Enviando las algas al espacio para investigar el funcionamiento de plantas en ambientes extremos

Como resultado de enviar algunas algas al espacio, un científico del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) estadounidense y sus colegas podrán estudiar algunos de los mecanismos que controlan la fotosíntesis y el crecimiento de plantas.

El trabajo del fisiólogo de plantas Autar Mattoo con el ARS es parte de un proyecto internacional patrocinado principalmente por la Agencia Europea del Espacio para mejorar los mecanismos de fotosíntesis de cultivos para que puedan producir rendimientos más altos y crecer en ambientes extremos. Mattoo trabaja en el Laboratorio de Sistemas Sostenibles de Agricultura mantenido por el ARS en Beltsville, Maryland.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la seguridad alimentaria internacional.

Durante la fotosíntesis, una combinación de proteína y pigmento conocida como 'Photosystem II' (Fotosistema II, o PS II por sus siglas en inglés) requiere reparaciones continuas para mitigar los daños causados por la luz del sol y la radiación ultravioleta. Como parte del proceso de reparaciones, una proteína llamada D1 se reemplaza continuamente. Unos estudios han demostrado que ciertas mutaciones de la proteína D1 en el complejo PSII pueden aumentar o disminuir la actividad de la fotosíntesis.

Los investigadores querían evaluar los efectos de la microgravedad, los rayos cósmicos, las partículas de alta energía, y la radiación ionizante del espacio en el complejo PS II, la fotosíntesis, y el crecimiento de plantas. También querían ver si los efectos podrían ser diferentes en la alga (usada como un modelo sencillo para la fotosíntesis) con versiones alteradas del gen D1. 

Los investigadores pusieron muestras de la alga Chlamydomonas reinhardtii en cámaras herméticas y las proveyeron para su transporte en un cohete ruso Soyuz lanzado desde Kazajstán, a bordo de la cápsula Foton-M2. La C. reinhardtii, la cual se usa frecuentemente como un modelo para estudios de fotosíntesis, pasó 15 días en órbita y allí recibió dosis de radiación cósmica bajo condiciones de luz y temperatura que sí aseguran el crecimiento de las algas en la Tierra. También lanzaron cuatro mutantes de C. reinhardtii que tenían modificaciones en el gen de la proteína D1.

Los investigadores descubrieron que algún aspecto del ambiente en el espacio inhibió la capacidad de la C. reinhardtii no alterada, y de dos de los cuatro mutantes, de fotosintetizar y crecer ambos en el espacio y después a su regreso a la Tierra. Sin embargo, dos de los otros mutantes crecen bien, ambos en el espacio y después a su regreso a la Tierra. 


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Descubren bajo el mar un antiguo volcán hawaiano

Un equipo internacional de científicos ha anunciado el descubrimiento de un antiguo volcán hawaiano. Situado ahora en una región a poca profundidad bajo el mar, este volcán, al que se le ha dado el nombre de Ka'ena, se alzaba unos 1.000 metros por encima del nivel del mar hace unos 3,5 millones de años.

John Sinton, de la Universidad de Hawái en Estados Unidos, y otros científicos de dicha universidad, así como del Acuario de la Bahía de Monterrey (MBARI), en California, Estados Unidos, y el CNRS (Centro Nacional francés para la Investigación Científica), han hallado pruebas convincentes bajo el mar de que este longevo volcán fue el primero que contribuyó a la formación de la isla de O'ahu, y que los volcanes más jóvenes Wai'anae y Ko'olau surgieron en las faldas de ese viejo volcán.

Las observaciones geológicas del fondo marino y los estudios de las rocas volcánicas recogidas del Ka'ena proporcionan pruebas sobre su edad y detalles de la química de su lava y evolución volcánica.


