Esta semana en la ciencia 12|51

Semana - 1251 - 0

  • La acidez y la vida de la levadura

  • Penetración de hierro en el manto terrestre por inestabilidad morfológica

  • Microcuásares en el vecindario galáctico

  • OLED de alta eficiencia a partir de fluorescencia dilatada

  • Aprendizaje por feromonas

  • Blazares y emisiones de rayos-gamma

La acidez y la vida de la levadura

Semana - 1251 - 1 Saccharomyces cerevisiaeA pesar de que aún no se tienen todas las respuestas ni todas las explicaciones, es conocida -y hasta evidente- la relación entre el envejecimiento y las alteraciones en la estructura y función de las mitocondrias en la mayoría de los eucariontes. Este orgánulo tiene un papel central en el proceso de envejecimiento ya que es juez y parte; es afectado directamente por el decaimiento general de la edad al tiempo que contribuye a dicho proceso. En su artículo, Adam L. Hughes y Daniel E. Gottschling, de la División de Ciencias Básicas del Fred Hutchinson Cancer Research Center, han identificado un vínculo funcional entre vacuolas tipo lisosoma y las mitocondrias en Saccharomyces cerevisiae y muestran que la disfuncion mitocondrial en levadura envejecida se relaciona con un pH vacuolar alterado. Explican que la acidez de las vacuolas declina durante las divisiones asimétricas tempranas de una célula matriz y que la prevención de esta declinación evita la disfunción mitocondrial y extiende su tiempo de vida. Esta extensión puede también ser promovida mediante la restricción calórica, pues contribuye al incremento de la acidez.
Los investigadores se muestran sorprendidos por descubrir que cambios en el pH de las vacuolas no limitan la función mitocondrial por interrupción de la degradación protéica sino por la reducción en el almacenaje de aminoácidos, que depende del potencial de hidrógeno.
Un aspecto interesante del estudio es descubrir que aún cuando la acidez de vacuolas es reducida en células matriz viejas, vacuolas ácidas se regeneran en la progenie lo cual da a las células hijas renovado potencial de vida. De acuerdo a Hughes y Gottschling, sus resultados identifican el pH de las vacuolas como un regulador fundamental del envejecimiento y la funcionalidad mitocondrial, y delinean el mecanismo por el cual la restricción calórica retrasa el proceso de decaimiento por edad. Dado que las funciones de las vacuolas se conservan a través de la evolución, proponen que el pH de lisosoma puede modular la función mitocondrial y su tiempo de vida en otros eucariontes.


Penetración de hierro en el manto terrestre por inestabilidad morfológica

Semana - 1251 - 2 Flujo de hierroEn la región limítrofe núcleo-manto de la Tierra fluidos ricos en hierro interactúan con óxidos y silicatos del manto. Aunque aún no han sido explicados procesos físicos de enriquecimiento de hierro, este puede ocurrir en el fondo del manto, lo cual produce ondas sísmicas de baja velocidad y alta conductividad eléctrica. Se ha visto que el enriquecimiento de hierro de difusión controlada es ineficiente debido a su baja velocidad. Por otro lado, estudios experimentales y observaciones geofísicas muestran que el núcleo tiene un déficit en la saturación de oxígeno, lo cual implica que la zona del manto, adyacente al núcleo, debe presentar carencia de FeO. En el artículo recientemente publicado,  Kazuhiko Otsuka y Shun-ichiro Karato, del departamento de Geología y Geofísica de la Universidad de Yale, muestran que óxidos de Mg y Fe en contacto con líquidos ricos en hierro provocan una inestabilidad morfológica que lleva a los fluidos con hierro a penetrar el óxido. Esta inestabilidad se genera por el gradiente del potencial químico entre dos materiales que no se encuentran amalgamados en equilibrio químico; sugieren que este proceso debe ser común en el interior de la Tierra. Mezclas ricas en hierro pueden ser transportadas de 50 a 100 kilómetros fuera de la región limítrofe manto-núcleo por este mecanismo, lo cual explicaría las regiones ricas en hierro en el manto.


Microcuásares en el vecindario galáctico

Semana - 1251 - 3 Andromeda Galaxy HubbleSe considera que la acreción de gas en agujeros negros con masas de ~5-20 Masas solares es la causante de un grupo de fuentes de rayos-X ultraluminosas, probablemente por medio de discos de acreción. Las emisiones de rayos-X y ondas de radio están acopladas en tales fuentes galácticas; la emisión de radio se origina en un chorro lanzado desde las regiones centrales próximas al agujero, y alcanzan su máxima potencia cuando la tasa de materia entrante alcanza su máximo teórico (el límite Eddington). Sólo cuatro fuentes de este tipo se conoce en la Vía Láctea y la absorción de rayos-X en el medio interestelar dificulta determinar la secuencia causal de eventos que llevan al lanzamiento del chorro. En un nuevo estudio publicado hace unos días, un equipo de investigadores de más de una veintena de instituciones, encabezados por Matthew J. Middleton de la Universidad de Durham, reportan observaciones de una nueva y muy potente fuente de rayos-X en la galaxia M 31 (objeto Messier 31, mejor conocida como Andrómeda), cuyos picos de luminosidad exceden los 10*39 ergios. La luminosidad es extremadamente alta y muestra variabilidad en periodos de tiempo de decenas de minutos. Hacen mención de que la fuente es muy compacta y se alimenta por la acreción de un agujero negro de masa estelar cercana al límite Eddington. El monitoreo constante de rayos-X y ondas de radio de tales fuentes habrá de revelar eventualmente la relación causal entre el flujo de acreción y las potentes emisiones de chorro.


