En esta nueva sección pretendo destacar los avances científicos que se han producido en la semana que termina, con enlaces directos a las noticias más relevantes e incluyendo los artículos originales para que el lector pueda acudir directamente a la fuente para tener una información más completa.

EVOLUCIÓN HUMANA

Los ancestros de los primeros americanos salieron de Asia hace 25.000 años y ocuparon «refugios» naturales en la tundra de Beringia hasta que las capas de hielo glaciares se derritieron y se abrieron rutas de migración.

Los investigadores reconocen que no hay evidencias arqueológicas que defiendan su tesis, ya que habrían quedado hundidas bajo el Mar de Bering cuando los niveles del mar subieron, pero se basan en pruebas genéticas y paleoambientales.

«Nadie discute que los antepasados de los pueblos nativos americanos vinieron de Asia a lo largo de la costa y el interior del puente de tierra», durante una edad de hielo llamada el «último máximo glacial», que se produjo hace al menos entre 28.000 y 18.000 años», dice Rourke.

Durante el largo período glacial, Siberia y Alaska quedaron unidas por el puente terrestre de Bering, en realidad una enorme franja de tierra al norte, entre y al sur de Siberia y Alaska, en los sitios actuales del mar de Chukchi, el estrecho de Bering y el mar de Bering, respectivamente. En su parte más larga, Beringia medía hasta 1.000 millas de norte a sur y hasta 3.000 millas desde Siberia al este del río Mackenzie, en Canadá.

Debido a la ausencia de los sitios arqueológicos y la naturaleza inhóspita del paisaje abierto y sin árboles, la tundra esteparia, «los arqueólogos no han dado mucho crédito a la idea de que había una población que vivió en el puente de tierra de Bering durante miles de años», añade el investigador.

Sin embargo, en los últimos años los paleoecólogos -los científicos que estudian los ambientes antiguos – han perforado núcleos de sedimentos desde el mar de Bering y los pantanos de Alaska. Esos sedimentos contienen fósiles de polen, plantas e insectos, lo que sugiere que el puente de tierra de Bering no era sólo una estepa estéril cubierta de hierba, sino que estaba salpicada por «refugios» donde había arbustos e incluso árboles como el abeto, el abedul o el sauce. En esas zonas también pudieron existir muchos pequeños animales, aves y alces.

«En algún momento, el mapa genético que define las poblaciones nativas americanas tuvo que convertirse en distinta del de origen asiático», explica. «La única manera de hacerlo era que la población estuviera aislada. La mayoría de nosotros no cree que el aislamiento se realizara en Siberia, ya que no vemos un lugar donde una población podría estar lo suficientemente aislada. Siempre habría estado en contacto con otros grupos asiáticos en su periferia». Pero estos refugios de arbustos en el centro de Beringia podrían proporcionar un lugar donde se produjo el aislamiento.

Un estudio del ADN mitocondrial de los nativos americanos demuestra que su mapa genético surgió en algún momento antes de hace 25.000 años, pero no se extendió a través de las Américas hasta hace unos 15.000. «Este resultado indica que existía una importante población en algún lugar, aislada del resto de Asia, mientras que su genoma se fue diferenciando del asiático», señala O’Rourke.

El investigador cree que es posible que, aunque la mayoría de las pruebas arqueológicas de la larga presencia humana en Beringia estén bajo el mar, pueden conservarse algunas evidencias de presencia humana en la tundra de arbustos, en las partes bajas de Alaska y el este de Chukotka en Rusia.

• Noticia ABC

• Artículo: Out of Beringia?

GENÉTICA

Descubren un “yacimiento” microbiano en dientes humanos de 1.000 años. A lo largo de nuestra vida, se van acumulando y mineralizando en nuestros dientes microorganismos, saliva y restos alimenticios. Es lo que se llama “cálculo dental”, y se preserva mucho después de la muerte. Un equipo de científicos ha analizado los cálculos dentales de esqueletos humanos de 1.000 años de antigüedad, y han hecho algunos interesantes descubrimientos.

