Extraña teoría física demostrada tras casi 40 años

Cuando el físico Vitaly Efimov escuchó que su teoría había sido finalmente demostrada, corrió hacia el científico más joven que la había verificado y chocó los cinco con él.

Efimov había predicho una versión mecánico-cuántica de los anillos borromeanos, un símbolo que fue mostrado por primera vez en el arte afgano budista alrededor del siglo segundo. El símbolo describe tres anillos unidos entre sí; si se separa un anillo, el resto también.

Efimov teorizó un análogo a los anillos usando partículas: Tres partículas (tales como átomos o protones o incluso quarks) podrían unirse para formar un estado estable, incluso aunque ninguno de ellos pudiese unirse sin el tercero. El físico propuso por primera vez la idea, basándose en una prueba matemática, en 1970. Desde entonces, nadie ha sido capaz de demostrar el fenómeno en el laboratorio – hasta ahora.

Un equipo de físicos liderado por Randy Hulet de la Universidad de Rice en Houston finalmente logró el trío de partículas, y publicó sus hallazgos en la revsta on-line Science Express.

“Es muy emocionante, debido a que tras 40 años de que se hizo esta predicción, finalmente se ha verificado”, dijo Hulet a LiveScience.

Hulet presentó su trabajo en una reunión en Roma en octubre a la que también asistió Efimov.

“Me chocó los cinco tras mi charla”, recuerda Hulet. “Estaba muy entusiasmado y emocionado de ver que su predicción se hacía realidad”.

Efimov había calculado que el triplete de partículas era posible, y que era repetitivo: Podrían lograrse nuevos estados ligados en niveles de energía cada vez mayores en una progresión infinita. Todos los estados ligados tendrían lugar a niveles de energía múltiplos de 515.

Para demostrar que realmente había creado los tríos, conocidos como trímeros de Efimov, los investigadores produjeron un conjunto de tres átomos de litio ligados, y entonces lo reprodujeron con un enlace de energía 515 veces mayor que la primera. (Básicamente, la energía de enlace indica cómo de apretadas están las partículas unas respecto a otras, y cuánta energía se necesitaría para separarlas).

Los investigadores usaron una configuración conocida como resonancia Feshbach que les permitía seleccionar los niveles de energía de sus átomos. Encontraron que cuando lograban múltiplos de 515, las partículas se unían, pero a otras energías no, demostrando que los tríos eran realmente trímeros de Efimov.

“Es un efecto realmente sorprendente”, dijo Hulet. “Mucha gente no creía [a Efimov] al principio. Fue una predicción muy extraña”.

La teoría es única debido a que es una solución a un caso especial de lo que se conoce como problema “de los tres cuerpos”. Los científicos han resuelto el problema de “los dos cuerpos” – es decir, han calculado cómo deberían moverse dos cuerpos exactamente basándose en sus posiciones iniciales, masas y velocidades. Los científicos también pueden calcular este escenario para muchas masas, pero una solución general pura para el problema de los tres cuerpos ha sido esquiva.

“Los físicos pueden manejar el problema de los dos cuerpos muy bien, y los problemas de muchos cuerpos bastante bien, pero cuando son sólo unos pocos objetos, como tres en estos trímeros de Efimov, simplemente hay demasiadas variables”, dijo Hulet.

El cálculo de Efimov no es la solución al caso general, sino la solución a un caso específico de los tres cuerpos. Así pues, descubrir un ejemplo real de tres partículas que cumplan su predicción es un importante paso para saber más sobre la física de pocos cuerpos.

¿Por qué echamos sal en las carreteras y calles cuando hiela?

Para entender el por qué se tira sal en las carreteras para evitar que se forme hielo se ha de entender la diferencia entre derretir y disolver. La única manera de derretir una substancia es aplicando calor. Un cubito de hielo sacado del congelador se derrite por que la temperatura ambiente es mayor que 0ºC. El agua pura se convierte en hielo por debajo de los 0ºC, por encima es líquida. Esta es la clave, substancia pura. La temperatura a la que una sustancia líquida se congela está referida a esta sustancia pura. Si esta sustancia líquida se mezcla con otra, tenemos una disolución. La temperatura de congelación de la disolución será diferente del punto de congelación de la sustancia pura.

La mezcla sal y agua es una disolución de una sustancia sólida (la sal) con otra líquida (agua). Veamos que sucede, para ello hay que recurrir al comportamiento molecular de cada sustancia. La sal es un compuesto molecular formado por Sodio (Na) y Cloro (Cl), la formula molecular de la sal es pues NaCl, denominado Cloruro Sódico.

