Hormigas convertidas en supersoldados

Inyectarles hormonas cuando son larvas las convierten en soldados gigantes.

Las hormigas pueden ser "programadas" para convertirse en supersoldados, según afirma un equipo internacional de investigadores.

Todas las colonias de hormigas se componen de diferentes "castas", incluidos los insectos que asumen funciones de soldados y trabajadores.

El equipo ha intervenido en el desarrollo de larvas para crear una casta inusual de supersoldados.

El avance, dicen los investigadores, revela que hay rasgos ocultos en muchas especies que podrían ser "desbloqueados".

Los resultados se publican en la revista especializada Science.

Cabezas grandes

Ehab Abouheif, de la Universidad McGill, en Montreal, Canadá, lideró el estudio, el cual halló que la aplicación de hormonas a las larvas en un momento muy específico de su desarrollo las convertía en soldados gigantes.

Los científicos lograron esta transformación en dos especies de hormigas que de manera natural no tienen la casta de supersoldados en sus colonias.

Abouheif y su equipo estudiaron las hormigas Pheidole, un gran grupo de más de 1.000 especies relacionadas.

De ellas, sólo hay ocho que tienen los supersoldados que protegen la colonia mediante el bloqueo de la entrada con sus cabezas de gran tamaño.

Las hormigas supersoldados protegen la entrada de la colonia.

La idea de tratar de "programar" las hormigas se le ocurrió a Abouheif cuando notó que una especie común de Pheidole, que no tiene ninguno de esos "soldados" en su colonia, poseía unos cuantos miembros extraños de cabezas grandes.

"Estábamos recogiendo (las hormigas) en Long Island, Nueva York, y nos dimos cuenta de algunos soldados de aspecto monstruoso", dijo Abouheif.

Las hormigas mutantes se parecían a la casta de supersoldado de otras especies, por lo que los científicos se dispusieron a averiguar qué les había hecho tomar esa forma.

"Entendimos cómo estas castas se generan durante el desarrollo larvar", dijo Abouheif.

Hormona juvenil

Cuando una reina pone los huevos -explicó- cada uno de ellos puede convertirse en una casta diferente en función del entorno en el que se encuentran, la temperatura que desarrollan y la nutrición que reciben.

Pero la clave de la transformación en una casta específica es controlada en gran medida por un componente químico dentro de los huevos llamado hormona juvenil.

"Así que si tratas una de estas especies en el momento adecuado de su desarrollo, tan solo con una hormona, puedes inducir el desarrollo de supersoldados", explicó el doctor Abouheif.

"El hecho de que se puede inducir en todas estas especies diferentes, que normalmente no tienen esa casta, significa que un ancestro común de todas tenía supersoldados".

El descubrimiento puede tener implicaciones importantes en cómo los científicos estudian y ven la evolución.

Abouheif dijo a la BBC que había un "precioso juego" entre el organismo y su ambiente.

"Este potencial ancestral ha estado guardado en un mismo lugar durante 35 millones de años... y si eres capaz de encontrarlo, puedes liberarlo".

Nigel Franks, profesor de comportamiento animal y ecología de la Universidad de Bristol, dijo que el estudio contenía "preciosa biología evolutiva que explica patrones evolutivos fascinantes".

Añadió que es "un trabajo maravilloso".

La bióloga evolutiva Susanne Foitzik de la Universidad de Mainz en Alemania también se mostró impresionada con el estudio.

"Muestra que algo que aparece en unas pocas especies puede ser intrínseco a varias especies y que el camino evolutivo es retenido por todas ellas, aunque cerrado por la mayoría."

El doctor Abouhef tiene esperanza de que este descubrimiento pueda arrojar nuevas luces en el mecanismo de la evolución. Dijo que liberar características ancestrales puede ser clave para el crecimiento de las cosechas con alto valor nutricional o incluso para hacer frente a los mecanismos que causan cáncer.

"Quién dice que todo ese crecimiento sin control que causa el cáncer no es la liberación de una característica ancestral", dijo.

"Si podemos identificar la causa, tal vez podamos revertirlo".

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BBC Ciencia

¿Qué hay en un femtosegundo de luz láser?

Iluminar una pieza de metal, como el cobre o la plata, y los electrones excitados. Estas partículas excitables a su vez alteran los campos electromagnéticos que dan lugar a explotar muchas de sus propiedades tecnológicas, como el excelente desempeño del cobre como conductor de electricidad.

