El esqueleto nos controla

Gran Calavera EléctricaLos huesos -es decir, la estructura endoesquelética que nos define como vertebrados- son tal vez el componente más antiguo estudiado por la medicina. De hecho, cuando ésta fallaba, era lo único que quedaba. El sistema de soporte fisiológico sin el cual no podríamos movernos y nuestros órganos más vitales estarían dolorosamente expuestos resultó ser, con el tiempo, algo más que una armadura: también era un repositorio dinámico de calcio y fósforo, del cual un organismo con carencias podía disponer en un momento dado. El interior de los huesos largos también es una fábrica de glóbulos rojos, y en la médula roja de los huesos planos se producen glóbulos blancos y plaquetas, algo fundamental para mantener el sistema sanguíneo. Pero un estudio podría añadir también a estas funciones otras más propias de una glándula endocrina; los huesos podrían llegar a alterar nuestro comportamiento.

Las investigaciones del francés Gérard Karsenty sobre la hormona osteocalcina en ratones -experimentos a los que lleva dedicados una veintena de años- han derivado de considerarla un simple regulador de la masa ósea a algo más complicado. Esta hormona se forma en el hueso, pero cerca de un 20% pasa a la sangre y circula hasta metabolizarse en el hígado y riñones. Mientras está en el organismo, actúa sobre otros órganos: por ejemplo el páncreas, regulando la producción de insulina (esto se descubrió en 2007). Otras funciones reguladoras de la osteocalcina parecen ser los niveles de testosterona (los ratones con déficit de osteocalcina tienden a ser estériles).

Karsteny también descubrió que la osteocalcina atraviesa la barrera hematoencefálica y se une a las neuronas del tronco del cerebro, el mesencéfalo y el hipocampo. Además vieron que promueve el nacimiento de nuevas neuronas y aumenta la síntesis de varios neurotransmisores, incluyendo la serotonina, dopamina y otras catecolaminas. Algunos efectos provocados por la carencia de la hormona en ratones genéticamente modificados incluían mayores niveles de stress y depresión, problemas de aprendizaje y memoria; síntomas neurológicos propios de la vejez, en la cual curiosamente también ocurre una degradación del tejido óseo.

Parte de estos problemas se solucionaban administrando osteocalcina a los ratones, pero las disfunciones de memoria y aprendizaje eran crónicas. Parece que en este caso la hormona -proveniente de los huesos de la madre durante la gestación- atravesaba la placenta y estimulaba el correcto crecimiento del sistema nervioso. ¿Tal vez esto explique por qué las madres con problemas de nutrición tienen con mayor frecuencia bebés con trastornos metabólicos y psiquátricos? Como decíamos, la mayor parte de estos descubrimientos son muy recientes: actualmente los análisis de osteocalcina se usan como indicadores de deficiencias óseas. Pero no estaría de más cuidarnos los huesitos, lo que puede redundar en una vida más larga y placentera y como diría James Dean pero no dijo: “…y deja un bonito cadáver“.

Endocrine Regulation of Energy Metabolism by the Skeleton, en Cell.com

Oxígeno antiguo

(Esto no tiene nada que ver con el post del agua oxigenada de antes)

oxidosAlgunas veces he mencionado aquí la tremenda responsabilidad de los organismos que llamamos plantas en el evento conocido como la Gran Oxidación, que cambió drásticamente la composición química de la superficie terrestre: las consecuencias fueron el exterminio global de todo un ecosistema y el nacimiento de otro, basado en una combustión más eficiente y del que formamos parte.

La culpa se atribuía a la aparición de organismos dotados de cloroplastos, capaces de sintetizar materia orgánica a partir de luz solar; un proceso que libera un residuo altamente tóxico y corrosivo: oxígeno. La fecha, 2300 millones de años atrás. Eso es mucho tiempo, pero la vida antigua iba a pasos lentos: hasta hace unos seiscientos millones de años la cosa no empezó a ponerse interesante. Aun así, cada vez que como una lechuga pienso en esas pobres arqueobacterias sulfurosas que nunca llegaron a salir del agua, asesinadas por los vertidos tóxicos de las plantas, y mastico dos veces con crueldad.

Pero puede que la Oxidación -culpa de las plantas o no- sea más antigua aún de lo que pensábamos.

Un análisis de rocas procedentes de la formación denominada Supergrupo Mesoarqueano Pongola, sedimentos intermareales combinados con flujos piroclásticos de hace tres mil millones de años en Swazilandia (Sudáfrica) ha dado una muestra de uno de los paleosoles más antiguos que quedan en el planeta, es decir: suelos antiguos. Tierra conservada entre los estratos rocosos. Y estas muestras exhiben un proceso de desgaste oxidativo por exposición a la intemperie y, está claro, a la presencia de oxígeno atmosférico en cantidades significativas. ¿Cómo puede ser esto, seiscientos millones de años antes de lo esperado?

La cosa no es imposible, aunque sí insólita. Mientras se espera recoger muestras de otros paleosoles imperturbados durante ese impresionante lapso (posiblemente en Australia y Groenlandia) la teoría que está barajando por ejemplo el profesor Michael Baum (de la Universidad Jacobs en Alemania) es que estos picos de oxígeno pudieron ir apareciendo eventualmente hasta que, en el 2300.000.000 a.C. la composición de la atmósfera llegó a un punto de no retorno.

Atmospheric oxygenation three billion years ago, publicado en Nature.

 

Moléculas fotónicas

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Es el tipo de frase que aparece en novelitas de ciencia ficción barata, y da mucha risa porque es científicamente incongruente. “acelerador taquiónico”, “escudo antigravedad”… pero suenan impresionantemente bien.