Podemos fundir el hielo aplicando calor, pero esto no es lo que hace la sal con el hielo, la sal disuelve el hielo. El efecto final es parecido a aplicar calor, pues observamos que el hielo se funde, pero no es del todo cierto. Lo que realmente se funde es la disolución agua-sal. La sal no disminuye el punto de congelación del agua, la mezcla sal-agua forma una disolución que tiene su punto de congelación inferior al del agua pura. Para una disolución óptima entre sal y agua (23% de sal y 77% de agua) el punto de fusión seria de -21ºC. De manera que teóricamente se puede impedir la formación de hielo hasta los -21ºC echando sal al agua, aunque en la práctica será una temperatura mayor pues no se puede dosificar la cantidad de sal adecuada a cada situación. ¿Cómo es posible esta transformación?.

Intento explicarlo desde el punto de vista molecular. Los átomos que interviene son: cloro (Cl), sodio (Na), oxigeno (O) y hidrogeno (H).

Los átomos de cloro (Cl) tienen tendencia a coger un electrón y los átomos de sodio (Na) tienen tendencia a dar un electrón. De esta manera cuando se encuentran el cloro y el sodio, el cloro coge el electrón que el sodio quiere quitarse de encima, los dos contentos y se unen para siempre formando una molécula, el Cloruro Sodico (NaCl).

Pero no es tan sencillo, la molécula de cloruro sódico no se encuentra sola, existen más moléculas iguales a su alrededor, y se unen todas para formar una estructura cristalina.

Veamos ahora como está formada la molécula de agua. El Oxigeno (O) tiene tendencia a coger dos electrones y el hidrogeno (H) a dar un electrón. En este caso el Oxigeno se pone de acuerdo con dos hidrógenos, de esta manera el oxigeno obtiene los dos electrones, uno de cada hidrogeno y los dos hidrógenos pueden desprenderse del electrón que le sobra. El resultado es la molécula de agua H2O, o hidróxido de hidrogeno entre otros nombres

¿Pero que ocurre cuando se juntan muchas moléculas de agua?, la molécula de agua es polar, esto significa que su carga eléctrica no está distribuida simétricamente. En la parte de abajo dominan los dos hidrógenos y puesto que han cedido cada uno un electrón se quedan cargados positivamente. La parte de abajo es positiva y la parte de arriba predomina el oxigeno que se ha quedado con los dos electrones que le han dado los hidrógenos, por tanto el oxigeno se queda con carga negativa. Cuando coinciden muchas moléculas estas cargas eléctricas actúan de forma que el oxigeno negativo atrae el hidrogeno positivo de otra molécula de agua. Se forma una unión especial entre las moléculas de agua denominado enlaces de puentes de hidrogeno, formando un estado sólido peculiar.

Esta versatilidad entre las uniones entre moléculas de agua es la responsable que no haya dos copos de nieve iguales. Además de proporcionar una característica especial al agua, una de las pocas sustancias que en estado sólido es menos denso que en su estado líquido, por eso el hielo flota sobre el agua.

Cuando el cristal de sal se une con el hielo, los átomos de cloro y de sodio atraen algunas de las moléculas de agua, rompiendo los enlaces de puentes de hidrogeno. Los iones de sodio al ser más pequeños que los de cloro pueden penetrar dentro de la estructura del agua. Su carga positiva atrae a la carga negativa del oxigeno, rompiendo el puente de hidrogeno. Finalmente se disuelven los iones de cloro y sodio entre las moléculas de agua que han roto todos los puentes de hidrogeno y por tanto la disolución se ha vuelto líquida.

Los iones de cloro y sodio se interponen entre las moleculas de agua y evitan que ser produzcan los enlaces por puentes de hidrogeno, la disolución se mantiene líquida por debajo del punto de fusión del hielo puro, que son 0ºC.

Un agujero negro, mucho más cerca de la Tierra de lo que se creía

Un equipo internacional de científicos ha medido por primera vez con gran precisión la distancia entre un agujero negro y la Tierra. Con el uso de un nuevo método y sin utilizar los clásicos modelos matemáticos de los astrónomos, los científicos han concluido que este «oscuro saco sin fondo» situado en la constelación del Cisne se encuentra a 7.800 años luz, mucho más cerca de lo que se creía hasta ahora (unos 15.600). Aun así, hay que reconocer que la distancia sigue siendo infinita.
Los investigadores del Instituto para la Investigación Espacial SRON de Holanda se fijaron en el agujero negro que acompaña a la estrella moribunda V404 en la constelación de Cygnus (el Cisne) y midieron sus emisiones de radio. Para conocer a cuánta distancia nos queda, utilizaron el llamado paralaje trigonométrico, un sistema que tiene en cuenta el cambio en la posición de la estrella a lo largo de un año como consecuencia de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. La técnica es antigua, pero es la primera vez que se emplea con este propósito. Según explican, sus resultados tienen un margen de error mínimo, alrededor del 6%, cuando otras mediciones anteriores pueden llegar al 50%. Efectivamente, hasta ahora se creía que el agujero de V404 se encontraba a casi el doble de distancia de lo que ahora se estima, unos 7.800 años luz.
Con sus mediciones, los científicos han podido calcular que el agujero negro se desarrolló a partir de una explosión de supernova y que se mueve por el espacio a una velocidad de 40 kilómetros por segundo. «Con esta información nos hemos hecho una mejor idea de cómo evolucionan los agujeros negros», ha explicado Peter Jonker, del SRON. «Ahora estamos tratando de aplicar el mismo método de medición a otros agujeros negros».

