viernes, 31 de mayo de 2013

Observando enlaces atómicos antes y después de la reacción molecular

Una molécula anillada, que contiene carbono, se muestra antes y después de que se ha reordenado en sí, con los dos productos de reacción más comunes incluidos. Las escala es de 3 angstroms, o una diez mil millonésima de metro. Créditos: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Universidad de California en Berkeley
Por primera vez, científicos han capturado visualmente una molécula a una resolución de un solo átomo en su reorganización. Las imágenes se ven sorprendentemente similares a los diagramas de formulas desarrolladas en los libros de texto de química.

Hasta ahora, científicos sólo podían inferir estructuras moleculares. Usando microscopios atómicos, observaron enlaces atómicos individuales -cada uno de una diez millonésima parte de un milímetro de largo- que unía 26 átomos de carbono y 14 átomos de hidrógeno en una de la molécula claramente visible. Los resultados se presentaron en Science.

El equipo se propuso inicialmente ensamblar nanoestructuras con precisión empleando grafeno, un material de una sola capa en la que los átomos de carbono están dispuestos un patrón, de forma hexagonal. Para construir panales de carbono se reorganizan los átomos de una cadena lineal en formas hexagonales, en la cual la reacción puede producir varias moléculas diferentes. El químico Felix Fischer de UC Berkeley y sus colegas querían visualizar las moléculas para asegurarse de que habían hecho las cosas bien.

Para documentar el caso, Fischer necesito un dispositivo de proyección de imagen de gran alcance, empleando el microscopio atómico ubicada en el laboratorio del físico Michael Crommie de UC Berkeley. Empleando el microscopio de fuerza atómica, se hizo una lectura de las fuerzas eléctricas producidas por las moléculas, moviéndose cerca de la superficie de una molécula, produciendo una imagen de cómo se alinean los átomos y enlaces.

Con ayuda de Crommie, el equipo logró visualizar no sólo los átomos de carbono, sino también los enlaces, creados por electrones compartidos. Al colocar una estructura de carbono anillado en una placa de plata, fue calentada hasta que la molécula se reorganizo. El posterior enfriamiento atrapó a los productos de la reacción, que como se vio después, contenían tres productos inesperados y una molécula que los científicos habían pronosticado.

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jueves, 30 de mayo de 2013

X

"Al contrario de lo que se cree, sentido y significado nunca han sido lo mismo, el significado se queda aquí, es directo, literal, explícito, cerrado en si mismo, unívoco, podríamos decir, mientras que el sentido no es capaz de permanecer quieto, hierve de segundos sentidos, terceros y cuartos, de direcciones radiales que se van dividiendo y subdiviendo en ramas y ramajes hasta que se pierden de vista, el sentido de cada palabra se parece a una estrella cuando se pone a proyectar marea vivas por el espacio, vientos cósmicos, perturbaciones magnéticas, aflicciones."

[Jose Saramago, "Todos los nombres"]

martes, 28 de mayo de 2013

Un eslizón común de vientre amarillo que lleva embriones, visible como orbes de luz dentro de su cuerpo. Créditos: Rebecca A. Pyle.

La evolución puede ser estudiada en directo, de acuerdo a científicos que están estudiando cómo una especie de lagarto en Australia abandona la puesta de huevos a favor de dar a luz.

A lo largo de las tierras bajas de la costa cálida de Nueva Gales del Sur, el eslizón común de vientre amarillo pone huevos para reproducirse. Pero los individuos de la misma especie que viven en la parte alta, en las montañas más frías, casi todos dan a luz a crías vivas.

Sólo otros dos modernos reptiles -otra especie de eslizón y un lagarto europeo utilizan ambos tipos de reproducción.

Los registros evolutivos muestran que casi un centenar de linajes de reptiles han hecho de forma independiente la transición de la puesta de huevos de a nacimientos vivos en el pasado, y hoy en día alrededor del 20 por ciento de todas las serpientes y lagartos vivientes dan a luz crías.

Pero reptiles modernos que paren a crías proporcionan una única instantánea en una larga línea de tiempo evolutivo, explicó el co-autor del estudio, James Stewart , biólogo de la Universidad Estatal de East Tennessee. El comportamiento dual del eslizón común de vientre amarillo ofrece a los científicos una rara oportunidad para poder ser estudiada.

"Mediante el estudio de las diferencias entre las poblaciones que se encuentran en diferentes etapas de este proceso, se puede comenzar a armar lo que parece ser la transición de un [tipo de nacimiento] a otro."

Interruptor de huevos a bebes crea problema de nutrientes


Uno de los misterios de cómo cambian los reptiles de huevos a bebés es como los jóvenes obtienen su alimento antes de nacer.

En los mamíferos la placenta esta especializada en conectar el feto con la pared del útero, que permite que el bebé tome el oxígeno y nutrientes de la sangre de la madre y devuelva residuos.

En las especies con puesta de huevos, el embrión recibe nutrientes de la yema, pero el calcio absorbido desde la cáscara porosa es también una importante fuente de nutrientes.

Algunos peces y reptiles, por su parte, utilizan una mezcla de ambos estilos de nacimiento. La madre constituye huevos, que luego conserva dentro de su cuerpo hasta las últimas etapas del desarrollo embrionario.

Las cáscaras de los huevos delgadas permite que los embriones puedan respirar, hasta que los bebés nacen vivos cubiertos sólo con finas membranas, todo lo que queda de los huevos.

Esta adaptación presenta un problema potencial de alimentación: Un huevo más delgado tiene menos calcio, lo que podría causar deficiencias en los jóvenes reptiles.

Stewart y sus colegas, que han estudiado lagartos durante años, decidieron buscar pistas sobre el problema de nutrientes en la estructura y la química del útero del lagarto de vientre amarillo de tres dedos.

"Ahora podemos ver que el útero segrega calcio que se incorpora en el embrión, que es básicamente las primeras etapas de la evolución de la placenta en los reptiles", explicó Stewart.

