Musgo antártico vive tras pasar 1.500 años bajo el hielo

Investigadores del 'British Antarctic Survey' y la Universidad de Reading, ambas instituciones en Reino Unido, informan este lunes en la revista 'Current Biology' que los musgos antárticos pueden volver a la vida después de 1.500 años totalmente inactivos bajo el hielo.

Antes de este descubrimiento, se había demostrado una regeneración directa de material vegetal congelado durante 20 años como máximo. Más allá de eso, sólo los microbios habían demostrado ser capaces de reactivarse después de tantos años bajo el hielo.

"Estos musgos estuvieron básicamente en un congelador a muy largo plazo", afirma uno de los autores del estudio, Peter Convey, del 'British Antarctic Survey'. "Esta escala de tiempo de supervivencia y recuperación es muchísimo mayor de la que se conocía de ellos anteriormente", destaca.

Los hallazgos en los musgos tienen especial relevancia para los ecosistemas y el clima de la Antártida, según Convey, porque son los primeros productores de la tierra en ambas regiones polares norte y sur. En el norte, en particular, los musgos son responsables de almacenar la mayor parte del carbono, de forma que si pueden sobrevivir durante periodos tan largos y luego revivir una vez que se retira el hielo, no requerirán de eventos de colonización transoceánicos de larga distancia.

Convey y sus colegas estudiaron principalmente núcleos de musgos polares, que son como un archivo de las condiciones climáticas del pasado. Los investigadores los utilizan para evaluar las tasas de crecimiento en el tiempo y como modelos para reconstruir aspectos del medio ambiente y el cambio ambiental a través del tiempo.

TIENEN ENTRE 5.000 Y 6.000 AÑOS

Los bancos de musgo más antiguos como la clase que ha sido objeto de estudio en este trabajo en la Antártida tienen entre 5.000 y 6.000 años. En concreto, el musgo en el que se centraron los autores de esta investigación es de casi 2.000 años de antigüedad.

En un principio, los investigadores no estaban seguros de que los musgos congelados desde hace más de una década o dos permanecerían viables, de forma que se sorprendieron cuando empezaron a ver que los musgos con 1.500 años de antigüedad comenzaron a crecer de nuevo.

"En realidad hicimos poco más que cortar el núcleo del musgo con mucho cuidado", relata Convey, añadiendo que también se aseguraron de no conseguir accidentalmente cualquier otra forma de vida en el experimento, para lo que colocaron los trozos de musgo aparantemente sin vida en un entorno de incubadora a una temperatura y nivel de luz normales para su crecimiento, logrando la aparición de nuevos brotes de la especie madre.

Estos hallazgos sugieren que puede ser posible que los musgos persistan durante más tiempo. "Claramente, existe potencial para una supervivencia durante mucho más tiempo, aunque la viabilidad entre sucesivos interglaciares requeriría un periodo de al menos decenas de miles de años --escriben los investigadores--. Esta posibilidad proporciona un mecanismo completamente nuevo de supervivencia y un refugio para un elemento importante de la biota terrestre polar".

Enlaces relacionados: Moss brought back to life after 1,500 years frozen in ice

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http://www.europapress.es/ciencia/noticia-musgo-antartico-vive-pasar-1500-anos-hielo-20140317180705.html

En busca de la geología que puso en marcha al engranaje de la vida

El origen del metabolismo celular, crucial de un modo u otro para todos los seres vivos, se remonta al pasado geológico remoto de la Tierra. En algún momento, hace cerca de 4.000 millones de años, se produjo un salto desconocido desde la geoquímica a la bioquímica en la Tierra.


 El gran enigma de cómo se formó materia viva a partir de ingredientes inertes ha acompañado a la biología desde sus inicios como ciencia. El eslabón perdido entre la geoquímica y la bioquímica ha sido investigado desde varios frentes, y en los últimos años están surgiendo teorías y apareciendo datos que nos acercan cada vez más a los procesos que hicieron posible esa fascinante transición desde una a la otra.

Un nuevo ejemplo de esto es el estudio llevado a cabo por el equipo de Terry Kee de la Escuela de Química en la Universidad de Leeds, Reino Unido, y Laura Barge, del Instituto de Astrobiología de la NASA en Estados Unidos.

Kee y sus colegas han desarrollado un nuevo modo de simular los procesos energéticos que pudieron llevar al surgimiento del metabolismo celular en la Tierra. Esta línea de investigación, propiciada por un estudio anterior de Kee y otros, sobre el que en NCYT de Amazings hablamos en un artículo (http://noticiasdelaciencia.com/not/7136/) de mayo de 2013, podría también permitir hacer estimaciones más fiables sobre qué tipo de condiciones geoquímicas en otros planetas serían las idóneas para conducir a la formación de vida.

