lunes, 28 de septiembre de 2009

El sistema de posicionamiento global de las mariposas

Mariposa Monar. Créditos: Science
Los científicos han podido situar el reloj circadiano que guía la migración de la mariposa monarca. Resulta que contrario a la idea de la mayoría de las personas que lo situaban en el cerebro, resulta que el reloj circadiano esta situado en las antenas de las mariposas.

Durante cada otoño las mariposas monarcas realizan un impresionante viaje al sur empleando el Sol para guiarlas hacia el lugar exacto donde invernaran en el centro de México. Sin embargo dado que el Sol es un cuerpo en movimiento que cambia de posición durante el día, hizo especular a biólogos, que las mariposas debían poseer además de una "brújula solar" una especie de reloj que guiara su migración. Ahora los investigadores han descubierto este sistema GPS especial, pero que no era todo lo que esperaban.

"Suponíamos que el reloj circadiano estaba en el cerebro", expresó Steven Reppert, biólogo de la Universidad de Massachusetts, coautor del estudio que se publica en Science. "Casí todo el mundo antes del estudio, pudo haber dicho: -Bueno, por supuesto que el reloj está en el cerebro. ¿Dónde más podía estar?-"

El equipo de Reppert estudió la capacidad de las antenas para percibir olores cuando descubrieron algo sorprendente. Cuando se realizaba un corte en las antenas de los insectos y se colocaban en un simulador de vuelo, las mariposas ya no volaban en un dirección uniforme.

"La diferencia fue notable", dijo Reppert. "Los que no poseían antenas volaban pero se comportaban como una población que volaba en todas direcciones. en comparación con la población de mariposas con las antenas intactas que volaban en dirección sudoeste". Sin las antenas, las mariposas habían perdido la capacidad de guiarse con el Sol, como si ya no pudieran ajustar su dirección basada en la hora del día.

Cuando los investigadores buscaron cambios moleculares en los cerebros de las mariposas sin antenas, encontraron los ritmos circadianos en el cerebro se veían afectados por el corte en las antenas. "Lo cual llevo a la posibilidad de que el mecanismos de sincronización podía estar en las antenas", narro Reppert.

El equipo de científicos probaron su hipótesis colocando esmalte negro en las antenas de la mitad de las mariposas, lo que bloqueaba todas las entradas del Sol, y en la otra mitad solamente pintura que permitía el acceso de los rayos de Sol. Mientras las monarcas con pintura podían seguir viajando hacia el Sur, las mariposas con esmalte comenzaron a desplazarse constantemente hacia el Norte, sugiriendo que su reloj estaba un hora atrásado.

"El reloj situado en las antenas funciona como un sistema de posicionamiento global (GPS)", añade Haralambos Kyriacou, biólogo de la Universidad de Leicester, en un comentario que se publica en la investigación editada por Science. "El resultado es sorprendente, dado que varios estudios daban por sentada las bases de un reloj en su cerebro que servía para indicar la migración".

Sistema de posicionamiento global empleado en las antenas de las mariposas. Créditos AAS/Science.

Reppert dice que el hallazgo no sólo ofrece un cambio en la concepción de las funciones de las antenas en la mariposas si no abre nuevas áreas de investigación en otros tipos de insectos como abejas y hormigas, donde debe opera la navegación con más detalle. Dado que las abejas, como las mariposas, empelan una brújula solar para encontrar flores y comunicar su posición específica al resto de la colmena, podrían también estar utilizando un reloj circadiano para ajustar su posición respecto al Sol a lo largo del día.

"Es una investigación interesante y elegante", añadió el investigador de mariposas Karen Oberhauser de la Universidad de Minnesota, quien no participó en el estudio. Pero teniendo en cuenta la increíble capacidad sensorial de las antenas de los insectos, no es demasiado sorprendente que las antenas también sirvan para indicar el tiempo.

"Nuestros sistemas sensoriales están localizados en la cabeza, pero los insectos pueden degustar con sus patas y percibir olores con las antenas, además de que probablemente en el abdomen posean sistemas sensoriales muy complejos", dijo Oberhauser. "Debido a que los sistemas sensoriales de los insectos son tan diferentes de los nuestros, a veces es difícil para nosotros hacer las preguntas adecuadas. Eso es lo interesante sobre el trabajo que se está haciendo en el laboratorio de Reppert, quienes están profundizando en tales detalles."

