NOTICIAS DAS CIENCIAS

NOVA TEORÍA SOBRE A ORIXE DOS BURACOS NEGROS E A MAETRIA ESCURA

Son, sen dúbida, os obxectos máis asombrosos e descoñecidos de todo o Universo. Ninguén, de feito, sabe con exactitude que é o que sucede dentro dun buraco negro, nin como é posible que moitos deles conseguisen crecer ata extremos incribles, con masas que equivalen á de miles de millóns de soles. Como se puideron formar estes ’monstros’, que os científicos chaman ’buracos negros supermasivos’ segue sendo un misterio.

Agora, un equipo de investigadores do Laboratorio Nacional de Brookhaven, en Estados Unidos, decidiu volver abordar a cuestión e cre atopar unha posible solución ao enigma. A súa teoría, recentemente publicada en Physical Review Letters, podería revelar tamén cal é a natureza da materia escura, o ’outro’ tipo de materia do Universo que os científicos tratan de atopar, sen éxito, desde hai décadas.

As observacións levadas a cabo durante anos indican que os buracos negros supermasivos xa existían durante as primeiras etapas do Universo, pero segundo o que sabemos non hai forma de explicar como chegaron a ter eses tamaños nun tempo tan breve desde o Big  Bang. Simplemente, e por moita materia que tragasen ou por moito que se fusionasen uns con outros, non habería tempo suficiente para facerse tan grandes tan pronto.

No seu estudo, con todo, os físicos teóricos Hooman Davoudiasl, Peter Denton e Julia Gehrlein desenvolveron un modelo que mostra unha posible solución. Para iso, utilizaron a idea de que a materia escura é moi lixeira, cunha masa que é 28 ordes de magnitude máis lixeira que a do protón, pero que posiblemente abarca varios anos luz por partícula. "No noso caso -explica Peter Denton- notamos que certas galaxias ananas ultra débiles mostran indicios de que a materia escura pode ser ultralixeira".

Segundo o investigador, "hai algunha evidencia de que a distribución da materia escura nesas galaxias non é nítida cara ao centro, como cabería esperar, e a materia escura ultralixeira sería unha explicación para esto. Se a amplitude da distribución da materia escura é comparable en todas as galaxias, iso podería indicar que a materia escura ten un tamaño característico e que é ultralixeira".

Se realmente fóra así, os investigadores poderían dar coa clave que explicase a formación de buracos negros supermasivos ao principio do Universo. De feito, segundo Hooman Davoudiasl, as condicións necesarias para que esa materia colapse e forme un buraco negro de gran tamaño xa se daban "uns poucos días despois do Big Bang, cando o Universo tiña unha temperatura próxima á do núcleo do Sol". Temperaturas necesarias para que este tipo de materia  extremadamnte lixeira exista.

Unha vez que a temperatura do Universo alcanzou o nivel correcto, a presión caería o suficiente como para permitir que a materia colapsase debido á gravidade. Cousa que, por outra banda, non sucedería coas partículas coñecidas, pero si coa materia escura ultralixeira.

Segundo o estudo, este colapso da materia provocaría ondas gravitacionais. “Esas ondas -afirma Peter Denton- terían unha forma característica, polo que facemos unha predición para ese sinal e o seu rango de frecuencia esperado”. Cando os novos detectores de próxima xeración, máis sensibles que os actuais, entren en funcionamento, é posible que poidan detectar esas ondas e validar a teoría. Despois, os científicos xa poderían xuntar as pezas do crebacabezas e explicar, por fin, tanto a materia escura como os buracos negros supermasivos.

FONTE: J. Manuel Nieves/abc.es/ciencia

A NASA OBSERVA O INCIO DOUTRO SISTEMA SOLAR

Unha nube de entullos, resultado dunha colisión entre dous grandes corpos do tamaño dun asteroide / NASA/JPL-Caltech

A maioría dos corpos planetarios do sistema solar, incluídos a Terra e a súa Lúa, formáronse hai uns 4.500 millóns de anos a partir de colisións masivas. Ao chocar entre si, os corpos rochosos poden acumular máis material e aumentar de tamaño ou romper en varios corpos máis pequenos. Agora, astrónomos da Universidade de Arizona (EE.UU.) descubriron que algo moi similar pode estar a ocorrer ao redor dunha nova estrela de 10 millóns de anos. Observaron a nube de entullos deixada polo choque de obxectos do tamaño do asteroide Vesta cando pasou fronte á súa estrela e bloqueou brevemente a luz, o que se coñece como tránsito.

A partir de 2015, o equipo comezou a realizar observacións de rutina dunha a estrela  HD 166191.

O po que quedou da súa formación agrupouse para formar corpos rochosos chamados planetesimais, sementes de futuros planetas. Unha vez que o gas que previamente enchía o espazo entre eses obxectos dispersouse, as colisións catastróficas entre eles vólvense comúns.