El cálculo, por tanto, preserva las bacterias y partículas microscópicas de los alimentos en las superficies de los dientes, dando lugar a una auténtica “tumba” de microorganismos. Allí es donde los científicos han descubierto que la cavidad bucal de los antiguos humanos estaba poblada por numerosos patógenos, como los que provocan las caries y la enfermedad de las encías o periodontal.

En aquel entonces, esta enfermedad era causada por la misma bacteria que actualmente, a pesar de los importantes cambios que se han producido en la dieta y la higiene bucal humanas, revela el estudio.

El análisis del microbioma (conjunto de microorganismos) de esos dientes antiguos ha revelado asimismo que ésta contendía ya la maquinaria genética básica de resistencia a los antibióticos, a pesar de que estos medicamentos no existieron hasta la década de 1940. En cuanto a los alimentos que consumían aquellos humanos, el estudio del cálculo dental ha revelado que en su dieta había verduras.

• Noticia Tendencias21

• Artículo: Pathogens and host immunity in the ancient human oral cavity

MEDICINA

Estudios epidemiológicos sostienen que enfermedades del sistema nervioso central como el Alzheimer, el Parkinson o la esquizofrenia protegen de algunos tipos de cáncer. El ejemplo más llamativo es la enfermedad de Alzheimer, que puede reducir hasta un 50% el riesgo de padecer cáncer. Varias son las propuestas que han tratado de explicar esta asociación entre enfermedades a priori muy distintas-farmacológicas, genéticas y medioambientales- pero los resultados disponibles no eran lo suficientemente sólidos como para confirmar  estos modelos.

El investigador del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) Alfonso Valencia, vicedirector de Investigación Básica del centro, presenta la primera evidencia sobre la base molecular de esta relación entre cáncer    y enfermedades del cerebro y del sistema nervioso central. En concreto, el trabajo identifica casi un centenar de genes como posibles responsables de esta asociación. Es decir, han visto que unos cien genes que inducen a tener cáncer son los mismos que frenan la posibilidad de tener una enfermedad neurodegenerativa.

Eso hace que el riesgo de cáncer se reduzca a la mitad en enfermos neurológicos y viceversa. Ahora que conocen la asociación entre esas enfermedades proponen ir más allá: empezar a cruzar fármacos, es decir, utilizar medicamentos de Alzheimer para el cáncer o al revés.

Para llegar a conclusiones concretas, los científicos cruzaron datos genéticos de cerca de 2000 pacientes con cáncer o enfermedades del sistema nervioso. Ahora seguirán estudiando el comportamiento de esos genes ya definidos.

• Nota de prensa del CNIO

• Artículo: Molecular Evidence for the Inverse Comorbidity between Central Nervous System Disorders and Cancers Detected by Transcriptomic Meta-analyses (descarga directa en formato PDF)

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Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford y del Hospital Infantil Lucile Packard de Stanford (EEUU) han desarrollado un método de examen de pacientes jóvenes con cáncer sin radiación. La técnica, basada en la resonancia magnética y en un medio de contraste formado por nanopartículas de hierro, podría reducir el riesgo de desarrollar otros cánceres posteriormente.

Según un comunicado de la Escuela Médica de Stanford, el método es tan eficaz como las exploraciones de detección de cáncer que utilizan la radiación ionizante -específicamente, la tomografía por emisión de positrones (PET) y tomografía computerizada-. Aunque la tecnología PET proporciona información esencial para la detección del cáncer, tiene un gran inconveniente: una sola exploración expone al paciente a más radiación que las radiografías de tórax.

Esta exposición es especialmente peligrosa para niños y adolescentes, que son más vulnerables a la radiación que los adultos debido a que todavía están creciendo. Los niños también tienen más probabilidades de vivir el tiempo suficiente como para desarrollar un segundo cáncer. “Estoy emocionada de contar con una prueba para pacientes con cáncer que no requiere exposición a la radiación”, afirma la autora principal del avance y radióloga, Heike Daldrup-Link.