Así morirá nuestro Sol

A 550 años luz de la Tierra, una estrella como nuestro Sol se retuerce de agonía. Chi Cygni se ha expandido para convertirse en una gigante roja, tan grande que, si brillara en nuestro sistema solar, sería capaz de tragarse cada uno de los planetas hasta llegar a Marte. Por si fuera poco, el tremendo objeto celeste ha comenzado a latir con gran fuerza, como si se hubiera convertido en un gigantesco corazón colgado del espacio. Algo aterrador.
Los científicos han conseguido las primeras imágenes de este turbador proceso, obtenidas con el telescopio del Observatorio Astrofísico Smithsoniano, situado en Mount Hopkins, Arizona. El descubrimiento, que se publica en la revista The Astrophysical Journal, «abre una ventana sobre el destino de nuestro Sol dentro de 5.000 millones de años», explica el investigador Sylvestre Lacour, del Observatorio de París. Algo parecido a lo que ahora vive Chi Cygni le sucederá al Sol cuando desfallezca.
Envejecida, Chi Cygni ha comenzado a echar en falta el combustible de hidrógeno en su núcleo. Igual que un coche que se queda sin gasolina, su «motor» ha empezado a renquear. Esos «tirones» se traducen en fases de brillo y oscurecimiento, causadas por la contracción y la expansión de la estrella. Curiosamente, las estrellas que atraviesan esta etapa se conocen como «variables Mira», en honor de la primera conocida, Mira «la maravillosa», descubierta por David Fabricius en 1596.
Chi Cygni late una vez cada 408 días. Cuando el «corazón» se contrae forma su diámetro más pequeño, de 300 millones de millas. Entonces muestra puntos brillantes por el plasma caliente de su superficie, como los gránulos de la superficie del Sol, pero mucho más largos. A medida que se expande, la estrella alcanza un diámetro de 480 millones de millas, suficientemente grande como para envolver el cinturón de asteroides de nuestro sistema solar.

Contemplar estrellas como ésta es extremadamente difícil por dos razones. La primera es que suelen esconderse tras una compacta capa de polvo. La segunda, que están terriblemente lejos. A pesar de que son enormes en comparación con nuestro Sol, la distancia hace que no parezcan más grandes que una pequeña casa en la Luna. ¿La solución? Luz infrarroja para el primer problema y, para el segundo, una técnica llamada interferometría, consistente en combinar la luz proveniente de varios telescopios. De esta forma, los científicos han podido obtener las imágenes de este monstruo espacial.

Desarrollan una venda parecida a la piel que evita la muerte en quemados graves

Investigadores de la Universidad de Tel Aviv han desarrollado unas vendas parecidas a la piel que evitan la muerte a los pacientes con quemaduras severas.

Según un estudio publicado por la Universidad de Tel Aviv (Israel), el equipo de la profesora Meital Zilberman, ha desarrollado un vendaje revolucionario que permitirá evitar la muerte a pacientes con quemaduras severas.

A pesar de los especiales cuidados a que se someten los enfermos con quemaduras severas, el 70% de las muertes se debe a las infecciones que contraen al tener la piel en carne viva. Según el equipo de Zilberman, este elevado porcentaje va a disminuir gracias a este nuevo invento.

Se trata de un nuevo apósito parecido a la piel humana que va impregnado de antibióticos y sustancias curativas y que se disuelve cuando ya ha hecho efecto. Las vendas están fabricadas con unas fibras especiales desarrolladas también por la profesora Zilberman.

Pueden ponerse directamente en contacto con la piel del paciente y van liberando los medicamentos. Además, este tejido actúa como escudo protector contra las bacterias que pueden contaminar las heridas, una de las principales causas de mortandad de estos pacientes.

No es tan simple como parece

Según ha explicado Zilberman, la piel sirve para varios propósitos diferentes. Por esta razón, "los apósitos deben mantener cierto nivel de humedad al mismo tiempo que actúa como escudo". "La curación no debe ser muy rápida ni muy lenta, si va deprisa, la herida se seca y no cura bien. Si es demasiado lenta, incrementa el riesgo de contagio", dice el profesor.

