martes, 28 de junio de 2011

El Telescopio Espacial Fermi no encuentra evidencia de materia oscura

Telescopio Espacial Fermi. Créditos: NASA.
Si la materia oscura llena el universo, los astrónomos deberían observar los rayos gamma que produce. Evidencia que hasta el momento no se materializa.

Entre los acontecimientos más dramáticos en el universo son la extinción de estrellas que colapsan en agujeros negro y la colisión de un agujero negro sí mismos. Estos eventos son tan violentos que sacuden el firmamento, generando ondas gravitacionales que dominan todo el cosmos. También generan explosiones gigantescas de neutrinos que a veces pueden ser recogidas por telescopios de neutrinos en la Tierra.

Pero mientras estos eventos son fascinantes, sobre todo porque es casi seguro que involucran la física más allá de nuestra comprensión, son sumamente difíciles de observar. Eso es porque los neutrinos y las ondas de gravedad son muy escasas.

Los neutrinos suelen pasar directamente a través de la Tierra. De hecho, los astrónomos han detectado neutrinos sólo una vez desde más allá del Sistema Solar y fue hace casi 25 años estudiando una supernova llamada SN1987A.

Pero los neutrinos son más frecuentes en comparación con las ondas gravitacionales. Los físicos nunca han visto una onda de gravedad, a pesar de gastar cientos de millones de dólares en máquinas diseñadas para encontrarlas.

Afortunadamente, hay una tercera vía para estudiar estos fenómenos extremos con rayos gamma, fotones de alta energía. La madre de todos los telescopios de rayos gamma es el Telescopio Espacial Fermi, que ha estado escudriñando el cosmos desde una órbita terrestre baja desde hace tres años.

Entonces, ¿Qué mejor momento para hacer un balance de sus resultados?, dice Luca Baldini en el Instituto Nacional de Italia de Física Nuclear en Pisa y algunos compañeros. Estos chicos representan la colaboración internacional de Fermi.

Fermi tiene una visión única del universo. A través de sus ojos, el cielo está en llamas con una constante de la luz difusa de rayos gamma. Alrededor del 70 por ciento de esta se genera por los rayos cósmicos de alta energía chocando contra objetos en nuestra galaxia. El resto viene de más allá, de procesos que aún no entendemos.

Superpuesto a este fondo, también Fermi ve el estallido ocasional de rayos gamma procedentes de lejanos acontecimientos violentos que son, aunque sea brevemente, uno de los más brillantes de los eventos en el Universo. Este espectáculo de fuegos artificiales cósmicos es nuestra ventana a las condiciones más extremas en el cosmos.

Estas explosiones de rayos gamma se cree son la liberación de energía equivalente a la masa de nuestro Sol en un solo segundo, probablemente, como el colapso de estrellas gigantes para formar un agujero negro o cuando un agujero negro o estrellas de neutrones colisionan.

Fermi ha visto hasta ahora varios cientos de estas explosiones en que las energías que se extienden a lo largo de seis órdenes de magnitud, el más alto es un evento el 10 de mayo de 2009, que produjo fotones con una energía de 31 GeV, el mayor jamás observado en el espacio.

Exactamente lo que hace que la luz actue como un mecanismo de alta energía no se conoce, pero más información ayudará sin duda.

Fermi también está transformando nuestra comprensión de los núcleos galácticos activos: un agujero negro supermasivo en el centro de las galaxias. Mediante la combinación de observaciones de Fermi de las erupciones de estos objetos con las observaciones en otras longitudes de onda, los astrónomos han demostrado que cualquier mecanismo que genera los rayos gamma, también genera luz.

Pero el resultado más polémico de Fermi consiste en la materia oscura. La idea es que las partículas de materia oscura se aniquilan produciendo rayos gamma. Esto debería producir líneas de rayos gamma en frecuencias específicas, pero Fermi no ha encontrado ninguna evidencia de esto.

Más evidencia proviene de que las galaxias enanas que no son fáciles de ver en la parte visible del espectro, ya que están compuestas principalmente en su mayoría de materia oscura. Pero Fermi debería ser capaz de recoger los rayos gamma que genera esta materia oscura. Hasta ahora se ha visto poca evidencia de esto por lo que Baldini y su equipo de cooperación consideran que esta es evidencia negativa que será publicado en breve.

Esta es una evidencia tentadora para que los físicos y astrónomos por igual están todavía digiriendo. Su tarea consiste en averiguar si las pruebas están ahí y Fermi no puede ver o que no existe en absoluto.

El punto de vista de Fermi acerca del Universo como una forma única para estudiar la materia oscura que ofrece un contrapunto interesante a la Tierra basada en los experimentos. Eso es algo que vale la pena mantener un ojo en.

Referencia:

viernes, 24 de junio de 2011

De acuerdo a la flora intestinal existen tres tipos de seres humanos

Flora intestinal
En un artículo publicado en Science, muestra los resultados del proyecto MetaHIT, donde participan 13 países europeos que investigan el microbioma humano.

De acuerdo a la investigación los seres humanos se clasifican en tres grupos de acuerdo a la flora intestinal, similar a lo que sucede con grupos sanguíneos. Se espera que con esta clasificación sea posible encontrar correlaciones entre salud y el bioma de cada ser humano.

En un inicio los investigadores sugerían que la raza, nacionalidad, entorno o dieta determinaba el microbioma, sin embargo con el desarrollo de las primeras conclusiones confirman que independiente de cualquier factor los seres humanos poseen una bacteria dominante y esta a su vez determinará que bacterias pueden coexistir con ella con lo que se conforma el microbioma de cada ser humano.

Pequeños ayudantes

Los investigadores recientemente han comenzado a apreciar la importancia de las células bacterianas que crecen sobre y en nuestros cuerpos, superando en número a nuestras propias células en alrededor de diez a uno. En los roedores, los microbios del intestino se sabe influyen en el peso y la inmunidad contra la enfermedad (ver "Para los ratones, el intercambio de bacterias fecales puede significar la vida o la muerte ['For mice, swapping fecal bacteria can mean life or death']"). En los Estados Unidos, el Proyecto Microbioma Humano tiene como objetivo catalogar todos los microbios que viven en nuestra nariz, boca, piel, intestino, vías urinarias y genitales, en Europa, la metagenómica del tracto intestinal humano (MetaHIT) Consorcio, el grupo a la que pertenece Erlich, se centra en el intestino.