Los esfuerzos por observar los electrones se han vuelto algo más fácil en los últimos años, gracias a los avances con los pulsos láser cortos, pese a los principios fundamentales de la mecánica cuántica que dominan esta escala. La mecánica cuántica y sus funciones de onda sugieren que se puede observar el movimiento de un electrón, pero no sin introducir la incertidumbre sobre su posición, por ejemplo. Y, es mucho más frecuente observar la pérdida de energía de los electrones que observar la ganancia. No obstante, para una mejor comprensión de lo que ocurre con los electrones excitados por la luz incidente, se facilita un mejor diseño fotovoltaico de los sistemas electrónicos que emplean la luz, así como algunos chips avanzados de informática.

Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California ha observado a los electrones en acción, y han crado mapas que muestran los campos de energía de los electrones excitados a través del tiempo, sobre la plata y las superficies de cobre. Utilizando un microscopio de electrones, centraron el haz de una nanopartícula de plata con un respaldo más grande de grafeno durante un femtosegundo (una millonésima de una mil millonésima de segundo, ¿hace falta insistir en que es muy corto?). La ganancia de energía (o la pérdida) se calcula a partir del tiempo de retardo entre los pulsos de luz láser y los electrones. Los investigadores llaman a esta técnica "imagen ultrarrápida del espectro", que en realidad no logra llevar al lenguaje lo rápido que es.

La idea es crear un mapa con la ganancia o pérdida de energía de los electrones de un compuesto específico elemental. Dicho mapa muestra la posición probable de los electrones excitados (incluso la cantidad de energía ganada), sin revelar otras propiedades (de esta manera se mantiene la búsqueda de línea con el principio de incertidumbre de Heisenberg). Por ejemplo, esta nueva investigación muestra que las nanopartículas triangulares de plata ganan la mayoría de su energía a lo largo de su margen izquierda y la esquina inferior derecha (debido al grosor de la partícula y al tamaño del borde, los cuales son más pequeños que las longitudes de onda de los fotones incidentes). La técnica ultrarrápida podría permitir a los científicos ver las interacciones de las moléculas, las propiedades de las partículas y, en última instancia, el funcionamiento interno de las células. No está nada mal para tan súper corto pulso de luz láser.

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Bit Navegantes

Empezamos a perder memoria a los 45, según un estudio

La pérdida de memoria y los fallos en otras funciones cerebrales pueden empezar a mediados de la cuarentena, mucho antes de lo que se pensaba, según un estudio.

Un grupo de científicos que publicó su trabajo en la revista British Medical Journal estudió a lo largo de diez años la capacidad mental de más de 7.000 funcionarios británicos con entre 45 y 70 años.

Su sorpresa fue que aquellos con edades entre 45 y 49 presentaban una disminución de más del 3% en su memoria y sus habilidades de razonamiento y comprensión.

La mayor parte de las investigaciones sobre la demencia se había centrado hasta ahora en los mayores de 60 años.

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BBC Ciencia

La 'pinacoteca' rupestre descubierta en México

Una de las pinturas rupestres encontradas en Guajanato (México).

Más de 3.0000 pinturas rupestres, con dos milenios de historia, se escondían en los cerros de la Cuenca del Río Victoria, en la provincia mexicana de Guajanato, al noroeste del país. El hallazgo, que tuvo lugar en la campaña arqueólogica entre junio y octubre del pasado año, ha sido hecho público ahora por el Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH), que lleva dos décadas investigando en la zona.

Las pinturas, realizadas en color ocre, se encuentran en las paredes rocosas de 40 emplazamientos diferentes de la zona y representan ritos religiosos y de curación, con inscripciones. Fueron realizadas, según los expertos, por primitivas sociedades de cazadores-recolectores que vivían en la región desde el siglo I, a quienes los colonizadores españoles llamaron chimenecas, englobándoles a todos.

Es la cuarta campaña que el equipo, dirigido por Carlos Viramontes, realiza en la Cuenca del Victoria, donde ya se han entrado más de 70 enclaves rupestres, según informa la agencia mexicana Notimex. "La población de Victoria, antiguamente conocida como San Juan Bautista Xichú (o Xichú de Indios), se localiza en el centro de un pequeño y fértil valle cruzado por un río seco la mayor parte del año", explica el arqueólogo José Guadalupe Arvizu Arvizu en un artículo.