El apósito aún no tiene nombre. Está diseñado para imitar la piel y proteger el cuerpo. Combina propiedades mecánicas y físicas, con lo que los investigadores médicos hablan de "un perfil de liberación deseada de antibióticos".

Estadísticas de mortalidad

A diferencia de los antibióticos orales, los aplicados de forma local pueden atacar las bacterias dañinas antes de que entren en el cuerpo y evitar así infecciones, sepsis, o la muerte.

"Las personas que sufren de quemaduras grandes no suelen morir a causa de la quemadura en sí. Los culpables mortales son las infecciones bacterianas secundarias que invaden el cuerpo a través de estas zonas vulnerables quemado", dice la profesora Zilberman.

Pumplon, reinventando la rueda

Imagina una rueda que pudiera cambiar su forma para adaptarse a las condiciones de la carretera. Los beneficios serían numerosos: desde reducir el tiempo del trayecto a mejorar la eficiencia en el consumo de combustible. Los agricultores podrían olvidarse de los problemas del suelo compactado, causado por los neumáticos convencionales, responsables de una pérdida del 20% de la producción. Las carreteras intransitables por inundaciones, barro, socavones o arena, podrían ser salvadas por unas ruedas que pudieran ajustar su ancho y alto a voluntad.

La rueda, bautizada ‘Pumplon’ por su parecido a una calabaza (pumpkin) o a un melón, según sea la forma adoptada, es el engendro de un profesor brasileño de diseño industrial, Osmar Vicente Rodríguez. Según A Tribuna, la inspiración le vino al tratar de resolver los problemas que tenían los transportes públicos y los agricultores en zonas rurales, causados por carreteras en mal estado que se inundaban en el período de lluvias.

¿Cómo funciona? El secreto está en un eje de acero que se expande o retrae mediante un mecanismo rotatorio, neumático o hidráulico, que ajusta las llantas produciendo una deformación del neumático que se hace más ancho (y bajo) o más estrecho (y alto). Para firmes mojados, funciona bien una configuración de rueda alta y estrecha que incrementa la presión para un mayor contacto con el suelo; para barro, una rueda más ancha es mejor. En carreteras con tramos dificultosos, las ruedas pueden convertir un vehículo convencional en uno anfibio. Por supuesto, las ruedas pueden ajustarse de forma independiente, lo que viene bien en casos de emergencia, como quedarse bloqueado en el barro o la arena.

El material con el que se fabricarán ha sido sometido a una atención especial. Según Rodríguez, “inicialmente eran de acero, pero ahora lo hemos reemplazado por un material termoplástico, fácil de producir, ligero, barato y reciclable. La cubierta es de goma vulcanizada, similar a la de los neumáticos convencionales, pero mucho más flexible para permitir las deformaciones.”

De acuerdo con la descripción de la patente:

“Esta rueda puede cambiar su forma y dimensiones según el tipo y condiciones del suelo. Es la primera y única en el mundo con estas características. Potencialmente podría ahorrar hasta el 30% del combustible, comparándolo con los neumáticos convencionales, y al mismo tiempo, es respetuoso con el ambiente, al reducir la duración de los trayectos y evitar la compactación de las tierras de cultivo.”

Rodríguez diseñó la rueda para su proyecto de doctorado en el Royal College of Art en Londres, uno de los centros punteros en diseño industrial del mundo. El Pumplon todavía está en fase de desarrollo. El primer prototipo será presentado el próximo año. Según su inventor ya hay varias empresas interesadas en producir esta nueva rueda.