Para este trabajo, el equipo utilizó pruebas genéticas para identificar a los microbios presentes en muestras de heces de 22 europeos inscritos en estudios de intestino, y se compararon los resultados con muestras de 17 personas en los Estados Unidos y Japón. Al observar la similitud de las muestras fueron, los investigadores encontraron que se agrupaban ordenadamente en tres grupos. "Nos quedamos muy sorprendidos", comento Peer Bork, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular en Heidelberg, Alemania, también autor principal del artículo. Aunque el número de muestras en este estudio es pequeño, Bork dijo que su equipo cuenta ahora con los resultados de más de 400 muestras y que la agrupación sigue siendo evidente.

"Me sorprendió demasiado. Pensé que sería mucho más caótico", agrego Brett Finlay, microbiólogo de la Universidad de British Columbia en Vancouver.

Gordo o delgado

El equipo ha nombrado a los grupos empleando el género dominante: Bacteroides, Prevotella y Ruminococcus. Bacteroides se sabe que son buenas en la subdivisión de los hidratos de carbono, por lo que es posible que las personas de este tipo podrían, por ejemplo, tener una mejor lucha con la obesidad, dice Bork. Prevotella tienden a degradar el moco viscoso en el intestino, lo que posiblemente podría aumentar el dolor de tripa. Y algunas células ayudan a Ruminococcus para absorber azúcares, lo que podría contribuir al aumento de peso.

Bork advierte, sin embargo, que cada persona es portadora de una mezcla compleja de tal vez unos pocos miles de especies de bacterias y se sabe muy poco para hacer generalizaciones acerca de las implicaciones de los tipos diferentes de flora intestinal. El equipo, sin embargo, encontró indicios de una enfermedad en particular - Bork aún no se dice cual - que se encuentra sólo en las personas de un tipo de microbioma.

El equipo también tiene una serie de resultados, aún sin publicar de esta relación específica las bacterias del intestino de las especies a las características individuales. "Si tengo una muestra de materia fecal puede decir la edad que tengas", indico Bork. "Eso me parece inútil porque ya se sabe la edad que tienes, pero es la prueba inicial de que tal vez podría ser utilizado para todo tipo de otras cosas". Ehrlich dice que su equipo puede diagnosticar la obesidad con una precisión del 80-85% tomando como referencia las especies de media docena de bacterias.

"La verdadera pregunta es: ¿cuál es el conjunto de genes que necesitamos en nuestras entrañas para estar sano?" añadió Finlay. Que aún no tiene respuesta.

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lunes, 20 de junio de 2011

Hembras infieles de pinzón pueden agradecer o maldecir a sus genes

Las aves son muy promiscuas, incluso en especies que definimos como "monógamas", con frecuencia caen en este comportamiento. Para los machos, las ventajas de estas cópulas son evidentes: más descendencia sin mucho esfuerzo extra. Sin embargo, los beneficios para las hembras son menos claros, ya que las hembras con esta conducta por lo general no ponen más huevos o crías de mayor calidad, aunque son más susceptibles a la depredación y enfermedades de transmisión sexual. ¿Entonces por qué las hembras engañan?

Un nuevo estudio publicado en PNAS se propuso examinar las dos principales teorías detrás de este comportamiento aparentemente producto de la mala adaptación. Una posible explicación es que el mecanismo del comportamiento mismo controla cómo las hembras responden a su pareja y cómo responden a otros posibles pretendientes. Si esto es cierto, una hembra que es receptiva a su propio compañero también sera receptivo a otros machos, mientras que una que rechaza a otros machos es probable que rechace a su propio compañero. Bajo este escenario, las hembras receptivas serían una ventaja evolutiva, sino también serían una posible trampa.

Por otra parte, la respuesta podría ser que el engaño es indirectamente seleccionado en las hembras, lo que podría suceder si el comportamiento promiscuo es hereditario. Si ésta conducta aumenta, los machos que busquen más cópulas tendrán más descendencia y lograrán transmitir sus genes promiscuos a su descendencia. Las hembras, entonces, también serán genéticamente propensos a repetir tal patrón.

Para determinar cuál de estas hipótesis se acerca más a la realidad, los investigadores utilizaron una población cautiva de más de 1,500 pinzones cebra. Ellos observaron que las aves interactuan de forma natural, teniendo en cuenta cómo las hembras respondieron tanto a su pareja como machos rivales. Los investigadores también utilizaron la información genética y los datos de la paternidad en busca de patrones hereditarios.

Los investigadores encontraron importantes correlaciones genéticas entre los intentos de apareamiento entre machos y hembras además de las tasas de copulación masculinas y femeninas, lo que indica una selección indirecta que probablemente juega un papel importante en el comportamiento de las hembras. Mientras tanto, no encontraron una fuerte relación entre la respuesta de las hembras a sus parejas y los rivales (aunque este resultado debe ser investigado más debido a los grandes errores de estándar).

De acuerdo con estos resultados, la promiscuidad masculina no puede evolucionar de forma independiente de la promiscuidad femenina. En otras palabras, las hembras pueden engañar (al menos en parte) porque ayuda a engañar a los machos.

Aunque este estudio demuestra que este tipo de selección indirecta puede provocar un comportamiento un tanto inadaptado, todavía deja muchas preguntas sin respuesta. Pinzones cebra en la naturaleza son mucho menos promiscuos que los cautivos y sólo dos por ciento de los pinzones salvajes participan en la cópula fuera de la pareja, mientras que el 28 por ciento de los pinzones en cautividad buscaron un poco de acción adicional. Así que este trabajo debe ser tomado con un grano de sal y ampliado antes de sus resultados sirvan para explicar lo que sucede en la naturaleza.

