Ciencia

Muchos de los procesos que nos mantienen vivos también nos ponen en riesgo. Las reacciones químicas que producen energía en nuestras células, por ejemplo, también producen radicales libres, moléculas inestables que roban electrones de otras moléculas. Cuando se generan en exceso, los radicales libres pueden causar daños colaterales, lo que puede desencadenar disfunciones como cáncer, neurodegeneración o enfermedades cardiovasculares.

Las células resuelven este problema sintetizando antioxidantes, compuestos que neutralizan los radicales libres . En un nuevo estudio, los científicos de Rockefeller identificaron una molécula clave que transporta el glutatión, el principal antioxidante del cuerpo, a las mitocondrias de la célula, donde los radicales libres se producen en masa. El descubrimiento, publicado en Nature, abre nuevas posibilidades para investigar el estrés oxidativo y sus efectos dañinos.

“Con el transportador potencial identificado, ahora podemos controlar la cantidad de glutatión que ingresa a las mitocondrias y estudiar el estrés oxidativo específicamente en su fuente”, dice Kivanç Birsoy, profesor asistente de Chapman Perelman en la Universidad Rockefeller.

El transbordador a las mitocondrias

Para evitar el estrés oxidativo, las células necesitan equilibrar adecuadamente los niveles de radicales libres y antioxidantes dentro de sus mitocondrias, donde ocurre la producción de energía. Debido a que el glutatión se produce fuera de las mitocondrias, en el citosol de la célula, los científicos querían saber cómo se transporta a estas pequeñas centrales eléctricas en primer lugar.

Para arrojar luz sobre este proceso, el equipo de Birsoy monitoreó la expresión de proteínas en las células en respuesta a los niveles de glutatión. “Presumimos que el glutatión es transportado por una proteína transportadora cuya producción está regulada por el glutatión”, dice Birsoy. “Entonces, si reducimos los niveles de glutatión, la célula debería compensar regulando al alza la proteína transportadora”.

El análisis apuntó a SLC25A39, una proteína de la membrana mitocondrial cuya función hasta ahora se desconocía. Los investigadores encontraron que el bloqueo de SLC25A39 reducía el glutatión dentro de la mitocondria, sin afectar sus niveles en otras partes de la célula. Otros experimentos mostraron que los ratones no pueden sobrevivir sin SLC25A39.

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En animales diseñados para carecer de esta proteína, los glóbulos rojos mueren rápidamente por estrés oxidativo debido a su incapacidad para llevar glutatión a las mitocondrias.

La identificación del transportador puede conducir a una mejor comprensión de una variedad de vías de enfermedad relacionadas con el estrés oxidativo, incluidas las implicadas en el envejecimiento y la neurodegeneración. “Estas condiciones podrían potencialmente tratarse o prevenirse estimulando el transporte de antioxidantes a las mitocondrias”, dice Birsoy.

Además, el equipo ahora está explorando si SLC25A39 podría ser prometedor como objetivo farmacológico para el cáncer, al ayudar a inducir un estrés oxidativo fatal en las células tumorales . “En el cáncer, queremos evitar que los antioxidantes entren en las mitocondrias, y la proteína transportadora puede ser nuestra forma de hacerlo”, dice Birsoy.

Por| Equipo prensa RDS| Foto C.P.

La Gran Mancha Roja de Júpiter es una enorme tormenta en forma de torbellino que lleva varios cientos de años en movimiento. Según los expertos, esta tormenta es tan grande que podría “tragarse” la Tierra.

La Gran Mancha Roja de Júpiter, el mayor y más emblemático vórtice del Sistema Solar, se ha observado durante al menos dos siglos. Ahora, un equipo internacional de investigadores ha constatado que este torbellino es mucho más profundo de lo que se pensaba inicialmente, según la conclusión de sendos estudios publicados por la revista especializada Science.

La icónica Gran Mancha Roja de Júpiter es una enorme tormenta en forma de torbellino de 16.000 kilómetros de ancho que lleva varios cientos de años en movimiento. Una cuestión clave para los científicos es la profundidad a la que se extiende por debajo de sus nubes visibles.