§ Science | Wired

lunes, 21 de septiembre de 2009

La posibilidad de existencia de agua en la Luna

Mosaico de imágenes, tomadas por la NASA que muestran las diferentes altitudes del Polo Sur de la Luna tomadas por el Orbitador de Reconocimiento Lunar. Incluye el cráter Caebus A donde la sonda LCROSS impactará. Créditos NASA/GSPC.

Nuevos datos que ha aportado el Orbitador Lunar de la NASA, revelan pruebas provisionales de hielo de agua en la superficie lunar.

El Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO), ha logrado completar con éxito su fase de pruebas y calibración, entrando a la órbita de la Luna para iniciar la cartografía. Los instrumentos han iniciado las mediciones de la radiación espacial en el entorno de la Luna y ha encontrado posibles señales de agua en el satélite.

"La misión LRO ha empezado a proporcionar información para la realización de un atlas mucho más completo del polo sur lunar para beneficio de la exploración humana y la ciencia", expresó Richard Vondrak, uno de los científicos que trabaja en la misión LRO en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Los primeros resultados del Detector de Neutrones de Exploración Lunar (LEND) del Orbitador indica que en las regiones cercanas a la sombra y en sombra permanente podrían alojar hielo de agua e hidrógeno. LEND emplea el decremento en la radiación de neutrones que proceden de la superficie lunar para indicar la presencia de agua e hidrógeno.

Lo que sin duda sería un gran hallazgo por parte de LEND es que el "hidrógeno no esta confinado a cráteres permanentemente en sombra", dijo Vondrak. Los miembros del equipo explican que se necesitan más observaciones para poder confirmar tal hallazgo y determinar su importancia además de como poder interpretarlo.

"La potencia de LRO no esta basada sólo en el Orbitador sino en sus instrumentos, como LEND, para buscar hidrógeno, y que sirve para cartografiar por completo el polo sur", añade Vondrak.

Salto en la ciencia

La nave que fue lanzada el 18 de junio, esta en pleno funcionamiento y ha empezado su misión, han informado los directores de la misión.

"Los instrumentos de LRO. la nave y los sistemas en Tierra continúan funcionando sin fallos", dijó Craig Tooley, director del proyecto LRO en Goddard.

Los científicos de la misión fueron capaces de lograra avances el algunos de los objetivos de la misión durante la puesta a prueba de los servicios de instrumentos y lograr resultados que enfatizan aún son preliminares.

"Algunos de los datos son intrigantes", añade Michael Wargo, científico lunar jefe en el Consejo de la Misión de Sistemas de Exploración, de las Oficinas Centrales de la NASA en Washington, D.C.

El potente Orbitador cuyo presupuesto oscila los 540 millones de dólares, tienen aproximadamente la mitad del tamaño de un automóvil Mini Cooper, desarrollará durante un año la búsqueda de posibles lugares para futuros alunizajes, así como la elaboración de nuevos mapas de la superficie lunar, extremos en temperatura y en radiación. Además de que tratará de encontrar hielo de agua en los cráteres en sombras del polo sur de la Luna. Una fuente de agua que exista sería una gran ayuda para cualquier futura base lunar debido a que podría usar el agua e hidrógeno para obtener combustible.

Primeros resultados

Aunado a los resultados iniciales aportados por LEND, los datos que ha aportado el Altímetro Láser del Orbitador o LOLA, ocupado para cartografiar la elevación indica que la exploración en el polo Sur será todo un reto debido a que el terreno es demasiado abrupto. Algunas de las pendientes de cráteres que ha medido LOLA están demasiadas inclinadas, lo que haría muy difícil conducir un transporte aparte de un róver lunar, añade David Smith, investigador principal de LOLA en Goddard.

El terreno demasiado abrupto es resultado directo de la carencia de atmósfera y la ausencia de erosión por factores como son el viento y el agua, comento Smith. De momento LOLA ha cartografiado ya una importante del polo Sur.

Lo demás instrumentos de LRO también están proporcionan datos para poder cartografiar el terreno y recursos del satélite.

El instrumento Diviner que sirve para cartografiar temperaturas ha revelado grandes y frías extensiones de cráteres que estan permanentemente en sombra y con una temperatura de -2340° C, "lo cual lo hace extremadamente frío y con mucho más frío que la temperatura necesaria para atrapar un volátil como es el agua", dijo Vondrak. En estas regiones, en sombra permanente, "son tal vez las zonas más frías del Sistema Solar", añadió.

El equipo monitorea los cambio estacionales de la temperatura a lo largo del transcurso de la misión. Actualmente el polo Sur Lunar esta por atravesar el verano.