Según algunas teorías, la vida en la Tierra pudo comenzar a partir de organismos vivos extraterrestres transportados aquí por meteoritos. No obstante, muchos científicos creen que la vida de nuestro mundo surgió en lugares como las fumarolas hidrotermales del fondo oceánico, formándose a partir de materia inanimada como la de los compuestos químicos presentes en ciertos gases y minerales.

Los planetas empiezan su existencia con un conjunto limitado de compuestos químicos. La evolución geoquímica puede conducir a la formación de sustancias adicionales y a la aparición de procesos capaces de generar energía y que sean aptos como precursores del metabolismo de la primera forma de vida. (Imagen: Recreación artística por Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

"Antes de la vida biológica, se podría decir que la Tierra primitiva poseía "vida geológica". Puede parecer raro considerar la geología, que trata de rocas y minerales inanimados, como algo vivo. Pero ¿qué es la vida?”, declara Kee provocativamente. “Mucha gente ha fracasado al intentar encontrar una respuesta satisfactoria a esta pregunta. Así que en vez de ello, lo que hemos hecho es ver qué hacen de modo igual todas las formas de vida, y resulta que todas usan los mismos procesos químicos que actúan en una célula de combustible para generar su energía."

Las células de combustible generan electricidad haciendo reaccionar combustibles y oxidantes. Esto es un ejemplo de reacción de reducción-oxidación (reacción redox), ya que mientras que una molécula pierde electrones (es oxidada), otra los gana (es reducida).

Reacciones parecidas actúan en la fotosíntesis de las plantas y en la "respiración" de las células en el cuerpo humano.

Ciertos entornos geológicos, como las fumarolas hidrotermales, pueden ser considerados como “células de combustible medioambientales”, dado que puede generarse energía eléctrica a partir de reacciones redox entre combustibles hidrotermales y oxidantes del agua de mar, como el oxígeno. Efectivamente, el pasado año investigadores en Japón demostraron que se puede capturar energía eléctrica de esas fumarolas en un experimento a gran profundidad frente a la costa de Okinawa.

En el nuevo estudio, los investigadores han presentado una prueba de la validez del concepto en el que se basa su modelo de célula o celda de combustible natural que pudo quizá ser la clave para el surgimiento del metabolismo celular en la Tierra.

Trabajando en la Universidad de Leeds y en el JPL (Jet Propulsion Laboratory, o Laboratorio de Propulsión a Chorro) de la NASA en Pasadena, California, el equipo descartó los catalizadores comunes de platino en células de combustible y experimentos eléctricos, reemplazándolos por catalizadores compuestos de minerales con historial geológico en el pasado remoto de la Tierra.

Los resultados de los experimentos son fascinantes. Algunos minerales ciertamente pudieron haber conducido a reacciones redox geológicas, llevando más tarde a un metabolismo biológico. En el punto de mira de los científicos están minerales eléctricamente conductores que contienen hierro y níquel, y que se cree que eran comunes en la Tierra primitiva.

El hierro y el níquel son mucho menos reactivos que el platino. Sin embargo, una producción energética pequeña pero significativa demostró con éxito que estos metales pueden generar electricidad en la célula de combustible, y por tanto actuar como catalizadores para reacciones redox dentro de fumarolas hidrotermales en la Tierra primitiva.

Las pistas obtenidas sobre estos procesos geoquímicos iniciadores de vida, y el método de investigación usado en el nuevo estudio, se pueden además aplicar a otros mundos, para determinar si es factible que haya surgido vida en ellos. Uno es Europa, luna de Júpiter. Otro es Marte en su pasado.

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Primeros pasos para las plantas nanobiónicas

Investigadores del MIT (Instituto de Tecnología de Massachussetts) quiere crear plantas biónicas con nanomateriales que podrían aumentar su producción de energía y darles funciones completamente nuevas.

En un nuevo artículo de Nature Materials, los investigadores informan de aumentar la capacidad de las plantas para capturar energía de la luz en un 30 por ciento mediante la incorporación de nanotubos de carbono en el cloroplasto, el orgánulo de la planta donde se realiza la fotosíntesis.

Estos representan los primeros pasos para poner en marcha un campo científico que los investigadores han denominado "Nanobiónica en vegetales".

"Las plantas son muy atractivas como una plataforma de tecnología", diceMichael Strano, profesor de Ingeniería Química y director del equipo de investigación del MIT . "Se reparan, son ambientalmente estables, sobreviven en ambientes hostiles, y proporcionan su propia fuente de alimentación y distribución de agua".

