Dan Vida a plantas enterradas bajo el hielo durante 400 años

Musgos congelados bajo el glaciar Teardrop (Canadá) desde la Pequeña Edad de Hielo (1550-1850) han sido capaces de volver a crecer en manos de los científicos, que los han cultivado in vitro. Esta capacidad  regeneradora es fundamental para la recolonización y el mantenimiento de ecosistemas terrestres polares.

En los últimos años, el retroceso de los glaciares se está acelerando, y deja al descubierto terrenos que llevaban años enterrados bajo el hielo. Científicos de la Universidad de Alberta (Canadá) han demostrado que plantas briofitas, es decir, aquellas no vasculares, como por ejemplo el musgo, son capaces de volver a crecer tras 400 años enterradas bajo un glaciar.

Un estudio publicado hoy en PNAS detalla el trabajo de los investigadores. La datación con radiocarbono de tres de las muestras extraídas del fondo del glaciar Teardrop de la isla Ellesmere (Canadá) confirmó que las plantas quedaron enterradas bajo el hielo hace entre 404,5 y 614,5 años, durante la Pequeña Edad de Hielo. La gran variedad de briofitas exhumadas (60 especies) muestra la enorme diversidad de la flora de la época.

Once cultivos de briófitas consiguieron ser recrecidas in vitro a partir de las muestras exhumadas de las profundidades del glaciar. Las plantas pertenecen a cuatro especies diferentes: Aulacomnium turgidum, Distichium capillaceum, Encalypta procera y Syntrichia rurales.

Según los autores, este trabajo “demuestra la capacidad totipotente de las briofitas, la habilidad de sus células para ‘desdiferenciarse’ a un estado meristemático análogo al de las células madre, y de desarrollar una nueva planta”.

Además, las briófitas son poiquilohídricas, es decir, no tienen mecanismos para controlar el contenido de agua. Esto les permite permanecer dormidas en caso de desecación y revivir cuando las condiciones vuelven a ser favorables.

Los autores aseguran que los terrenos expuestos por el retroceso de los glaciares “no deben ser considerados estériles de plantas terrestres”. Las plantas subglaciales son importantes para la recolonización y el mantenimiento de los ecosistemas terrestres polares. (Fuente: SINC)

Energía eólica de aerogeneradores marítimos

El viento que sopla en las costas es capaz de proporcionar abundante electricidad, pero, tal como sucede con la energía solar, la energía eólica puede ser intermitente e impredecible.

Ahora, un nuevo concepto propuesto por investigadores del  Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, podría ser la clave para mitigar de manera notable ese problema, permitiendo que la electricidad generada por parques eólicos flotantes sea almacenada y luego usada según se la necesite.

Este concepto, desarrollado por el equipo de Alexander Slocum y Brian Hodder, se basa en emplazar esferas enormes de hormigón en el fondo marino, bajo las turbinas eólicas. Estas estructuras de hormigón, cuyo peso sería de miles de toneladas cada una, podrían servir para el anclaje de las turbinas flotantes y para almacenar la energía producida por éstas últimas.

Siempre que estas turbinas produjesen más energía que la necesaria en ese momento, la energía excedente sería usada por una bomba, conectada a la estructura submarina de hormigón, para extraer agua de mar de dicha estructura esférica hueca, de 30 metros de diámetro, y bombearla al exterior. Más tarde, cuando se necesitase energía, se dejaría fluir el agua nuevamente hacia dentro de la esfera. Este flujo de agua movería una turbina conectada a un generador, y la energía eléctrica resultante sería enviada a tierra.

El peso del hormigón de las paredes de 3 metros de espesor de las esferas sería suficiente para mantener estas estructuras en el fondo marino, incluso cuando estuvieran vacías de agua.

Los investigadores han calculado que una esfera de esas, que tenga 25 metros de diámetro y esté a 400 metros de profundidad, podría almacenar hasta 6 megavatios-hora; ello significa que 1.000 de dichas esferas podrían suministrar tanta energía como una central nuclear durante varias horas, lo suficiente como para ofrecer un suministro energético lo bastante estable. Así pues, las 1.000 turbinas eólicas y sus respectivas esferas podrían, como promedio, reemplazar a una central nuclear o de carbón convencional, gracias a su energía directa o a la almacenada. Además, a diferencia de las centrales nucleares o de carbón, las cuales necesitan horas para comenzar a suministrar energía, esta fuente de energía podría estar disponible en cuestión de minutos para atender una demanda energética dada, y luego ser desactivada con la misma rapidez.