• Noticia Tendencias21

• Artículo: Ionising radiation-free whole-body MRI versus 18F-fluorodeoxyglucose PET/CT scans for children and young adults with cancer: a prospective, non-randomised, single-centre study

NEUROCIENCIA

Max Ortiz Catalán, un investigador mexicano que realiza su doctorado en el grupo de Señales y Sistemas Biomédicos de la Universidad de Tecnología Chalmers, en Gotemburgo (Suecia), ha desarrollado un nuevo método para tratar la sensación de dolor que sufren algunos amputados y que se conoce como síndrome del miembro fantasma.

Según el estudio el nuevo método utiliza señales musculares del muñón del paciente para manejar una aplicación de realidad aumentada. Las señales eléctricas en los músculos son detectadas por los electrodos en la piel. Luego estas señales se traducen en movimientos del brazo por medio de algoritmos complejos. El paciente puede verse a sí mismo en una pantalla con un brazo virtual superpuesto, que es controlado utilizando su propio comando neural en tiempo real.

El investigador comprobó su método con un paciente que ha sufrido dolor constante en su brazo amputado desde hace 48 años, con índices que van desde moderado a insoportable. Tras un periodo de tratamiento con la nueva técnica, el dolor del paciente se redujo drásticamente. Ahora tiene momentos en los que está completamente libre de dolor, y ya no se despierta por períodos intensos de dolor por la noche como le sucedía anteriormente.

El científico cree que es la combinación de varias características de este sistema lo que ocasiona el alivio del dolor. “Las áreas motoras del cerebro necesarias para el movimiento del brazo amputado se reactivan, y el paciente obtiene una respuesta visual que engaña al cerebro haciéndole creer que hay un brazo ejecutor de tales órdenes motoras. Él se ve a sí mismo como un todo, con su brazo amputado de nuevo en su lugar”, añade.

Max Ortiz Catalán explica que el método desarrollado por él y su equipo se diferencia de tratamientos previos en que “las señales de control vienen del muñón, por lo que el brazo afectado es el que está al mando. La ejecución motora y la vívida sensación de haber completado una tarea suministrada por la realidad aumentada puede ser el razón de la mejoría del paciente”, destaca.

El grupo de investigación también ha desarrollado un sistema que se puede utilizar en casa. Los pacientes podrán utilizar el tratamiento por su cuenta, una vez que haya sido aprobado. El método se podrá usar asimismo en pacientes que necesiten recuperar su movilidad tras un accidente cerebrovascular o hayan sufrido lesiones de médula espinal, señala el experto.

• Noticia Tendencias21

• Artículo: Treatment of phantom limb pain (PLP) based on augmented reality and gaming controlled by myoelectric pattern recognition: a case study of a chronic PLP patient (descarga directa en formato PDF)

• Vídeo

 FÍSICA

Aunque sorprendente, no nos resultaría demasiado extraño que los físicos descubran un nuevo estado de la materia en un gran acelerador como el LHC o en algún otro experimento de altísima tecnología, pero lo que es difícil de imaginar es que semejante hallazgo se encuentre en los ojos de un animal, concretamente en los de un pollo común y corriente. Pero, por lo visto, es posible. Al menos, así lo afirma un equipo de físicos de la Universidad de Princeton y la de Washington en St. Louis (EE.UU.), que han observado una inusual disposición de células en los ojos de estas aves, lo que, según ellos, constituye la primera aparición biológica de un potencialmente nuevo estado de la materia llamado «hiperuniformidad desordenada». Este tipo de materiales tienen propiedades únicas en la transmisión y el control de las ondas de luz.

Esta disposición de las partículas parece desorganizada a pequeñas distancias, ero tiene un orden oculto que permite que el material se comporte tanto como un cristal como un líquido. Combinadas, estas características significan que los circuitos ópticos hiperuniformes, detectores de luz y otros materiales pueden ser controlados para ser sensibles o insensibles a ciertas ondas de luz.