Los diez grandes descubrimientos científicos del año según la revista Science

La prestigiosa revista Science ha presentado su tradicional «top ten» con los descubrimientos científicos más importantes del año. En esta ocasión, el ranking en el que cualquier investigador moriría por aparecer, está coronado por la puesta en valor de los fósiles del Ardipithecus ramidus, una especie homínida que vivió hace 4,4 millones de años en lo que hoy es Etiopía. Este monumental hallazgo quita el puesto a «Lucy» -previamente el esqueleto parcial más antiguo de un homínido del que se tuviera registro- por más de un millón de años, y acerca a los científicos aún más al ultimo antepasado común compartido por humanos y chimpancés.
Además de este nuevo ancestro, Science también ha destacado, entre otras investigaciones, los experimentos por los que un fármaco logró prolongar por primera vez la vida de ratones; la terapia génica que consiguió frenar una enfermedad letal en tres niños españoles; el hallazgo de agua en la Luna y la reparación del fantástico telescopio Hubble. A pesar del polémico «tijeretazo» en I+D podemos alegrarnos, algunos de los estudios escogidos por la revista llevan firma nacional.
-«Ardi», la abuela de la humanidad: La investigación sobre el Ardipithecus «cambia nuestra manera de pensar sobre la evolución humana temprana, y representa la culminación de 15 años de meticulosa investigación y gran colaboración por parte de 47 científicos de nueve naciones, expertos en diversas materias», explica el Dr. Bruce Alberts, editor en jefe de Science, en el editorial de la revista.
En efecto, los primeros fósiles del Ardipithecus fueron hallados en 1994, pero los investigadores, muy cuidadosos, no quisieron precipitarse en revelar su descubrimiento al público. Tras realizar análisis en laboratorios de todo el mundo, en octubre ofrecieron la primera descripción de «Ardi». Tras estudiar el cráneo, dientes, pelvis, manos, pies y otros huesos, los investigadores determinaron que poseía una mezcla de rasgos «primitivos» compartidos con sus predecesores, -los simios de la época del Mioceno- y rasgos «derivados», que compartía exclusivamente con homínidos posteriores.
Sin embargo, varios de sus rasgos no aparecen en los simios africanos de la época moderna. Por consiguiente, una conclusión sorprendente es que es probable que chimpancés y gorilas hayan evolucionado ampliamente desde que compartimos ese último ancestro común, lo que los convierte en pobres modelos para entender nuestra propia evolución.
- El telescopio Fermi detecta nuevos púlsares: El telescopio, una misión conjunta en la que intervienen EE.UU., Alemania, Francia, Italia, Japón y Suecia, ha ayudado a identificar nuevas clases de púlsares -estrellas de neutrón altamente magnetizadas y de rápida rotación- previamente desconocidas, lo que arroja una nueva luz sobre sus singulares emisiones de rayos gamma.
Los diez grandes descubrimientos científicos del año, según Science
La rapamicina alargó la vida de los ratones casi un 30% / ABC
- El medicamento que prolonga la vida: Se trata de la rapamicina, el primer fármaco capaz de prolongar la vida de un mamífero. Científicos norteamericanos probaron este inmunosupresor, de uso común en pacientes que han recibido un trasplante, en ratones con una edad avanzada, 600 días de edad, más o menos el equivalente de una persona de 60 años. Los resultados fueron espectaculares. El tiempo que les quedaba de vida se alargó un 28% (en los machos) y un 38% en las hembras. Si los resultados pudieran extrapolarse, la rapamicina regalaría otros 7 años a un hombre occidental sobre su expectativa de vida, y otros diez en el caso de las mujeres.
- El material que acabará con el silicio: Es el grafeno, un material formado por láminas de átomos de carbono de alta conducción que ha comenzado a usarse de forma experimental en aparatos electrónicos. En veinte años, los especialistas esperan que sea el corazón de ordenadores, móviles y otros equipos electrónicos. Los «chips» de grafeno con los que se está experimentando prometen ser diez veces más rápidos que los de silicio, lo que podría revolucionar el mundo de la informática.
- Una sustancia química para ayudar a las plantas a afrontar la sequía: Un equipo internacional, con la participación de investigadores españoles del CSIC, ha creado un producto químico sintético que imita una hormona natural de las plantas, el ácido abscísico (ABA), encargada de presentir tiempos difíciles, adaptarse a condiciones de estrés y aumentar las posibilidades de supervivencia. Los científicos proponen rociar las plantas con este producto para aumentar su tolerancia a las condiciones medioambientales adversas, como la sequía. Esto podría ayudar a mejorar los cultivos y evitar pérdidas de miles de millones de dólares al año a los agricultores.
- El primer láser de rayos X del mundo: El Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC desarrolló el primer láser de rayos X del mundo, capaz de tomar instantáneas de reacciones químicas en desarrollo, alterar las estructuras electrónicas de los materiales y realizar un gran número de experimentos en múltiples campos científicos. Calificado de «la fuente de luz más complicada jamás creada», este láser es una herramienta sin precedentes para estudiar la estructura atómica de cristales, metales, polímeros y otros materiales con una precisión nunca vista. Sus creadores dicen que, en algunas áreas, será tan importante en el futuro «como hoy lo es el microscopio».
Los diez grandes descubrimientos científicos del año, según Science
Las células, después de ser modificadas / Science
- El maravilloso retorno de la terapia genética: El «milagro» de una terapia génica, consistente en usar las propias células madre del paciente, modificarlas con el gen corrector y transportarlas con un virus para invadir con eficacia todo el organismo, ha permitido frenar una enfermedad letal, la adrenoleucodistrofia, en tres niños españoles. La evolución de dos de estos niños se ha descrito recientemente en «Science». En el trabajo han participado médicos franceses y estadounidenses. No se puede hablar aún de cura definitiva, pero la enfermedad se ha detenido. Los pequeños han vuelto a sus colegios y a sus juegos, aunque la huella del mal aún se manifiesta en una mayor lentitud psicomotora o pérdida de visión.
- Imanes con un solo polo que producen «electricidad»: En un golpe maestro experimental que posiblemente resulte incomprensible para el resto de los mortales, un grupo de investigadores británicos ha experimentado con monopolos -imanes con un solo polo presentes exclusivamente en un determinado tipo de cristales de hielo, los llamados hielos de espín-. Según explican, estos monopolos son capaces de alinearse produciendo una corriente magnética similar a la electricidad.
Los diez grandes descubrimientos científicos del año, según Science
La NASA descubrió agua en la Luna / Science
- Sí, hay agua en la Luna: La NASA confirmaba en noviembre que en la Luna hay grandes cantidades de agua. Días antes, la sonda LCROSS había impactado en el polo sur de nuestro satélite, en un cráter llamado Cabeus, levantando una nube de materiales para que los científicos pudieran analizarlos en busca de la presencia de agua helada. Los datos preliminares obtenidos del análisis de esos materiales «indican que la misión descubrió, exitosamente, agua... y este descubrimiento abre un nuevo capítulo en nuestro conocimiento de la Luna».
- Unas gafas para los «ojos» del Universo: En mayo, astronautas del transbordador Atlantis hicieron un fantástico apaño en el telescopio espacial Hubble. La reparación consiguió que el histórico instrumento, cuya vida se prolongará otros cinco años más, tuviera una visión más nítida, con la que nos ha ofrecido sus imágenes más espectaculares hasta la fecha.
Science también ha hecho sus apuestas para el próximo año. Entre los temas científicos candentes en el 2010 incluyen el metabolismo de las células cancerígenas, el Espectómetro Magnético Alfa, la secuenciación del exoma (la parte codificante de proteínas del genoma), las células madre pluripotenciales para curar enfermedades neuro-psiquiátricas, y el futuro del vuelo espacial.