El viento y el agua se han encargado de modelar las rocas, creando un paisaje de curiosas columnas de piedra, aprovechadas para plasmar los motivos rupestres. "Hay algunos enclaves que son públicos y otros privados. En los primeros, un gran número de personas participó en crear la iconografía como parte de algún ritual; y los privados fueron hechos por pocos individuos para ceremonias especiales, y están en lugares de difícil acceso, como cañadas y barrancos", explica Viramontes.

El yacimiento Manitas, por ejemplo, sería de los segundos, y está en una cumbre a 3.400 metros de altura. Hay figuras humanas, animales y plantas con formas fantásticas, así como manos en rojo y trazos geométricos. El de Cerro Redondo era público porque está en una elevación en medio de una llanura que fue habitada por estos pueblos durante cientos de años. Sus motivos son plantas, animales, insectos y figuras antropomorfas.

Entre los animales más representados se encuentran los ciervos, perros, insectos (ciempiés y arañas) y muchas aves.

Los investigadores aseguran que estos pueblos chimenecas, que eran de etnias muy diversas, consideraban los abrigos rocosos como lugares de contacto entre el mundo espiritual y el material, en una forma de culto ancestral a la piedra y al cerro como entidades con vida.

En la campaña también localizaron restos de la época colonial, del siglo XIX, realizados por pueblos otomíes. También son inscripciones religiosas, como cruces, capillas o altares, en este caso realizadas con pigmentos blancos.

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El Mundo Ciencia

Cómo es vivir con síndrome de Asperger

Martin Hedley, un británico de 44 años, sufre síndrome de Asperger. Y a pesar de sus altas funciones cognitivas y de tener una carrera universitaria, ha estado desempleado durante los pasados 10 años.

Martin Hedley fue diagnosticado con Asperger hace 10 años.

Es una situación que no logra comprender.

"Tengo un título universitario. Pero también tengo una deuda de US$22.000 y recibo subsidios del gobierno. Es una locura total", le dice Martin a la BBC.

No es el único en esta situación. Según la Sociedad Nacional Autística del Reino Unido, 88% de las personas que sufren Asperger están desempleadas en este país.

Para Martin, que fue diagnosticado con el trastorno hace 10 años, ésta es una situación incomprensible.

Las personas con síndrome de Asperger -que forma parte del espectro del trastorno autista- tienen altas capacidades intelectuales y de razonamiento, superiores al promedio.

Pero tienen dificultades para la interacción social y para comunicarse.

Los niños con Asperger, por ejemplo, muestran a menudo una percepción extraordinaria de los pequeños cambios en patrones o arreglos de objetos o imágenes.

Por lo general se sienten más atraídos hacia actividades que involucren el procesamiento de características y detalles finos.

"Como una maldición"

Martin trabajó previamente como mecánico y tuvo un negocio de torneado en madera, pero, desde su diagnóstico, ha tenido muchas dificultades para encontrar un empleo apropiado.

Para una persona con Asperger, los problemas comunes de un lugar de trabajo, como los cambios de rutina, pueden producir mucho estrés y ansiedad.

"Mi cerebro nunca deja de analizar las cosas, una y otra vez, repetidamente" dice el señor Hedley.

"En ese sentido es como una maldición, porque es algo que nunca se detiene".

Después de años de no poder encontrar empleo, Martin decidió establecer su propia compañía: un proyecto comunitario para renovar edificios históricos en Weymouth, Inglaterra.

"Pensé que no podría encontrar empleo pero lo que sí podía era organizar mi propio trabajo y así fue como se inició este proyecto" dice.

Así, logró reclutar a un equipo de voluntarios y aprovechando sus propias habilidades comenzó a renovar el antiguo edificio del ayuntamiento de Weymouth y, después de recaudar US$66.000, lo está convirtiendo en un centro comunitario de artes.

Ayuda familiar

También logró obtener ayudar de su hija de 15 años, Rowan.

Su hija Rowan, de 15 años, lo está ayudando en su trabajo.

Rowan tiene experiencia directa de lo que su padre debe enfrentar con el síndrome de Asperger.

Y ahora está ayudándolo a renovar el viejo ayuntamiento.

"En cierta forma, es como un niño, pero sin ser inmaduro", dice Rowan.

"Es muy estresante porque siempre tienes que ser completamente honesta y abierta con él".

"La renovación es realmente algo excelente porque nos ha permitido trabajar juntos y, además, es algo que me apasiona totalmente", añade.

Estrategia

En 2010, el Departamento de Salud británico publicó por primera vez una estrategia para tratar a los adultos que viven con autismo en Inglaterra.