El sistema estaría conectado a la red eléctrica, por lo que las esferas también podrían ser usadas para almacenar energía de otras fuentes, incluyendo paneles solares en tierra.

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Alumbrado Publico Mediante LED`s

Las luces del alumbrado público impiden que reine la oscuridad en calles de todas partes del mundo durante la noche, pero estos elementos omnipresentes del entorno urbano son notoriamente ineficientes, por cuanto desperdician mucha luz que en vez de ser proyectada hacia el suelo lo hace hacia el cielo, lo cual provoca a su vez el fenómeno de la contaminación lumínica que impide ver el firmamento desde las ciudades y sus alrededores.

Innovaciones recientes en los diodos emisores de luz (LEDs) han permitido mejorar la eficiencia energética del alumbrado público, pero, hasta ahora, parecía inevitable perder una parte importante de esta luz al irradiarse hacia direcciones que no son la del lugar deseado.

Un equipo de investigadores de Taiwán y México ha desarrollado un nuevo sistema de iluminación que aprovecha la alta eficiencia energética de los LEDs y asegura que alumbren sólo hacia el lugar deseado, evitando así que luz se proyecte hacia el cielo o moleste en viviendas circundantes (como por ejemplo cuando en verano la gente duerme con la ventana del dormitorio abierta para combatir el calor y esa ventana queda justo ante una farola).

El 98 por ciento de la energía del nuevo sistema de alumbrado público se emplea en iluminar la calle, mientras que sólo un 2 por ciento se desperdicia en forma de contaminación lumínica.

Una característica única del nuevo sistema LED es su adaptabilidad a diferentes ubicaciones de las farolas del alumbrado público y a todo tipo de calles y carreteras, proporcionando una iluminación uniforme con una alta eficiencia energética.

La lámpara propuesta para las farolas se basa en la combinación de tres componentes. El primero contiene un grupo de LEDs, cada uno de los cuales está equipado con una lente especial, denominada Lente de Reflexión Interna Total, la cual enfoca la luz de manera que los rayos son paralelos entre sí (un proceso denominado colimación), en vez de intersecarse. Estos LEDs cubiertos con lentes se instalan dentro de una cavidad reflectante, la cual "recicla" la luz y asegura que de ésta se utilice tanta como sea posible para iluminar el objetivo deseado. Por último, cuando la luz sale de la lámpara, atraviesa un difusor o filtro que reduce el resplandor no deseado. La combinación de colimación y filtrado también permite a los investigadores controlar la forma del haz: El diseño actual produce un patrón rectangular de luz que, según afirman los investigadores, es idóneo para el alumbrado público.

Además de reducir el resplandor no deseado y la contaminación lumínica, el nuevo diseño de alumbrado público también podría ahorrar energía. En comparación con lámparas tradicionales, una lámpara LED común para alumbrado público permite reducir el consumo de energía entre un 40 y un 60 por ciento. Es un buen ahorro, pero la mayor eficiencia del nuevo diseño propuesto por el equipo de Ching-Cherng Sun, de la Universidad Central Nacional de Taiwán, probablemente ahorraría entre un 10 y un 50 por ciento más. Además, el módulo sería fácil de fabricar, ya que sólo comprende cuatro partes, incluyendo un tipo de lámpara LED que ya es de uso común en la industria de la iluminación.

El equipo de Ching-Cherng Sun espera terminar un prototipo de su diseño en los próximos meses, y comenzar instalaciones prácticas del nuevo sistema de alumbrado el próximo año.

El nuevo sistema de alumbrado público se ha presentado a través de la Sociedad Óptica de América (OSA), una organización fundada en Estados Unidos en 1916, con sede en Washington, D.C., y que reúne a unos 17.000 científicos, ingenieros, y demás profesionales de la óptica y la fotónica de más de 100 naciones. Aproximadamente el 52 por ciento de los miembros de esta sociedad reside fuera de Estados Unidos.

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La NASA quiere crear una impresora 3D de alimentos

La NASA ha otorgado una beca Small Business Innovation Research (SBIR) en fase I a la compañía texana Systems and Materials Research Consultancy para explorar la posibilidad de usar la denominada ‘fabricación aditiva’, más conocida como impresión 3D, en la elaboración de alimentos en el espacio.

Para desarrollar el prototipo la empresa cuenta con una subvención de 125.000 dólares y un plazo de seis meses, según informa la revista Quartz.

La NASA, por su parte, subraya que las propuestas SBIR en fase I “son conceptos en fase muy temprana, que pueden o no madurar en sistemas reales”.