Por último: a menos que seas un cautivo pinzón cebra, esto no es excusa para volver a casa y decir: "Cariño, yo no podía evitarlo está en mis genes."

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viernes, 17 de junio de 2011

Electricidad estática: ¿Cómo funciona?

Créditos: adamentmeat
Para muchos de nosotros, la electricidad estática es uno de los primeros encuentros que tenemos con el electromagnetismo y es un elemento básico de la física en la escuela secundaria. Por lo general, es explicada como un producto de electrones transferidos en una sola dirección entre una diferencia de sustancias, como el vidrio y lana, o un globo y una camiseta de algodón (dependiendo si la demostración es en una clase de secundaria o es para niños). Diferentes sustancias tienen una tendencia a recoger cargas positivas o negativas, a menudo se nos dice y en el proceso no se transfiere una gran cantidad de carga, pero es la suficiente para causar que un globo se adhiera al techo o dar a alguien una descarga en un día frío y seco.

Casi tdo lo anterior está mal, de acuerdo a un artículo publicado en Science. Las cargas pueden ser transferidas entre materiales idénticos, ya que todos los materiales se comportan más o menos igual, los cargas son el resultado de reacciones químicas y cada superficie se convierte en un mosaico de cargas positivas y negativas, que alcanzan niveles mil veces mayores que la superficie de carga promedio.

¿Por dónde empezar? Los autores parten de que hace unos 2,500 años, señalando que el estudio de la estática se inició con un griego llamado Tales de Mileto, estudiando el ámbar y la lana. Pero no fue hasta el año pasado que algunos de los autores del nuevo estudio publicaron un resultado sorprendente: la electrificación de contacto (este fenómeno es conocido entre sus fans con orientación técnica) que puede ocurrir entre dos hojas de la misma sustancia e incluso cuando estás simplemente se colocan una contra la otra. "De acuerdo con la visión convencional de la electrificación de contacto", señalan, "esto no debería suceder ya que los potenciales químicos de las dos superficies / materiales son idénticos y no hay aparentemente ninguna fuerza termodinámica para impulsar la transferencia de carga".

Una posible explicación de esto es que la superficie de un material, en lugar de ser uniformes desde el punto de vista estático, es un mosaico de carga y de  donación de áreas de recepción de carga. Para averiguarlo, se realizó la electrificación de contacto con aislantes (policarbonato y otros polímeros), un semiconductor (silicio) y un conductor (aluminio). Las superficies cargadas fueron escaneadas con alta resolución utilizando microscopía de fuerza Kelvin, una variante de la microscopía de fuerza atómica, que es capaz de leer la cantidad de carga en una superficie.

Las exploraciones con el microscopio de fuerza Kelvin mostraron que las superficies resultantes eran mosaicos, con áreas de cargas positivas y negativas del orden de un micrómetro o menos tamaño. Todos los materiales que probaron, no importa la carga total que habían recogido, mostraron este patrón de mosaico. Los cargas se disiparon con el tiempo y los autores encontraron que este proceso no parece ocurrir por transferencia de electrones entre áreas vecinas con cargas diferentes, en lugar de confusión en el entorno, los picos y valles de la carga siguen siendo distintos, pero poco a poco disminuyen de tamaño . Los autores estiman que cada una de estas áreas contiene cerca de 500 cargas elementales (que son ± 500 electrones) o alrededor de una carga por cada 10nm2.

La razón de que esto produzca una carga relativamente débil no se debe a estos picos y valles son pequeñas, la diferencia de carga entre ellos es del orden de 1,000 veces mayor que el promedio de carga de todo el material. Es sólo que la superficie total de sitios con cargas positivas y negativas son casi iguales (los dos son por lo general dentro de una fracción de uno por ciento de la otra). La distribución parece ser totalmente al azar, ya que los autores fueron capaces de producir patrones similares con un generador de ruido blanco que fluctuaron en dos escalas de longitud: 450 nm y 44nm.

Entonces, ¿qué hacer con estas cargas? No es, al parecer, la transferencia de electrones entre las superficies. Espectroscopia detallada de uno de los polímeros (PDMS) sugiere que las reacciones químicas pueden estar involucradas, ya que muchos derivados oxidados del polímero se detectaron. Además, existe evidencia de que algún material se transfiere de una superficie a otra. Utilizando piezas separadas de flúor y polímeros que contienen silicio permitió a los autores mostrar señales consistentes con presencia de flúor detectadas en muestras de silicio después del contacto.

La relación exacta entre la transferencia de carga y los procesos se ve aquí, las reacciones químicas y la transferencia de material entre las superficies claras, no sucede en este punto. Sin embargo, hay mecanismos plausibles por los que estos procesos podrían acumular cargas y los autores claramente tienen la intención de dar seguimiento a estas conclusiones.

Mientras tanto, puede ser debido a la impresión que con la cantidad de carga que se puede barajar se acumulan estática. Cada pulgada cuadrada equivale a alrededor de 6,5 x 1014 nanómetros cuadrados, por lo que basados ​​en el número de los autores, eso es una cantidad impresionante de electrones.

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martes, 14 de junio de 2011

Créditos: Wired.
En la prisa de un científico por demostrar parcialidad puede conducir a utilizar erróneamente mediciones del tamaño del cráneo para demostrar las diferencias raciales, de esta forma el gran historiador Stephen Jay Gould pudo haber sucumbido a un sesgo de sí mismo.

El argumento se centra en la obra de Samuel Morton , quien saltó a la fama del siglo 19 por la rigurosa medición del volumen de cráneos humanos. En los días previos a la teoría de Darwin, se buscaba evidencia de que Dios creó las razas por separado, aunque sus conclusiones sobre los caucásicos acerca de que si tenían el mayor volumen promedio fueron interpretados también como prueba de su superioridad cognitiva.