La transición evolutiva es sorprendentemente simple


Ambos estilos de parto vienen con ventajas y desventajas evolutivas: Los huevos son más vulnerables a las amenazas externas, como el clima y depredadores extremo, pero los fetos internos pueden ser más exigentes para la madre.

Para los lagartos, hembras en climas fríos pueden optar por conservar los recursos de sus propios cuerpos, depositando los huevos en el suelo la última semana del desarrollo. Hembras en climas más extremos de la montaña, por el contrario, podrían encontrar que es más eficaz proteger a sus crías, manteniendo por más tiempo los huevos dentro de sus cuerpos.

En general, los resultados sugieren que el paso de la puesta de huevos a nacimientos vivos en los reptiles es bastante común, al menos en términos históricos, ya que es relativamente fácil hacer el cambio, reiteró Stewart.

"Tendemos a pensar en esto como una transición muy compleja", añadió, "pero parece que podría ser mucho más sencillo en algunos casos de lo que pensábamos."

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martes, 21 de mayo de 2013

Créditos: Zach Dischner/Flickr

Tras el análisis de jugadores de fútbol de liga en nueve temporadas, de 2000 a 2009, investigadores españoles han llegado a diseñar un método matemático para estimar el rendimiento de goles de cada jugador. De acuerdo con su clasificación, los delanteros más capaces son Messi, Ronaldo Nazário, Makkay, Villa y Etoo.

Durante nueve temporadas, los investigadores de las facultades de Ciencias Económicas y Empresariales de las Universidades de Granada y Jaén analizan el rendimiento de los jugadores de fútbol de la liga española de 2000/2001 a 2008/2009, con el objetivo de crear un modelo matemático para evaluar su potencial de gol.

Su artículo, publicado en el 'European Journal of Sport Science', presenta un modelo basado en la estadística bayesiana, que les permite predecir el número de goles que marcará cada jugador en base a sus propias cualidades individuales.

Como explican los investigadores, si un jugador marca o no depende de factores extrínsecos fácilmente cuantificables, como el número de minutos o partidos jugados, la posición en el terreno de juego -defensa, centrocampista o delantero- y la calidad del equipo (medida por su posición en la tabla de la liga). Pero esto no es todo.

"Otros factores son más difíciles de medir y también pueden influir en el rendimiento, tales como las características individuales del jugador que lo hacen diferente de todo el resto", explica a SINC José María Pérez Sánchez, profesor de la institución en Granada y co-autora del estudio.

Dejando de lado los factores extrínsecos, el modelo puede cuantificar un factor individual adicional que influye en las cualidades de cada futbolista como goleador. "Con esto, podemos clasificar a jugadores de la liga española de acuerdo con el factor de capacidad individual", afirman los autores.

Los mejores jugadores


El modelo permite deducir el rendimiento de goles de un jugador durante los nueve temporadas analizadas, al comparar el número de goles marcados por el jugador con el número que se esperaría de un futbolista que juega al mismo tiempo, en la misma posición y en el mismo equipo.

Los resultados revelan que los cinco mejores defensas de las estaciones estudiadas fueron, en orden descendente, Ezequiel Garay, Roberto Carlos, Campano, Cristian Álvarez y Larrazábal.

De acuerdo a la clasificación resultante de la modelo, los mejores centrocampistas fueron Rivaldo, Roberto, Luis Cembranos, Mark González y Mostovoi. Los delanteros más capaces fueron Messi, Ronaldo Nazário, Makkay, Villa y Etoo.

En cuanto a la evaluación general de todos los jugadores de la liga de fútbol durante los nueve temporadas estudiadas, el mejor fue Rivaldo, seguido de Roberto, Ezequiel Garay, Luis Cembranos y Roberto Carlos.

"Es notable que los huelguistas no ocupan un lugar muy alto en términos de rendimiento global", continúa Pérez Sánchez. "De hecho, aparte de Messi, que ocupa el sexto lugar, el resto esta por debajo del 15avo."

Los autores sugieren que la razón puede estar en el hecho de que el modelo tiene en cuenta que son delanteros y los evalúa con mayor dureza en relación con el número esperado de objetivos. Por otra parte, el ranking valora especialmente goles marcados por los defensores y mediocampistas, ya que este no es su objetivo principal en el campo.

La paradoja Messi


Por último, el estudio analiza en profundidad las carreras de varios jugadores de fútbol emblemáticos para evaluar su desempeño de gol durante este período, llamando la atención casos como el de Leo Messi.

El modelo estadístico predice el número de goles para cada futbolista, destacando la paradoja Messi: "el desarrollo de Messi es interesante", el punto culminante de la investigación. "Pese a que su rendimiento es alto en las primeras temporadas, en 2007/2008 (la penúltima temporada del estudio) su productividad disminuye de manera significativa."

Los expertos señalan que esto debe ser debido a su cambio de posición en el campo, ya que anteriormente se había considerado un centrocampista, pero se convirtió en un delantero, exigiendo mayor capacidad de gol.

"Si se incluyeran las últimas temporadas, en las que el éxito de gol del jugador ha aumentado considerablemente, tal efecto seguramente se vería compensado y Messi se ubicaría claramente muchos lugares más arriba en la evaluación general", concluye Pérez Sánchez.

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viernes, 17 de mayo de 2013

Desconocido matemático prueba propiedad alusiva de los números primos

Créditos: bwright923/Flickr
El 17 de abril, un documento llegó a la bandeja de entrada de la revista Annals of Mathematics, una de las revistas más prominentes de la disciplina. Escrito por un matemático prácticamente desconocido para los expertos en su campo -un profesor de 50 y tantos años de la Universidad de New Hampshire llamado Yitang Zhang- afirmaba afirmó haber dado un gran paso en la comprensión de uno de los problemas más antiguos de las matemáticas, la conjetura de los primos gemelos.

Editores de revistas matemáticas prominentes se utilizan para alinear grandiosas afirmaciones de autores desconocidos, pero este trabajo era diferente. Escrito con claridad cristalina y un control total de la situación, mostraba que era evidentemente un trabajo serio, y los editores de Annals decidieron ponerlo en la pista rápida.