Una tormenta tan grande que podría “tragarse” la Tierra

En la atmósfera de Júpiter abundan las grandes tormentas y la frecuencia de vientos giratorios, incluida la Gran Mancha Roja, una tormenta tan masiva que podría “tragarse” la Tierra entera, explica la revista. Sin embargo, no está claro si estas tormentas se limitan a las partes más altas de la atmósfera del planeta o se extienden hacia el interior del mismo.

“Desde un punto de vista científico, es desconcertante cómo la tormenta puede durar tanto tiempo y ser tan grande”, dijo Scott Bolton, autor principal de una de las investigaciones realizadas.

Gracias a los datos recogidos por la sonda espacial Juno de la NASA, los expertos analizaron la estructura vertical de la Gran Mancha Roja, así como de otras dos tormentas, y descubrieron que se extienden por debajo de la altitud a la que se espera que se condense el agua y el amoníaco, o el nivel de nubes del planeta. Esto es particularmente cierto en el caso de la Gran Mancha Roja.

Dos enfoques diferentes llegaron a la misma conclusión

Según indican los autores, esto sugiere la presencia de procesos dinámicos a pequeña escala -como la precipitación y las corrientes descendentes- a niveles mucho más profundos de lo esperado anteriormente, lo que puede indicar una conexión entre el interior de Júpiter y la atmósfera profunda.

Utilizando dos enfoques diferentes para inferir la profundidad de este vórtice, ambos con resultados consistentes, los científicos encontraron que la profundidad de la Gran Mancha Roja no supera los 500 kilómetros, mientras que los chorros circundantes se extienden hasta profundidades cercanas a los 3.000 kilómetros.

Juno lleva orbitando y vigilando Júpiter desde 2016 y los hallazgos que ahora se publican proporcionan, según la NASA, la primera visión en 3D de cómo funciona la agitada atmósfera del planeta bajo las capas superiores de nubes.

Por| Equipo prensa RDS| JU (ap, rtre, efe)

El cerebro es el órgano más complejo del cuerpo humano. Ahora, un nuevo estudio nos ha acercado a comprender parte de su evolución. El estudio muestra que los cerebros humanos disminuyeron de tamaño hace aproximadamente 3.000 años. Al estudiar además las hormigas como modelos para ilustrar por qué los cerebros pueden aumentar o disminuir de tamaño, los investigadores plantean la hipótesis de que la contracción del cerebro es paralela a la expansión de la inteligencia colectiva en las sociedades humanas.

Estudiar y comprender las causas y consecuencias de la evolución del cerebro nos ayuda a comprender la naturaleza de la humanidad. Está bien documentado que los cerebros humanos han aumentado de tamaño a lo largo de nuestra historia evolutiva. Menos apreciado es el hecho de que los cerebros humanos han disminuido de tamaño desde el Pleistoceno. No se sabía con certeza cuándo ocurrieron exactamente estos cambios o por qué.

“Un hecho sorprendente sobre los seres humanos de hoy es que nuestros cerebros son más pequeños en comparación con los cerebros de nuestros antepasados ​​del Pleistoceno. Por qué nuestros cerebros se han reducido de tamaño ha sido un gran misterio para los antropólogos”, explicó el coautor, el Dr. Jeremy DeSilva, del Dartmouth College.

Para desentrañar este misterio, un equipo de investigadores de diferentes campos académicos se propuso estudiar los patrones históricos de la evolución del cerebro humano, comparando sus hallazgos con lo que se conoce en las sociedades de hormigas para ofrecer una visión amplia.

“Un antropólogo biológico, un ecólogo del comportamiento y un neurobiólogo evolutivo comenzaron a compartir sus pensamientos sobre la evolución del cerebro y descubrieron que la investigación puente sobre humanos y hormigas podría ayudar a identificar lo que es posible en la naturaleza”, dijo el coautor, el Dr. James Traniello, de la Universidad de Boston.

Su artículo, publicado en Frontiers in Ecology and Evolution, arroja nueva luz sobre la evolución de nuestro cerebro.

