Vórtices en huellas del Big Bang que pueden albergar datos sobre éste

Mediante el SPT (South Pole Telescope), emplazado en la Antártida, se ha conseguido detectar por vez primera una sutil distorsión en el Fondo Cósmico de Microondas, el eco del Big Bang, por así decirlo. A través de análisis profundos de estas distorsiones es factible conocer mejor el universo antiguo e incluso obtener datos reveladores sobre los primeros momentos de su formación.

El equipo de John Carlstrom, de la Universidad de Chicago en Estados Unidos, observó lo que puede describirse como vórtices en la polarización del Fondo Cósmico de Microondas. Estos patrones observados, conocidos como "Modos B", son causados esencialmente por la acción de lentes gravitacionales, un fenómeno que se produce cuando la trayectoria de la luz se dobla debido a objetos masivos, de modo comparable a lo que ocurre cuando una lente enfoca la luz.

En palabras de Carlstrom, la detección de la polarización de Modo B por el SPT es un hito importante, un logro técnico que deja vislumbrar la emocionante física que se está acercando en el horizonte científico.

El Fondo Cósmico de Microondas es un mar de fotones dejado por el Big Bang que impregna todo el espacio a una temperatura de 270 grados centígrados bajo cero, apenas unos 3 grados por encima del cero absoluto. Las mediciones de esta antigua luz ya han dado a los físicos muchos y muy valiosos conocimientos sobre las propiedades del universo. A las pequeñas variaciones en la temperatura de este mar de fotones se las ha cartografiado cuidadosamente por todo el cielo mediante múltiples experimentos, y los científicos están buscando aún más información en la luz polarizada.

La luz se polariza cuando sus ondas electromagnéticas están orientadas preferentemente en una dirección particular. La luz del Fondo Cósmico de Microondas se polariza principalmente debido a la dispersión de fotones en el universo temprano. Los patrones de polarización que resultan son de un tipo en el que no hay vórtices, y que se conoce como "Modos E", los cuales han resultado ser más fáciles de detectar que los Modos B, más tenues.

La simple dispersión de fotones no puede generar los Modos B, que emergen a través de un proceso más complejo, de ahí el interés de los científicos en su medición. El efecto de lente gravitacional, como se predijo hace tiempo, puede tornar a los Modos E en Modos B a medida que los fotones cruzan por galaxias y otros objetos masivos en su camino hacia la Tierra.

El estudio cuidadoso de los más asequibles de entre los Modos B ayudará a los físicos a conocer mejor la formación del universo. Los patrones se pueden utilizar para cartografiar la distribución de la masa del universo y, por lo tanto, definir con mayor precisión propiedades cosmológicamente importantes como las masas de los neutrinos, esas pequeñas partículas elementales presentes por todo el cosmos.

Por otra parte, Modos B más escurridizos proporcionarían evidencias contundentes de la Inflación Cósmica, el período turbulento que, según se cree, existió en los instantes posteriores al Big Bang, cuando el universo se expandió muy rápidamente. La Inflación Cósmica es una teoría bien considerada entre los cosmólogos porque sus predicciones concuerdan con las observaciones, pero hasta ahora no se ha obtenido una confirmación definitiva de la teoría. Medir los Modos B generados por la Inflación Cósmica es una posible forma de despejar las dudas.

"La detección de una señal primordial de polarización de Modo B en el fondo de microondas sería lo más parecido a encontrar los primeros temblores del Big Bang", declara Duncan Hanson, de la Universidad McGill en Canadá y miembro del equipo de investigación.


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Inesperadas similitudes genéticas entre el Gran Tiburón Blanco y el Ser Humano

Una cuestión interesante a investigar es la de qué hace a un Gran Tiburón Blanco tan distintivo. Una forma de averiguarlo es examinar la composición genética de esta impresionante bestia.

Un reciente estudio es la culminación de una línea de investigación que ha permitido la primera exploración a gran escala del amplio repertorio genético del Gran Tiburón Blanco. En este estudio se han hecho hallazgos inesperados.

Mahmood S. Shivji de la Universidad Nova del Sudeste (NSU) en Fort Lauderdale, Florida, Estados Unidos, Vincent P. Richards y Michael J. Stanhope de la Universidad Cornell, en Ithaca, Nueva York, Estados Unidos, y Haruo Suzuki, ahora en la Universidad de Yamaguchi en Japón, compararon el transcriptoma (es decir, el conjunto de secuencias de ARN expresadas por los genes del organismo) del corazón del Gran Tiburón Blanco con los del modelo de investigación íctica mejor estudiado, que es el pez cebra, y con el del Ser Humano, a fin de determinar las similitudes y diferencias significativas que pueden explicar las peculiaridades del Gran Tiburón blanco.