Apenas tres semanas más tarde -en un abrir y cerrar de ojos, en comparación con el ritmo habitual de las revistas de matemáticas- Zhang recibió el informe de árbitro sobre su documento.

"Los principales resultados son de primera categoría", escribió uno de los árbitros. El autor había demostrado "un teorema como punto de referencia en la distribución de los números primos."

Los rumores se extendieron por la comunidad matemática, sobre un gran avance realizado por un investigador que nadie parecía conocer -alguien cuyo talento había sido tan alto después de que obtuvo su doctorado en 1991 que había encontrado dificultades para obtener un trabajo académico-, trabajando varios años como un contador e incluso en una tienda de sandwiches Subway.

"Básicamente, nadie lo sabe", dijo Andrew Granville, un teórico en la Université de Montréal. "Ahora, de repente, ha demostrado uno de los mejores resultados en la historia de la teoría de los números."

Los matemáticos de la Universidad de Harvard organizaron apresuradamente un espacio para que Zhang pudiera presentar su trabajo a un público el 13 de mayo. Como han surgido detalles de su trabajo, se ha hecho evidente que Zhang logró su resultado no a través de un nuevo enfoque radicalmente al problema, sino mediante la aplicación de los métodos existentes con gran perseverancia.

"Los grandes expertos en el tema ya habían tratado de hacer que un enfoque así funcionará", expone Granville. "Él no es un experto conocido, pero tuvo éxito donde todos los expertos habían fracasado."

El problema de los números primos pares


Los números primos -los que no tienen factores distintos de 1 y ellos mismos- son los átomos de la aritmética y han fascinado a los matemáticos desde los tiempos de Euclides, quien demostró hace más de 2,000 años, que hay un número infinito de ellos.

Los números primos están fundamentalmente relacionadas con la multiplicación,  y su comprensión de propiedades aditivas puede ser complicado. Algunos de los más antiguos problemas sin resolver en matemáticas se refieran a cuestiones básicas sobre los números primos y la adición, como la conjetura de los primos gemelos, que propone que hay infinitos pares de primos que difieren en sólo 2, y la conjetura de Goldbach, que propone que todo número par es la suma de dos números primos. (Por una asombrosa coincidencia, una versión más débil de esta última cuestión se resolvió en un documento publicado en línea por Harald Helfgott de la École Normale Supérieure de París, mientras que Zhang estaba dando su discurso de Harvard).

Los números primos son abundantes al inicio de los números, pero crecen de formas mucho más escasa entre los grandes números. De los 10 primeros números, por ejemplo, 40 por ciento son primos -2, 3, 5 y 7-, pero entre los números de 10 dígitos, sólo alrededor del 4 por ciento son primos. Durante más de un siglo, los matemáticos han entendido el promedio de los números primos: Entre los grandes números, la diferencia esperada entre los números primos es de aproximadamente 2,3 veces el número de dígitos, así que, por ejemplo, los números de 100 dígitos, la diferencia esperada entre primos es de aproximadamente 230.

Pero eso es sólo un promedio. Números primos están a menudo mucho más cerca de lo que predice la media, o mucho más separados. En particular, el "gemelo" a menudo surge -en pares como 3 y 5, o 11 y 13, que se diferencian sólo por 2. Y mientras que tales pares quedan más raros entre los números más grandes, primos gemelos nunca parecen desaparecer por completo (el par más grande descubierto hasta ahora es 3,756,801,695,685 x 2 666 669 - 1 y 3,756,801,695,685 x 2666,669 + 1).
Durante cientos de años, los matemáticos han especulado que existen infinitos pares de primos gemelos. En 1849, el matemático francés Alphonse de Polignac extendió esta conjetura a la idea de que debe haber un número infinito de pares de primos para cualquier posible brecha finita, no sólo 2.

Desde entonces, el atractivo intrínseco de estas conjeturas les ha dado la condición de santo grial matemático, a pesar de que no tienen aplicaciones conocidas. Pero a pesar de muchos esfuerzos para probarlos, los matemáticos no podían descartar la posibilidad de que las diferencias entre los números primos crecen y crecen, eventualmente de forma superior a cualquier límite particular.

Ahora Zhang ha roto esta barrera. Su trabajo muestra que hay un número N inferior a 70 millones de de tal manera que hay infinitos pares de primos cuya diferencia es N. No importa lo lejos que vaya en los desiertos de los números primos verdaderamente gigantescos -no importa cuan escaso sean los números primos -se mantendrá la búsqueda de parejas de primos que difieren en menos de 70 millones.

El resultado es "asombroso", expresó Daniel Goldston, teórico de números en la Universidad Estatal de San José. "Es uno de esos problemas en los cuales usted no tenía certeza de que serían capaz de resolver."

Un primer tamiz


Las semillas del resultado de Zhang surgieron en un documento de hace ocho años en el cual los teóricos de números se refieren como GPY, después de que sus tres autores - Goldston, János Pintz del Rényi Instituto Alfred de las matemáticas en Budapest, y Cem Yıldırım de la Universidad de Bogazici en Estambul. Ese documento estuvo cerca de forma tentadora, pero al final no pudo demostrar que existen infinitos pares de primos por algún hueco finito.

En su lugar, se demostró que siempre habrá pares de números primos mucho más cerca entre sí que la separación media predice. De forma más precisa, GPY mostró que por cada fracción que elija, no importa cuan pequeño sea, siempre habrá un par de primos más cerca de la fracción de brecha promedio, si sale lo suficiente a lo largo de la recta numérica. Sin embargo, los investigadores no pudieron demostrar que las diferencias entre estos primeros pares son siempre menores que un número finito particular.