Una reciente disminución de tamaño

Los investigadores aplicaron un análisis de punto de cambio a un conjunto de datos de 985 cráneos humanos fósiles y modernos. Descubrieron que los cerebros humanos aumentaron de tamaño hace 2,1 millones de años y hace 1,5 millones de años, durante el Pleistoceno, pero disminuyeron de tamaño hace unos 3.000 años (Holoceno), que es más reciente que las estimaciones anteriores.

“La mayoría de la gente es consciente de que los humanos tienen cerebros inusualmente grandes, significativamente más grandes de lo que se predice a partir del tamaño de nuestro cuerpo. En nuestra profunda historia evolutiva, el tamaño del cerebro humano aumentó drásticamente”, dijo Traniello. “La reducción en el tamaño del cerebro humano hace 3.000 años fue inesperada“.

El momento del aumento de tamaño coincide con lo que se sabía anteriormente sobre la evolución temprana de Homo y los avances técnicos que llevaron a; por ejemplo, mejor dieta y nutrición y grupos sociales más grandes.

En cuanto a la disminución del tamaño del cerebro, el equipo interdisciplinario de investigadores propone una nueva hipótesis, encontrando pistas dentro de las sociedades de hormigas.

¿Qué podrían enseñarnos las hormigas sobre la evolución del cerebro humano?

“Proponemos que las hormigas pueden proporcionar diversos modelos para comprender por qué los cerebros pueden aumentar o disminuir de tamaño debido a la vida social. Comprender por qué los cerebros aumentan o disminuyen es difícil de estudiar utilizando solo fósiles”, explicó Traniello.

El estudio de modelos y patrones computacionales del tamaño del cerebro de la hormiga obrera, la estructura y el uso de energía en algunos clados de hormigas, como la hormiga tejedora Oecophylla, las hormigas cortadoras de hojas Atta o la hormiga común de jardín Formica, mostró que la cognición a nivel de grupo y la división del trabajo pueden servir para la variación adaptativa del tamaño del cerebro. Esto significa que dentro de un grupo social donde se comparte el conocimiento o los individuos son especialistas en ciertas tareas, los cerebros pueden adaptarse para ser más eficientes, como disminuir de tamaño.

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“Las sociedades de hormigas y humanas son muy diferentes y han tomado diferentes rutas en la evolución social”, dijo Traniello. “Sin embargo, las hormigas también comparten con los humanos aspectos importantes de la vida social, como la toma de decisiones en grupo y la división del trabajo, así como la producción de su propia comida (agricultura). Estas similitudes pueden informarnos ampliamente de los factores que pueden influir en los cambios. en el tamaño del cerebro humano “.

Los cerebros consumen mucha energía y los cerebros más pequeños consumen menos energía. En la externalización del conocimiento en las sociedades humanas, se necesita menos energía para almacenar mucha información como individuos, esto puede haber favorecido una disminución del tamaño del cerebro.

“Proponemos que esta disminución se debió a una mayor dependencia de la inteligencia colectiva, la idea de que un grupo de personas es más inteligente que la persona más inteligente del grupo, a menudo se le llama la ‘sabiduría de las multitudes‘”, agregó Traniello.

DeSilva concluyó: “Esperamos que nuestra hipótesis sea probada a medida que se disponga de datos adicionales”.

Por| Equipo prensa RDS| Foto D.P. Fuente| Frontiers in Ecology and Evolution.

Pocas cosas vivas en la Tierra ocupan tan poco de nuestro espacio cerebral como los hongos. La gran mayoría de estos organismos, ni vegetales ni animales, son invisiblemente pequeños o están perpetuamente escondidos debajo de nuestros pies. Solo cuando los hongos penetran en el suelo podemos siquiera verlos.

Sin embargo, el impacto de los hongos es generalizado. Reciclan nutrientes esenciales en el suelo y elaboran nuestra cerveza. Devastan cultivos, amenazan especies, pudren nuestra comida e infectan nuestros pulmones. Cuando se comen, algunos son deliciosos, otros mortales y algunos incluso alteran nuestra percepción de la realidad.

Decenas de científicos del campus de la Universidad de Wisconsin-Madison estudian las diversas formas en que los hongos interactúan con nosotros. Esas exploraciones son lo más destacado del Festival de Ciencias de Wisconsin 2021, que se llevará a cabo en todo el estado del 21 al 24 de octubre.