Ahora bien, los fotones -las partículas que conforman la luz, de hecho, todo el espectro electromagnético- son partículas análogas al electrón: carecen de masa, se desplazan -claro- a la velocidad de la luz, y tiene un extraño comportamiento denominado dualidad onda-corpúsculo: a veces se manifiesta como una onda, por ejemplo al pasar por un orificio y otras, como una partícula. Un fotón no interactúa con otro: cruza un láser con otro y ambos rayos, a diferencia de un sable de luz jedi, no interferirán en modo alguno.

Un trabajo conjunto del Centro para Átomos Ultrafríos de Harvard-MIT dirigido por Mikhail Lukin y Vladan Vuletic se acaba de publicar en Nature, donde se expone que han conseguido hacer que dos fotones se comporten como si estuvieran “unidos”, claro, en un medio artificial y controlado. La receta consiste en una botella llena de átomos de rubidio en forma de gas helado a un par de grados por encima del cero absoluto. En este medio, se disparan fotones mediante rayos láser de pulsos. El fotón que entra empieza a transferir energía a los átomos de la nube, ralentizándose considerablemente; al salir, esta energía que va pasando de átomo a átomo acaba volviendo al fotón, que sale por el otro lado igual que antes; esto es lo mismo que ocurre al pasar la luz por un vaso de agua o un vidrio.

Lo raro fue cuando dos fotones entraron y salieron al mismo tiempo. Por un efecto denominado bloqueo de Rydberg, el segundo fotón no puede efectuar la transferencia de energía a los átomos colindantes, y se “pega” al otro hasta salir por el otro lado. El medio gaseoso de rubidio estaba obligando a los dos fotones a unirse e interactuar.

Entonces, ¿podremos tener nuestros sables de luz? De momento no; pero, aparte de verificar empíricamente un nuevo estado ya teorizado de la materia (lo cual ya es bastante importante) este acoplamiento de fotones podría servir en la práctica para la fabricación de ordenadores cuánticos ópticos, en los que la luz transmitiría los qubits de datos sin necesidad de (como ocurre con los sistemas actuales) efectuar una conversión a  impulsos eléctricos para procesar la información.

Attractive photons in a quantum nonlinear mediumen Nature.

Visto en phys.org

Cuánta Tierra

tierra-2New Scientist ha creado una especie de web en la que se insinúa la cantidad de planetas de clase M* (similares a la Tierra en tamaño, composición, gravedad y temperatura global) puede haber en la Galaxia. Este tipo de especulaciones es ya un clásico  -la Ecuación de Drake por ejemplo, que se usa como prueba de fe cada vez que hablamos de extraterrestres) pero aquí la gracia es que se trata de extrapolaciones de los datos reales que ha adquirido el telescopio Kepler en un sector de la constelación Cygnus, un estrecho trocito que abarca el 0.28% del cielo.

Los rudimentarios sondeos del Kepler, que sólo son capaces de detectar planetas que “eclipsan” el brillo de su estrella al pasar por delante -es decir, que el eje del sistema tiene que estar alineado con el telescopio- han dado como resultado 3588 mundos. De éstos, se eliminan aquellos con un volumen doble al terrestre, ya que seguramente sean gigantes gaseosos; nos quedan 1696.

Habría que retirar los que no estén en la “zona Ricitos de Oro” es decir, sean demasiado fríos o calientes para habitarlos. Aquí ya empezamos a especular un poco, pero se puede deducir el diámetro de la órbita y aproximadamente saber a qué distancia de la estrella se encuentra. Con ese filtro, nos quedan 51 planetas.

51 planetas de tamaño similar a la Tierra y en una órbita capaz de soportar estados de agua líquida. Eso ya es mucho! Pero como hemos dicho antes, sólo podemos ver planetas cuyo eje de rotación pasa perpendicular a nuestra visión. Si extrapolamos la densidad estelar de la región con un porcentaje como el que hemos obtenido de los que se ven (51 de 3588) el resultado en Cygnus sería 22.500 Tierras. Y Kepler sólo puede profundizar a unos 3000 años luz.

El cálculo estimado de Tierras en la Galaxia sería entre 15 y 20 mil millones.

Claro, que aparte de las distancias (supongamos que eso no es un problema) habrá mundos irradiados, cauterizados por supernovas, cercanos a anomalías espaciales que ni siquiera podemos concebir; los habrá habitados por formas de vida peligrosas, molestas, tóxicas; otros estarán muertos geológicamente, como Marte, despojado de campos magnéticos protectores. Aún así, 15 mil millones? Eso sin contar las lunas gigantes de planetas gaseosos, que pueden ser un montón.

Sí que hay espacio en el Espacio.

la web: http://exoplanets.newscientistapps.com/

* insisto, la clasificación de planetas aún no existe. La clase M, que identifica un mundo geoplástico con núcleo activo y capaz de sostener vida (M del vulcano Minshara) pertenece a Star Trek.

Peces feos

Hace unos días la Asociación Ugly Animal Preservation  eligió por votación como el bicho más feo del mundo al pez pegote (no tiene nombre común, Psychrolutes marcidus vive en el fondo marino a 900-1200 metros). El pescado parece un pegote de mocos, porque su estrategia de supervivencia a esa profundidad consiste en carecer de músculos: es una masa de tejido fofo que se mantiene en equilibrio hidrostático en la columna de agua, comiendo todo lo que se le ponga delante.

Pero en conjunto es un animal con formas definidas, y debajo del agua tiene otra presencia. Sin embargo, el pez proa verrugoso australiano (Aetapcus maculatus) es feo hasta en su medio, y debe ser de los pocos peces que intuye su destino: parece un filete empanado.

Foto © Bill Boyle

Foto © Andrew Newton

De verdad que parece un filete de merluza que sobró de ayer. En fin, que es como dice el refrán: hay muchos peces en el mar. Y una cantidad de ellos son feos.