La criba de Eratóstenes: Este procedimiento, que se remonta a los antiguos griegos, identifica todos los primos menores que un número dado, en este caso 121. Se inicia con el primer primo -dos, de color rojo brillante- y elimina todos los números divisibles por dos (de color rojo oscuro). Luego se pasa a tres (verde brillante) y elimina todos los múltiplos de tres (verde apagado). Cuatro ya ha sido eliminado, se hace con múltiplos de cinco (azul brillante), el tamiz elimina todos los múltiplos de cinco (azul apagado). Se mueve a la siguiente número incoloro, siete, y elimina sus múltiplos (color amarillo apagado). El tamiz se pasa a 11 -la raíz cuadrada de 121- pero puede detenerse aquí, porque todos los que no son primos más grandes que 11 ya han sido filtrados. Todos los números restantes (de color morado) son primos. (Créditos: Sebastian Koppehel).

GPY utiliza un método llamado "tamizado" para filtrar los pares de números primos que están más cerca de lo normal. Tamices han sido utilizados en el estudio de números primos, desde hace 2000, la Criba de Eratóstenes, es una técnica para la búsqueda de números primos.

La Criba de Eratóstenes se usa para encontrar, por ejemplo, todos los números primos hasta el 100, comienza con el número dos, y tacha cualquier número más alto en la lista que sea divisible por dos. A continuación pasa a tres, y tacha todos los números divisibles por tres. Cuatro ya está tachado, por lo que pasa a cinco, y se tacha todos los números divisibles por cinco, y así sucesivamente. Los números que sobreviven a este proceso de cruce de salida son números primos.

La criba de Eratóstenes funciona perfectamente para identificar números primos, pero es demasiado engorroso e ineficiente que se utilizarán para responder a las preguntas teóricas. Durante el siglo pasado, teoría de números se han desarrollado un conjunto de métodos que proporcionan respuestas aproximadas útiles a tales preguntas.

"La criba de Eratóstenes es un trabajo demasiado bueno", reitera Goldston. "Los métodos de cribado modernos obtiene un tamiz perfecto."

GPY desarrolla un cedazo que filtra las listas de números que son candidatos plausibles para tener pares primos en ellos. Para llegar desde allí a los pares de primos reales, los investigadores combinaron su herramienta de tamizado con una función cuya eficacia está basada en un parámetro denominado el nivel de distribución que mide la rapidez con que los números primos comienzan a mostrar ciertas regularidades.

El nivel de distribución se sabe que es al menos tiene valor de ½. Este es exactamente el valor correcto para demostrar el resultado GPY, pero se queda antes de la prueba de que siempre hay pares de números primos con una brecha limitada. El tamiz de GPY podría establecer ese resultado, los investigadores mostraron, pero sólo si el nivel de distribución de los números primos se pudo demostrar ser más que ½. Cualquier cantidad más sería suficiente.

El teorema de GPY "parece estar dentro de un pelo de la obtención de este resultado", escribieron los investigadores.

Pero los más investigadores trataron de superar este obstáculo. A finales de 1980, tres investigadores -Enrico Bombieri, medalla Fields en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, John Friedlander, de la Universidad de Toronto, y Henryk Iwaniec de la Universidad de Rutgers- desarrollaron una manera de ajustar la definición del nivel de distribución hasta llegar al valor de 4/7. Luego se distribuyó el documento GPY en 2005, en el cual los investigadores trabajaron febrilmente para incorporar este nivel ajustado de distribución en el marco de tamizado de GPY, pero fue en vano.

"Los grandes expertos en el área intentaron y fracasaron", opino Granville. "Personalmente no creo que nadie iba a ser capaz de hacerlo en el corto plazo."

Cerrando la brecha


Mientras tanto, Zhang estuvo trabajando en soledad para tratar de cerrar la brecha entre el resultado GPY y lagunas que dejaba la acotación de la conjetura. Un inmigrante chino que recibió su doctorado de la Universidad de Purdue, que siempre había estado interesado en la teoría de números, a pesar de que no era el tema de su disertación. Durante los años difíciles en los que no tuvo conseguir un trabajo académico, siguió de cerca los acontecimientos sobre el terreno.

"Debía haber un montón de oportunidades en la carrera, pero lo importante era seguir pensando", pensó Zhang al leer el periódico sobre el documento GPY, y, en particular, la frase se refiere a la amplitud del nivel de distribución entre GPY y las lagunas principales acotadas. "Esa frase me impresionó mucho", dijo.

Sin comunicación con expertos del campo, Zhang empezó a pensar en el problema. Después de tres años, sin embargo, no había hecho ningún progreso. "Estaba tan cansado", reitero.

Para tomar un descanso, Zhang visitó a un amigo en Colorado el verano pasado. Allí, el 3 de julio, durante una pausa de media hora en el patio trasero de su amigo antes de salir para un concierto, la solución de repente vino a él. "Inmediatamente me di cuenta de que iba a funcionar", expresó.

Idea de Zhang era utilizar el tamiz no GPY pero una versión modificada del mismo, en el que el tamiz no se filtra por cada número, pero sólo por números que no tienen factores primos grandes.

"Su tamiz no hace un buen trabajo, ya que no está utilizando todo lo que puede ofrecer el tamiz", agrego Goldston. "Pero resulta que si bien es un poco menos eficaz, da flexibilidad y permite que el argumento funcione."

Si bien el nuevo tamiz permitió a Zhang demostrar que existen infinitos pares de primos más cerca en un valor 70 millones, es poco probable que sus métodos pueden ser empujados hacia la conjetura de los primos gemelos, añadió Goldston. Incluso con los más fuertes hipótesis posibles sobre el valor del nivel de la distribución, dijo, el mejor resultado probable que surja a partir del método GPY sería que existen infinitos pares de primos que difieren en 16 o menos.

Pero Granville reiteró que los matemáticos no deben descartar prematuramente la posibilidad de llegar a la conjetura de los primos gemelos por estos métodos.

"Este trabajo es un elemento de cambio, y, a veces después de una nueva prueba, lo que había aparecido previamente resulta mucho más difícil apreciar que sólo es una extensión pequeña", opinó. "Por ahora, tenemos que estudiar el papel y ver qué es lo que."

Zhang tomo varios meses para trabajar a través de todos los detalles, pero el papel resultante es un modelo con claridad expositiva, expreso Granville. "Él abarco cada detalle para que nadie lo dudará. No hay palabrería".