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Relacionan ciertos marcadores inflamatorios con las etapas tempranas de la esquizofrenia

Investigadores del Departamento de Neurociencias de la Universidad de Cádiz, pertenecientes al Centro de Investigación Biomédica en Red de Salud Mental (CIBERSAM) del Instituto de Salud Carlos III, en España, han demostrado que determinados procesos relacionados con la inflamación que tiene lugar en el cerebro se asocian a los primeros episodios psicóticos que se producen en la esquizofrenia. La Organización Mundial de la Salud define esta enfermedad como un trastorno mental grave caracterizado, entre otros síntomas, por modificaciones en la percepción de la realidad. Según apuntan los expertos, en situaciones de estrés, el cuerpo humano activa una serie de procesos o mecanismos de defensa consistentes en la liberación de una serie de moléculas biológicas, denominadas mediadores pro- y anti-inflamatorios, que permiten al cerebro responder de forma eficaz ante un agente ‘agresor’.

En concreto, es el primer estudio que se ha centrado en analizar cómo, en individuos genéticamente predispuestos, estos sistemas biológicos del organismo no responden de la forma adecuada y prevista ante estímulos estresantes y se producen, de este modo, ciertas modificaciones en los procesos inflamatorios que pueden favorecer la aparición de patologías neuropsiquiátricas como la esquizofrenia.

En el artículo ‘Pro-/Anti-inflammatory Dysregulation in Patients With First Episode of Psychosis: Toward an Integrative Inflammatory Hypothesis of Schizophrenia’, publicado en la prestigiosa revista Schizophrenia Bull, los expertos han demostrado que los primeros episodios de esquizofrenia se relacionan con una disminución de los mediadores anti-inflamatorios, que son los encargados de regular la respuesta del organismo al estrés. “Los brotes psicóticos iniciales están asociados a una pérdida del balance óptimo necesario entre los factores pro- y anti-inflamatorios, es decir, se produce una alteración negativa en el proceso inflamatorio que se ha generado por la exposición a estrés. Esto indica que nos encontramos ante señales bioquímicas precoces que podríamos usar para prever el pronóstico de la enfermedad y con ello tratar de evitar su progresión”, explica a la Fundación Descubre uno de los responsables del estudio, Juan Antonio Micó, investigador de la Universidad de Cádiz y miembro del CIBERSAM.


El estudio, que incluyó a 117 participantes procedentes de seis centros hospitalarios de toda España, se desarrolló entre septiembre de 2010 y junio de 2011. “Empleamos el Manual Diagnóstico y Estadístico de los Trastornos Mentales (DSM-IV) para comprobar que todos ellos se encontraban en una etapa inicial donde tienen lugar los primeros brotes psicóticos, es decir, durante el primer año”, explica. 

Y añade: “Comprobamos, mediante pruebas bioquímicas desarrolladas en las universidades de Cádiz y Complutense de Madrid, como una gran parte de los pacientes que se incluyeron en el estudio presentaban una respuesta inadecuada provocada por la pérdida del equilibrio óptimo entre los factores pro- y anti-inflamatorios”.

Además de emplear estos marcadores biológicos para el diagnóstico y seguimiento de la esquizofrenia, los investigadores apuntan nuevas aplicaciones principalmente relacionadas con el tratamiento de la enfermedad. “Estos hallazgos pueden abrir el camino a futuros fármacos antipsicóticos con mecanismos de acción muy diferentes de los utilizados hasta el momento de forma que permitan evitar el avance de la enfermedad una vez que los primeros síntomas han aparecido”, avanza.

Para concluir, estos datos han permitido a los investigadores abrir nuevas líneas de trabajo con el objetivo de comprobar cómo evolucionan estos indicadores (pro- y anti-inflamatorios) a lo largo de la enfermedad. “Estas alteraciones pueden servir como biomarcadores para el diagnóstico temprano y el seguimiento de la esquizofrenia. No obstante, todavía es necesario desarrollar estudios más profundos, es decir, durante más tiempo y con un mayor número de pacientes”, apostilla Micó.


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La escasez de oxígeno en el Mar Báltico es 10 veces peor que hace un siglo

El Mar Báltico está sufriendo una creciente falta de oxígeno. Su escasez en el lecho marino está matando animales y vegetales. Los expertos que han estudiado este problema están haciendo un llamamiento para emprender acciones urgentes que eviten el progreso de estacatástrofe ecológica.

Después de varios años de discusiones sobre las posibles causas del desastre, un grupo de investigadores de las universidades de Aarhus en Dinamarca, Lund en Suecia, y Estocolmo en Suecia, ha determinado que el exceso de nutrientes provenientes de tierra firme es la principal causa de que extensas zonas del Báltico se hayan vaciado de oxígeno.