Teniendo una base comparativa común, los investigadores cotejaron los productos génicos que tienen funciones conocidas en las tres especies.

Sorprendentemente, los investigadores han encontrado que en la porción de productos genéticos asociados con el metabolismo, el Gran Tiburón Blanco tiene más similitudes con el Ser Humano que con el pez cebra (un pez con huesos).

Otros aspectos del transcriptoma del corazón del Gran Tiburón Blanco, tanto en lo que se refiere a funciones moleculares como en lo relativo a la localización celular de las mismas, también muestran mayor similitud con el Ser Humano que con el pez cebra.

Como muchos otros primeros vistazos a cuestiones científicas complejas, son más las preguntas planteadas por lo descubierto que las respuestas que ha proporcionado.


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Líquido que se transforma en un andamio de hidrogel para ayudar a regenerar tejido óseo craneofacial

Unos bioingenieros han desarrollado un prometedor andamio de hidrogel para regenerar tejido óseo craneofacial. Este andamio comienza como un líquido, se solidifica formando un gel en el cuerpo, y por último se vuelve líquido nuevamente para que el cuerpo pueda eliminarlo.

El material desarrollado en el laboratorio del bioingeniero Antonios Mikos, de la Universidad Rice en Houston, Texas, Estados Unidos, es un líquido soluble a temperatura ambiente que se puede inyectar en el lugar necesario.

A temperatura corporal, el material se convierte al instante en un gel que ayuda a dirigir la formación de un nuevo tejido óseo que sustituye al dañado por una lesión o enfermedad.

Una vez que la calidad y cantidad de tejido óseo regenerado es suficiente para rellenar el sitio dañado, se puede hacer que el andamio de hidrogel vuelva a ser líquido y sea eliminado de forma natural.

El gel se ajusta a espacios tridimensionales irregulares y proporciona una plataforma para la regeneración de un tejido que sea funcional y estético.

Un andamio de hidrogel inyectable sufre una rápida gelificación al pasar de ser un líquido soluble a temperatura ambiente, a la izquierda, a ser un gel que es estable y no se encoje a temperatura corporal, a la derecha, en cuestión de un minuto. 




Se pretende que sea una alternativa a los andamios implantables prefabricados.

La nueva tecnología desarrollada por el equipo de Mikos y Tiffany Vo permite la formación de andamios en lugares precisos y la administración de factores de crecimiento y células madre en formas anatómicas complejas con una intervención quirúrgica mínima.


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La verdadera constitución física del Paranthropus boisei, un ancestro del Ser Humano

Aunque el primer cráneo del Paranthropus boisei fue descubierto por la antropóloga Mary Leakey en 1959 en el norte de Tanzania, y a raíz de él se supo que este ancestro del Ser Humano tenía grandes mandíbulas, el resto de su constitución física continuó siendo desconocido hasta hace poco.

El equipo del antropólogo Charles Musiba, de la Universidad de Colorado en Denver, Estados Unidos, ha analizado un esqueleto parcial (incluyendo fragmentos de brazo, mano, pierna y pie) que data de hace alrededor de 1,34 millones de años y que fue descubierto en el yacimiento paleontológico de la Garganta de Olduvai, un sitio declarado Patrimonio de la Humanidad, y ubicado en Tanzania. El fósil hallado representa uno de los ejemplos más recientes del P. boisei antes de que se extinguiera en el este de África.

Al disponer de más huesos del cuerpo para examinar, ha sido ahora posible hacerse una idea más precisa de cómo era este homínido. Y lo que se ha descubierto ha sido inesperado.

Fragmentos óseos del brazo de un ejemplar del Paranthropus boisei, los cuales tienen 1,34 millones de años de antigüedad y fueron descubiertos por un equipo internacional de investigación en Tanzania.

Todo apunta ahora a que esta criatura, a la que se le estima una estatura de entre 3,5 y 4,5 pies (entre 1,1 y 1,4 metros aproximadamente), era de constitución física bastante más fuerte de lo que se ha venido creyendo. Su cuerpo era musculoso, y de cintura hacia arriba tenía bastantes similitudes con un gorila. Parece que tenía músculos muy robustos en el antebrazo que le facilitaban trepar a los árboles, manipular objetos con cierta facilidad, y hacer muchas más cosas. Combinaba además su actividad arborícola con la locomoción bípeda terrestre, y en definitiva tenía una mejor capacidad de adaptación al entorno que lo previamente asumido.