La crítica de Gould, publicada en Science en 1978 (PDF) se hizo famosa en The Mismeasure of Man ("La falsa medida del hombre"), reflejando que las mediciones de Morton inconscientemente reflejaban sus prejuicios. Sólo por una manipulación de los datos y el uso de métodos susceptibles de error denotados por Morton se encontraron diferencias raciales. Pero había un problema: Gould en realidad nunca midió los cráneos por sí mismo. Acusó a Morton de juzgar los libros, pero sin su plena lectura.

En un estudio publicado en Public Library of Science Biology,  los investigadores dirigidos por los antropólogos Jason Lewisn de la Universidad de Stanford y del Instituto de Paleoantropología David Degusta, volvieron a medir 308 cráneos con los cuales Morton había publicado los datos. Su conclusión: los números de Morton difieren significativamente de sus resultados en tan sólo 7 casos y los pocos errores no estaban a favor de la narración de la superioridad de raza blanca que Gould atribuye a la motivación de Morton. Tres de ellos sobrestimaron el volumen de los cráneos egipcios.

Stephen Jay Gould considero que el "Ranking de Morton de las razas basado en la capacidad craneal: basado en una manipulación inconsciente de los datos puede ser una norma científica", publicaba en Science en 1978. "Considero que la saga de Morton es un ejemplo sin duda atroz de un problema común en el trabajo científico, pero sin una preferencias a priori, que apenas sería humano y de buena ciencia, como la desarrollada por Darwin con tanta frecuencia, quien recogía datos para poner a prueba ideas que la ciencia ha reconocido desde hace tiempo sobre la tiranía de preferencias que ha construido a las garantías en los requisitos de procedimiento uniforme y la replicación de los experimentos de Gross.. Toda violación del procedimiento y el fraude consciente puede detectarse con frecuencia, pero artimañas inconscientes por buscadores sinceros de la objetividad puede ser refractaria. El culpable de esta historia es una creencia ingenua de que la objetividad pura puede ser alcanzados por los seres humanos arraigada en las tradiciones culturales de las creencias compartidas y una consiguiente falta de auto-examen".

De hecho, parece que Gould era culpable de al menos una acusación que hizo contra los métodos de Morton. Se omitió la medición de los cráneos de los nativos americanos que han alterado sus promedios raciales de manera desagradable. En cuanto a la acusación de que Morton, midió el volumen de cráneos con semillas de mostaza o perdigones, lleno de cráneos caucásicos extra-estrechos, no se encontraron pruebas. Y una vez que los errores matemáticos se han corregido en el propio conjunto de datos de Gould, que en realidad se parecía a la supuesta jerarquía racial de Morton más que a los resultados propios de Morton.

"Morton se ha convertido en un ejemplo clásico de una mala conducta científica y el tantas veces ha dicho la  moraleja de cómo la variación humana está inevitablemente llena de errores", escribió Lewis y Holloway. Sin embargo, "Morton no manipuló los datos para apoyar sus ideas preconcebidas, en contra de Gould. De hecho, el caso de Morton es un ejemplo de cómo el método científico puede proteger a los resultados de los prejuicios culturales".

Para estar seguro, Lewis y Degusta no escriben que el método científico puede proteger a las interpretaciones y suposiciones a partir de prejuicios culturales. Eso es un asunto completamente diferente y el trabajo de Morton estaba lleno de ellos: que la humanidad fue creada de una sola vez por intervención divina hace unos pocos miles de años atrás, que las categorías raciales del siglo 19 eran reales y fijas, que las diferencias entre grupos del cráneo eran más significativas. (La creencia de Morton sobre diferencias craneales en el volumen representando una variación cognitiva está en duda, para muchos otros investigadores. Tales características son ahora reconocidos como adaptaciones psicológicas al clima , sin implicaciones cognitivas). Pero por lo que los datos mostraban, Morton fue honesto.

"Gould utilizó el trabajo bien documentado de un hombre muerto hace mucho tiempo para hacer un argumento de que el sesgo inconsciente está muy extendido en la ciencia", escribió el antropólogo de la Universidad de Wisconscin John Hawks , que no participó en el nuevo estudio, en su blog. "Gould nos debía una lectura responsable y confiable de información sobre dichas pruebas. En su lugar, compuesto por historias de ficción, nunca examinó directamente la pruebas por sí mismo y reporto mal los números de Morton".

Sin embargo, a pesar de los errores de Gould, y de alguna manera a causa de ellos, esta saga histórica y sociológica no carece de experiencia redentora. Uno de ellos es la importancia de la transparencia: el análisis del propio Gould y por último el re-análisis es posible porque Morton compartió libremente sus datos en bruto. Y Gould hizo un excelente ejemplo de cómo la ciencia puede ser sesgada por los prejuicios. Simplemente no era el ejemplo que él pretendía.

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viernes, 10 de junio de 2011

Como científicos convierten una célula viva en un láser verde

Proteína fluorescente verde. Créditos: Arstechnica
La proteína fluorescente verde (GFP) hace exactamente lo que su nombre implica: cuando está excitada por la luz del extremo azul del espectro, emite un resplandor verde. Pero su aparentemente simple nombre no comienza a transmitir cómo ha cambiado la biología. Se puede fusionar con otras proteínas y es sintetizada por casi cualquier célula, dejando a los investigadores un seguimiento de todas las clases de procesos biológicos. Las variantes han hecho que los colores brillen de otra manera. Tres personas son Premios Nobel por su investigación.

Y ahora se ha convertido en la celda de un láser, aunque los investigadores tuvieron que poner espejos a ambos lados de la célula para que funcione.

Convertir algo en un láser requiere la creación de lo que se llama una inversión de población. Para la mayoría de los sistemas, un número de moléculas presentes están en el estado fundamental y sólo unos pocas estarán contentas con niveles más altos de energía. Para obtener un láser para el trabajo, sin embargo, tiene que ser posible invertir eso y hacer que las moléculas lleguen a estado excitado. De esta forma, cuando un fotón de la longitud de onda adecuada llega a una molécula, estará en un estado excitado y no sera capaz de absorber el fotón, sino que la molécula excitada emitirá un fotón y lo soltar para el estado fundamental.