Strano y el autor principal del artículo, el biólogo vegetal Juan Pablo Giraldo, prevén convertir las plantas en dispositivos fotónicos con alimentación propia en dispositivos detectores de explosivos o armas químicas. Los investigadores también están trabajando en la incorporación de dispositivos electrónicos en plantas. "El potencial es realmente interminable", dice Strano .

La idea de las plantas nanobionicas surgió de un proyecto en el laboratorio de Strano para construir células solares con
auto-reparación siguiendo el modelo de las células vegetales. Como siguiente paso, los investigadores querían probar la mejora de la función fotosintética de cloroplastos aislados de las plantas, para su posible uso en células solares.

Los cloroplastos albergan toda la maquinaria necesaria para la fotosíntesis, que tiene lugar en dos etapas. Durante la primera etapa, pigmentos como la clorofila absorben la luz, que excita los electrones que fluyen a través de las membranas tilacoides de los cloroplastos. La planta capta esta energía eléctrica y la utiliza para alimentar la segunda etapa de la fotosíntesis: la producción de azúcares.

Los cloroplastos pueden seguir realizando estas reacciones cuando se extraen de las plantas, pero después de unas horas comienzan a descomponerse debido a la luz y el oxígeno, dañando las proteínas fotosintéticas. Por lo general, las plantas pueden reparar por completo este tipo de daño, pero los cloroplastos extraidos no pueden hacerlo por sí mismos.

Para prolongar la productividad de los cloroplastos, los investigadores les encajan nanopartículas de óxido de cerio , también conocidos como nanoceria. Estas partículas son muy antioxidantes muy fuertes que eliminan los radicales de oxígeno y otras moléculas altamente reactivas producidas por la luz y el oxígeno, protegiendo a los cloroplastos de los daños.

NUEVA TÉCNICA

Los investigadores aplicaron nanoceria en los cloroplastos utilizando una nueva técnica llamada LEEP (lipide exchange envelope penetration). Envolver las partículas en el ácido poliacrílico , una molécula altamente cargada, permite que las partículas penetren en las membranas hidrófobas que rodean a los cloroplastos. En estos cloroplastos , los niveles de moléculas perjudiciales cayeron dramáticamente.

Usando la misma técnica, los investigadores también incrustaron nanotubos de carbono semiconductores, recubiertos en el ADN cargado negativamente, en los cloroplastos. Las plantas típicamente hacen uso de sólo alrededor del 10 por ciento de la luz solar disponible, pero los nanotubos de carbono pueden actuar como antenas artificiales que permiten a los cloroplastos capturar longitudes de onda de luz no en su rango normal, tales como ultravioleta, verde, y en el infrarrojo cercano.

Con los nanotubos de carbono actuando como un "fotoabsorbente protésico", la actividad fotosintética - medida por la tasa de flujo de electrones a través de las membranas tilacoides - fue un 49 por ciento mayor que en los cloroplastos aislados sin nanotubos incrustados. Cuando nanoceria y nanotubos de carbono fueron aplicados de forma conjunta, los cloroplastos se mantuvieron activos durante unas horas extras.

Luego, los investigadores recurrieron a las plantas vivas y utilizaron una técnica llamada perfusión vascular para introducir nanopartículas en Arabidopsis thaliana, una pequeña planta con flores. Usando este método, los investigadores aplicaron una solución de nanopartículas a la cara inferior de la hoja, donde penetró en pequeños poros conocidos como estomas, que normalmente permiten que el dióxido de carbono fluya hacia dentro y el oxígeno fluya hacia fuera. En estas plantas, los nanotubos se movieron en el cloroplasto y aumentaron el flujo de electrones fotosintéticos en un 30 por ciento.

Enlaces relacionados: Nanotechnology could turn shrubbery into supercharged energy producers or sensors for explosives.

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http://www.europapress.es/ciencia/noticia-primeros-pasos-plantas-nanobionicas-20140317150155.html

Rayos gamma pueden usarse en comunicaciones cuánticas

Un grupo de físicos ha ideado una manera de crear pulsos de rayos gamma con una forma y cadena exacta a partir de fuentes de fotón único. Los fotones de alta energía podrían transportar información en las comunicaciones cuánticas o ayudar a mejorar las técnicas que utilizan la radiación para investigar la composición de materiales y los campos magnéticos.

Los fotones de rayos gamma tienen al menos 10.000 veces la energía de los fotones de luz visible y longitudes de onda mucho más cortas, lo que facilita su detección y enfoque. Pero debido a que son producidos por la desintegración radiactiva espontánea o por el empuje de electrones a velocidad de la luz en un acelerador de partículas, hasta ahora han demostrado ser difíciles de aprovechar en fuentes controladas de fotones individuales .