El P. boisei, una especie que apareció en el este de África hace unos 2,3 millones de años, era omnívoro, aunque prefería los alimentos vegetales.

En ausencia de otros restos óseos, comúnmente se asumía que el esqueleto del P. boisei era como el de las especies más antiguas del género Australopithecus, a partir de las que probablemente evolucionó el P. boisei.

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El mecanismo de las supernovas más brillantes del universo

La detección reciente de dos de las supernovas más brillantes y más distantes conocidas, ubicadas a unos 10.000 millones de años-luz y un centenar de veces más luminosas que una supernova normal, pone de manifiesto que estas dos explosiones titánicas no pudieron producirse mediante el mecanismo responsable común de las supernovas normales, que es el desmoronamiento de una estrella masiva sobre sí misma, un proceso que da como resultado un agujero negro o una estrella de neutrones común.

Otro fenómeno, muchísimo más potente, tuvo que entrar en escena. ¿Pero cuál?

Los resultados del nuevo estudio realizado por el equipo de D. Andrew Howell, de la Universidad de California en Santa Bárbara, California, Estados Unidos, y miembro del SNLS (Supernova Legacy Survey), parecen indicar que las supernovas de tan extraña y potente clase probablemente son alimentadas por la creación de un magnetar, una estrella de neutrones extraordinariamente magnetizada dando muchas vueltas sobre sí misma cada segundo.

Los magnetares tienen la masa del Sol concentrada en una estrella del tamaño de una gran ciudad y poseen campos magnéticos del orden del centenar de billones de veces mayores que el de la Tierra.

Una pequeña porción de una de las imágenes panorámicas del firmamento captadas en el Proyecto SNLS mostrando a la supernova SNLS-06D4eu y su galaxia anfitriona, tal como se señala mediante la flecha. La supernova y su galaxia están tan lejos de la Tierra que ambas aparecen como un único punto diminuto de luz. Los objetos grandes y brillantes, con halo y rayos en cruz, son estrellas de nuestra propia galaxia. En general, los demás puntitos de luz son galaxias distantes.






Aunque algunas de estas supernovas superluminosas han sido avistadas desde que se descubrió a la primera en 2009, y la creación de un magnetar se había postulado como una posible fuente de energía, el trabajo de Howell y sus colegas es el primero en el que se obtiene una concordancia clara entre las observaciones detalladas que se han hecho hasta ahora y las reconstrucciones ofrecidas por modelos digitales sobre cómo podría ser una explosión de esa clase.


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¿Los asiáticos tienen más herencia neandertal que los europeos?

Los análisis del genoma neandertal indican que los humanos anatómicamente modernos y los neandertales tuvieron descendencia conjunta, con el resultado de que una parte de la población humana actual tiene algunos rasgos genéticos heredados de sus ancestros neandertales. Bastantes de los hallazgos que se han hecho apuntan a que en la actualidad es la población europea autóctona la que mayor herencia genética conserva de ancestros neandertales.

En algunos casos, parece evidente que la conservación de elementos genéticos neandertales ha debido ser útil para la supervivencia de los humanos anatómicamente modernos, y por ende apoyado por la evolución a través de la selección natural.

Puede que se haya descubierto ahora uno de estos casos, y además bastante sorprendente por lo muy extendida que parece estar esa huella genética neandertal.

El equipo de Li Jin y Shuhua Xu, del Instituto de Biología Computacional establecido conjuntamente por la Academia China de Ciencias y la Sociedad Max Planck de Alemania, así como Qiliang Ding, Ya Hu y Jiucun Wang, de la Universidad Fudan en Shanghái, China, ha presentado públicamente evidencias de acumulación de una región de ADN neandertal hallada en el cromosoma 3 y que contiene 18 genes, con varios de ellos relacionados con la adaptación a la luz ultravioleta, incluyendo el gen Hyal2.

Los resultados de los análisis revelan que esta región fue objeto de selección natural positiva, con un enriquecimiento claro en las poblaciones nativas de Asia Oriental, con porcentajes que llegan hasta el 49 por ciento en los japoneses, y hasta el 66 por ciento en los chinos meridionales.

Un detalle interesante, tal como subrayan los autores del hallazgo, es que la distribución geográfica de la región genómica neandertal sugiere que las mutaciones relacionadas con la luz ultravioleta aparentemente se perdieron durante el éxodo de los humanos anatómicamente modernos hacia fuera de África, y luego fue reintroducido en los euroasiáticos desde los neandertales.