Los autores del nuevo trabajo, consideran que el GFP tiene algunas propiedades que lo hacen un buen candidato para el tipo de ganancia que hace que una inversión de población posible. Puede absorber una amplia gama de longitudes de onda de ponerlo en un estado excitado, después de lo cual disminuye rápidamente con el menor estado de energía excitado sin emitir fotones, sino que permanece en este estado durante un máximo de unos pocos nanosegundos. A partir de ahí, puede someterse a la emisión estimulada de un fotón, lo que lo hace con algo cercano a un 80 por ciento de eficiencia cuántica. Siempre que puede pasar a un estado excitado un un puñado de nanosegundos.

Comenzando de forma conservadora, colocaron una gota de la solución resultante de GFP en un espejo con una superficie hidrofóbica. Un segundo espejo se puso en contacto y luego empleando la tensión superficial se mantuvo en caída suspendida el GFP entre los dos espejos. A continuación, comenzó a golpear la gota de solución con un láser para mantener la población de proteínas en un estado excitado.

Una vez que la energía del laser fue de más de 14 nanoJoules, la energía de salida "aumentó mucho más rápido con la energía de la bomba en aumento" y el dispositivo emitió una luz verde que era visible a simple vista. En lugar de la emisión relativamente amplia de la proteína nativa (que puede liberar los fotones de una variedad de estados excitados), la emisión del láser GFP fue bastante estrecha, lo que indica que la mayoría de los fotones se estaba emitiendo desde el nivel más bajo de energía del estado excitado. Los autores descubrieron que podían obtener un láser con concentraciones de proteína tan bajas como 2,5 micromolar.

Por lo tanto, se tomó una línea de células renales y el ADN insertado que codifica la GFP a las células. Ellos estiman que estas células tenían concentraciones de casi 300μM, muy por encima de los requisitos para la proteína purificada. Una suspensión de las células se colocó al lado de dos espejos separados empleando la acción capilar de las células (y algunos de sus medios de crecimiento) en el espacio entre los espejos.

Un microscopio fue utilizada para localizar y estimular a las células individuales, que procedió al láser. Esto requiere menos de un nanoJoule único de energía de estimulación, más bajo que el requisito para la solución de la proteína. La energía era lo suficientemente baja que las células sobrevivieran todo el procedimiento, cuando se realizaron la emisión del láser, podrían ponerse de nuevo en su medio y crecer aún más.

En lugar de un único punto de emisión, sin embargo, las células mostraban un número de diferentes áreas internas de las emisiones intensas y estas eran a menudo en distintas (aunque similares) longitudes de onda. Con el uso de una rejilla de difracción, los autores fueron capaces de separar los distintos modos del láser celular y se encontró que las células creaban diferentes patrones. "Los patrones exactos y la excentricidad de los resultados de los modos de la forma de la célula específica junto a la ganancia y los perfiles de índice de refracción dentro de la célula", concluyen los autores. En otras palabras, la luz que sale de la célula debe proporcionar alguna información acerca de cómo la célula está estructurada  de forma interna, aunque los autores no observen se puede inferir sobre la estructura de la célula empelando la salida de luz.

Es una increíble pieza de trabajo. El láser proporciona alguna información sobre la estructura de la célula, pero no está claro obtener aún la simple imagen de la GFP directamente, ya que la proteína no terminará uniformemente distribuidas a lo largo de la célula. Aún más especulativo, se sugiere que esta técnica podría ser adaptada para trabajar dentro de los organismos vivos sin necesidad de espejos. lo anterior requiere un láser a partir de plasmones en la superficie de trabajo, que ya sabemos se enfrenta a una gran cantidad de sus propios problemas.

Tendremos que esperar a que los autores (o alguien más) determinen si el perfil del láser en realidad se puede utilizar para extraer los detalles estructurales que escapan a las técnicas de imagen más convencionales. Mientras tanto, podemos consolarnos con la idea de que ellos han hecho algo extraordinariamente fresco y novedoso.


Referencia:
John Timmer, "How scientists turned a living cell into a green laser", Arstechnica.

lunes, 6 de junio de 2011

Créditos: Arstechnica
El panel del Festival Mundial de la Ciencia sobre la probabilidad y el riesgo comenzó de una manera inusual: Josh MIT Tenenbaum hizo su aparición en un escenario y arrojó una moneda cinco veces, diciendo que de manera psíquica difundiría cada resultado a la audiencia. La audiencia se apresuro a escribir los resultados que pensaban habían reconocido y las entregaron cuando el experimento había terminado. Hacia el final del programa, anunció que había pocas probabilidades de que incluso una persona del público hubiera adivinado el orden correcto de los resultados. Cuando las anunció, sin embargo, alrededor de una docena de personas levantaron la mano, diciendo que era lo que habían escrito.

¿Qué sucedió? ¿Tenenbaum es psíquico? ¿La audiencia estaba salpicada de mentirosos?

Nada de ello, de acuerdo con Tenenbaum. En cambio, estamos siendo víctimas de nuestra propia tendencia a esperar que una serie de lanzamientos de la moneda produzcan resultados que vean satisfactorio el azar para nosotros. Como resultado de ello, es poco probable que surgieran una serie de cuatro caras seguido de una cruz. De la misma manera, es poco probable que terminen eligiendo un patrón. Así que es probable, en efecto, que si la moneda siguiera rutas para producir uno de estos patrones al azar, va a ser representados por la multitud que estamos probando. Capacidad psíquica instantánea, construida con bases estadísticas.

Lo curioso es que esto no es producto de una debilidad mental. Tenenbaum sugirió que es el producto de un excelente sentido incorporado que lo convierte en un patrón aleatorio. Si con el gráfico de la frecuencia de los diversos resultados posibles, es posible ver un patrón de picos en la serie al azar de futuro y los valles en los que el azar parece desgracia. Al comparar una gráfica generada a partir de nuestra audiencia y una producida en la década de 1930 era obvio que el patrón era casi idéntico, lo que pensamos que es al azar parece ser bastante estable.