Anticipando que poderían ver a evidencia dunha destas colisións ao redor de HD 166191, o equipo usou o telescopio espacial Spitzer da NASA, retirado en 2020, para realizar máis de 100 observacións do sistema entre 2015 e 2019. Aínda que os planetesimais son demasiado pequenos e distantes para resolvelos cun telescopio, as súas colisións producen grandes cantidades de po que Spitzer detectou en luz infravermella ou en lonxitudes de onda lixeiramente máis longas do que poden ver os ollos humanos.

A mediados de 2018, o telescopio espacial viu que o sistema HD 166191 volvíase significativamente máis brillante, o que suxire un aumento na produción de refugallos. Durante ese tempo, Spitzer tamén detectou unha nube de entullos que bloqueaba a estrela. Combinando a observación do tránsito de Spitzer coas observacións dos telescopios en terra, o equipo puido deducir o tamaño e a forma da nube de entullos.

O seu traballo suxire que a nube era moi alongada, cunha área mínima estimada tres veces maior que a da estrela. Con todo, a cantidade de brillo infravermello que viu Spitzer suxire que só unha pequena porción da nube pasou fronte á estrela e que os entullos deste evento cubriron un área centos de veces máis grande que a da estrela.

Para producir unha nube tan grande, os obxectos na colisión principal deben ser do tamaño de planetas ananos, como Vesta no noso sistema solar, un obxecto de 530 quilómetros de ancho situado no cinto principal de asteroides entre Marte e Xúpiter. O choque inicial xerou suficiente enerxía e calor para vaporizar parte do material. Tamén desencadeou unha reacción en cadea de impactos entre fragmentos da primeira colisión e outros corpos pequenos no sistema, o que probablemente creou unha cantidade significativa do po que viu Spitzer.

Durante os seguintes meses, a gran nube de po creceu en tamaño e volveuse máis translúcida, o que indica que o po e outros refugallos estaban a dispersarse rapidamente por todo o novo sistema estelar. Para 2019, a nube que pasou fronte á estrela xa non era visible, pero o sistema contiña o dobre de po que antes de que Spitzer detectase a nube. Esta información, segundo os autores do artigo, pode axudar aos científicos para probar teorías sobre como se forman e crecen os planetas terrestres.

"Ao observar os discos de entullos poirentos ao redor das estrelas novas, esencialmente podemos mirar cara atrás no tempo e ver os procesos que poden dar forma ao noso propio sistema solar", afirma Kate Su, da Universidade de  Arizona "Ao aprender sobre o resultado das colisións nestes sistemas, tamén podemos ter unha mellor idea da frecuencia coa que se forman os planetas rochosos ao redor doutras estrelas", di.

FONTE: abc.es/ciencia

A VIDA NA TERRA PUIDO XURDIR SÓ CON MOLÉCULAS DE ARN

Xenética evolutiva / BRAÑO. UNPLASH

Unha nova investigación suxire que a vida na Terra xurdiu a partir da actividade das moléculas de ARN, sen necesidade de proteínas nin de ADN: científicos xaponeses crearon unha molécula de ARN que se replica, diversifica e desenvolve ata a complexidade.

Investigadores da Universidade de Tokio puideron por primeira vez crear unha molécula de ARN que se  replica, diversifica e desenvolve ata a complexidade, seguindo a evolución darwiniana. Este descubrimento proporciona a primeira evidencia empírica de que as moléculas biolóxicas simples poden conducir á aparición de sistemas complexos similares aos da vida, segundo os investigadores.

Con todo, este descubrimento non é tan novo, xa que se sabe desde hai tempo que o RNA ten un labor autocatalítica, mediante a cal unha molécula de RNA pode catalizar a súa propia replicación. O pioneiro de todo isto foi Thomas R. Cech e as súas hipóteses do  Ribozima. En 1989, Cech gañou o Premio Nobel "polos descubrimentos dos procesos químicos de propiedades catalizadoras do ácido ribonucleico".

En calquera caso, o novo descubrimento reforza a hipótese do mundo de ARN, cuxos orixes se remontan a 1963, segundo a cal a vida na Terra xurdiu a partir da actividade das moléculas de ARN, sen necesidade de proteínas nin de ADN.

As moléculas deste ácido nucleico orixinaron a continuación outras moléculas capaces de sintetizar proteínas e as moléculas de ADN. Estas moléculas, finalmente, ao rodearse con liposomas, formarían as primeiras células, que constitúen a unidade estrutural e funcional da vida.

Para verificar esta teoría, os científicos tentaron no pasado recrear en laboratorio as condicións da Terra primitiva, e conseguiron obter máquinas de ARN que poden levar a cabo reacciones químicas para facer algunhas partes dun nucleótido.

Estes logros demostraron que o ARN pode realizar reaccións químicas que constrúen nucleótidos. Pero ata o de agora ninguén creara unha máquina de ARN que puidese xerar nucleótidos enteiros a partir de ingredientes que estarían dispoñibles na Terra primitiva.

O ADN, o ARN e as proteínas son esenciais para a vida na Terra. O ADN almacena as instrucións para a construción dos seres vivos, desde as bacterias ata os insectos. E as proteínas á súa vez levan a cabo as reaccións químicas necesarias para manter as células vivas e sas.