Los investigadores crearon un modelo computacional para imitar la disposición de los conos del pollo y descubrieron una configuración sorprendentemente ordenada. Alrededor de cada cono hay una región conocida como «zona de exclusión» que prohíbe que otros conos de la misma variedad se acerquen demasiado. Esto significa que cada tipo de cono tiene su propio arreglo uniforme, y cada uno de ellos descansa en capas diferentes una encima de la otra de una forma organizada pero desordenada. La distribución solo se reconoce uniforme a gran distancia, eso es la «hiperuniformidad desordenada».

Los materiales en ese estado son como cristales, ya que mantienen la densidad de partículas consistentes a través de grandes distancias espaciales. Pero también como los líquidos, ya que tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones. Según los investigadores, lo más asombroso del asunto es que es la primera vez que se observa este orden en un sistema biológico. Anteriormente, solo se había visto en sistemas físicos como el helio líquido y plasmas simples.

• Noticia ABC

• Artículo: Avian photoreceptor patterns represent a disordered hyperuniform solution to a multiscale packing problem

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Físicos de Alemania y EE UU han descrito por primera vez un tipo de cuasipartícula formada por un puñado de electrones y huecos. Sus propiedades se asemejan a las de las gotas de los líquidos, por lo que ha sido bautizada como dropletón, nombre derivado de la palabra inglesa droplet, ‘gotita’.

Las cuasipartículas son excitaciones cuánticas formadas por partículas más pequeñas que, juntas, actúan como si fueran una sola de comportamiento predecible. Un ejemplo es el excitón, una cuasipartícula integrada por un electrón y un hueco (donde el electrón podría estar pero no está) unidos por fuerzas electrostáticas. “Estamos hablando de gotitas con alrededor de cinco electrones y cinco huecos”, dice uno de los investigadores

El dropletón es la suma de un pequeño grupo de excitones, es decir, unos pocos fotones y huecos que se condensan durante un instante (25 picosegundos, o una 25 billonésima de segundo) como las gotas de los líquidos.

Sus propiedades y aspecto de ‘gotita’ (droplet, en inglés) han inspirado a los científicos para bautizar a la nueva cuasipartícula como dropletón. En español sería algo así como ‘gotitón’. También tiene una estructura y características cuánticas diferentes a los de otras conocidas.

“Las gotitas de electrones y huecos se conocen en los semiconductores, pero por lo general contienen miles de millones de estos electrones y huecos”, explica el físico de JILA Steven Cundiff, uno de los autores. “Aquí estamos hablando de gotitas con aproximadamente cinco electrones y cinco huecos”.

Para crear las nuevas cuasipartículas se han utilizado pulsos de láser ultrarrápidos. Con ellos se ha generado el plasma de electrones y huecos necesario para producir los excitones, de los que después surgen los dropletones.

El tiempo de vida relativamente ‘largo’ de estas cuasipartículas las hace lo suficientemente estables como para facilitar el estudio de interacciones cuánticas entre la luz y la materia. Según los investigadores, su detección será de interés en el campo de la física fundamental.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Quantum droplets of electrons and holes

ASTRONOMÍA

Investigadores de la Universidad de Huelva y del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) observaron el pasado 11 de septiembre de 2013 un destello casi tan brillante como la estrella Polar en la superficie de la Luna, que duró hasta ocho segundos. Se trataba del choque más grande de una roca contra el satélite de los detectados hasta la fecha.

Estos impactos los producen, mayoritariamente, fragmentos de cometas y asteroides que giran alrededor del Sol y que técnicamente se conocen como meteoroides. La Tierra posee una atmósfera protectora que evita que la mayoría de los metoroides que impactan contra ella alcancen el suelo, pero la Luna carece de ese escudo y hasta los fragmentos más pequeños pueden chocar contra su superficie y producir un cráter.