Crean partículas sintéticas similares a los glóbulos rojos

Científicos de las universidades de California y Michigan anunciaron que desarrollaron partículas que imitan las características y funciones clave de los glóbulos rojos naturales.

Según un comunicado de la Universidad de California, esas características de las partículas, identificadas como RBCs, incluyen la suavidad y flexibilidad, además de la capacidad de transportar oxígeno.

La función principal de los glóbulos rojos es el transporte de oxígeno, algo que las células sintéticas o RBCs hacen muy bien. Además, pueden transportar medicamentos de una manera efectiva y controlada, señaló el comunicado.

"Esta capacidad de crear transportes flexibles y biomiméticos como agentes terapéuticos y de diagnóstico abre una amplia gama en la aplicación de medicinas", señaló Samir Mitragotri, profesor de ingeniería química de la Universidad de California.

"Sabemos que podemos diseñar más aún los RBCs para transportar un mayor número de agentes terapéuticos, tanto encapsulados como en su superficie", añadió.

Mitragotri y científicos de la Universidad de Michigan sintetizaron las partículas mediante un polímero al que cubrieron con nueve capas de hemoglobina y otras proteínas.

Al extraer el polímero que sirvió como modelo, las partículas resultantes tenían el mismo tamaño y flexibilidad y podían transportar consigo tanto oxígeno como los glóbulos rojos, indicaron los científicos.

Además, su flexibilidad les permite pasar por canales menores que su diámetro y recuperar su forma original, tal y como los glóbulos rojos, agregaron.

Pero los investigadores fueron más allá al indicar que su técnica también puede desarrollar otras partículas que imiten funciones y propiedades de otro tipo de células para curar enfermedades.

Entre los males que podrían ser curados mencionaron la anemia y la eliptocitosis hereditaria, un trastorno en que los glóbulos rojos alteran su forma circular y conducen a la llamada anemia hemolítica.

El fraude mas honesto de la ciencia

El rey del fraude científico era en realidad un incomprendido. Así lo mantiene un nuevo estudio sobre la vida y trabajos de Paul Kammerer, un investigador austríaco de principios del siglo XX a quien las acusaciones de apañar sus experimentos le empujaron a un suicidio solitario cerca de Viena. Kammerer, que abandonó su carrera musical para dedicarse a la ciencia, fue siempre a contracorriente. Pasó años haciendo experimentos que contradecían las teorías evolutivas dominantes. Su carrera quedó truncada para siempre cuando un investigador le acusó de inyectar tinta en un sapo para demostrar sus hipótesis. Todo su legado científico se fue a la basura y su nombre engrosó las páginas de la infamia científica.