Si esta tecnología de impresión de alimentos tuviera éxito, podría derivar en un estudio en fase II, que todavía llevaría varios años de desarrollo hasta ser probado en algún vuelo espacial real.

En cualquier caso, la empresa desarrollará el sistema de impresión 3D para sintetizar los productos alimenticios pensando en las misiones espaciales de larga duración, que pueden prolongarse durante más de una década.

"La forma en que estamos trabajando en esto es que todos los hidratos de carbono, proteínas y nutrientes estén en forma de polvo, retirando la humedad, y así, de esta forma, los componentes quizá puedan durar 30 años", plantea Anjan Contractor, el ingeniero mecánico encargado del proyecto.

Después, con un sistema de mezcladores y válvulas se podrá hidratar e ‘imprimir’ la comida según se vaya necesitando. La NASA contempla esta fórmula como una de las posibles mejoras a introducir en los ‘sistemas de soporte de vida’ de las futuras misiones.

Los sistemas de alimentación actuales –al margen de los alimentos frescos perecederos– no satisfacen las necesidades nutricionales y las buenas condiciones biológicas que se requerirían durante los cinco años que, por ejemplo, duraría una misión a Marte. La idea es consumir pocos recursos de las naves y que la tripulación no pierda mucho tiempo en el procesado.

Ahora la refrigeración y congelación de los alimentos consumen importantes recursos en el espacio, y las provisiones actuales que utiliza la NASA consisten únicamente en comida perecedera individual y envasada, procesada, además, ​​con un tipo de tecnología que va degradando sus micronutrientes.

Los promotores de las impresoras 3D de alimentos confían en demostrar su viabilidad para las misiones de la NASA, aunque si no triunfaran en el espacio, consideran que también se podrían usar en la Tierra como una nueva forma de fabricar alimentos, incluso a la carta. “Tenemos que cambiar nuestra percepción de lo que vemos como comida", apunta Contractor. (Fuente: NASA/Quartz)

Descubren el mecanismo exacto que confiere a un fármaco su propiedad anticáncer

Se ha descubierto por qué un fármaco específico contra el cáncer es tan eficaz para matar células cancerosas. El hallazgo podría ser usado para ayudar al diseño de futuros tratamientos contra el cáncer.

El equipo del profesor Daniel Davis, del Centro Colaborativo para Investigación de la Inflamación (MCCIR por sus siglas en inglés), dependiente de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, utilizó vídeo de alta calidad para investigar por qué el rituximab es tan eficaz para matar células B cancerosas. Este fármaco se utiliza ampliamente en el tratamiento de neoplasias de células B, como el linfoma y la leucemia.

Usando microscopios láser de alta potencia, los investigadores grabaron vídeos del proceso mediante el cual el rituximab se enlaza a una célula enferma y luego atrae a glóbulos blancos llamados células asesinas naturales, conocidos también como células citolíticas naturales, para que ataquen a la célula. A través de las observaciones, los investigadores descubrieron que el rituximab tendía a adherirse a un lado de la célula cancerosa, formando allí una protuberancia. Este fármaco hizo que la célula tuviera dos partes diferenciadas, a modo de parte frontal y parte trasera, con un cúmulo de moléculas proteicas concentradas en un lado.

Pero lo que más sorprendió a los científicos fue cómo esto cambió la eficacia de las células asesinas naturales para destruir a estas células enfermas. Cuando una célula asesina natural se adhería a la protuberancia en la célula B, su tasa de éxito para matar a dicha célula era del 80 por ciento. Por el contrario, cuando la célula B no tenía este cúmulo de proteínas en un lado, sólo era eliminada el 40 por ciento de las veces.

Esta imagen muestra células B cancerosas que han sido tratadas con rituximab. La proteína CD20, mostrada en verde, ha sido atraída hacia un lado de las células. Cuando los glóbulos blancos conocidos como células asesinas naturales se aproximen a las células, tendrán un 80 por ciento de probabilidad de matarlas si se adhieren en el lado donde se han acumulado las proteínas. (Imagen: MCCIR)

Lo que este hallazgo demuestra es que esta capacidad de "polarizar" una célula moviendo proteínas dentro de ella, debe ser tomada en cuenta al poner a prueba nuevos anticuerpos como tratamientos potenciales contra células cancerosas.

La investigación se llevó a cabo en colaboración con MedImmune, una sección de la compañía farmacéutica AstraZeneca.