Como los hongos mismos, a veces los científicos de hongos vuelan por debajo del radar. Pero no dejes que eso te engañe, dice Anne Pringle, profesora de botánica que estudia la ecología y la evolución de los hongos, incluidos los hongos mortíferos y las impresionantes Amanitas.

“Hay muy pocos lugares en el mundo donde se tenga la experiencia con los hongos que tenemos en UW – Madison”, dice.

¿Amigo o enemigo?

Los hongos tienen una reputación mixta. Por un lado, pueden ser hermosos y deliciosos. Incluso pueden ser transformadores.Los llamados hongos mágicos, reconocidos durante mucho tiempo por sus propiedades alucinógenas, ahora son serios contendientes para el próximo tratamiento avanzado para la depresión y el trastorno de estrés postraumático. El nuevo Centro Transdisciplinario de Investigación en Sustancias Psicoactivas de la Facultad de Farmacia está estudiando el ingrediente activo de los hongos, la psilocibina, en ensayos clínicos para tratar estos trastornos.

Pero los hongos también tienen un lado oscuro. Algunos hongos, como el gorro de muerte, son mortales cuando se comen, lo que hace que la búsqueda de hongos silvestres sea notoriamente complicado. Otras especies pueden infectar a las personas, especialmente aquellas con sistemas inmunológicos comprometidos.

Pero podrían ser los ataques de hongos a los cultivos los que causan el mayor daño en todo el mundo.

“Aproximadamente el 70% de todas las enfermedades de las plantas son causadas por hongos“, dice la profesora Amanda Gevens, directora del Departamento de Fitopatología. “Son costosos en términos de reducción del rendimiento y la calidad de ese rendimiento, tanto en la producción de campo como en la fase de poscosecha”.

El departamento dedica una gran cantidad de recursos para combatir las enfermedades fúngicas mediante la investigación de patógenos individuales en el laboratorio y el desarrollo de nuevos medios de ataque. Muchos profesores también tienen citas en la División de Extensión, donde brindan a los agricultores recomendaciones para prevenir o tratar enfermedades que amenazan los cultivos en sus campos.

Pero incluso un departamento llamado por patógenos ha descubierto un enfoque más matizado de los hongos a medida que el campo se ha expandido para considerar todo el ecosistema microbiano.

“A medida que la tecnología ha avanzado y hemos entendido mejor a las comunidades de microbios en los ecosistemas naturales y agrícolas, sentimos una renovada admiración por los hongos”, dice Gevens. “Hay hongos que se relacionan con las plantas de maneras muy positivas que mejoran su salud y que mejoran la forma en que adquieren y utilizan los recursos, y algunos hongos que compiten directamente con los patógenos de las plantas para beneficiar indirectamente a las plantas. Nuestra disciplina reconoce cada vez más el bien que proporcionan los hongos.” No dispuestos a ser puestos en una sola caja, los hongos son realmente amigos y enemigos por igual.

Llegar

“Hay muchas burbujas separadas de micología en el campus”, dice Megan McKeon, estudiante de posgrado en el laboratorio de Christina Hull, un grupo de investigación de hongos patógenos. McKeon y sus compañeros están trabajando para acercar esas burbujas.

La micología, el nombre científico para el estudio de los hongos, no tiene un solo hogar en el campus. En cambio, los investigadores de hongos se encuentran distribuidos en casi todas las universidades y escuelas. Aunque esta organización extiende el alcance de la ciencia de los hongos, hace que la construcción de comunidades sea más desafiante.

Ingrese a los Budding Mycologists, un nuevo grupo de estudiantes graduados formado en el último año. El grupo, un juego de palabras sobre la forma en que las levaduras se reproducen al brotar, reúne a estudiantes de todo el campus para charlar sobre el trabajo de laboratorio y relajarse con científicos de ideas afines.

Un ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Hull comenzó el grupo cuando la pandemia cerró las oportunidades típicas para socializar. McKeon y su compañera de estudios de posgrado Anna Frerichs se hicieron cargo de la organización del grupo cuando el fundador se graduó. En cierto modo, refleja el supergrupo de biología fúngica, una serie de seminarios que organiza reuniones entre la mayoría de los laboratorios fúngicos repartidos por el campus. Pero Budding Mycologists se centra en las necesidades e intereses únicos de los investigadores que recién comienzan sus estudios sobre hongos.

