Esta semana en la ciencia 12|48

Semana - 1248 - 0

  • Campo acústico convergente en la ecolocación de los murciélagos

  • La mira puesta en los biocombustibles

  • La formación de la Luna a partir de la Tierra, una perspectiva

  • La luz, el ánimo y el aprendizaje

  • Plegamiento de proteínas: Pasado y futuro

Campo acústico convergente en la ecolocación de los murciélagos

La mayoría de los murciélagos ecolocadores muestran una fuerte correlación entre su tamaño corporal y la frecuencia de máxima energía en sus emisiones de ecolocación (pico de frecuencia); las especies más pequeñas usan frecuencias más altas que las grandes. En ocasiones se ha explicado esta relación a partir de la alometría tamaño-señal o por restricciones en la longitud de onda relacionadas con el tamaño de la presa preferida. Jakobsen, Ratcliffe y Surlikke, del Instituto de Biología de la Universidad de Dinamarca, proponen la hipótesis de que los murciélagos más pequeños emiten frecuencias más altas para lograr haces sónicos direccionales y que un ancho variable del haz es fundamental para estos quirópteros. Longitudes de onda más cortas en relación al tamaño del emisor se traducen en haces de sonido más direccionales. Por lo tanto los murciélagos que emiten sus llamados a través de la boca deben mostrar una relación entre el tamaño de la boca y la longitud de onda, en consecuencia los más pequeños emiten más altas frecuencias. En su estudio, que incluyó una sala de vuelo que emulaba un hábitat cerrado, encontraron que seis especies distintas (con tamaños que van de los 4 a los 21 gr) producían haces sónicos extraordinariamente similares en forma y tamaño. Se observa entonces que los murciélagos adaptaron sus llamados para lograr similares “campos visuales” acústicos. Proponen que la necesidad de direccionalidad ha sido un obstáculo significativo en la evolución de la ecolocación, lo cual explica la relación entre el tamaño del murciélago y la frecuencia del llamado. Los resultados sugieren que la ecolocación es un sistema dinámico que permite a las diferentes especies, independientemente de su tamaño, convergir en campos visuales óptimos en respuesta al hábitat y a la tarea.


 

La mira puesta en los biocombustibles

 

Uno de los principales retos para el incremento de la producción de biocombustibles es el desarrollo de métodos efectivos y económicos para la descomposición de celulosa en azúcares, para su posterior fermentación. Ding y su equipo han utilizado distintos tipos de microscopía para comprender los detalles de cómo la celulasa desempeña su tarea, con el fin último de optimizar el procedimiento. Después de eliminar la lignina, celulasas fúngicas penetraron la estructura porosa restante de la celulosa más eficientemente que los complejos multi-enzimáticos derivados de bacterias. Sin embargo, este comportamiento depende de un esquema de extracción de lignina que preserve la arquitectura original de la celulosa.

 


La formación de la Luna a partir de la Tierra, una perspectiva

Se considera que la luna se formó a partir de que un planeta del tamaño de Marte impactó la Tierra hace unos cuatro mil quinientos millones de años. Sin embargo, mientras que la luna tiene una composición similar a la de la Tierra, el planeta que chocó habría tenido una distinta. Modelos anteriores asumían que el impacto había dejado al sistema Tierra-Luna con el mismo momento angular que tiene actualmente. Cuk y Stewart muestran que el momento angular del sistema Tierra-Luna pudo haber disminuido a la mitad después del impacto que lo formó, abriendo la puerta a nuevos modelos del evento. Por ejemplo; hay simulaciones que sugieren que impactos de alta velocidad en una Tierra joven que gira rápidamente llevaría a una Luna formada principalmente del manto terrestre. Canup, por otra parte, consideró impactos de baja velocidad entre planetas con masa similar a la proto-Tierra, lo cual podría generar una Luna y una Tierra con composiciones similares.


 

La luz, el ánimo y el aprendizaje

 

El ciclo solar diario permite a los organismos sincronizar sus ritmos circadianos y ciclos sueño-vigilia en el nicho temporal correcto. Cambios en la duración del día, en horarios de trabajo o los viajes transmeridianos conducen a alteraciones anímicas y perturbaciones en la funciones cognitivas. La privación del sueño e interrupciones del ciclo circadiano están presentes en desórdenes asociados con patrones irregulares de exposición a la luz. Sin embargo, no queda claro si la luz afecta directamente el estado de ánimo y la cognición. En su estudio, Legates y un equipo de investigación de la universidad Johns Hopkins en Maryland muestran, usando un ciclo de aberración luz-oscuridad que no afecta la cantidad o calidad del sueño ni provoca cambios en el sistema circadiano, que la luz regula directamente comportamientos relacionados con el estado de ánimo y funciones cognitivas en ratones. Animales expuestos al ciclo de luz aberrante mantienen los ciclos diarios de corticosterona pero los niveles generales se incrementan. A pesar de mantener sus ritmos circadianos y de sueño normales, estos animales mostraron comportamientos de “tipo depresivo” y alteraciones en la potenciación a largo plazo del hipocampo y en el aprendizaje. La administración de antidepresivos restablece funciones relacionadas con el aprendizaje en los ratones expuestos a los ciclos de luz, lo que sugiere que la afectación anímica es anterior a los problemas de aprendizaje. Para determinar los circuitos retinales que subyacen a estas afectaciones, se examinaron las consecuencias de la exposición a la luz en el comportamiento de animales con déficit de ganglios fotosensitivos retinales. En ellos, el ciclo de luz aberrante no afectó el ánimo ni el aprendizaje a pesar de contar con ganglios retinales convencionales y de tener la capacidad de detectar luz para formar imágenes. Estos resultados, de acuerdo a los autores, demuestran la capacidad de la luz para influir en funciones cognitivas y conductuales directamente a través de las células intrínsecamente fotosensitivas.

 


Plegamiento de proteínas: Pasado y futuro

Hace cincuenta años el premio Nobel de química fue otorgado a Max Perutz y John Kendrewe por determinar la estructura de las proteínas globulares. Desde que vieron por primera vez su estructura de mioglobina, los científicos han tratado de entender el plegamiento de proteínas. Dill y MacCallum han revisado el progreso que se ha logrado en tres interrogantes fundamentales: ¿Cuál es el código que relaciona secuencia y estructura?, ¿cómo se pliegan tan rápido las proteínas? y ¿puede usarse la computación para predecir la estructura de las proteínas? Aun cuando se ha llegado de alguna manera a responder estas preguntas, nuevas interrogantes se generan. Ya no es útil hablar de “resolver el problema del plegamiento de proteínas”; este tópico se ha convertido en un campo de investigación respecto al cual los próximos cincuenta años prometen ser tan emocionantes como los más recientes.


Con información de artículos publicados en Nature No. 7425, del 22 de noviembre de 2012 y Science No. 6110, del 23 de noviembre de 2012.

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