Ata hai pouco, pensábase que o ARN era só un mensaxeiro entre o ADN e as proteínas, e que unicamente levaba as instrucións como ARN mensaxeiro (ARNm) para construír proteínas.

Con todo, comprobouse que o ARN pode facer moito máis: leva a cabo reaccións químicas, como as proteínas, e porta tamén información xenética, como o ADN.

E como o ARN pode facer ambos traballos, a maioría dos científicos sospeitou desde hai tempo que a vida, tal como coñecémola, puido comezar nun mundo de só ARN.

Aínda que houbo moitas discusións sobre esta teoría, foi difícil crear fisicamente estes sistemas de replicación de ARN. Con todo, nun estudo publicado en Nature Communications, os investigadores Ryo Mizuuchi e Norikazu Ichihashi explican que levaron a cabo un experimento de replicación de ARN a longo prazo no que presenciaron a transición dun sistema químico cara a unha complexidade biolóxica.

"Descubrimos que a especie única de ARN evolucionou ata converterse nun sistema de replicación complexo: unha rede de replicadores que comprende cinco tipos de ARN con diversas interaccións, o que apoia a plausibilidade dun escenario de transición evolutiva previsto desde hai moito tempo", dixo Mizuuchi referíndose á hipótese do mundo de ARN.

En comparación con estudos empíricos anteriores, este novo resultado é novo porque o equipo utilizou un sistema de replicación de ARN único que pode sufrir unha evolución darwiniana, é dicir, un proceso de cambio continuo baseado en mutacións e selección natural que se perpetúa a si mesmo.

Este proceso permitiu que xurdisen diferentes características que se adaptaron ao medio para sobrevivir, salientan os investigadores.

"Honestamente, ao principio dubidamos de que moléculas de ARN tan diversas puidesen evolucionar e coexistir", comentou Mizuuchi. “En bioloxía evolutiva, o principio de exclusión competitiva establece que máis dunha especie non pode coexistir se compiten entre si polos mesmos recursos. Isto significa que as moléculas deben establecer unha forma de utilizar diferentes recursos uno tras outro para unha diversificación sostida. Son só moléculas, polo que nos preguntamos se era posible que as especies químicas non vivas desenvolvesen espontaneamente tal innovación”. E iso é o que comprobaron.

Segundo Mizuuchi, “A simplicidade do noso sistema de replicación molecular, en comparación cos organismos biolóxicos, permítenos examinar os fenómenos evolutivos cunha resolución sen precedentes. A evolución da complexidade vista no noso experimento é só o comezo. Deberían ocorrer moitos máis eventos cara ao xurdimento de sistemas vivos”.

Por suposto, aínda quedan moitas preguntas por responder, pero esta investigación proporcionou unha maior comprensión empírica dun posible roteiro evolutivo que un replicador de ARN cedo puido tomar na Terra primitiva.

Mizuuchi conclúe: "estes resultados poderían ser unha pista para resolver a última pregunta que os seres humanos estivéronse a facer durante miles de anos: cales son as orixes da vida?"

FONTE: Eduardo Martínez de la Fe/farodevigo.es

O BIG BANG PUIDO CREAR UN UNIVERSO ESPELLO NO QUE O TEMPO VAI CARA ATRÁS

En novembro de 2018, tres físicos do prestixioso instituto  Perimeter de Física Teórica, en  Waterloo, Canadá, propuxeron unha idea extraordinaria: do Big  Bang non só xurdiu o Universo que coñecemos, senón tamén outro que é ’a súa imaxe no espello’. Un Universo no que todo sucede ao revés e que se expande cara atrás no tempo. Desde o noso punto de vista, en efecto, ese Universo ’alén do Big  Bang’ avanza... cara ao pasado.

Nun artigo publicado entón en ’  Physical  Review  Letters’, os físicos  Latham  Boyle,  Keran Finn e Neil  Turok sostiñan, pois, que o Universo no que vivimos é só unha parte do Universo real, e que de ser así dous dos maiores problemas aos que se enfrontan os físicos (a saber, a materia escura e a inflación) deixarían de ter sentido.

De feito, a materia escura, a misteriosa substancia que dá conta de case un terzo da masa do Universo e que os científicos non conseguen observar, non sería máis que un novo tipo de  neutrino (aínda non observado). E o período de inflación, que expandiu  exponencialmente o tamaño do Universo pouco despois do Big  Bang e cuxo mecanismo aínda se descoñece, sinxelamente deixaría de ser necesario.

Agora, nun novo estudo recentemente aparecido en ’  Annal  of  Physics’, os mesmos investigadores amplían o seu traballo e exploran como sería ese ’  anti Universo’ no que todo vai ao revés. E as súas conclusións son realmente fascinantes. Segundo explica o  astrofísico  Paul  Sutter en ’ Ao vivo  Science’, futuros experimentos para buscar ondas  gravitacionales, ou para precisar a masa do  neutrino, poderían aclarar, nos próximos anos, se ese Universo espello existe ou non realmente.
A  simetría  CPT

No noso Universo rexe un conxunto de  simetrías fundamentais ás que ningunha das forzas da natureza pode escapar. De feito, todas as ecuacións que mellor describen a realidade, desde a Gravitación Universal de Newton á  Electrodinámica de  Maxwell, a Relatividade de Einstein ou a Mecánica  Cuántica axústanse, salvo en raras excepcións, a esas  simetrías fundamentais. O Universo, por exemplo, ’funciona’ igual de ben tanto se o tempo flúe cara adiante coma se supoñemos que o fai en sentido contrario.