Una vez recibido el informe de los árbitro, se desarrollaron acontecimientos a una velocidad vertiginosa. Invitaciones para hablar sobre su obra "Creo que las personas están muy emocionados de que que alguien de la nada lo haya hecho", expresó Granville.

Para Zhang, que se hace llamar tímido, el resplandor de las luces ha sido un poco incómodo. "Le dije: '¿Por qué es esto tan rápido?'", "Es confuso, a veces."

Zhang no es tan tímido, sin embargo, durante su discurso de Harvard, en el cual los asistentes lo elogiaron por su claridad. "Cuando voy a dar una charla, me concentró en las matemáticas y me olvido de mi timidez".

Zhang dijo que no siente resentimiento por la relativa oscuridad de su carrera hasta el momento. "Mi mente esta muy tranquila. No me preocupo tanto el dinero, o el honor, "Me gusta estar tranquilo y seguir trabajando por mi cuenta."

Mientras tanto, Zhang ya ha comenzado a trabajar en su próximo proyecto, que se negó a describir. "Espero que sea un buen resultado".

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martes, 14 de mayo de 2013

El ADN basura solamente es basura


Dicen que la basura de una persona puede ser el tesoro de otra persona, pero a veces, la basura sólo es basura.

El llamado ADN basura, gran parte del genoma que no codifica para proteínas, en realidad no es necesario para un organismo sano, de acuerdo a una nueva investigación.

"Al menos en una planta, el ADN basura realmente es sólo basura - no es necesario-", reitera el co-autor del estudio, Víctor Albert, biólogo molecular evolutivo en la Universidad de Buffalo en Nueva York.

Mientras que los hallazgos, publicados en la revista Nature, se refieren a una planta carnívora, podrían tener implicaciones para el genoma humano. Los genes representan sólo el 2 por ciento del genoma humano, y los investigadores han discutido en los últimos años que papel juega el 98 por ciento restante que podría tener un papel oculto, útil consideran.

Basura o tesoro


Durante décadas, científicos han sabido que gran mayoría del genoma se compone de ADN que no parece contener genes para activar o desactivar otros genes. La idea de que la mayor parte de este vasto terreno del ADN oscuro consistía de parásitos genéticos que copian segmentos de ADN y se pegan a sí mismos varias veces en el genoma, consta de que los fósiles de genes útiles ya se han apagado. Los investigadores acuñaron el término ADN basura para referirse a estas áreas.

"Nadie sabe realmente lo que el ADN basura hace o deja de hacer", dice Albert a LiveScience.

Pero en los últimos años, los investigadores han debatido sobre si "basura" podría ser un término equivocado y si este ADN misterioso podría jugar algún papel. Un proyecto masivo llamado ENCODE, cuyo objetivo es descubrir el papel de los 3,3 mil millones de pares de bases, o letras de ADN en el genoma humano que no codifican para proteínas, encontró en tubos de ensayo, que alrededor del 80 por ciento del genoma no parece tener alguna actividad biológica. Ya sea traducida a una función útil o necesaria para los seres humanos, no se ha resuelto aún.

Genoma magro


Albert y colegas secuenciaron el genoma de la planta carnívora Utricularia gibba, que vive en suelo húmedo o agua dulce en todo el mundo.

Su genoma tiene sólo 80 millones de pares de bases. En comparación con la mayoría de otras especies de plantas, su genoma es minúsculo, explica Albert. El genoma del lirio, por ejemplo, puede tener hasta 40 mil millones de pares de bases.

Sin embargo, Utricularia tiene alrededor de 28,500 genes, no muy diferente de las plantas de tipo y complejidad similar.

La diferencia estaba en la basura: La planta carnívora parecía haberse despojado de una gran cantidad de ADN no codificante. Sin embargo, la planta funcionaba muy bien sin ese material.

De hecho, a través de una peculiaridad genética la planta tenía todo su genoma duplicado -es decir, la planta tiene dos copias completas del genoma-. Sin embargo, la planta carnívora de alguna manera mantiene su pequeño genoma.

Volumen innecesario


Los hallazgos sugieren que el ADN basura realmente no es necesario para las plantas sanas - y que también pueden suceder de forma similar con otros organismos, como los humanos.

Pero sigue siendo un misterio por qué algunos organismos tienen genomas hinchado con desperdicios mientras que otros genomas son ejemplos de minimalismo.

Una posibilidad es que hubo alguna presión evolutiva para quitar tal material extra del genoma. Pero eso es poco probable dado plantas similares con grandes genomas no parece que les va mal, escribe Albert.

Es más plausible que, por causalidad, la planta carnívora haya tenido procesos biológicos que favorecieron la exclusión de ADN extraño por encima de la adición de este, concluye Albert.

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viernes, 10 de mayo de 2013

Bacterias radiactivas para atacar el cáncer

Enfoque convierte fuerza de la inmunosupresión a tumores en debilidad.

Bacteria Listeria lleva compuesto de renio-188 (rojo), puede administrar dosis sostenidas de radiación a las células pancreáticas cancerosas.
Dos cosas peligrosas juntas pueden hacer un medicamento para uno de los cánceres más difíciles de tratar. En un modelo de ratón con cáncer de páncreas, investigadores han demostrado que bacterias pueden administrar radiación mortal para los tumores -la explotación de la supresión inmune-, que normalmente hace que la enfermedad sea tan difícil de resolver.

Menos de una de cada 25 personas diagnosticadas con cáncer de páncreas estarán vivas cinco años después. La quimioterapia, cirugía y radioterapia son generalmente ineficaces, sobre todo porque la enfermedad a menudo se ha diseminado a otros órganos, incluso antes de que se detecte.

El trabajo, que se describe en las Proceedings of the National Academy of Sciences, comenzó cuando Ekaterina Dadachova del College of Medicine Albert Einstein en Nueva York pensó en la combinación de dos formas de combatir el cáncer. Estudiaron cómo isótopos radiactivos se pueden utilizar como armas contra el cáncer, y su colega Claudia Gravekamp ha estado estudiando si bacterias debilitadas se pueden utilizar para llevar compuestos que provoquen que los glóbulos blancos en la sangre de un paciente ataquen el cáncer. "Pensé que tal vez podríamos combinar la potencia de la radiación con el poder de bacterias", expone Dadachova.

