, espermatozoides y embriones) supone poder eliminar de nuestra línea biológica enfermedades genéticas que se transmiten de generación en generación.

Aunque ya en 2015 científicos chinos fueron capaces de modificar embriones humanos inyectando CRISPR en los embriones ya formados, solamente fueron capaces de corregir una mutación en algunas de las células que componen el embrión, en ningún caso obtuvieron un embrión con todas las células corregidas, hecho que desaconsejaba totalmente su uso terapéutico. Durante este 2017, sin embargo, inyectando el CRISPR junto con el esperma, antes de la generación del embrión, se obtuvo un 72% de embriones totalmente sanos, lo que supone un número sustancial de embriones viables.



Cerdos clonados “aptos” para futuros trasplantes humanos

Los trasplantes representan un gran problema debido a la falta de órganos, incluso en los países con altos niveles de donantes. Los órganos de otros animales pueden ser la solución al problema de escasez. La realidad es que en la actualidad ya existen pacientes que viven gracias a válvulas cardíacas porcinas o células productoras de insulina, pero el trasplante de órganos completos todavía acarrea problemas de seguridad.

Los cerdos siguen siendo los mejores candidatos a donantes para humanos, pero la realidad es que su genoma cuenta con hasta 62 retrovirus que pueden causar en humanos tumores y otras patologías.

Este año, grupos de investigación de EE UU y China, han conseguido eliminar hasta 62 retrovirus del genoma de los cerdos, lo que supone un gran avance para futuros trasplantes de órganos porcinos a humanos. Este avance ha sido posible gracias a la tecnología CRISPR, que permite modificar partes del genoma con gran facilidad. Los científicos han utilizado esta técnica para localizar y cortar un gen llamado pol, que es el responsable de encender la maquinaria molecular de los retrovirus porcinos.

El proceso ha consistido en aplicar CRISPR en células de una oreja de un cerdo convencional y desactivar todos los retrovirus presentes en el genoma. Tras crear clones de este cerdo libre de virus, los gestaron en el vientre de varias cerdas. Los animales nacidos de este proceso de clonación convencional, parecen estar completamente sanos, lo que supone un paso esperanzador, aunque esta técnica todavía se encuentre lejos de poder ser aplicada


Cerdos cuyo genoma fue editado para desactivar los retrovirus. M. G.


LA REPROGRAMACIÓN CELULAR PERMITE TENER HIJOS A ANIMALES ESTÉRILES

En ocasiones, algunos errores cromosómicos de los gametos (células germinales), imposibilitan la reproducción o dan lugar a enfermedades o trastornos genéticos en la descendencia, como el síndrome de Down.

Siguiendo el procedimiento creado por el Nobel (2012) japonés ShinyaYamanaka, se tomaron células de la piel de animales con trastornos cromosómicos llamados trisomías (tres cromosomas en el par sexual en lugar de dos; XXY o XYY, en lugar de XX o XY) y se les aplicó un cóctel de proteínas, cuyo objetivo es rebobinar el reloj biológico hasta transformarlas en células madre (células primigenias en un embrión) que después pueden volver a madurar para formar diversos órganos y tejidos. Durante este proceso de reprogramación el cromosoma extra desaparecía en gran cantidad de las células, y cuando los investigadores inyectaron esas células reprogramadas en los testículos de ratones estériles (la razón de la esterilidad era que los espermatozoides tenían trastornos cromosómicos que los hacían inviables), dieron lugar a espermatozoides capaces de generar descendencia sana y que ésta, a su vez, también pudiese tener hijos e hijas sanos, carentes de trisomías.

Como ocurre tantas veces en investigación, el objetivo inicial del estudio era diferente del resultado obtenido, ya que lo que se buscaba era obtener espermatozoides de laboratorio. Sin embargo, el camino que tomó la investigación llevo a otro hallazgo que supone un gran paso en la corrección de errores genéticos. Además, este estudio llevado a cabo en ratones, también ha demostrado ser efectivo en la eliminación del cromosoma extra de células masculinas con el síndrome de Klinefelter o en casos de trisomía del cromosoma 21, causante del síndrome de Down.