As máis importantes destas  simetrías son a Carga (se cambiamos a carga de todas as partículas dunha interacción á súa carga oposta a interacción será a mesma); a Paridade (se observamos a imaxe especular dunha interacción o seu resultado será o mesmo); e o Tempo (se observamos unha interacción cara atrás no tempo, funcionará exactamente igual). Polas súas siglas (’ C’ de Carga,’  P’ de Paridade e ’ T’ de Tempo), a combinación destas tres  simetrías recibe o nome de  simetría  CPT.

É certo que, ás veces, prodúcense violacións, pero ata o de agora ninguén observou unha violación das tres  simetrías ao mesmo tempo. Por iso, no seu novo traballo  Boyle, Finn e  Turok propoñen estender esta  simetría combinada máis aló das forzas da natureza e levala ata o Universo enteiro. En palabras de  Sutter, «a idea estende esta  simetría e en lugar de aplicala só aos ’actores’ do Universo (forzas e campos) aplícaa ao ’escenario’ en si mesmo, o obxecto físico completo do Universo».

Unha simple ollada ’aí fóra’ é suficiente para comprobar que o Universo non é simétrico. E aínda que cambiar nas ecuacións os tres parámetros (Carga, Paridade e Tempo) non altera os resultados de ningunha interacción concreta, o certo é que, en conxunto, no noso Universo o tempo só avanza nunha dirección, o espazo expándese e nunca se contrae e hai moitísima máis materia que  antimateria. É coma se faltáselle ’a outra metade’.

Por iso, explican os autores do estudo, se o Universo segue a  simetría  CPT debe haber por forza un cosmos de imaxe especular que equilibre o noso. Este cosmos tería todas as cargas opostas ás que temos nós, sería a imaxe especular do noso e, desde a nosa perspectiva, retrocedería no tempo no canto de avanzar. O Universo en que vivimos, pois, sería só un de dous ’xemelgos’. E en conxunto, os dous universos obedecerían á  simetría  CPT.
Como sería ese universo ao revés?

Pero que consecuencias tería un Universo así? Segundo os autores do estudo, un universo que respecte a  simetría  CPT expandiríase de forma natural e encheríase de partículas, sen necesidade dun período inicial (teórico) de  rapidísima expansión, a inflación, cuxa mecánica é incerta.

E segundo, ese universo simétrico engadiría, segundo explica  Sutter en Ao vivo  Science, algúns  neutrinos á mestura; «Hai tres sabores coñecidos de  neutrinos: o  neutrino electrónico, o  neutrino  muón e o  neutrino  tau.  Extrañamente, os tres ’sabores’ destes  neutrinos son ’zurdos’ (referíndose á dirección do seu xiro en relación co seu movemento). Todas as demais partículas coñecidas pola física teñen variedades de man esquerda e dereita, polo que os físicos preguntáronse durante moito tempo se existen tamén  neutrinos de ’man dereita’ adicionais».

Pois ben, un Universo que respecte a  simetría  CPT require da existencia de polo menos un tipo de  neutrino ’destro’. Un que sería practicamente invisible aos instrumentos dos científicos, e que só influiría no resto do Universo a través da gravidade. Sóalles? Unha partícula invisible que asolaga o Universo e que só interactúa a través da gravidade é a definición perfecta de materia escura...
Nunca poderemos velo

Por desgraza, nunca teremos acceso a ese outro Universo xemelgo porque, en todos os sentidos, se existe estará ’detrás’ do Big  Bang e, por tanto, ’antes’ de nosa propia metade de Universo. De modo que teremos que conformarnos con estudos teóricos. Ou poida que non?

Boyle, Finn e  Turok ofrecen no seu artigo algunhas pistas que poderían levar a observacións que delaten a existencia dese Universo espello. Por exemplo, unha das predicións para este Universo  CPT é que, entre os varios tipos de  neutrinos, debería de existir polo menos un tipo que careza por completo de masa. E dá a casualidade de que, polo menos ata o de agora, os físicos só foron capaces de establecer límites superiores ás masas dos  neutrinos. Se lograsen medir esas masas de forma concluínte e un deles resultase non ter masa en absoluto, sería un gran reforzo para a idea dun universo simétrico  CPT.

Por último, como se dixo, o modelo sostén que nunca ocorreu un evento de inflación. Pero os físicos que cren nela din que a inflación, cando se produciu, debeu de sacudir o espazo dunha forma tremenda, enchéndoo de ondas  gravitacionales. Moitos investigadores están a buscar esas ’ondas primordiais’, pero nun Universo con  simetría  CPT, non deberían existir. Por tanto, se ao final ninguén as atopa, sería outra pista de que o modelo de universo espello  CPT é correcto.