La bacteria Listeria monocytogenes se encuentra a veces en los alimentos, y puede causar una infección grave, pero por lo general es eliminada por el sistema inmune. Aprovechando el hecho de que las células cancerosas tienden a suprimir la reacción inmune para evitar ser destruidas, los dos investigadores y sus colaboradores decidieron desarrollar una capa de Listeria con anticuerpos radiactivos e inyectarla en ratones con cáncer de páncreas que se había extendido a múltiples sitios. Después de varias dosis, los ratones que habían recibido las bacterias radiactivas tenían 90% menos de metástasis en comparación con ratones que habían recibido una solución salina o sólo radiación. "Esa fue la primera vez que vimos un efecto tan grande", expone Gravekamp.

El sistema inmunológico elimina rápidamente Listeria a partir de tejido sano, comenta Gravekamp, ​​pero las células tumorales inhiben el sistema inmunitario y permiten que Listeria permanezca. Esto significa que las células tumorales recibirán una exposición continua, pero salvará las células normales, agrega.

Efectos inexplicables


Pero Elizabeth Jaffee, oncólogo de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, que ha utilizado Listeria no radiactiva en ensayos con humanos para cánceres avanzados, incluyendo el cáncer de páncreas, dice que algunas de las observaciones en el documento son difíciles de explicar, en particular, cómo Listeria debilita la metástasis y porqué es eficaz contra el tumor primario.

Otros investigadores se preocupan de que los órganos sanos pueden recibir cantidades excesivas de radiación. James Abbruzzese, oncólogo del Centro Anderson MD para el Cáncer de la Universidad de Texas en Houston, dice que los niveles de radiación registrados en el hígado y otros órganos son sumamente elevados, y que le hubiera gustado datos más claros sobre como la radiación ataca los tumores.

La estimación de niveles de dosis entre animales y seres humanos no siempre es sencilla, pero considerando los contadores de Dadachova, los niveles de radiación están por debajo de lo que se considera el umbral de seguridad para los seres humanos, y los pacientes con cáncer de páncreas tienden a ser menos propensos a enfermedades de la radiación porque no han recibido quimioterapia por lo general.

Joseph Herman, oncólogo especialista en radiación de la Universidad Johns Hopkins, dice que le hubiera gustado haber visto los resultados de otros tipos de tumores. Y aunque el estudio no encontró signos de daño en los tejidos una semana después del tratamiento con altas dosis de Listeria radiactivo, Herman cree que los efectos de la radiación pueden tardar más tiempo en aparecer.

Aún así, explica Herman, el enfoque podría presentar una opción que pocos abordan. "La ventaja es que es una forma de matar las células cancerosas en un cáncer que la terapia no ha sido muy eficaz", añade. "Es muy emocionante, pero necesita ser más validado."

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miércoles, 8 de mayo de 2013

Créditos: Mark Lythgoe, Chloe Hutton/Wellcome Images/CC
Terry Wallis mostró sólo muestras fugaces de conciencia durante 19 años después de haber sufrido una lesión cerebral en un accidente de tráfico. Luego, en 2003, a los 39 años, comenzó a hablar. Comenzó con "mamá", y luego "Pepsi", pero pronto fue formando oraciones y manteniendo breves pausas al final de la conversación.

Con demasiada frecuencia, los pacientes como Wallis quedan abandonados en hogares de ancianos, donde nadie se molesta con la fisioterapia o incluso para detectar atisbos de conciencia recuperada, explica Joseph Fins, un especialista en medicina ética en el Weill Cornell Medical College.

Lo anterior esta en desacuerdo con un creciente cuerpo de investigación que muestra que muchos pacientes sin signos externos de conciencia conservan cierto grado de ella. "Empezamos a ver los pacientes que parecían estar en estado vegetativo, pero no lo estaban", agrega Fins. "Ellos estaban empezando a mostrar una capacidad de respuesta, rompiendo las reglas conocidas."

En caso de Wallis, los escáneres cerebrales revelaron evidencia de que su cerebro se había reconectado en cierta medida para compensar la lesión. Aunque tales recuperaciones dramáticas son extremadamente raras, un estudio de 2009 realizado por investigadores belgas encontró que el 41 por ciento de los pacientes del hospital y en rehabilitación con un diagnóstico de estado vegetativo poseían en realidad una conciencia mínima. "Es como una luz parpadeante, que se pierde a menos que usted busque sistemáticamente", explica Fins.

En una conferencia en la Universidad de Duke, los investigadores examinaron la tecnología emergente que podría ayudar a los médicos a detectar tales parpadeos. En los últimos años, los neurocientíficos han desarrollado escáneres cerebrales de resonancia magnética funcional y otros métodos para evaluar la conciencia. En algunos casos, esta tecnología ha permitido comunicación rudimentaria con pacientes atrapados en un cuerpo que no responde. En el futuro, algunos científicos creen, pueda ser posible decodificar directamente los pensamientos de estos pacientes.

Conseguir que estos métodos sean adecuados es crucial, ya que aumenta la presión a utilizar decisiones médicas, incluyendo si o no dar por terminado el soporte vital, y las batallas legales que a veces sobrevienen. Hay una serie de casos judiciales en curso en Canadá que involucran pacientes y el final de la vida vegetativa o mínimamente consciente, describe Adrian Owen, neurocientífico de la Universidad de Western Ontario. "Estoy absolutamente seguro de que fMRI va a jugar un papel esencial en uno o más de estos casos en los próximos 12 meses."

No deje que lo entierren vivo. (EE.UU. número de patente: 81437, Fecha de edición: 1868)
En cierto modo, la tecnología ha creado estos trastornos en primer lugar. James Bernat, neurólogo de la Escuela de Medicina de Dartmouth explica que antes del desarrollo de respiradores de presión positiva en la década de 1950, tres de los sistemas corporales esenciales -circulatorio, respiratorio y nervioso- tenían que estar en funcionamiento para mantener la vida. Los respiradores cambiaron todo, permitiendo a las personas con cerebros muy dañados mantenerse con vida indefinidamente.