La única excepción, señaló, fue cuando se realizó el experimento con un público con conocimientos de matemáticas. Allí, una parte de la audiencia reconoce que cualquier serie es igualmente probables, por lo que es más probable que dejaran todo a cara o cruz.

Subvertir la sabiduría

Aunque Tenenbaum claramente manifiesta que nuestra sensación intuitiva de aleatoriedad es una característica positiva, otros oradores en el panel señalaron que la toma de decisiones humana, obviamente, podría quedar atrapada o ser manipulada. El matemático Amir Aczel mencionó que muchos matemáticos no pueden abordar el problema de Monty Hall, en el que las probabilidades cambian acerca de cómo se debe actuar en un programa de juegos populares. Es relativamente fácil de ejecutar a través de las probabilidades que muestran la acción que se debe tomar, pero la respuesta sigue siendo contrario a la intuición, incluso para los que tienen una comprensión excepcional de las matemáticas.

Y eso es suponiendo que, como co-panelista Gerd Gigerenzer señala que Monty no está siendo malicioso. Un experimento multitudinario dirigido por el físico Leonard Mlodinow mostró lo fácil que es manipular las respuestas de un grupo a preguntas sencillas sin hacer nada de manera abierta. Mlodinow dividió a la audiencia a la mitad y pidió a las dos mitades por separado estimar el número de países de África. Esta es una norma de "sabiduría de las multitudes" a través de un tipo de pregunta, cuando la media debe estar cerca del número real. En cambio, los dos grupos tenían medios totalmente divergentes, con la mitad de la respuesta a la audiencia muy por encima de la respuesta real, el segundo muy por debajo.

¿Cómo se arregla esto? Antes de pedir el número real, Mlodinow había hecho una pregunta que sutilmente preparaba a cada grupo. A la mitad de la audiencia, le preguntó si pensaba que había más de 180 países en África, este grupo terminó con una media mucho más alta. La segunda mitad se le preguntó si había más de cinco. Sus respuestas fueron, en promedio, muy bajas. Aunque se trataba de un caso de manipulación consciente, es fácil ver cómo un efecto similar se podría generar por accidente, simplemente sobre la base de (por ejemplo) el orden de las preguntas en una encuesta.

¿Cómo podemos solucionar este problema?

¿Significa todo esto que los seres humanos constantemente se quedan estancados en lo que respecta al riesgo y probabilidad? Posiblemente no, pero tenemos que tener cuidado. Ese fue el mensaje de Gerd Gigerenzer, que ayuda a los responsables de decisiones de tren en la forma de evaluar las probabilidades. Gigerenzer constantemente señaló que el lenguaje es importante cuando se trata de lidiar con las probabilidades.

El ejemplo más convincente que dio fue el que usaba cuando se trabaja en la educación médica. Describió las probabilidades asociadas a una prueba de cáncer de mama: uno por ciento de las mujeres han tenido la enfermedad y la prueba es de 90 por ciento de precisión, con un nueve por ciento de tasa de falsos positivos. Con toda esa información, ¿Cómo le dices a una mujer que su resultado fue positivo tomando en cuenta la probabilidad de tener la enfermedad? Para mucha gente en medicina, la cuestión deja perplejos: una encuesta típica de médicos (y el público del Festival Mundial de la Ciencia), revela que no existe un consenso único sobre la probabilidad de que la prueba indique un caso real de cáncer.

Gigerenzer entonces reformula las estadísticas: si dejamos de lado las pruebas negativas, nueve de cada diez veces, un resultado positivo para el cáncer es un falso positivo. Puesto así, es fácil ver que usted puede decir la persona que consiguió un resultado positivo en la prueba todavía tiene una sola oportunidad de diez por ciento de tener cáncer. El uso del lenguaje hace toda la diferencia.

En resumen, tenemos una buena idea de algunas de las cosas que hace el cerebro humano, cuando se refiere a probabilidades y una idea aún mejor de todas las formas en que las cosas van mal. Si de verdad queremos que la gente entienda una determinada probabilidad, entonces tenemos que jugar a los puntos fuertes del cerebro humano y modificar la forma en que presentan la información. Pero no hay mucho que podemos hacer si alguien decide de manera intencional usar los puntos débiles del cerebro.

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viernes, 3 de junio de 2011

El veredicto de la Organización Mundial de la Salud sobre los teléfonos celulares y el cáncer

¿Los teléfonos celulares causan cáncer? El debate se ha estado librando desde hace años, sin una sólida respuesta aún.

En estos días, la Agencia Internacional de Investigación en Cáncer (IARC), que forma parte de la Organización Mundial de la Salud ha establecido un veredicto. Durante la última semana, se convocó a un panel de 31 expertos para examinar las pruebas disponibles. Su veredicto: "Los campos electromagnéticos de radiofrecuencia" -del tipo que emiten los teléfonos móviles- pertenecen al "Grupo 2B", lo que significa que "posiblemente" pueden causar cáncer en seres humanos.

¿Qué significa esto?

Esto significa que hay una cierta evidencia que vincula a los teléfonos celulares con el cáncer, pero es demasiado débil para llegar a una conclusión firme. En concreto, el panel de la IARC, estableció que la evidencia de que los teléfonos móviles suponen un riesgo para la salud era "limitada" para dos tipos de tumores cerebrales -glioma y neuroma acústico- y es "insuficiente" cuando se trata de otros tipos de cáncer.

El presidente del grupo, el Dr. Jonathan Samet, indicó: "La conclusión señala que podría haber algún riesgo y por lo tanto tenemos que mantener una estrecha vigilancia de un posible vínculo entre los teléfonos celulares y el riesgo de cáncer".

IARC clasifica las sustancias en función de si son susceptibles a causar cáncer, como el tabaco, virus o determinados puestos de trabajo. Ellos establecen el estándar para este tipo de cosas. El estándar posee cinco posibles categorías de riesgo:

El grupo 1 es el más peligroso, reservado para cosas como fumar, asbesto, alcohol y así sucesivamente. Esto significa que hay evidencia muy fuerte de que la cosa en cuestión produce cáncer.