El documento analizó formas de ayudar a estas personas a encontrar trabajo, y esto ha conducido al entrenamiento especializado de asesores de los centros de empleo del país.

Todavía se desconoce la causa exacta del síndrome de Asperger -igual que la de otros trastornos del espectro autista- pero se cree que se debe a una combinación de factores genéticos y ambientales.

Tampoco se ha podido desarrollar un tratamiento efectivo o estrategias especiales que puedan funcionar para todos los pacientes.

La terapia convencional para estas personas es la cognitiva conductual, que se centra en déficits específicos como las dificultades para la comunicación y la interacción social.

Todavía se desconoce mucho sobre este síndrome, pero como las personas con Asperger presentan a menudo capacidades extraordinarias de percepción visual y auditiva, muchos expertos están abogando por un cambio de actitud hacia este trastorno.

En lugar de tratarlo como una discapacidad, dicen, el síndrome de Asperger debe ser considerado una diferencia.

Fuente:

BBC Ciencia

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Nanotubos de carbono para la electrónica del futuro

Nanotubo de carbono.| Wikipedia.

Los nanotubos de carbono son nanoestructuras compuestas exclusivamente por átomos de carbono que presentan propiedades inusuales, muy valiosas para diseñar nuevos dispositivos electrónicos, ópticos o fabricar nuevos materiales. Ramón Aguado (http://www.icmm.csic.es/raguado) investiga en el Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC) las propiedades cuánticas de nanoestructuras tales como estos sorprendentes nanotubos de carbono, utilizando modelos matemáticos.

Ramón Aguado. | (ICMM-CSIC)

Mónica Luna.- ¿Qué es un nanotubo de carbono?

Ramón Aguado.- A partir de un mismo elemento químico es posible tener sistemas muy diferentes dependiendo de cómo se unan los átomos. En el caso del carbono, se pueden formar varios tipos de estructuras con propiedades radicalmente distintas; pensemos en lo poco que se parecen entre sí un trozo de carbón amorfo y un diamante. Pues bien, en los últimos años hemos aprendido que es posible tener una nueva estructura estable, denominada grafeno, en la que los átomos de carbono forman una lámina que tiene un solo átomo de grosor. Un nanotubo es una lámina de grafeno que se enrolla sobre sí misma para formar un tubo. El diámetro de estos tubos es de apenas 1 nanómetro (un millón de veces más pequeño que un milímetro), pero, sin embargo, su longitud puede ser de varios centímetros. Nunca antes se había conseguido fabricar un tubo molecular con una proporción tan alta entre longitud y diámetro.

Nanotubo de carbono.| Wikipedia

M. L.- ¿Por qué han despertando tanto entusiasmo estas nanoestructuras?

R. A.- Lo realmente excepcional de los nanotubos de carbono son sus propiedades mecánicas y eléctricas. Es el material más duro que se conoce, más incluso que el diamante. Un cable de un cm cuadrado de sección de este material soportaría un peso de más de mil toneladas. El equivalente de un cable de acero estaría en torno a las 10 toneladas. Además, por si fuera poco, tienen propiedades electrónicas excepcionales. La resistencia eléctrica es extremadamente baja, debido a que los electrones apenas colisionan en su camino. Esto hace que los nanotubos tengan altísimas movilidades electrónicas y soporten densidades de corriente eléctrica miles de veces más grandes que los mejores cables de cobre.

M. L.- ¿Cómo se pueden aprovechar estas propiedades tan ventajosas?

Nanotubos de carbono crecidos de forma alineada.| Wikipedia.

R. A.- Al ser un conductor eléctrico tan excelente podría ser una solución a uno de los problemas actuales de la industria de la microelectrónica, que es la generación de calor. A medida que se reduce el tamaño de los componentes electrónicos y éstos son más rápidos, se genera más calor por lo que hay que buscar otros materiales para construir estos nuevos transistores cada vez más pequeños.