El único lugar donde su memoria fue respetada fue la Unión Soviética, donde se le consideró un héroe. Incluso se rodó una película pseudobiográfica que acababa con un apoteósico triunfo científico, en lugar de con un lamentable suicidio.

En 1926 se le acusó de inyectar tinta a un sapo para que su hipótesis funcionara

Más de 80 años después de su muerte, una revisión de sus experimentos recién publicada en Journal of Experimental Zoology mantiene que Kammerer no sólo no manipuló sus experimentos, sino que fue el primero en demostrar que el medio ambiente imprime cambios en un individuo que se transmiten de generación en generación. En otras palabras, Kammerer fue el primero en toparse con la epigenética, una teoría denostada durante décadas pero aceptada en la actualidad. Significa "sobre los genes" y sostiene que el medio impone cambios heredables que se transmiten por modificaciones químicas que no alteran la secuencia de ADN. El mecanismo se ha probado en varios modelos animales y ya se utiliza en medicamentos contra el cáncer. Kammerer se habría adelantado varias décadas a Conrad Waddington, que describió los primeros casos de este fenómeno y acuñó el término en 1942.

"Kammerer podría ser considerado el padre de la epigenética", explica Alexander Vargas, el investigador de la Universidad de Chile que firma el nuevo estudio. Al igual que otros expertos de la epigenética, señala que el científico tiene que ser rehabilitado. Para ello quiere repetir sus experimentos. "La rehabilitación completa pasa por replicar sus observaciones", comenta.

Kammerer fue socialista y valedor de las teorías evolutivas lamarquistas, que mantenían que el medio modela las características de un individuo y que este las transmite a sus descendientes. En la década de 1920, esta teoría había caído en desgracia, favoreciendo el auge de la selección natural de Darwin quien no renegaba del lamarquismo y las leyes genéticas de Mendel.

La URSS siempre le consideró un héroe y rodó una película sobre él

El experimento más famoso de Kammerer llevó ocho años de trabajo con el sapo partero, un anfibio que vive en el agua pero que procrea en seco. Kammerer crió a estos sapos en un terrario tan cálido y seco que los animales se vieron obligados a reproducirse en el agua. La mayoría de las camadas murieron, pero un 5% sobrevivió. Al contrario que sus ancestros, estos animales preferían procrear en el agua aunque se les devolviera a sus condiciones naturales.

El callo nupcial
Tras varias generaciones, los sapos de Kammerer desarrollaron unos oscuros callos nupciales en las patas. El investigador argumentó que eran un nuevo rasgo adaptativo que ayudaba a los sapos a que no se les escurriera la hembra en el momento clave. Kammerer publicó varios artículos en las revistas más prestigiosas y viajó por Europa mostrando sus ejemplares, explica Vargas. Predicaba en el desierto, ya que sus experimentos se percibían como un ataque directo a las teorías de Darwin y Mendel. Después estalló la I Guerra Mundial y el centro en el que investigaba Kammerer sufrió importantes daños, entre ellos la aniquilación de los preciados sapos. Sólo se salvó uno, en un bote de formol.

En 1926, el biólogo William Bateson, muy crítico con Kammerer, examinó el animal. No tardó en comprobar que los oscuros callos nupciales habían sido inyectados con tinta. La presencia de los callos era "pura conjetura", señaló Bateson en un artículo. Kammerer se pegó un tiro en la sien dos meses después en un pueblecito de montaña a 80 kilómetros de Viena.

El científico dejó varias notas, entre ellas una para la Academia Rusa de Ciencias, que le había ofrecido un importante puesto en la Universidad. Sus experimentos lamarquistas gustaban mucho en la Rusia soviética, donde la dictadura de la genética no casaba bien con la del proletariado. Gracias al comisario de Instrucción Anatoli Lunacharski, Kammerer tuvo en el cine el final que no pudo tener en vida. El político escribió el guión de Salamandra (1928), una película en la que, la noche antes de que Kammerer presente su sapo a sus colegas, dos saboteadores (un príncipe y un cura) inyectan tinta al animal. Al día siguiente el cura, opuesto a las teorías de Kammerer, le denuncia en plena aula magna y demuestra el engaño. Kammerer cae en desgracia y se dispone a quitarse la vida. Cuando está a punto de apretar el gatillo, recibe un mensaje del comisario Lunacharski, que actúa en la película como él mismo. El político le ofrece una plaza en la Universidad y le salva del oprobio.

En 1971, el periodista y escritor Arthur Koestler aportó pruebas reales de que Kammerer podría ser inocente, y argumentó que la inyección la hizo un simpatizante de los nazis.