Como este tipo de impactos tiene lugar a velocidades de decenas de miles de kilómetros por hora, las rocas se funden y vaporizan instantáneamente en el punto de impacto. “Por eso no llamamos meteoritos a estas colisiones, ya que ese término implica que haya fragmentos”, aclara José Luis Ortiz (IAA-CSIC). El choque produce una súbita elevación de la temperatura, que da lugar a un destello que se observa con telescopios en tierra y que presenta una duración media de una fracción de segundo -muy por debajo de los ocho segundos que tardó en extinguirse el brillo del impacto del 11 de septiembre-.

El análisis llevado a cabo por Madiedo y Ortiz calcula que el nuevo cráter podría medir unos cuarenta metros de diámetro, y que el meteoroide que produjo el impacto presentaba una masa de unos cuatrocientos kilos y un diámetro comprendido entre 0,6 y 1,4 metros. Se trata de cifras aproximadas, ya que su determinación depende sobre todo de un parámetro físico no muy bien conocido, denominado eficiencia luminosa. La colisión tuvo lugar a unos 61.000 kilómetros por hora en la zona conocida como Mare Nubium (Mar de las Nubes), una antigua cuenca de lava solidificada con una extensión similar a la de la Península Ibérica.

• Noticia Tendencias21

• Artículo: A large lunar impact blast on September 11th 2013 (descarga directa en formato PDF)

• Vídeo:

HISTORIA DE LA CIENCIA

Según publica la revista Nature, un manuscrito de Albert Einstein, que había pasado desapercibido por los científicos durante décadas, ha sido recientemente encontrado.

En él, Einstein escribió una teoría sobre el origen del universo alternativa a la del Big Bang‎, que señala que el cosmos comenzó a expandirse a partir de una gran explosión hace aproximadamente 15.000 millones de años y que, nada más nacer, estaba muy caliente y contenía partículas elementales o cuánticas que convivían con masivos campos gravitatorios.

El texto, del año 1931, propone concretamente que el universo se expande de manera estable y eterna, una hipótesis similar a la planteada a finales de los años 40 del siglo XX por el astrofísico británico Fred Hoyle, la Teoría del Estado Estacionario.

Los problemas con la hipótesis de Hoyle comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando.

En cuanto a la hipótesis alternativa al Big Bang elaborada por Einstein, aunque es cierto que el científico la abandonó pronto, el manuscrito muestra una reticencia a aceptar que el universo se creó a partir de un único evento explosivo.

Las evidencias de que la teoría del Big Bang es cierta comenzaron a aparecer en la década de 1920, cuando el astrónomo Edwin Hubble y otros descubrieron el movimiento de las galaxias distantes y la expansión del propio universo. Esto implicaba que, en el pasado, los contenidos del cosmos observable procedían de un “caldo primordial” muy denso y caliente.

En general, hoy día se considera que las evidencias empíricas que respaldan el Big Bang son las siguientes: la mencionada expansión del universo, que se expresa en la Ley de Hubble; las medidas detalladas del fondo cósmico de microondas (que demuestran variaciones en la radiación del universo con el paso del tiempo); y la abundancia en el universo de elementos ligeros o primordiales (del origen del cosmos). Además, las observaciones detalladas de la morfología y estructura de las galaxias y cuásares proporcionan una fuerte evidencia del Big Bang.

Antes de contar con estas pruebas, Hoyle argumentó que el espacio podría estar expandiéndose eternamente, manteniendo una densidad constante. Lo haría añadiendo nueva materia continuamente que, al condensarse, formaría nuevas galaxias, estrellas, etc.

Mucho tiempo antes, demuestra el manuscrito encontrado, Einstein tuvo la misma idea. Así, en 1931 escribe: “Para que la densidad se mantenga constante, nuevas partículas de materia deben formarse continuamente”.

• Noticia Tendencias21

• Artículo: A steady-state model of the universe by Albert Einstein (descarga directa en formato PDF)

Siete días … 24 de febrero a 2 de marzo by Afán por saber, unless otherwise expressly stated, is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.