Los científicos a menudo usan diferentes sombreros, dice Frerichs. Hay un sombrero para su campo, su departamento, su laboratorio o el organismo que estudia. Al identificar una fascinación común por los hongos, el grupo de estudiantes ayuda a aumentar ese vestuario.

Los micólogos en ciernes “están tratando de construir esa comunidad diciendo que también tenemos un pequeño sombrero de micólogos”, dice Frerichs.

Colecciónalos todos

Hace años, antes de una renovación del herbario en Birge Hall, una colección se encontraba sola en un rincón oscuro del sótano. Lo has adivinado: los hongos.

“Fueron escondidos completamente oscuros y desconocidos”, dice Ken Cameron, profesor de botánica y director del Herbario del Estado de Wisconsin.

Aunque originalmente el nombre proviene de las plantas que recolectan, y UW – Madison alberga más de un millón de muestras de plantas, los herbarios recolectan y estudian todo tipo de especímenes vitales, entre ellos hongos. Pero al igual que en la naturaleza, las muestras conservadas de hongos en los herbarios a menudo se pasan por alto.

“La colección definitivamente está infrautilizada”, dice Cameron, quien también estudia la extraña forma en que las orquídeas usan los hongos como alimento. Afortunadamente, una subvención reciente les ayudó a digitalizar la colección de hongos, lo que facilitó más que nunca la búsqueda desde cualquier parte del mundo. “Ahora la gente se está dando cuenta de lo que tenemos”.

La colección de UW-Madison se centra en los microhongos, llamados así porque a menudo son visibles como pequeñas manchas en las plantas que infectan. Pero el herbario también incluye la colección más grande del mundo de líquenes, organismos que tienen una extraña relación simbiótica entre hongos y algas. El investigador de botánica de la UW-Madison, Thomas Nash, incluso informó recientemente sobre otra capa más de complejidad: los hongos que infectan a los líquenes. El herbario de Wisconsin tiene 1.000 de esas muestras.

Un desarrollo reciente favorece la colección de hongos que alguna vez fue desconocida. El aumento de la secuenciación fácil del ADN ha ayudado a los investigadores a obtener información nunca antes soñada de muestras de herbario preservadas. Las secuencias genéticas pueden decirles a los científicos cómo evolucionaron los organismos o incluso ayudarlos a estudiar las especies extintas con más detalle que nunca.

Los líquenes y los microhongos son el foco de la colección de UW – Madison hoy en día, en parte debido a una extraña decisión de hace medio siglo. En la década de 1960, el herbario regaló toda su colección de macrofungi, más conocidos como hongos, al Field Museum de Chicago. Cameron dice que la verdadera razón de esta donación se pierde en el tiempo, pero puede haber sido influenciada por la dificultad para preservar los hongos y porque el departamento carecía de un micólogo en ese momento.

“Ahora que hay un interés creciente en los hongos, definitivamente veo que el potencial (de la colección) se volverá a utilizar en el futuro”, dice Cameron.

Por |Equipo prensa RDS |Foto CP | Fuente Universidad de Wisconsin-Madison.

Los sensores portátiles para monitorear todo, desde el recuento de pasos hasta la frecuencia cardíaca, son casi omnipresentes. Pero para escenarios como medir el inicio de la fragilidad en adultos mayores, diagnosticar rápidamente enfermedades mortales, probar la eficacia de nuevos medicamentos o rastrear el desempeño de los atletas profesionales, se necesitan dispositivos de grado médico.

Los ingenieros de la Universidad de Arizona han desarrollado un tipo de dispositivo portátil al que llaman ” dispositivo biosimbiótico “, que tiene varios beneficios sin precedentes. Los dispositivos no solo se imprimen en 3D de forma personalizada y se basan en los escáneres corporales de los usuarios, sino que también pueden funcionar de forma continua mediante una combinación de transferencia de energía inalámbrica y almacenamiento de energía compacto. El equipo, dirigido por Philipp Gutruf, profesor asistente de ingeniería biomédica y miembro de la facultad Craig M. Berge en la Facultad de Ingeniería, publicó sus hallazgos hoy en la revista Science Advances.