Si este avance pudiese ser replicado en humanos, podría permitir desarrollar técnicas de reproducción asistida para hombres con trisomías en los cromosomas sexuales. Sin embargo, esta técnica todavía está lejos de ser exitosa en humanos, ya que requiere solucionar problemas importantes antes de poder ser aplicada, como conocer los posibles efectos secundarios, o como realizar un tratamiento profundo de las implicaciones legales y éticas al respecto. En cualquier caso, cada vez estamos más cerca de conseguir objetivos inimaginables hace unos años.


Crías de ratones nacidos sin trisomías. TAKAYUKI HIROTA.


EVIDENCIAS DE VIDA MÁS ANTIGUA EN LA TIERRA

A lo largo del 2017 han sido varias las noticias que nos han llegado sobre el descubrimiento de las evidencias de vida más antiguas en la Tierra, que sitúan estos restos entre unos 3.500 y 3.280 millones de años.



Descubrimiento enNuvvuagittuq, Canadá


Imagen: Matthew Doddvia AP

En el mes de marzo se dio a conocer el estudio que confirmaba la existencia unas bacterias fósiles, en forma de filamentos y tubos, localizadas en unas rocas canadienses provenientes de fumarolas hidrotermales del fondo oceánico de hace unos 3.770-4.280 millones de años.

Estos fósiles fueron hallados en el año 1982 y fueron descritos por primera vez en la revista Science en 1993. Sin embargo, en aquel momento, el descubrimiento provocó una gran controversia entre dos grupos de científicos: los que afirmaban que eran bacterias fosilizadas de hace 3.500 millones de años y los que decían que tan sólo eran impurezas en las rocas.

En un reciente análisis de las muestras en un espectrómetro de masa de iones secundario (SIMS), se pudo separar el carbono de cada fósil en sus isótopos constituyentes y medir las proporciones. Esto ha confirmado la existencia de varios tipos de bacterias: unas bacterias fotótrofas, que necesitaban el Sol, otras, del tipo arqueas, que producían metano, y otras, gammaproteobacterias que consumían metano, un gas que se cree que formaba parte de la atmósfera primitiva terrestre. Las estructuras tubulares y filamentosas fosilizadas que contienen estas bacterias están formadas por filamentos compuestos de hematita (líneas rojas), que están situados en una capa de cuarzo blanco rodeada de magnetita, donde tanto la hematita como la magnetita son minerales de óxido de hierro.

Este descubrimiento apoya la teoría de que la vida en la Tierra surgió del fondo del mar, poco después de que se formara el planeta.



Descubrimiento en el río Giblin, Australia

A finales de octubre se publicó en la revista ScientificReports el hallazgo de unos estromatolitos de hace 3.800 millones de años.

Los estromatolitos son unas estructuras sedimentarias de origen biológico. En concreto, su origen son las cianobacterias, unos microorganismos que atrapan el dióxido de carbono y lo usan para formar carbonatos que, al precipitar, dan lugar a los estromatolitos.

Las cianobacterias se cree que han sido la forma de vida dominante durante el 80% de la historia de la vida de la Tierra y los estromatolitos son una de las primeras evidencias macroscópicas de la aparición de la vida en nuestro planeta hace unos 3.500 millones de años. Son estructuras que todavía hoy en día se encuentran en la Tierra.



CHINA CONSIGUE LA PRIMERA COMUNICACIÓN CUÁNTICA ENTRE UN SATÉLITE Y LA TIERRA


Imagen: Google/ESA

China ha conseguido por primera vez la comunicación cuántica entre un satélite y la Tierra. Este hecho se ha basado en el fenómeno conocido como “entrelazamiento cuántico”.

Este hecho tiene que ver con la física cuántica. Esta rama de la física trata de los comportamientos físicos que se producen entre las partículas minúsculas, como las que constituyen los átomos, los cuales no se pueden explicar con las leyes de la física clásica.