FONTE: José Manuel Nieves/abc.es/ciencia

O QUINTO ESTADO DA MATERIA: A INFORMACIÓN?

Un novo experimento levado a cabo por investigadores da Universidade de Portsmouth, en Inglaterra, podería confirmar a existencia dun ’quinto estado’ da materia no Universo. Se os resultados confírmanse, cambiarían para sempre os resultados da Física tal e como a coñecemos.

Sólido, líquido, gasoso e plasma. Eses son os catro estados da materia que coñecemos. Pero segundo o físico Melvin Vopson, tamén a información ten masa, e todas as partículas elementais, os diminutos ’ladrillos’ que forman todo o que existe, son capaces de almacenar información sobre si mesmas, de forma similar a como o ADN almacena información sobre os seres viventes.

Segundo Vopson, que acaba de publicar os seus resultados en AIP Advances, revista editada polo Instituto Americano de Física, se o seu experimento resulta ser correcto conseguiría demostrar que a información é, precisamente, o ’quinto estado’ da materia. "Sería un momento eureka porque cambiaría a física tal como coñecémola -afirma o investigador- e ampliaría a nosa comprensión do Universo. Pero non entraría en conflito con ningunha das leis existentes da física. Non contradí a mecánica  cuántica, a  electrodinámica, a  termodinámica ou a mecánica clásica. Todo o que fai é complementar a física con algo novo e incriblemente emocionante”.

En traballos anteriores, Vopson xa suxería que a información ten unha masa física, e que é ’o bloque de construción fundamental’ do Universo. E mesmo chegou a afirmar que a información podería ser a escurridiza materia escura, a misteriosa substancia que dá conta de case un terzo da masa do Universo.

"Se asumimos que a información é física e ten masa -prosegue  Vopson-, e que as partículas elementais teñen un ’ADN’ con información sobre si mesmas, como podemos probalo? O meu último artigo trata sobre como poñer a proba estas teorías para que a comunidade científica poida tomalas en serio”.

Representación esquemática do proceso de aniquilación de positróns e electróns. (a) Proceso estándar de aniquilación de positróns e electróns que produce só dous fotóns gamma de 511 keV e (b) proceso de aniquilación de positróns e electróns que produce dous fotóns gamma de 511 keV e dous fotóns adicionais de baixa enerxía a partir do borrado de información / Advances AIP (2022)

No seu experimento, o científico propón un método para detectar e medir a información supostamente contida no interior dunha partícula elemental. E ese método consiste en facer chocar partículas con antipartículas, é dicir, materia co seu correspondente antimateria. Como se sabe, a cada partícula coñecida correspóndelle unha antipartícula, que é exactamente igual a ela excepto pola súa carga eléctrica, que é oposta. Por exemplo, a antipartícula do electrón é o positrón, e a do protón, o anti protón. Dáse a circunstancia de que cando unha partícula de materia atópase coa súa ’imaxe no espello’ de antimateria, ambas se aniquilan nun escintileo de raios gamma.

Segundo explica Vopson, "a información nun electrón é 22 millóns de veces menor que a súa masa, pero podemos medir esa información borrándoa. Sabemos que cando fas chocar unha partícula de materia cunha partícula de antimateria, aniquílanse entre si. E a información da partícula ten que ir a algunha parte cando se aniquila".

O proceso de aniquilación, pois, converte toda a masa restante das partículas en enerxía, normalmente fotóns gamma. Pero calquera partícula que conteña información converterase tamén en fotóns infravermellos de baixa enerxía. No seu artigo, Vopson predí exactamente a enerxía exacta deses fotóns infravermellos resultantes do borrado da información. Agora só trátase de atopalos.

Segundo o investigador, o seu traballo podería demostrar que a información é unha compoñente clave de todo no Universo e daría lugar a un novo campo de investigación en física.

FONTE: José Manuel Nieves/abc.es/ciencia

O PRIMEIRO XENOMA COMPLETO DUN SER HUMANO

Un científico observa a secuencia dun xenoma na pantalla dun ordenador / Andrew  Brookes (GETTY)

O manual de funcionamento dun ser humano está escrito en cada unha das súas células, nunha molécula de ADN duns dous metros de lonxitude, encartada de maneira inimaxinable, coas instrucións para transmitir un pensamento, bailar unha danza ou  tararear unha canción. A primeira lectura absolutamente completa do ADN dunha persoa —o seu xenoma— revelou un mundo descoñecido de secuencias redundantes. Vai contra a intuición, pero estes tramos repetidos no ADN dun ser humano axudan precisamente a que sexa único.

Un equipo científico internacional, denominado Consorcio T2T, publicou onte a primeira secuencia verdadeiramente completa dun xenoma humano. Ata o de agora só logrouse ler o 92%. Os autores comparan a súa tarefa cun xigantesco quebracabezas dunha cidade, no que faltaba por encaixar o 8% das pezas, as do ceo azul, demasiado repetitivas como para atopar o seu lugar. Os avances na tecnoloxía permitiron agora poñer orde neses tramos redundantes.