La luna más de cerca

La Cámara del Orbitador de Reconocimiento Lunar está proporcionando datos para lograr imágenes de lata resolución de regiones en sombra permanente durante el verano en el polor sur cuando las condiciones de luz poco varían,

Para el final de la misión, se tendrá información completa sobre la existencia de hidrógeno en o bajo la superficie lunar, comento Vondrak.

Pero, "realmente si se desea descubrir lo que hay debajo de la superficie, habrá que tocarla", añade Vondrak, lugar en donde entra la misión compañera de LRO, el Satélite de Sondeo y Observación de Cráteres Lunares (LCROSS).

LCROSS impactará en el polo Sur de la Luna el día 9 de octubre para obtener muestras que puedan ser analizadas y con ello buscar señales de agua. El cráter objetivo de LCROSS, se llama Caebus A, anunció la semana pasada la NASA.

Mientras tanto, el instrumento del Telescopio de Rayos Cósmicos para los Efectos de la Radiación de LRO esta explorando el entorno de radiación lunar y sus efectos potenciales en los humanos durante el "peor escenario" en la intensidad de rayos cósmicos que acompañan las condiciones de mínimo solar extremo en este ciclo solar.

LRO ha enviado varios lotes de imágenes, tomadas por LROC, que incluyen una región conocida como Mare Nubium (Mar de las Nubes), el lugar de aterrizajes del Apolo XI y los rastros de un paseo de la misión Apolo.

§ Space

lunes, 14 de septiembre de 2009

Los recuerdos perdidos persisten en el cerebro


Para cualquiera que haya olvidado algo o a alguien que le gustaría recordar, existe un poco de consuelo: aunque los recuerdos se ocultan de la memoria en la parte consciente del cerebro, no desaparecen.

En un estudio con estudiantes universitarios, empleando imágenes del cerebro se detectaron los patrones de activación que correspondían a recuerdos en la memoria de los estudiantes que pensaban habían perdido.

"Aunque su cerebro aún tiene esta información, no siempre se tiene acceso a ella", comento el neurobiólogo Jeffrey Johnson, de la Universidad de California, Irvine. Sus observaciones aparecieron en el estudio donde es co-autor, publicado el miércoles en Neuron.

Se sabe que la memoria activa posee patrones neurológicos codificados cuando se forma, siendo esto uno de los principios de la ciencia cognitiva. Lo que está menos entendido, es lo que sucede con esos patrones cuando el recuerdo esta incompleto.

Tal vez usted recuerde haber desayunado en un restaurante determinado, pero no lo que comió o recuerda una conversación particular, pero no lo que usted dijo. No se sabe si esos detalles desaparecen de la mente por completo, o son asumidos en un patrón más grande, o permanecen intactos pero inaccesibles.

"No está claro qué sucede con ellos", dijo Johnson, acerca de los detalles perdidos. "Pero incluso cuando la gente dice que no hay detalles adjuntos a su memoria, se pueden encontrar algunos de los detalles".

Pese a que es posible "acceder a la información sobre recuerdos en la actividad cerebral, aún no se puede acceder a ella de manera consciente".

El equipo de Johnson empleo once mujeres y cinco estudiantes universitarios varones que fueron estudiados mediante una máquina de resonancia magnética funcional, que mide los patrones en tiempo real del flujo sanguíneo en el cerebro. A cada alumno se le mostraba una lista de palabras y se les pidió decir cada palabra, pensar en cómo podía haberla utilizado e imaginarla cuando un artista la dibuja.

Veinte minutos más tarde, los investigadores les mostraron la lista de nuevo y se pidió a los estudiantes recordar como habían ocupado cada palabra.

El recuerdo disparado como uno de los patrones de aprendizaje, es un proceso conocido técnicamente como reintegro, es más fuerte en la memoria, cuanto más fuerte es la señal.

"Lo que me parece genial sobre el estudio es que el grado de restablecimiento de la corteza está relacionada con la fuerza de nuestra experiencia subjetiva de la memoria", dijo Anthony Wagner, investigador de la Universidad de Stanford de memoria que no participó en el experimento.

Pero al final del muestreo, cuando el recuerdo consciente de los alumnos se había desvanecido a cero, la señal seguía allí.

Es posible que los estudiantes hayan mentido acerca de lo que recordaban pero si no, entonces de verdad los recuerdos pueden persistir. La pregunta entonces es ¿cuánto tiempo pueden durar los recuerdos? semanas, meses o incluso años.