Grupo 2A incluye cosas que son "probablemente cancerígenos para los seres humanos". Aquí, la evidencia es "limitada" en los seres humanos, pero "suficiente" en estudios con animales.

El Grupo 2B - donde están ahora los teléfonos móviles- abarca los agentes que son "posiblemente cancerígenos para los seres humanos". Esto significa que hay "pruebas limitadas" de que algo produce cáncer en las personas e incluso la evidencia de estudios en animales es "menos que suficiente". Grupo 2B significa que hay una cierta evidencia de un riesgo, pero no es tan convincente. Este grupo acaba siendo una especie de cajón de sastre e incluye todo, desde la carpintería hasta cloroformo pasando por beber café.

El grupo 3 significa que algo "no es clasificable en cuanto a su riesgo cancerígeno para los humanos". Esto significa que la evidencia es "insuficiente en los seres humanos" o insuficiente o limitada en los animales. Por lo general, sólo no han tenido suficientes estudios.

En el grupo 4 significa algo, probablemente no causa cáncer en los seres humanos. Hasta ahora, sólo hay un producto químico - caprolactama - en este grupo. La gente en tono de broma indica que esto significa que todo causa cáncer, sino que simplemente refleja el hecho de que el IARC centra su atención en cosas que podrían suponer un riesgo para la salud.

¿De dónde procede la evidencia?

A pesar de que este tema recibe mucha atención de la prensa, ha habido un número relativamente pequeño de estudios en los teléfonos móviles y cáncer. La mayoría de estos son "los estudios de caso-control" -se comparan las personas que ya tienen cáncer (casos) con las personas sanas (controles) y se les pregunta acerca de cómo utilizaban sus teléfonos en el pasado-. Estos estudios incluyen el estudio Interphone, una colaboración internacional de científicos de 13 países y el trabajo de grupos dirigidos por Lennart Hardell en el Hospital Universitario de Orebro.

Hasta ahora sólo un estudio danés ha hecho seguimiento a un grupo de personas sanas (alrededor de 420,000 de ellos) para ver si el uso de teléfonos móviles afectara el riesgo futuro de cáncer.

¿Qué dice la evidencia?

Un menor número de publicaciones, sobre todo del grupo Hardell, ha encontrado asociación entre los teléfonos móviles y el riesgo de cáncer cerebral. Pero la mayoría de los trabajos incluidos los de Interphone y el estudio danés, han encontrado que el uso del teléfono móvil no aumenta el riesgo de cáncer cerebral o cualquier otro tipo de cáncer, por lo menos en 10 años de uso.

Para que se haga una idea de las pruebas hasta la fecha, he aquí dos imágenes que representan los estudios en los teléfonos móviles y el cáncer de glioma cerebral hasta el año 2009 (tomado de este trabajo). La superior muestra el efecto del uso a corto plazo (menos de 5 años) y el fondo trata con el uso a largo plazo (más de 5 años). Cada punto muestra el resultado de un único estudio. Si está en la línea horizontal, no hay ningún efecto. Si es por encima o por debajo de la línea, esto sugiere que los teléfonos podrían aumentar o reducir el riesgo de cáncer, respectivamente.



Las barras arriba y abajo del punto son importantes -representan el "intervalo de confianza"-, que indica qué tan confiable es el resultado. Si las barras transversales están en forma línea horizontal, esto significa que el resultado no es estadísticamente significativo. Podría haber sido la casualidad o sesgo. Como se puede ver, sólo uno de cada 14 estudios encuentran que los teléfonos célulares afectan de manera significativa el riesgo de cáncer.

El punto segundo desde la derecha (con la etiqueta "estimación común") representa los resultados combinados de todos los estudios. Una vez más, se puede ver que esta muy cercano a la línea, lo que sugiere que los teléfonos móviles no tienen riesgo de cáncer.

Algunos estudios han sugerido que las personas tienen un mayor riesgo de cáncer del cerebro específicamente en el lado de la cabeza que ellos dicen usan sus teléfonos. Sin embargo, muchos de estos estudios también han informado de ningún aumento del riesgo de cáncer, o un menor riesgo de tumores en el otro lado de la cabeza.

Los científicos no están de acuerdo en cuanto a si "lado de la cabeza-efecto" es real. Si los teléfonos en realidad aumentar el riesgo de cáncer cerebral en un lado de la cabeza, todavía se espera que esto no se refleje en el resultado global. Por otra parte, el resultado podría deberse a un sesgo, ya que la gente erróneamente recuerda cómo utilizan sus teléfonos (véase más adelante). Tampoco está claro si las personas en realidad tienen sus teléfonos constantemente en un lado de la cabeza.

¿Cuáles son los puntos débiles de estos estudios?

Todos los estudios existentes adolecen de problemas similares.
  • Los cambios tecnológicos. La tecnología de telefonía celular también ha cambiado considerablemente en las últimas décadas y no está claro si los estudios basados ​​en el uso de modelos antiguos se aplicará en los modernos.
  • Evaluación de los problemas. Todavía no hay forma clara de evaluar la exposición real de una persona a la radiación del teléfono móvil, el empleo de cuestionarios de estudios de uso para averiguar si y cómo las personas usan teléfonos móviles podría ser efectivo. Estos cuestionarios se basan en las personas que recuerdan con precisión el uso de teléfonos móviles años o décadas atrás. En algunos de los estudios Hardell, un tercio de los pacientes recibieron la ayuda de familiares en la realización de los cuestionarios (en comparación con sólo uno de cada diez controles). En un caso, la próxima de familiares de pacientes fallecidos calcula la frecuencia con que sus seres queridos utilizaron sus teléfonos.
  • El sesgo de memoria. No está claro si las respuestas a estos cuestionarios son exactos -un problema conocido como "sesgo de recuerdo"-. Las respuestas pueden estar sesgadas porque la gente ha oído hablar de los móviles y el cáncer cerebral en los medios de comunicación, porque el cáncer de cerebro puede falsear la memoria, o simplemente porque la gente no recuerda cosas que sucedieron hace mucho tiempo.

Los estudios individuales han elaborado las críticas más específicas.