O xenoma completo dun humano é un texto de 3.055 millóns de letras (ATTGCTGAA…), no que cada letra é simplemente a inicial dun composto químico con diferentes cantidades de carbono, hidróxeno, nitróxeno e osíxeno. O C, por exemplo, é citosina (C₄H₅N₃O). Se se imaxina este manual de funcionamento como un soado poema de Antonio Machado, ata o de agora a tecnoloxía permitía ler tramos curtos, como “camiñante, non hai”, “camiño”, “faise”, “camiño ao andar”, “ao andar”, “faise camiño”. Era complexo ordenar as frases e case imposible pescudar que o verso “camiñante, non hai camiño” estaba repetido dúas veces. As novas tecnoloxías, como os secuenciadores da empresa británica Oxford Nanopore, permiten ler millóns de letras seguidas, mentres que a plataforma estadounidense PacBio logra unha lectura en alta definición de ata 20.000 letras. É como poñerse unhas lentes para ver de preto.

O primeiro xenoma completo dunha persoa engade 200 millóns de letras ao poema humano e corrixe miles de erros da actual secuencia de referencia, publicada en 2001 e actualizada desde entón. O ADN dunha célula está repartido en 46 paquetes, denominados cromosomas, que á súa vez se dividen en tramos, chamados xenes. No exemplo do poema, o xene sería un verso: “Camiñante, non hai camiño”. Algúns destes xenes son instrucións para fabricar proteínas, como algunhas hormonas ou os anticorpos que nos defenden dos virus. O xenoma completo, publicado onte na revista Science, inclúe 99 xenes aparentemente vinculados a proteínas, ata o de agora descoñecidos, e outros 2.000 presuntos xenes que haberá que estudar en detalle. O Consorcio T2T xa adiantou un borrador dos seus resultados hai case un ano.

O asombroso é que unha persoa pode ter dúas copias dun xene —”Camiñante, non hai camiño, camiñante, non hai camiño”—, pero outro ser humano pode ter 25 copias dese mesmo xene. O Consorcio T2T uniu agora as súas forzas ao Consorcio do Panxenoma Humano de Referencia, outro proxecto internacional que pretende obter os xenomas completos de 350 persoas, de grupos raciais diversos, para entender o papel destas repeticións e para detectar variantes asociadas a enfermidades, como o cancro.

O xenoma de referencia empregado ata o de agora, denominado GRCh38, é unha secuencia, chea de buracos, elaborada a partir de retais do ADN de diferentes persoas. O novo xenoma completo, bautizado T2T-CHM13 e con devanceiros maioritariamente europeos, obtívose dunha mola  hidatiforme, un tumor derivado dun embrión humano que rexeitou o ADN da súa nai e duplicou o do seu pai. Esa ausencia de mestura xenética facilitou a lectura detallada do xenoma.

Os cromosomas teñen forma de X e o punto de unión dos seus catro brazos chámase centrómero. As secuencias ata o de agora descoñecidas concéntranse nestas rexións centrais, esenciais para a multiplicación do ADN durante a división celular e na formación de óvulos e espermatozoides. Os erros nos centrómeros poden provocar abortos espontáneos, malformacións conxénitas e cancro.

Para obter diagnósticos de enfermidades, os médicos e os científicos len fragmentos dos xenomas dos seus pacientes e utilizan o xenoma de referencia para comparar, como se fai nos quebracabezas coa fotografía da cidade con ceo azul na caixa. O equipo do Consorcio T2T xa analizou os xenomas de máis de 3.000 persoas empregando o novo modelo e os seus resultados suxiren que se evitan decenas de miles de erros, por exemplo, en máis de 200 xenes implicados en enfermidades. O Instituto Nacional de Estándares e Tecnoloxía de EE UU afirmou que este xenoma completo pode “dar un gran impulso á investigación dos trastornos xenéticos”, mellorando os diagnósticos a medio prazo.

O Consorcio T2T iluminou tamén a secuencia dos telómeros, unha especie de  capuchóns protectores que constitúen os extremos do X formado por cada cromosoma. Eses telómeros desgástanse e acúrtanse ao envellecer e, ao contrario, crecen nos tumores malignos, cando as células convértense en inmortais.

O xenetista Anxo Carracedo, da Universidade de Santiago de Compostela, tamén celebra que haxa “un xenoma de referencia máis completo”, con información inédita do ADN redundante, cuxo número de repeticións varía tanto entre unha persoa e outra. “Abre a porta a máis estudos que analicen a diversidade destas secuencias repetitivas e poidan relacionalas con enfermidades”, sinala.

FONTE: Manuel Asende/elpais.com

SOBRE A ORIXE DO OSÍXENO NA TERRA

Como puido acumularse o osíxeno na atmosfera terrestre é un dos grandes misterios da ciencia / NASA

Durante os primeiros 2.000 millóns de anos de existencia da Terra, apenas había osíxeno na atmosfera. E aínda que é certo que ao final dese período xa existían algúns microbios capaces de facer a fotosíntese, o osíxeno liberado por eles non era, nin con moito, suficiente para ter un impacto global.