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Movimientos moleculares que desafían las leyes de la física clásica

Una nueva investigación ha mostrado que el movimiento de una molécula de pirrol, de forma similar a un anillo, sobre una superficie metálica, va en contra de las leyes de la física "clásica" que gobiernan nuestro mundo cotidiano.

Usando técnicas experimentales singularmente sensibles, unos científicos han descubierto que las leyes de la física cuántica, que mayormente se pensaba que actuaban sólo a escala subatómica, en realidad pueden actuar a escala molecular.

Los investigadores, de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, y la Universidad Rutgers de Nueva Jersey en Estados Unidos, han obtenido evidencias de que, en el caso del pirrol, las leyes cuánticas que afectan los movimientos internos de la molécula, modifican la naturaleza de su mapa energético. Así pues, este "movimiento cuántico" es esencial para comprender en su totalidad la distribución energética de la molécula completa.

Basándose en experimentos llevados a cabo por Barbara Lechner en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, con el objetivo de determinar la energía requerida para el movimiento del pirrol por una superficie de cobre, el equipo descubrió una discrepancia que los condujo por una "pista cuántica" hasta un hallazgo inusual.

En un trabajo previo con moléculas más simples, los científicos pudieron calcular con precisión la "barrera de activación" (la energía necesaria para romper el enlace de una molécula con una superficie y permitir que se mueva).

Sorprendentemente, las "barreras de activación" predichas para el pirrol resultaron no concordar con otros datos. Después de darle muchas vueltas al enigma, sin encontrar ningún error, los científicos comenzaron a considerar el posible papel de un fenómeno exclusivamente cuántico, la Energía del Punto Cero.

En la física clásica, un objeto que pierde energía puede continuar haciéndolo hasta alcanzar lo que puede ser considerado como un estado de reposo absoluto. En el mundo cuántico, esto nunca sucede: Siempre se retiene cierta forma remanente (incluso indetectable) de energía, conocida como la Energía del Punto Cero.

Aunque es bien conocido que la Energía del Punto Cero está asociada con el movimiento de los átomos presentes en las moléculas, se creía que estas minúsculas cantidades de energía no afectaban de forma detectable a la molécula como un todo, a menos que la molécula se descompusiera.

Pero ahora, el equipo de Lechner, Marco Sacchi y Stephen Jenkins, director del Grupo de Ciencia de Superficies en el Departamento de Química de la Universidad de Cambridge, ha descubierto que la naturaleza cuántica del movimiento interno de la molécula en realidad sí afecta la molécula como un todo a medida que se mueve por la superficie, yendo en contra de las leyes clásicas que establecen que la molécula es demasiado grande como para ser afectada por efectos cuánticos.

En la investigación también han trabajado Bill Allison, John Ellis, Holly Hedgeland y Jane Hinch.

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Bit cuántico basado en un defecto atómico

Usando la luz, un equipo de investigadores ha manipulado el estado cuántico de un defecto de dimensiones atómicas (concretamente un centro nitrógeno-vacante) en una estructura de diamante. El método empleado no sólo permite un control más unificado que el brindado por los procesos convencionales, sino que es más versátil y abre la posibilidad de explorar nuevos sistemas cuánticos de estado sólido.

A diferencia de lo que se hace en la electrónica convencional, el equipo del físico e ingeniero electrónico David Awschalom, director de Centro para la Espintrónica y la Computación Cuántica de la Universidad de California en Santa Bárbara, desarrolló un sistema totalmente óptico para el control de bits cuánticos individuales en semiconductores, usando pulsos de luz.

El centro nitrógeno-vacante es un defecto en la estructura atómica del diamante donde un átomo de carbono en la retícula es reemplazado por un átomo de nitrógeno y queda vacante un espacio adyacente de la retícula. El espín electrónico resultante alrededor del defecto forma un bit cuántico o "qubit", la unidad básica de una computadora cuántica. Los procesos actuales requieren que este qubit se inicialice en un estado de energía bien definido antes de establecer una interfaz con él. A diferencia de los ordenadores clásicos, donde la unidad básica de información, el bit, es 0 ó 1, los qubits pueden ser 0, 1, o cualquier superposición matemática de ambos estados, permitiendo así operaciones mucho más complejas.

Aunque las computadoras cuánticas prácticas todavía están a muchos años de distancia en el futuro, esta investigación reciente abre nuevos y prometedores caminos hacia su construcción.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Christopher Yale, Bob Buckley, David Christle, F. Joseph Heremans y Lee Bassett, de la Universidad de California en Santa Bárbara, así como el físico Guido Burkard, profesor en la Universidad de Constanza en Alemania.

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