En el nuevo trabajo, un equipo dirigido por Olga Kocharovskaya , físico de la Universidad de Texas, utiliza cobalto radioactivo para producir pulsos de fotones individualesultracortos (100 nanosegundos) que son coherentes. En particular, esto significa que los pulsos sucesivos están separados por la misma distancia, dice Kocharovskaya.

En solitario, el cobalto-57 libera pares de fotones consecutivos espontáneamente después de que uno de sus átomos sufre decaimiento nuclear para convertirse en hierro-57. Las formas de onda de los fotones se extienden repartidas en el tiempo y decaen de forma exponencial. Pero en el experimento, descrito en Nature, los fotones individuales son absorbidos y reemitidos por los núcleos de los átomos de hierro en una hoja de lámina de acero inoxidable que es posteriormente detectada.

El proceso es una reminiscencia de la fluorescencia, en la que un átomo absorbe un fotón (típicamente de relativamente baja energía) agitando uno de sus electrones en una órbita de mayor energía, y luego emite otro fotón mientras que el electrón cae de nuevo en su estado anterior. En el caso del núcleo de hierro, sin embargo, son las partículas subatómicas contenidas en el núcleo las que entran en un estado de mayor energía en lugar de un electrón .

CONTROL DE PULSOS

En el experimento , el equipo de Kocharovskaya vibra la hoja de papel de aluminio. Como la lámina se mueve, el fotón puede ser absorbido a diversas distancias de la fuente , y por lo tanto el fotón reemitido tendrá un tiempo diferente para golpear el detector . De esta manera, la vibración controla cuándo es probable que el fotón golpee el detector.

La combinación de movimiento ondulatorio regular de la lámina con el decaimiento original de un fotón resulta enuna forma de onda de fotón que muestra una serie de pulsos coherentes espaciados de forma uniforme. A medida que la decadencia de cobalto-57 libera fotones de rayos gamma en pares, Kocharovskaya y su equipo también utilizan la detección del primer fotón como un disparador para anunciar la llegada del segundo. Mediante la manipulación de la vibración, pueden cambiar la forma, número y duración de estos pulsos coherentes, y también pueden producir pares de pulsos.

Enlaces relacionados: High-energy photon pulses made to order

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http://www.europapress.es/ciencia/noticia-rayos-gamma-pueden-usarse-comunicaciones-cuanticas-20140317113718.html

Descubren en Túnez el antepasado de los toros más antiguo del mundo

Investigadores de Iphes han descrito el cráneo de uro más antiguo del mundo, el antepasado de los toros actuales, que habitó en Túnez hace 700.000 años.

El hallazgo, realizado en 2008 en el yacimiento de Oued Sarrat, en la provincia de Kef, ha culminado tras una extensa investigación que publica la revista 'Quaternary Science Reviews', y que ha contado con la restauración del fósil, que ahora se puede visitar en el Museo de la Oficina Nacional de Minas de Túnez.

El artículo tiene como autores principales al paleontólogo e investigador Icrea del Iphes Bienvenido Martínez-Navarro y al de la Facultad de Ciencias de Bizerte (FSB) de la Universidad de Cartago Narjess Karoui-Yaakoub.

El cráneo, uno de los más grandes hallados hasta la fecha de la especie 'Bos primigenius', corresponde a un animal que los expertos han asegurado que pesaba entre 1,3 y 1,4 toneladas, con más de un metro de longitud en cada cuerno y una circunferencia de 39 centímetros en la base.

El trabajo apunta así a que el origen de los toros actuales no se sitúa en Eurasia, sino en África, ha destacado Martínez-Navarro, que ha elaborado diversos artículos desde 2007 defendiendo esta tesis.

De este modo, los toros actuales habrían evolucionado a partir del búfalo africano gigante 'Pelorovis oldowayensis', en los mismos ambientes que los antepasados humanos y que lo consumieron como alimento desde el principio.

El yacimiento de Oued Sarrat y el cráneo de uro fueron descubiertos por Abdelhak Othmani, y su investigación ha dado pie a una colaboración científica entre el Iphes y el FSB, que han desarrollado campañas intensivas de excavación en la zona en 2011 y 2013, lo que ha permitido descubrir fósiles de vertebrados diversos.

Las campañas han contado con la financiación de los ministerios de Economía y Competitividad y de Asuntos Exteriores, así como del Gobierno de Túnez, y ha originado un programa de formación de estudiantes tunecinos en Tarragona, en el que han participado científicos también de las universidades de Tunez y de Sfax, de la Atònoma de Barcelona (UAB), la de Málaga y del Museo de Prehistoria y Paleontología de Orce.

Articulo Original

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379114000596

Publicado

http://www.europapress.es/catalunya/noticia-descubren-tunez-antepasado-toros-mas-antiguo-mundo-700000-anos-20140317113605.html