Con todo, hai uns 2.300 millóns de anos todo cambiou, e o osíxeno empezou a acumularse na atmosfera de forma masiva, ata alcanzar os niveis necesarios para que a vida respirase tal e como o facemos hoxe. Os científicos coñecen ese "algo" como Gran Evento de Osixenación (GOE), pero que foi exactamente o que o provocou segue sendo un dos maiores misterios da ciencia.

Agora, un equipo de investigadores do Instituto Tecnolóxico de  Massachusetts ( MIT), acaba de propoñer unha nova hipótese, segundo a cal o osíxeno puido empezar a acumularse grazas ás interaccións entre certos microbios mariños e os minerais dos sedimentos oceánicos. Ditas interaccións, segundo explícase nun artigo publicado en Nature Communications, axudaron a evitar o consumo de osíxeno, o que desencadeou un proceso de amplificación no que máis e máis osíxeno ía quedando dispoñible para acumularse na atmosfera.

O estudo, o primeiro que conecta a evolución de microbios e minerais co Gran Evento de Osixenación, levou a cabo por medio de análises matemáticas e evolutivas. Os investigadores demostraron que, de feito, xa existían microbios antes da gran osixenación, e que eses microbios desenvolveron a capacidade de interactuar cos sedimentos da forma proposta.

"Probablemente -explica Daniel Rothman, autor principal do artigo- o cambio  bioxeoquímico máis importante na historia do planeta foi a osixenación da atmosfera. Mostramos como as interaccións dos microbios, os minerais e a contorna xeoquímica actuaron en conxunto para aumentar o osíxeno na atmosfera”.

Os niveis actuais de osíxeno atmosférico son un equilibrio estable entre os procesos que producen osíxeno e os que o consomen. Antes do GOE, a atmosfera mantiña un tipo diferente de equilibrio, con produtores e consumidores de osíxeno que tamén estaban equilibrados, aínda que dunha maneira que non deixaba moito osíxeno extra para a atmosfera. Pero que podería empuxar ao planeta dun estado estable e deficiente en osíxeno a outro estado estable e rico en osíxeno?

"Se miras a historia da Terra -explica Gregory Fournier, coautor da investigación-, parece que houbo dous saltos, nos que se pasou dun estado estable de pouco osíxeno a un estado estable de moito máis osíxeno: unha vez no Paleoproterozoico, outra vez no Neoproterozoico. Estes saltos non poden deberse a un aumento gradual do exceso de osíxeno. Tivo que haber algún circuíto de retroalimentación que causou este cambio radical na estabilidade”.

En busca dese mecanismo, os investigadores preguntáronse se un ciclo de retroalimentación tan positivo podería provir dalgún proceso no océano que fixo que parte do carbono orgánico non estivese dispoñible para os seus consumidores. O carbono orgánico consómese principalmente a través da oxidación, xeralmente acompañada polo consumo de osíxeno, un proceso mediante o cal os microbios mariños usan osíxeno para descompoñer a materia orgánica. Polo que o equipo preguntouse: Podería haber algún proceso polo cal a presenza de osíxeno estimulou a súa maior acumulación?

Para pescudalo, os autores do estudo elaboraron un modelo matemático que fixo a seguinte predición: se os microbios posuísen a capacidade de oxidar só parcialmente a materia orgánica, esa materia parcialmente oxidada, ou "POOM", volveríase efectivamente "pegañenta" e uniríase  químicamente aos minerais dunha maneira que os protexería dunha maior oxidación. Por tanto, o osíxeno que doutro xeito se consumiu para degradar completamente o material estaría libre para acumularse na atmosfera. Os investigadores descubriron que este proceso podería funcionar como unha retroalimentación positiva, proporcionando unha bomba natural para empuxar a atmosfera cara a un novo equilibrio alto en osíxeno.

Para facer fronte á nova pregunta, o equipo buscou na literatura científica e identificou un grupo de microbios que oxidan só parcialmente a materia orgánica nas profundidades do océano na actualidade. Estes microbios pertencen ao grupo  bacteriano SAR202, e a súa oxidación parcial leva a cabo a través dunha encima, a  monooxigenasa de Baeyer-Villiger ou BVMO.

Tras unha análise filoxenética para ver canto tempo atrás podíase rastrexar o microbio e o xene da encima, os investigadores descubriron que esas bacterias tiñan devanceiros anteriores ao GOE, e que o xene da encima podíase rastrexar a través de varias especies microbianas, mesmo antes do Gran Evento de Osixenación. Ademais, tamén acharon que a diversificación do xene, ou a cantidade de especies que adquiriron o xene, aumentou significativamente xusto nos momentos en que a atmosfera experimentou picos na osixenación, unha vez durante o Paleoproterozoico e novamente no Neoproterozoico. A conexión temporal, pois, estaba probada.

En palabras de Haitao Shang, outro dos autores do estudo, "atopamos algunhas correlacións temporais entre a diversificación dos xenes produtores de POOM e os niveis de osíxeno na atmosfera. E iso apoia a nosa teoría xeral”.