Pero un cerebro muy dañado no es necesariamente inconsciente. La investigación reciente nos dice con toda claridad que la conciencia humana no es binaria. Puede existir en grados, aparece y desaparece, incluso cuando el cuerpo no responde.

Y que evoca un antiguo terror. En el siglo 18 en Inglaterra, hubo una serie de casos altamente publicitados de personas que se recuperaban luego de que aparentemente se ahogaban creando una obsesión popular en torno a que un cuerpo podría resucitar a pesar de la apariencia externa de la muerte, comenta Jeffrey Baker, médico e historiador de medicina en Duke. También en el pasado se suscitaron temores de ser enterrados vivo. Las familias pagaban asistentes para sentarse con el cuerpo de un ser querido, o compraban "ataúdes de seguridad" aparejados con banderas y campanas que podían ser operados desde el interior.

Hoy todavía estamos aterrorizados de ser dados por muerto demasiado pronto. Y todavía esperamos que la tecnología haga sonar la alarma.

Una demostración ampliamente divulgada surgió en un artículo de Science en 2006 por Owen, que estaba entonces en la Universidad de Cambridge. Su equipo utilizó resonancias magnéticas para buscar signos de conciencia en una víctima británica de 23 años luego de un accidente de tráfico. Los investigadores dijeron a la mujer que se imaginara a sí misma jugando al tenis o caminando por su casa. En las personas sanas, estas dos actividades imaginadas producen diferentes patrones de actividad cerebral, y lo mismo puede decirse de este paciente. Owen y sus colegas argumentaron que había tomado la decisión de seguir sus instrucciones.

Otros investigadores se mostraron escépticos. Algunos sugirieron que la actividad en el cerebro de la mujer era más que una respuesta refleja a las instrucciones habladas, más que un signo de la conciencia. En la conferencia, Owen dijo que sigue en pie su interpretación original y argumentó que el trabajo posterior lo ha respaldado. Un estudio realizado en 2007 con voluntarios sanos, por ejemplo, encontró que los distintos patrones de actividad cerebral desaparecen como la conciencia se desvanece bajo anestesia general. Si la actividad es automática, como los críticos sugirieron, debería haber persistido, reitera Owen.

Su equipo ha utilizado el mismo método de resonancia magnética funcional para detectar evidencia de conciencia en un hombre canadiense que, según los médicos, había permanecido en estado vegetativo desde hace 12 años tras un accidente de tráfico. "Las probabilidades de que dos pacientes en dos continentes tenga el mismo patrón es poco probable", explica Owen. "Pero siguen siendo sólo dos pacientes."

Owen también describe una nueva forma de evaluar la función mental en pacientes que no responden. Se trata de escanear el cerebro de una persona al ver un clip de 8 minutos de una película de Alfred Hitchcock. Cuando las personas sanas hacen esto, diversas partes del cerebro sincronizan su actividad en determinados momentos en el clip. Owen sostiene que si los pacientes con lesiones cerebrales muestran patrones similares, podría ser un signo revelador de función cognitiva residual.

La comunicación con los pacientes que mantienen un cierto grado de conciencia es el siguiente paso en la evolución de esta tecnología, y un puñado de equipos de investigación ya están trabajando en ello.

En un estudio de 2010 dirigido por Owen y Steven Laureys, que dirige el Coma Science Group de la Universidad de Lieja en Bélgica, un paciente que no responde físicamente respondió preguntas sí-no, imaginando jugar al tenis para indicar "sí" y caminando por su casa para indicar "no." Cuando el patrón de tenis se presentó en su exploración fMRI, los investigadores dedujeron que quería decir sí, cuando vieron el patrón de casa asumieron que quería decir no.

"Sólo en el último año hemos pasado a una situación en la que estamos haciendo preguntas que pueden ser usadas para mejorar la vida de alguien de una manera sencilla", comenta Owen. Incluso los actuales métodos de comunicación fMRI, que sólo permiten respuestas de sí o no, pueden permitir a un paciente indicar si siente dolor o si su habitación está demasiado caliente o demasiado fría, por ejemplo.

Pero un simple comunicación de sí o no probablemente no es suficiente para permitir a los pacientes participar en decisiones sobre su atención. Por eso, los médicos necesitan saber que un paciente ha entendido las elecciones y tiene la capacidad de razonar.

En la conferencia, Owen describe un método experimental para evaluar la razón en pacientes que no responden . En un estudio en NeuroImage: Clinical: su equipo puso a prueba una nueva tarea mediante fMRI en un paciente, pidiéndole crear una imagen mental de cualquier cara o una casa en respuesta a una serie cada vez más complicada de declaraciones acerca de cuál de los dos debe aparecer en frente de la otra. "No sólo podemos demostrar que se puede razonar, sino que también deja de ser capaz de razonar cuando se pone muy difícil, de la misma manera que el resto de nosotros lo hacemos", opina Owen.

La desventaja de todos estos métodos de resonancia magnética funcional es que requieren una gran máquina y no se pueden hacer en una cama de hospital. Como resultado, el número de pacientes que se han beneficiado hasta ahora se limita a un puñado de personas que han participado en estudios de investigación.

Varios grupos de investigación han desarrollado métodos alternativos basados ​​en EEG, que requiere sólo una tapa del electrodo para grabar señales desde el cerebro. Pero mientras que los datos de EEG son más fáciles de conseguir, son también mucho más difíciles de analizar. En el último día de la conferencia, ocurrió un intercambio de cartas procedentes de la revista The Lancet, en respuesta al  documento publicado el por el equipo de Owen  quien el año pasado describió una versión EEG de su tarea fMRI para la detección de la conciencia. Otro equipo de investigación, que incluyó a Weill Cornell y Nicholas Schiff, uno de los mayores expertos en trastornos de la conciencia, re-analizaron los datos (que Owen y colegas compartieron), y llegaron a la conclusión de que el análisis estadístico fue fatalmente defectuoso.