"Sólo podemos especular en este caso", dijo Johnson, quien planea realizar estudios de imagen cerebral sobre la degradación de la memoria en lapsos de días y meses.

En cuanto a si esos recuerdos pueden ser intencionalmente dirigidos a la superficie de la corteza cerebral, Johnson dice que "en este momento, estamos contentos de poder encontrar pruebas de que el restablecimiento esta en un nivel débil. Pero apenas es el primer paso".

§ Neuron

lunes, 7 de septiembre de 2009

La red de los genes

Las células dendríticas (en verde) y otras células inmunes (en azul) alrededor de un vaso sanguíneo (en rojo).

Las células actúan como pequeñas computadoras, lo que ha hecho suponer a los científicos que los genes controlan todo como si tratará de un circuito: encienden, apagan o desactivan.

Tal y como si se tratara de ENIAC o similar, los biólogos mediante ingeniería inversa han estudiado la red genética de una célula inmune que reconoce las enfermedades invasores al apagar sus circuitos uno por uno.

"La célula es como una computadora. Se puede estudiar por dentro y por fuera para saber que esta pasando", dijo Nir Kohen, inmunólogo en el Hospital General de Massachusetts y co-autor de un estudio, que se publica en el último número de la revista Science. "En una computadora si usas un medidor de tensión y existen 17 piezas en un circuito, pueden modificarse una a una y ver cómo se ilumina todo lo demás".

La red de los genes podría ayudar a los investigadores a entender cómo funciona el sistema inmune, pero el enfoque de la investigación también permitirá poder conocer el funcionamiento de cualquier conjunto de genes.

Los investigadores han tenido dificultades estudiando la actividad genética de células vivas. Un gen puede activar una proteína que a su vez activa a otras, lo que vez provocaría la acción de otros genes y así sucesivamente para centenares o miles de genes.

Miles de estas redes guían las funciones celulares, pero su estudio se dificulta en mamíferos. Los investigadores hasta el momento sólo han podido lograr listas de genes que están relacionados con enfermedades o el desarrollo de estás, pero no se tiene una idea concreta de como se activan.

"En el nivel que estamos tratando de entender, aún no se llega a la complejidad de la red", dijo Aviv Regev, biólogo celular del Instituto Broad y co-autor del artículo en Science.

Para poder dar sentido a la red, Regev y colegas emplearon varios trucos de biotecnología. La primera fue la interferencia de ARN, mediante la cual una cadena de ADN se utiliza para activar o desactivar genes. Otro truco fue el uso de sondas fluorescentes de ADN que cambian de color cuando una proteína se activa por la acción de un gen.

Después de identificar las células del sistema inmune, las llamadas células dendríticas como pueden ser de la bacteria E. coli y de virus, los investigadores identificaron a varios cientos de genes que eran fundamentales para la función inmunológica. Luego usaron interferencia de ARN para activar los genes uno por uno, lo cual sirvió para realizar la medición de los efectos que producían en otros genes de células en las cuales fueron expuestas agentes patógenos.

En el reciente estudio, se describe cómo las distintas partes de la red están implicadas en el reconocimiento de diferentes patógenos. Cerca de 100 genes parecen ser los responsables de la "red de regulación", modulada por la actividad de docenas de otros genes. Algunos de estos genes no habían sido identificados antes como implicados en la función inmune. Un gen, llamado Timeless, conocido por su papel casi exclusivo en el mantenimiento del ritmo circadiano, afecta a 200 genes.

"El cual es un excelente complejo de la utilización de sistema de perturbación para revelar una red regulatoria", comento Trey Ideker, de la Universidad de California en San Diego, genetista que no participa en el estudio. "Los mamíferos son el objetivo final desde un punto de vista de la salud humana, pero el enfoque en la compleja red hace difícil aún su implementación".

En futuros estudios, los investigadores se plantean ir desactivando más de un gen a la vez, para así medir la actividad en cultivos de células que contengan más de un tipo de células inmunitarias. En última instancia, esto proporcionaría a los desarrolladores de medicamentos mejores resultados o incluso conducir a pruebas de diagnóstico en la red de células de un paciente.

Pero los investigadores dicen que la parte más importante del estudio no son los hallazgos que se logren del sistema inmune, sino el enfoque que se utiliza.

"Hemos sido capaces de medir la expresión de cada gen de una célula durante más de una década, pero aún no averiguamos que controla cada expresión, lo que resulta aún más difícil", añade Kohen. "Esto podría hacerse a cualquier proceso biológico".

§ Science

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