Para confirmar esta hipótese, con todo, requirirase moito máis traballo, desde experimentos no laboratorio ata estudos in situ. Pero o novo estudo logrou presentar un novo "sospeitoso" no antigo caso da osixenación da atmosfera terrestre.

“Propoñer un método novo e mostrar evidencia da súa plausibilidade é o primeiro pero importante paso -di  Fournier-. Demostramos que se trata dunha teoría digna de estudo".

FONTE: José M. Nieves/abc.es/ciencia

ACHADO UN DENTES DE XABRE EXTINTO DO TAMAÑO DUN GATO MONTÉS

O investigador Ashley Poust sostén o fósil achado no xacemento. Ao fondo, un cráneo de "Smilodon", un dos macairodontinos máis coñecidos / San Diego Natural History Museum

O fósil achado no xacemento de Santiago Formation (California, Estados Unidos) e bautizado co nome de Diegoalelurus vanvalkenburghae é único: representa o primeiro espécime descuberto en América do Norte dun depredador cun tamaño parecido ao do gato montés actual.

Tan só se conserva a parte inferior da mandíbula, con dentes case intactos que achegan valiosa información sobre o comportamento e evolución dos primeiros mamíferos que tiveron unha dieta baseada exclusivamente en carne (hipercarnivorismo).

Os detalles publicáronse na revista PeerJ.

“Na actualidade, a habilidade para alimentarse só de carne non é tan rara: os tigres, leóns, ou mesmo os osos polares son exemplos claros; se tes un gato, é posible que teñas a un hipercarnívoro na casa”, explica Ashley Poust, coautor do traballo, e investigador do Museo de Historia Natural (NAT) de San Diego, en Estados Unidos.

“En cambio, hai 42 millóns de anos os mamíferos aínda estaban a pescudar como sobrevivir alimentándose exclusivamente de carne”, engade Poust.

Segundo o paleontólogo, un dos maiores avances evolutivos neste sentido produciuse cando algúns mamíferos desenvolveron dentes especializados para cortar carne, unha característica anatómica presente neste fósil recentemente descuberto.

Este depredador prehistórico pertence á subfamilia dos macairodontinos, un misterioso grupo animal extinto na actualidade, sen relación próxima cos carnívoros actuais.

“Sabemos moi pouco sobre eles, así que calquera descubrimento nos achega moita información”, subliña Shawn Zack, investigador da Universidade de Arizona e primeiro autor do estudo.

“Este fósil de Diegoaelurus, relativamente completo e ben conservado, é especialmente útil porque os dentes permítennos inferir a dieta e empezar a entender como se relacionan os macairodontinos entre si”, engade o investigador.

O nome do depredador fai honra ao condado de San Diego, onde se atopou o espécime, e á científica Blaire Van Valkenburgh, expresidenta da Sociedade de Paleontoloxía de Vertebrados, cuxo pioneiro traballo sobre a evolución dos carnívoros influíu nesta investigación, segundo indican os autores.

O D. vanvalkenburghae era do tamaño dun gato montés, pero co queixo óseo orientado cara a abaixo para protexer os seus dentes de sabre superiores. As súas características serían as dun cazador eficiente e relativamente novo. “Non existía nada semellante nos mamíferos desa época”, explica Poust.

“Algúns antepasados dos mamíferos tiñan cabeiros longos, pero o Diegoaelurus e os seus escasos parentes representan a primeira adaptación felina cara a unha dieta baseada exclusivamente en carne, con dentes de sabre na parte dianteira, e dentes de tesoira cortantes —chamados carnais— na parte traseira”, engade o autor. Este animal e os seus parentes representan unha primeira tentativa de hipercarnivoría: o estilo de vida que seguen os felinos actuais.

Segundo os autores, esta é unha potente combinación morfolóxica que varios grupos de animais desenvolveron de forma independente nos millóns de anos transcorridos desde entón.

Ilustración que suxire como puido ser o felino atopado / San Diego Natural History Museum

Con só uns poucos especímenes fósiles procedentes de Wyoming e Asia, os macairodontinos son tan pouco coñecidos que os científicos nin sequera están seguros de se había varias especies convivindo no mesmo período de tempo. “Este achado demostra que eran máis diversos do que pensabamos”, apunta Zack.

“Xa sabiamos que existía un felino de maior tamaño, Apataelurus, que vivía no que hoxe é o leste de Utah. Agora atopamos este espécime máis pequeno que viviu aproximadamente na mesma época, o que indica a posibilidade de que atopemos máis”, engade.

Ademais desta coexistencia solapada, Poust sinala que estes individuos poderían ter compartido espazo con outros dentes de sabre.

“O Diegoaleurus, aínda que antigo, é o máis recente destes depredadores macairodontinos, o que o sitúa a pouca distancia da época en que os seguintes animais felinos chegaron a América do Norte, coñecidos como nimravides ou falsos felinos de dentes de sabre”, sinala.

“Coincidiron algunha vez estes grupos? Competiron polo espazo e as presas? Aínda non o sabemos, pero San Diego está a demostrar ser un lugar sorprendentemente importante para investigar a evolución destes animais prehistóricos”, conclúe Poust.

FONTE: gciencia.com