Las zonas más profundas del Mar Báltico siempre han tenido un bajo contenido de oxígeno. En este mar, hay una capa de agua relativamente dulce por encima del agua más densa y más salada de la capa profunda. Esto resulta en una estratificación eficaz de la columna de agua, lo que impide la mezcla de las masas de agua necesaria para transferir oxígeno al agua en la parte inferior.

Durante el último siglo, las áreas de reducción de oxígeno han aumentado drásticamente desde aproximadamente 5.000 kilómetros cuadrados en torno al año 1900, hasta nuestros días, en que abarcan 60.000 kilómetros cuadrados, una extensión mayor que la ocupada por la superficie total de Dinamarca.

Cuando el contenido de oxígeno en el agua del fondo alcanza un valor demasiado bajo, los únicos supervivientes son en última instancia las bacterias que viven en el lecho marino. Ahí las colonias de bacterias forman una especie de mortaja amarillenta.
El equipo de Jacob Carstensen, profesor en el Departamento de Biociencias de la Universidad de Aarhus, analizó datos de la temperatura del agua, el contenido de oxígeno y la salinidad, que se remontan hasta hace 115 años. Basándose en estos análisis, los autores del estudio han podido determinar que el notable exceso de nutrientes provenientes de tierra firme son la principal causa del agotamiento generalizado del oxígeno.

Durante los últimos veinte años, el cambio climático también ha ejercido un papel negativo en esta mala situación del oxígeno. Condiciones ambientales más cálidas reducen la solubilidad del oxígeno de la atmósfera y aumentan el consumo de oxígeno debido a que los procesos de respiración biológicos se elevan.

El agotamiento del oxígeno en el lecho marino tiene un impacto negativo en todo el ecosistema. Esto es en parte debido a que el lecho marino se convierte en un "desierto" habitado sólo por bacterias que pueden sobrevivir sin oxígeno o con muy poca cantidad de éste.

Estudios recientes demuestran que se necesitan décadas antes de que la fauna bentónica repueble un fondo marino muerto, una vez que el nivel de oxígeno ha vuelto a alcanzar valores aptos para la permanencia de dicha fauna.


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El misterio de la Gripe pandémica de 1918

Justo cuando la Primera Guerra Mundial (1914-1918) tocaba su fin, otra calamidad asoló al mundo. Un letal virus de la gripe o influenza se propagó por el mundo de manera espectacular, y en pocos meses ya había matado a más de 50 millones de personas, una cantidad mayor incluso que la de fallecidos por esa guerra, y lo había hecho más rápidamente que cualquier otra enfermedad registrada en la historia. Desde que se produjo esa pandemia, no se ha podido aclarar de dónde provino el virus, por qué fue tan grave y, en particular, por qué mató a tantos adultos jóvenes en la flor de la vida.

Un nuevo estudio, realizado por el equipo de Michael Worobey, profesor en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva, de la Universidad de Arizona en Estados Unidos, no sólo aporta nuevos y esclarecedores datossobre la devastadora pandemia de 1918, sino que también podría ayudar a mejorar estrategias de vacunación, y otras medidas de prevención y preparación contra una pandemia.

Para su investigación, Worobey y sus colegas se valieron de un enfoque de "reloj molecular" con una precisión sin precedentes, a fin de desentrañar los orígenes del virus H1N1 de la gripe pandémica de 1918. La técnica del "reloj molecular" se utiliza en la biología evolutiva para reconstruir árboles genealógicos evolutivos de organismos (también virus), basándose en la cantidad de mutaciones genéticas que se acumulan con el paso del tiempo.


Los investigadores han descubierto que el virus pandémico surgió poco antes de 1918, cuando un virus H1 humano, que ellos deducen que ya había estado circulando en la población humana desde cerca del año 1900, capturó material genético de un virus de la gripe aviar.

Es común, en muchas cepas del virus de la gripe, provocar mayores tasas de mortalidad en niños y ancianos. Sin embargo, el virus pandémico de 1918 causó muchas muertes en las personas de entre 20 y 40 años, principalmente por infecciones bacterianas secundarias, en especial neumonía.