El entrelazamiento cuántico expresa que dos partículas que están separadas entre sí, responden una al estado de la otra; es decir, que cuando cambiamos el estado de una partícula, la otra cambia automáticamente su estado esté donde esté; se dice que están entrelazadas. Sin embargo, este cambio no es un cambio inmediato y, en ningún caso, se produce a mayor velocidad que la de la luz.

Hoy día se prefiere plantear todas las cuestiones relativas al entrelazamiento usando fotones (en lugar de electrones) como sistema físico a estudiar y considerando sus espines como variables físicas a medir.

En el caso de China, lo que ha conseguido es enviar pares de fotones entrelazados desde el satélite de comunicaciones cuánticoMicius a dos ciudades chinas separadas entre sí 1.203 km. Hasta ahora, el record estaba en los 100 km.De acuerdo con el análisis estándar del entrelazamiento cuántico, dos fotones (partículas de luz) que nacen de una misma fuente coherente estarán entrelazados. En el experimento se comprobó que los fotones emitidos por el satélite llegaron entrelazados a las dos ciudades y que no habían perdido información por el camino.

Según los científicos, una distribución de entrelazamiento cuántico puede tener grandes aplicaciones futuras para asegurar comunicaciones súper seguras, a pruebas de hackers, así como otro tipo de aplicaciones como la geolocalización, el guiado, etc… Sin embargo, todavía estamos en fase experimental y hará falta unos años para implementar efectivamente esta tecnología.



LA IMPRESIONANTE COLISIÓN DE DOS ESTRELLAS DE NEUTRONES QUE PROVOCARON LAS ONDAS GRAVITACIONALES QUE PREDIJO EINSTEIN


Imagen: NationalScienceFoundation/LIGO/Sonoma StateUniversity/A. Simonnet

El 16 de octubre fueron detectadas las ondas gravitacionales originadas por la colisión de dos estrellas de neutrones.

Una estrella de neutrones es el remanente de una estrella tras pasar por la fase de explosión como supernova. El resto, es una estrella pequeña y superdensa:en una esfera de 10 km de diámetro se concentra una masa 1,4 veces el Sol. En ella, los átomos están tan “apretados”, que los electrones, que normalmente están orbitando al núcleo, penetran en él uniéndose con los protones. El resultado es que se generan más neutrones, por lo que la estrella se va convirtiendo poco a poco en una estrella formada por neutrones.

Cuando dos estrellas de este tipo chocan entre sí, se genera un fenómeno extremadamente violento, similar al choque de dos agujeros negros. Ambos sucesos provocan una deformación del espacio tiempo y generan ondas gravitacionales. La diferencia entre ambos es que el choque de agujeros negros no deja un resto visible, mientras que las estrellas de neutrones dejan restos metálicos radiactivos que pueden ser detectados por telescopios.

Esta colisión fue registrada por el detector LIGO (Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser). Tras el 2016, año en el que se hizo el primer descubrimiento de las ondas gravitacionales, LIGO ha observado tres fenómenos más además de este último, cuyo origen ha sido la colisión de agujeros negros. Los líderes de este proyecto han recibido el Premio Nobel de Física de 2017.

Éste descubrimiento ha confirmado nuevamente uno de los postulados de la teoría general de la relatividad de Einstein sobre el Universo y su concepto de espacio-tiempo.



DESCUBRIMIENTO DE SISTEMA TRAPPIST / PLANETA SIMILAR A LA TIERRA CANDIDATO A LA VIDA EXTRATERRESTE


Ilustración: MASA/JPL-Caltech

A principios de año, la NASA anunció el descubrimiento de un sorprendente sistema planetario alrededor de la Estrella TRAPPIST-1. Los siete exoplanetas, nombrados como TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g y h, en orden creciente de distancia de su estrella, tienen un tamaño similar al de la Tierra, lo que abría esperanzas para la búsqueda de agua líquida en este sistema estelar.