La nueva revisión de Vargas señala que, falsos o verdaderos, los callos nupciales son lo de menos. Como parte de sus experimentos, Kammerer cruzó sapos tratados y sapos normales. Para su sorpresa, observó que, cuando el padre era un individuo tratado, sus costumbres reproductivas se transmitían a hijos y nietos, pero no cuando se apareaban una hembra tratada y un macho normal. Esto contradecía las hipótesis del científico, que nunca pudo entender estos resultados. Sus detractores los usaron para derribar su teoría, pero, hoy en día, la observación no sorprendería a casi nadie: se trata de un fenómeno epigenético, señala Vargas. La herencia reproductiva no se transmitiría en los genes, sino a través de cambios químicos que actúan sobre ellos y garantizan que un determinado rasgo se pase entre generaciones. "El mecanismo molecular en los experimentos de Kammerer es probablemente epigenético", opina Michael Skinner, investigador de la Universidad del Estado de Washington. Skinner probó en 2005 que los efectos de productos tóxicos se heredan varias generaciones en animales a través de cambios epigenéticos. "Los experimentos se inclinaron más hacia el fraude que hacia la verdad", señala Manel Esteller, que investiga la epigenética del cáncer en Barcelona. Añade que eso no quita que sus ideas fueran correctas, lo que ha sucedido en otros casos.

Salir de dudas es más fácil hoy en día, debido al enorme progreso en biología molecular, comenta Esteller. Es justo lo que quiere hacer Vargas en Chile. "Estamos a sólo un paso de saber si era inocente o no", concluye.

La amabilidad humana, ¿una cuestión de hormonas y genes?

Los científicos saben desde hace mucho que la hormona oxitocina desempeña un papel psicológico esencial durante el nacimiento y la lactancia. Pero, según parece, también ayuda a lubricar todos nuestros intercambios sociales, los miles de actos de amabilidad que hacen posible la existencia de la sociedad humana.

Una serie de nuevas investigaciones sugiere que la oxitocina se encuentra en la base de dos pilares emocionales de la vida civilizada: la capacidad de sentir empatía y la posibilidad de tener confianza.

En un estudio publicado en The Proceedings of the National Academy of Sciences se informa que los investigadores encontraron que las diferencias genéticas en la respuesta de la gente a los efectos de la oxitocina estaban ligadas a su habilidad para leer los rostros, para inferir las emociones de los otros y para sentir aflicción por infortunios ajenos.

La oxitocina puede también ser una herramienta de la economía. En una serie de trabajos que aparecieron en Nature , Neuron y otras revistas, Ernst Fehr, director del Instituto de Investigación Empírica en Economía de la Universidad de Zurich, demostró que la hormona tenía efectos notables sobre la buena voluntad de la gente para confiar dinero a extraños.

Los investigadores encontraron que los individuos estimulados con oxitocina confiaban en sus socios financieros más que los que recibieron un placebo: mientras el 45% del grupo que recibió oxitocina acordó invertir la mayor cantidad de dinero posible, sólo el 21% del grupo de control demostró ser tan desprendido.

Diferentes receptores
La oxitocina actúa como una hormona que se desplaza por la corriente sanguínea y llega a afectar órganos lejanos a su origen, en el cerebro, y también actúa como neurotransmisor, lo que permite la comunicación entre las células cerebrales.

Contrariamente a la mayoría de los neurotransmisores, la oxitocina parece enviar su señal a través de un solo receptor. Sin embargo, los contornos del receptor de la oxitocina difieren según los individuos.

Investigadores de la Universidad de California en Berkeley observaron cómo dos variaciones en el código genético del receptor podrían influir en la capacidad de empatía de una persona, como se midió en un cuestionario estándar sobre el tema y en una tarea llamada "leer la mente en los ojos".
En ella, los participantes miraron 36 fotografías blanco y negro de ojos humanos y se les pidió que eligieran la palabra que describía mejor el ánimo de cada sujeto. ¿Intranquilo, desafiante, contemplativo, juguetón? En otra medición sobre los supuestos efectos calmantes de la oxitocina, los sujetos fueron estudiados para saber cómo reaccionaban ante el estrés producido al oír una serie de sonidos fuertes.

En la muestra de 192 estudiantes universitarios, varones y mujeres, los investigadores encontraron que los que tenían la versión A del receptor de oxitocina, que unos estudios previos habían relacionado con el autismo y pobres habilidades paternales, dieron marcas significativamente más bajas en la tarea de leer los ojos y más alto en el test del estrés que las que obtuvieron los sujetos con la variante G del receptor.

"Somos todos diferentes, y eso es algo bueno -dijo la doctora Sarina M. Rodrigues, una de las autoras del estudio-. Si todos fuéramos muy dulces y sentimentales, éste sería un mundo terrible."