Los autores sugieren que es probable que esto se debiese a que muchos adultos jóvenes de aquella época, nacidos entre aproximadamente 1880 y 1900, estuvieran expuestos durante su infancia a un supuesto virus H3N8 que circulaba entre la población, y que tenía proteínas de superficie muy diferentes a las del virus H1N1. En cambio, la mayoría de las personas nacidas antes o después de ese período pudieron tener una mejor protección porque es más probable que hubieran estado expuestos a variantes más similares al virus de 1918.

Los autores del estudio creen, en definitiva, que la disparidad entre anticuerpos entrenados para reaccionar a la proteína de un virus o a la del otro pudo ocasionar la elevada mortalidad en el grupo de edad que durante la pandemia estaba en torno a los 30 años de edad.


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Un mineral marciano pudo ser fruto de la actividad de microorganismos

Se ha descubierto que los primeros organismos vivos de la Tierra eran capaces de promover la formación de un mineral que también parece estar presente en cantidades significativas en Marte. Esto plantea la posibilidad de que tal presencia en el Planeta Rojo hubiera podido ser, al menos en parte, el fruto de la actividad de microorganismos marcianos.

La stevensita, un mineral arcilloso, ha sido empleada desde la antigüedad por las mujeres de algunas culturas, como la nubia, a modo de tratamiento de belleza. En cuanto a su origen, los científicos habían creído hasta ahora que sus depósitos sólo podían formarse en condiciones muy extremas, como las asociadas a lava volcánica.

El equipo de Bob Burne y Penny King, de la Universidad Nacional Australiana, ha encontrado que ciertos microbios crean un entorno que permite formarse a la stevensita.

Aunque es mucho más probable que la stevensita en Marte tenga un origen geológico, a partir de la actividad volcánica, el hallazgo de que se puede formar stevensita por influencia biológica, tal como señala Burne, puede ofrecer una explicación alternativa con obvias connotaciones a favor de la existencia de vida en Marte durante una época de su pasado.

La actividad microbiana vinculada a la stevensita todavía se da hoy en día en la Tierra, por ejemplo en sitios aislados de Australia occidental.

King, por su trabajo en el equipo científico de la misión en Marte del robot Curiosity de la NASA, tuvo un conocimiento directo e inmediato de los primeros indicios de la presencia de ese mineral en las zonas de Marte observadas.


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Un estudio plantea convertir el CO2 en metanol para usos en el transporte

La empresa española Tecnalia ha colaborado en un estudio para la Oficina de Evaluación de Tecnologías del Parlamento Europeo (STOA) sobre la futura utilización de metanol, producido a partir de dióxido de carbono, en el transporte motorizado. STOA es la agencia que asesora a los eurodiputados en el ámbito de Ciencia y Tecnología.

En el trabajo se analizaron las barreras –tecnológicas, ambientales y económicas– que existen para la producción del metanol a partir de dióxido de carbono, así como opciones que permitirían sus posibles usos en el transporte automovilístico a medio y largo plazo.

Los costos y beneficios se evaluaron desde la perspectiva del ciclo de vida a fin de comparar diferentes materias primas para la producción de metanol y con el fin de reflejar los beneficios potenciales del metanol obtenido a partir de CO2 .

El informe concluye que es posible prever beneficios a medio y largo plazo, ya que la obtención de un combustible alternativo a partir de un gas residual con efecto invernadero permitiría reducir la dependencia europea de los combustibles fósiles convencionales y, con ello, minimizar los riesgos de seguridad del suministro.

El estudio destaca, sin embargo, que será necesario un esfuerzo sostenido de investigación y desarrollo para convertir el CO2 en una materia prima competitiva, producirlo de forma eficiente a partir de emisiones y asegurar que sea un combustible atractivo tanto para el sector del transporte, como para otras industrias.

Las crecientes dificultades de Europa para acceder a un suministro seguro de combustibles fósiles a precios aceptables, obligan a considerar opciones alternativas como esta para que el servicio de transporte siga siendo asequible para la industria y la ciudadanía durante la transición hacia una economía menos dependiente del petróleo.


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