El sistema TRAPPIST-1 es un sistema mucho más pequeño que el nuestro. Su estrella es tan sólo una décima parte del Sol y las órbitas de todos los planetas alcanzan la órbita de Marte. Entre los siete planetas, 3 de ellos están en la zona habitable de la estrella. La zona habitable es la zona que no está ni demasiado lejos ni demasiado cerca de la estrella, de forma que en ella se den unas temperaturas que permitan que exista agua en estado líquido. El agua líquida es la base para poder hallar vida.

Es un sistema planetario muy interesante, que los científicos seguirán estudiando para buscar vida extraterrestre.

El 2017 también nos ha dejado otra noticia interesante sobre exoplanetas. En noviembre se detectó el planeta extrasolar que tiene más probabilidades de albergar vida hasta la fecha, Ros 128b.

El planeta Ross 128b tiene un tamaño una vez y media más grande que la Tierra y orbita alrededor de una estrella de tipo enana roja. Los astrónomos están bastante seguros de que es un planeta rocoso y que, debido a la distancia que se encuentra de la estrella, puede tener una temperatura similar a la de la Tierra. Si además se tiene en cuenta que su estrella es estable, se puede pensar que puede tener agua líquida. El próximo telescopio ELT (ExtremelyLargeTelescope) de Chile tendrá la potencia para observar directamente estos exoplanetas y averiguar la composición de sus atmósferas.

Ross 12b es el segundo más cercano (11 años luz) a la Tierra después de Próxima b, el planeta rocoso descubierto en la estrella Alfa Centauri, la más cercana a la Tierra.

Gracias a todos estos descubrimientos cada vez estamos más cerca de encontrar vida más allá de la Tierra.



EL FINAL DE LA MISIÓN CASSINI TRAS 20 AÑOS ESTUDIANDO EL PLANETA SATURNO Y SUS LUNAS


Imagen: NASA/JPL-Caltech/SpaceScienceInstitute

En septiembre de 2017 la sonda Cassinide la NASA se precipitó contra el planeta gigante Saturno en una maniobra que se denominó “La Gran Final”, dando por terminada una misión de 20 años estudiando el planeta Saturno y sus lunas.

Cassini fue lanzada en octubre de 1997 junto con la sonda Huygens, de la Agencia Espacial Europea.Tras siete años de viaje por el espacio, entraron en la órbita de Saturnoen el año 2004.En el año 2005 la sonda Huygens aterrizó en Titán, siendo el primer objeto en aterrizar en un cuerpo situado en el Sistema Solar exterior. A partir de ese año,Cassini continuó sola estudiando y fotografiando el sistema Saturno.

Los descubrimientos de la sonda Cassini revolucionaron el conocimiento de Saturno y de sus satélites. Entre sus descubrimientos podemos destacar: el estudio de los complejos anillos de Saturno, el entorno magnético dinámico del planeta y los detalles de su compleja atmósfera. También estudió con detalle varios de sus lunas, como Titán y Encélado. En Titán observó lagos y mares de hidrocarburos, dominados por el etano y metano líquido, y complejas formas químicas pre-bióticas en su atmósfera. En Encélado descubrió un océano líquido bajo su superficie y géiseres en actividad, revelando uno de los cuerpos más interesantes del Sistema Solar. También mostró la variedad de sus otras lunas principales: una con un anillo entorno a su ecuador (Japeto); una que parece la estrella de la muerte de StarWars (Mimas); otra que parece un platillo volador (Atlas), u otra que parece un ravioli (Pan). Descubrió mundos diferentes y fascinantes.

Todas las observaciones y datos recogidos por Cassini han cambiado la forma de entender la formación de los sistemas planetarios y de las condiciones que llevan a la aparición de la vida.

La misión Cassini-Huygens ha sido un gran ejemplo de las importantes aportaciones científicas que se consiguen en las misiones de exploración del Sistema Solar.