"Si usted sigue este método, va a terminar con falsos positivos", explica Schiff durante una entrevista, lo que significa que la prueba es errónea para detectar conciencia en algunos pacientes inconscientes. Owen está en desacuerdo con vehemencia. "Lo rechazamos, absolutamente", opina sobre el análisis de Schiff. Ambos coincidieron en que el EEG es mucho más complicado de fMRI para analizar, ya que requiere un análisis más estadístico y los supuestos más arbitrarios pueden influir en el resultado final.

La más alucinante charla en la conferencia provino de Jack Gallant con un equipo científico convertido en neurocientíficos de la Universidad de California, Berkeley. Galán es un hombre de intensidad optimista y transmisor rápido. Se encendió a través de demostraciones de modelos computacionales que su equipo ha desarrollado para estudiar cómo se codifican los diversos tipos de información en el cerebro. "Éste utiliza la asignación de Dirichlet latente", dijo en un momento dado. "Créeme, ni siquiera quiere saber cómo funciona." Incluso algunos de los neurocientíficos en la audiencia parecía asentir con la cabeza.

En los últimos años, el laboratorio de Gallant ha demostrado que es posible la reconstrucción de imágenes fijas y clips de vídeo a partir de los patrones de actividad provocados en el cerebro de la persona que los ve. Si Gallant puede ver lo que está haciendo su corteza visual, se puede decir, más o menos, lo que estamos viendo.

Mapa del cerebro conceptual. Créditos: James Gao y Alex Huth
Más recientemente, se han movido en reinos conceptuales. Un documento de diciembre en la revista Neuron describió sus primeros intentos de estudiar cómo el cerebro codifica la información semántica -el concepto de un perro-, por ejemplo, y el entendimiento de que un perro es una especie de animal, y un animal es una especie de cosa. Gallant cree que este trabajo podría conducir a las máquinas que pueden decodificar el contenido de nuestros pensamientos.

"Si se pudiera construir una interfaz de máquina cerebro podría decodificar el lenguaje interior, el pequeño hombre o mujer en su cabeza que habla con usted todo el tiempo, sería superar a cualquier otro dispositivo de decodificación del cerebro que se haya construido", añade. "No sólo sería inútil construir otra cosa."

Tal dispositivo podría tener profundas implicaciones éticas y legales, sobre todo si se permite a algunos pacientes a participar en las discusiones sobre su cuidado y las decisiones de fin de vida.

La detección de la conciencia y los pensamientos de decodificación son emocionantes, pero los pacientes que más se podrían beneficiar de esta tecnología -los que están al borde de la conciencia- es son una pequeña minoría de personas que padecen trastornos de la conciencia. Pacientes en estado vegetativo y de mínima conciencia son algunos de los grupos más postergados en nuestro sistema de salud, de acuerdo con varias personas que hablaron en la conferencia.

Ken Diviney, un hombre de Virginia, tiene un hijo; Ryan de 24 años de edad. Ryan está en un estado de conciencia mínima después de una paliza sin sentido fuera de una tienda de conveniencia en 2009, narró una historia desgarradora de como cuida a su hijo frente a la apatía de los médicos y las compañías de seguros. Diviney dijo que una vez llamó al 911 desde la UCI porque no podía conseguir un médico para tratar el rápido aumento de la fiebre de Ryan. Para proporcionar asistencia a largo plazo para su hijo, él y su esposa renovaron la planta baja de su casa, equiparon con una cama especial y otros equipos que su compañía de seguros no pagaría. Renunció a su trabajo, y ahora pasa sus días haciendo terapia física con Ryan para mantener sus músculos flexibles y preservar la densidad ósea, cepillarle los dientes cada dos horas para evitar las infecciones que amenazan su vida tales como la neumonía. Anhela saber si Ryan va a mejorar.

De manera tranquila Diviney lleva visiblemente el peso de su responsabilidad para con su hijo. "Tengo un propósito", dijo. "Maldito sea ese propósito, pero lo tengo."

La experiencia de los Divineys "no es único, de acuerdo con las aletas, están escribiendo un libro basado en entrevistas con decenas de familias cuyos seres queridos permanecen en estado vegetativo o mínimamente consciente. Una vez que alguien pierde el conocimiento por tiempo indefinido, los hospitales y las aseguradoras parecen tener nada que ver con ellos, dice Fins. "He oído la misma historia una y otra vez", opina Diviney.

Eso es una farsa, y no uno solo que la tecnología pueda arreglar.

Referencia:

lunes, 6 de mayo de 2013

Debian 7.0 "Wheezy"


Luego de meses de desarrollo, el proyecto Debian ha presentado su versión estable más reciente: 7.0 con nombre clave "Wheezy". A pesar que no incorpora notables innovaciones; recibiendo una actualización de paquetes agregando estabilidad.

Dentro de las características más sobresalientes de esta versión destaca el soporte multiarquitectura, el cual permitirá a los usuarios de Debian instalar paquetes diseñados para diferentes arquitecturas en una misma computadora. Lo cual hace posible a partir de ahora instalar paquetes diseñados tanto para 32 bits o 64 bits en una computadora sin tener problemas de dependencias.

El instalador de Debian ha mejorado en su soporte de accesibilidad al permitir desde la instalación el soporte de síntesis de voz. En este sentido ha extendido su soporte a 73 idiomas y en más de una docena de ellos puede emplearse síntesis de voz.

Incorpora varias herramientas para poder preveer acceso a nubes privadas y un conjunto completo de codecs para asegurar la reproducción multimedia de cualquier formato.

Soporta la instalación y arranque usando UEFI para PCs de 64 bits aunque no cuenta con soporte para arranque seguro (UEFI Secure Boot).

En cuanto a los programas que incluye están:  Icedove y Iceweasel 10, LibreOffice 3.5.4, GIMP 2.8.2, GNOME 3.4, KDE 4.8 y Xfce 4.8 entre otros 36,000 paquetes listos para usar.

Descarga:
Debian 7.0

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