OLED de alta eficiencia a partir de fluorescencia dilatada

Semana - 1251 - 3 - OLEDLa flexibilidad inherente que aporta el diseño molecular ha contribuido de manera significativa a acelerar el desarrollo de una amplia variedad de semiconductores orgánicos en las pasadas dos décadas. Recientemente, hemos podido ser testigos de grandes avances en el desarrollo de materiales para la fabricación de diodos emisores de luz orgánicos (OLED); desde los primeros dispositivos basados en moléculas fluorescentes hasta aquellos que usan moléculas fosforescentes. En los OLED, portadores de carga eléctricamente inyectados se recombinan para formar excitones singlete o triplete en una relación 1:3; el uso de complejos orgánicos-metálicos fosforescentes explota los excitones tripletes no radiactovos y por tanto incrementa la eficiencia electroluminiscente.

Hiroki Uoyama y colegas del centro para la Investigación de la Electrónica y la Protónica Orgánicas, de la Universidad Kyushu en Japón, reportan en su artículo una clase de moléculas orgánicas electroluminiscentes no metálicas, en las cuales la brecha de energía entre los estados de excitación singlete y triplete es reducida por diseño, promoviendo así la conversión-spin-arriba de estados triplete no radioactivos a estados singlete radiactivos mientras se mantienen altas tasas de decaimiento radiactivo, de más de 10*6 decaimientos por segundo. Dicho de otra manera, estas moléculas enganchan tanto los excitones singlete como los triplete para la emisión de luz a través de canales de decaimiento fluorescente, lo que produce una fluorescencia intrínseca con niveles de eficiencia del 90% y alta eficiencia electroluminiscente externa, de más del 19%; lo cual es comparable a la eficiencia lograda en OLED basados en fosforescencia.


Aprendizaje por feromonas

Semana - 1251 - 4 Mr. Darcy and Ms. ElizabethPara muchos mamíferos el uso del olor tiene una significativa importancia para la competencia por la vida; la esencia liberada en la orina tiene funciones comunicativas importantes en la labor de “poner anuncios” tanto para posibles compañeras sexuales como para los competidores. Los animales son capaces de recordar la localización de marcas de olor y con regularidad revisan y “actualizan” esos sitios; lo primero para evaluar la condición y el estatus del autor de la marca y lo segundo para competir. Sin embargo, los mecanismos mediante los cuales los animales son capaces de localizar nuevamente una marca no han sido explicados del todo ya que implican verdaderas proezas debido a las ínfimas cantidades de componentes volátiles depositados y su naturaleza estática. Sarah A. Roberts y colegas de la Universidad de Liverpool reportan un nuevo estudio centrado en la proteina Darcin.
Anteriormente llamada MUP24 (major urinary protein) -y hace unos años rebautizada Darcin en honor a Darcy, el personaje protagónico de Orgullo y Prejuicio, de Jane Austen-, esta feromona es conocida como la responsable de la atracción sexual que provoca el olor de la orina de los machos en sus compañeras.
En su estudio, los investigadores muestran cómo esta proteína no volátil puede condicionar rápidamente la preferencia por sitios recordados entre hembras y machos competidores de tal manera que los animales prefieren pasar tiempo en los sitios aún cuando la esencia ya no está presente. La preferencia espacial aprendida es condicionada a través del contacto con darcin en un primer paso y puede ser recordada por aproximadamente 14 días. Este aprendizaje inducido por la feromona permite a los animales relocalizar sitios de una relevancia social particular y da cuenta de que las feromonas como esta pueden ser potentes estímulos para el aprendizaje social.


Blazares y emisiones de rayos-gamma

Semana - 1251 - 6 Gamma ray burst in blazarLos estallidos de rayos-gamma (GRB, Gamma-Ray Bursts) están asociados con el colapso de estrellas en los agujeros negros. Los blazares son una clase de galaxias activas, alimentadas por la acreción en sus agujeros negros centrales con masas de entre un millón y un millardo de veces mayor que la del sol. R. S. Nemmen y sus colegas del centro Goddard de la NASA muestran que, a pesar de grandes diferencias en la luminosidad y la masa del agujero negro, los chorros producidos en los GRB y los blazares tienen la misma correlación entre la energía cinética transportada por las partículas aceleradas y la energía radiada en el chorro, lo que sugiere que puede haber un mecanismo único para la producción de chorros de energía. El resultado implica, de acuerdo a los investigadores, que la eficiencia de disipación de energía en los chorros producidos en agujeros negros, es similar en ambos casos, lo cual establece una posible analogía física entre los núcleos activos galácticos (AGN) y los GRB.


Con información de artículos publicados en Nature No. 7428 del 13 de diciembre de 2012 y Science No. 6113 del 14 de diciembre de 2012.

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