“No hay nada como esto ahí fuera”, dijo Gutruf, miembro del Instituto BIO5 de la universidad . “Introducimos un concepto completamente nuevo de adaptar un dispositivo directamente a una persona y utilizar la transmisión de energía inalámbrica para permitir que el dispositivo funcione 24 horas al día, 7 días a la semana sin necesidad de recargar”.

El ajuste personalizado permite un control preciso

Los sensores portátiles actuales enfrentan varias limitaciones. Los relojes inteligentes, por ejemplo, deben cargarse y solo pueden recopilar cantidades limitadas de datos debido a su ubicación en la muñeca. Mediante el uso de escaneos 3D del cuerpo de un usuario, que se pueden recopilar a través de métodos que incluyen resonancias magnéticas, tomografías computarizadas e incluso imágenes de teléfonos inteligentes cuidadosamente combinadas, Gutruf y su equipo pueden imprimir en 3D dispositivos personalizados que se envuelven alrededor de varias partes del cuerpo. Piense en un manguito de malla prácticamente imperceptible, ligero y transpirable diseñado específicamente para sus bíceps, pantorrillas o torso. La capacidad de especializar la colocación de sensores permite a los investigadores medir parámetros fisiológicos que de otro modo no podrían.

“Si desea algo cercano a la temperatura corporal central de forma continua, por ejemplo, querrá colocar el sensor en la axila. O, si desea medir la forma en que su bíceps se deforma durante el ejercicio, podemos colocar un sensor en los dispositivos eso puede lograr eso”, dijo Tucker Stuart, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica y primer autor del artículo. “Debido a la forma en que fabricamos el dispositivo y lo conectamos al cuerpo, podemos usarlo para recopilar datos que un dispositivo portátil tradicional montado en la muñeca no podría recopilar”.

Debido a que estos dispositivos biosimbióticos se ajustan a la medida del usuario, también son muy sensibles. El equipo de Gutruf probó la capacidad del dispositivo para monitorear parámetros, incluida la temperatura y la tensión, mientras una persona saltaba, caminaba en una cinta de correr y usaba una máquina de remo. En la prueba de la máquina de remo, los sujetos usaron múltiples dispositivos, rastreando la intensidad del ejercicio y la forma en que los músculos se deformaban con gran detalle. Los dispositivos eran lo suficientemente precisos como para detectar los cambios de temperatura corporal inducidos al subir un solo tramo de escaleras.

Continuo, inalámbrico y sin esfuerzo

Gutruf y su equipo no son los primeros en adaptar los dispositivos portátiles para realizar un seguimiento de la salud y la función corporal. Sin embargo, los wearables actuales no tienen la capacidad de realizar un seguimiento de las métricas de forma continua o con la precisión suficiente para llegar a conclusiones significativas desde el punto de vista médico.

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Algunos wearables utilizados por los investigadores son parches que se adhieren a la piel, pero se desprenden cuando la piel pasa por su proceso normal de muda o, a veces, cuando un sujeto suda. Incluso los dispositivos portátiles altamente sofisticados que se utilizan en entornos clínicos, como los monitores de ECG, enfrentan estos problemas. Además, no son inalámbricos, lo que limita gravemente la movilidad. Los pacientes no pueden seguir con sus rutinas diarias normales si están atados a dispositivos externos voluminosos.

El dispositivo biosimbiótico que ha introducido el equipo de Gutruf no utiliza adhesivo y recibe su energía de un sistema inalámbrico con un alcance de varios metros. El dispositivo también incluye una pequeña unidad de almacenamiento de energía, de modo que funcionará incluso si el usuario sale del alcance del sistema, incluso fuera de la casa.

“Estos dispositivos están diseñados para no requerir interacción con el usuario”, dijo Gutruf. “Es tan simple como poner el dispositivo. Luego te olvidas de él y hace su trabajo”.

Por| Equipo prensa RDS| Foto/Fuente /techxplore.com/