El estudio danés se basó en los registros de abonados en lugar de los cuestionarios. Sin embargo, existe la preocupación de que los abonados no son siempre los que utilizan los teléfonos y que este método excluye a los usuarios corporativos, que podrían utilizar sus teléfonos en gran medida.

Por ejemplo, el estudio Interphone ha sido criticado por usar la definición realista de "consumidores habituales" y las bajas tasas de respuesta a sus cuestionarios. Los autores también estuvieron de acuerdo en cuanto a cómo sus resultados deben ser interpretados.

El grupo Hardell ha sido criticado por publicar los mismos datos en múltiples documentos, de manera incompatible en cuanto a la presentación de datos como el tamaño de la muestra y teniendo inverosímilmente altas tasas de respuesta a sus cuestionarios.

Los resúmenes de sus trabajos a menudo destacan los vínculos estadísticamente significativas en grupos muy específicos de personas, sin tener en cuenta resultados negativos. Estos tipos de análisis son difíciles de interpretar - si se divide una muestra lo suficientemente lejos-, se termina con un pequeño número de personas en cada grupo y una mayor probabilidad de encontrar un resultado positivo debido al azar.

¿Hay conflictos de intereses?

La industria de la telefonía móvil ha proporcionado financiación para el estudio Interphone y el estudio danés. En ambos casos, los fondos han sido administrados a través de organizaciones independientes, de terceros que están destinados a actuar como "cortafuegos" para garantizar la independencia de los científicos. Interphone, por ejemplo, recibió € 19,200,000 de fondos. De esos 5,5 millones de ese total provino de fuentes de la industria y se administró a través de la Unión Internacional para el Control del Cáncer o fue recogida a través de impuestos y cargos de las agencias gubernamentales.

Lennart Hardell no ha recibido financiación de fuentes de la industria, pero ha aparecido como testigo experto en casos de litigio a través del teléfono móvil.

¿Podrían los teléfonos móviles causar cáncer?

Esta es una pregunta importante. Los científicos confían en que el tabaco, el alcohol o el amianto pueden causar cáncer, ya que pueden explicar cómo estos factores afectan el funcionamiento de nuestras células. Estas explicaciones se llaman "los mecanismos biológicos" y desempeñan un papel vital en el establecimiento de que el cáncer provoca algo.

Hasta ahora nadie ha sido capaz de proporcionar un buen mecanismo biológico entre el vínculo de los teléfonos móviles y el cáncer. El "cómo" es una cuestión abierta. Los teléfonos emiten radiación de microondas, pero esta tiene millones de veces menos energía que, por ejemplo, que una radiografía y no es lo suficientemente potente como para dañar nuestro ADN. Ambos aumentan ligeramente el calor del cuerpo, pero de nuevo, no lo suficiente como para suponer un riesgo para la salud. Otras sugerencias se han presentado, pero ninguna está respaldada por pruebas sólidas.

¿Si las tasas de cáncer cerebral sube?

Si los teléfonos móviles aumentan el riesgo de cáncer de cerebro, las tasas de esta enfermedad debe ser disparados desde el uso de teléfonos móviles ha aumentado dramáticamente en las últimas décadas.

Pero los estudios en EE.UU., Nueva Zelanda, Dinamarca, Noruega, Suecia y Finlandia no han encontrado esas tendencias. En el Reino Unido, la incidencia de cáncer de cerebro ha sido mínimo en las últimas décadas. Un estudio inglés reciente concluyó que "el creciente uso de teléfonos móviles entre 1985 y 2003 no ha dado lugar a un cambio notable en la incidencia de cáncer cerebral en Inglaterra entre 1998 y 2007".

El cáncer de cerebro puede tardar años en desarrollarse, por lo que es posible que las tendencias sólo se empiezan a subir después de más tiempo.

¿Qué pasa con las estaciones base?

Las exposiciones a las estaciones base es mucho menos probable que afecten a nuestra salud que los teléfonos en sí mismos ya que como sus emisiones son mucho más débiles y por lo general muy por debajo de las normas internacionales.

Apenas el año pasado, un estudio británico (el más grande de su tipo) no encontró "ninguna asociación entre el riesgo de cáncer y las exposiciones a estaciones base de telefonía móvil durante el embarazo". Los autores dicen que los resultados "debe ayudar a colocar cualquier informe futuro sobre la acumulación de cáncer cerca de estaciones de base para teléfono móviles en un contexto de salud más amplio".

¿Qué debemos hacer con la evidencia?

Es comprensible que la gente está preocupada por los teléfonos celulares, sobre todo porque son tan ampliamente utilizados. Pero hasta ahora, los estudios publicados no muestran que los teléfonos móviles podrían aumentar el riesgo de cáncer. Esta conclusión está respaldada por la falta de un mecanismo biológico sólido y el hecho de que las tasas de cáncer del cerebro no están subiendo significativamente.

Sin embargo, todos los estudios hasta ahora poseen debilidades, que hacen imposible descartar del todo un riesgo. Los teléfonos móviles son todavía una tecnología nueva y hay poca evidencia sobre los efectos del uso a largo plazo.

Por esta razón, el Gobierno del Reino Unido aconseja a una postura de cautela. Se sugiere que si los adultos quieren utilizar un teléfono móvil, pueden optar por reducir al mínimo su exposición al mantener llamadas cortas. También aconseja evitar que los menores de edad realicen llamadas no esenciales, así como también mantengan llamadas breves.

Y grupos de trabajo como el IARC, expresan, necesitan realizar más investigaciones.

¿Qué estudios se están preparando?

Un estudio a gran escala llamada COSMOS, incluye investigadores del Reino Unido y otros cuatro países, creado para estudiar los efectos a largo plazo del uso de teléfonos móviles después de 20-30 años. Al igual que el estudio danés, se recluta gente sana, se mide su uso de teléfono celular y se ve si esto afecta a su salud a largo plazo.

El estudio MOBI-KIDS, con la participación de 13 países, se ha creado para observar los efectos de salud en los niños.

Referencia:

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