Sin embargo, tal como admiten los autores del nuevo estudio, existe aún mucha controversia sobre si hay más contribuciones de ADN neandertal a los asiáticos que a los europeos. En el caso específico de la variante citada del gen Hyal2, se halla presente con una mayor frecuencia en los asiáticos.


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Los minerales responsables de la formación de vida en la Tierra

La vida se originó como resultado de procesos naturales que utilizaron las materias primas de la Tierra primitiva. Los modelos científicos sobre los orígenes de la vida casi siempre atribuyen a los minerales estas funciones esenciales, tales como la síntesis de componentes moleculares de la vida o el suministro de energía metabólica. Pero en muchos casos no se tiene lo bastante en cuenta la evolución geoquímica experimentada por la Tierra desde la lejana época en que surgieron las primeras formas de vida, ni el hecho de que los minerales típicos de hoy en día, con los que a veces se hacen experimentos de biogeoquímica, no tienen por qué ser los mismos que abundaban durante los primeros 550 millones años de la Tierra, una etapa conocida como Era Hadeana y hacia cuyo final apareció la vida. Una nueva investigación sobre la mineralogía de la Era Hadeana profundiza en las diferencias entre esa mineralogía del pasado remoto y la de nuestros días, y sugiere que tales diferencias podrían incluso ser mayores de lo creído.

El equipo de Robert Hazen del Instituto Carnegie de Ciencia, en Washington, D.C., Estados Unidos, confeccionó una lista de todos los tipos plausibles de minerales presentes en la superficie de la Tierra Hadeana o a poca profundidad en el subsuelo, y ha llegado a la conclusión de que no más de 420 minerales diferentes, o sea alrededor del 8 por ciento de los cerca de 5.000 que se encuentran en la Tierra de hoy en día, habrían estado presentes durante la Era Hadeana en la superficie terrestre o cerca de ella. La riqueza mineral de la Tierra era por tanto muy inferior a la actual, y pese a ello fue capaz de generar vida.





La forsterita, un mineral de silicato de magnesio, fue uno de los minerales más abundantes en la Era Hadeana, y desempeñó un papel importante en procesos que tuvieron lugar muy cerca de la superficie terrestre.






La cantidad modesta de minerales en la Era Hadeana es una consecuencia de las maneras limitadas en que los minerales se pudieron formar desde la creación de la Tierra hasta hace 4.000 millones de años. La mayoría de los 420 minerales de la Era Hadeana se formaron a partir de magma (roca fundida que se cristalizó lentamente en o cerca de la superficie terrestre), así como a partir de la modificación de estos minerales cuando quedaron expuestos al agua caliente.

En cambio, miles de tipos de minerales conocidos en la actualidad son el resultado directo del crecimiento de organismos vivos, con partes como por ejemplo las conchas y los huesos, así como de la producción de subproductos químicos de la vida, tales como el oxígeno de la fotosíntesis.

Además, cientos de otros minerales que incorporan elementos relativamente raros, como el litio, el berilio y el molibdeno parecen haber tardado unos mil millones de años o más en aparecer, porque es difícil concentrar estos elementos lo suficiente para formar nuevos minerales. Así que esos minerales lentos de formar también están excluidos de la lista de minerales existentes en la época en que se forjó la vida.

Diversos minerales de arcilla, que, según algunas investigaciones, pudieron tener un papel fundamental en el desarrollo de estructuras de protovida, estaban ciertamente disponibles en la Era Hadeana. Algunos minerales de sulfuros, incluyendo variedades reactivas de hierro y níquel, también estaban ampliamente disponibles para catalizar reacciones orgánicas.

Las aportaciones extraterrestres a la geoquímica propia de la Tierra pudieron tener un papel decisivo en el surgimiento de las primeras formas de vida. Una diferencia fundamental entre la Era Hadeana y hoy en día es que en aquella época eran muchísimo más frecuentes que hoy en día los impactos de objetos cósmicos, incluyendo no solo meteoritos sino también asteroides y cometas. Los impactos pudieron aportar algunos materiales extra, pero también agitar la corteza terrestre, sacando a la superficie en algunas áreas materiales que de otro modo serían más escasos, y, lo que quizá sea lo más importante, creando en la corteza extensas zonas de fractura que se llenaron con agua caliente. Tales áreas hidrotermales pudieron generar terrenos complejos, con muchos minerales exóticos, alcanzando así la riqueza geoquímica suficiente para la creación de vida.


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