M. L.- Aparte de la generación del calor, otro problema de la miniaturización es la aparición de efectos cuánticos.

R. A.- Efectivamente, el último transistor que acaba de anunciar INTEL tiene un tamaño de puerta de 22 nanómetros y anuncian tamaños de 10 nanómetros para el 2015. Esto significa que la industria está al límite miniaturizar sus transistores a tamaños cercanos al de un átomo. A estas escalas, los efectos cuánticos aparecen de manera natural. Para explicarlo de manera sencilla, los electrones dejan de comportarse simplemente como cargas eléctricas y se comportan cuánticamente, como ondas que pueden atravesar obstáculos e interferir. Cuando esto ocurre las leyes clásicas que rigen un circuito eléctrico dejan de ser válidas. Mi trabajo consiste en estudiar estos efectos cuánticos y entenderlos, de manera que podamos llegar a utilizar estas nuevas propiedades en nuestro beneficio diseñando nuevos transistores y dispositivos cuánticos, en vez de verlas como un contratiempo. Este campo de investigación se denomina nanoelectrónica cuántica. Uno de sus objetivos más ambiciosos es la creación de bits cuánticos (qubits) que son el equivalente de los ceros y unos de la electrónica actual pero en versión cuántica. Una opción muy prometedora para conseguirlo se basa en utilizar los electrones en un nanotubo o, en general, en nanoestructuras denominadas puntos cuánticos en las que los electrones están confinados.

M. L.- ¿Qué ventajas tendríamos al utilizar estos bits cuánticos?

R. A.- Los qubits permiten realizar operaciones que son imposibles o extremadamente lentas con un ordenador actual como, por ejemplo, factorizar un número muy grande en sus factores primos. Gran parte de los algoritmos de encriptación en las tarjetas de crédito se basan en estas factorizaciones. Esto es sólo un ejemplo, se estudian también memorias cuánticas, puertas lógicas cuánticas, etc.

Nanotubo entre electrodos. L. Kouwenhoven,| Universidad de Delft (Holanda)

M. L.- ¿Nos puede explicar de manera sencilla cómo se consigue un bit cuántico en un nanotubo?

R. A.- Hay varias formas de construir qubits en nanotubos. Una opción es usar el espín de los electrones. El espín es una propiedad física que tienen las partículas relacionada con la rotación de la partícula en torno a sí misma. En el caso de los electrones, este espín puede tener dos valores, que tendrían un papel semejante al 0 y al 1 de los bits actuales.

M. L.- ¿Estamos cerca de conseguir realizar bits cuánticos en un circuito?

R. A.- Me agrada particularmente esta pregunta ya que es importante destacar que esto no es algo abstracto que sólo existe en nuestras ecuaciones. Hay muchos laboratorios en el mundo que ya son capaces de construir y manipular de manera controlada estos qubits. También creo que es importante recalcar que ya hay muchísimas tecnologías que se basan en la física cuántica. Su impacto en nuestras vidas cotidianas es altísimo. Pensemos, por ejemplo, en el láser o en la resonancia magnética nuclear. Volviendo a la pregunta, estamos en un momento en el que hemos pasado de utilizar propiedades cuánticas en sistemas de muchos átomos, como en los dos ejemplos que acabo de mencionar, a ser capaces de manipular a voluntad las propiedades de electrones individuales. Algo, sin lugar a duda, fascinante.

M. L.- ¿Qué utilidad puede tener el poder manipular electrones individualmente?

Electrones girando alrededor de un nanotubo.| R. Aguado.

R. A.- Puedo darle, como ejemplo, los resultados de una reciente investigación que acabamos de publicar. La combinación de las propiedades del espín del electrón con las propiedades generadas al girar ese electrón alrededor del nanotubo resulta en una interacción capaz de producir importantes cambios en dispositivos formados por materiales superconductores. ¡El giro de un solo electrón en le nanotubo es capaz de cambiar el signo de las supercorrientes de billones de electrones en un superconductor!

M. L.- ¿Nos puede avanzar algo de sus investigaciones actuales?

R. A.- Los electrones en el grafeno que forma el tubo se comportan siguiendo las mismas leyes relativistas que rigen en un acelerador de partículas como el del CERN. Esto es algo sorprendente si uno lo piensa detenidamente. Usando este tipo de analogías en sistemas similares formados por nanohilos superconductores se ha predicho teóricamente que se podrían crear partículas iguales a sus antipartículas, estas partículas se denominan fermiones de Majorana. Esto ha desencadenado una gran actividad en laboratorios punteros tales como los de Delft (Holanda) o Harvard (Estados Unidos) para detectar estas partículas en nanohilos y ganar así la carrera a los expertos en neutrinos (los neutrinos son probablemente fermiones de Majorana pero todavía nadie lo ha podido probar experimentalmente). Este es, en mi opinión, uno de los aspectos más fascinantes de estos sistemas de los que hemos hablado: no sólo pueden tener aplicaciones prácticas revolucionarias sino que, además, sirven como sistemas ideales en donde se puede estudiar física a nivel muy fundamental.

Fuente:

El Mundo Ciencia