Esta semana en la ciencia 13|05

Semana - 1305 - 0

  • La energía en las “trenzas” del sol

  • ¿Cuánto mide un protón?

  • El cambio climático y la resiliencia de los ecosistemas

  • El hambre y la memoria

La energía en las “trenzas” del sol

Semana - 1305 - 1 Trenzas del solAl parecer hay por lo menos dos mecanismos de generación de calor en la atmósfera del sol o corona; las ondas de calor pueden ser un mecanismo prevaleciente en periodos de “calma” solar y pueden contribuir al calentamiento de la corona hasta magnitudes que rondan los 1 500 000 Kelvin; sin embargo, en momentos de actividad coronal se necesita un calentamiento adicional para alcanzar temperaturas superiores, de 2 a 4 millones de Kelvin. Teóricamente se ha propuesto que este calor adicional tiene su origen en la reconexión y desintegración de las “trenzas” magnéticas del sol. A partir de algunas evidencias que así lo sugieren, se ha inferido que esta es la causa de tal fenómeno, sin embargo, esta hipótesis no es aún totalmente aceptada debido a la escasez de observaciones y a la falta de resolución de trenzas magnéticas con amplitud angular de alrededor de 0.2 segundos de arco. Hasta ahora, el trenzado de escala fina ha sido observado en la cromósfera pero no en la corona.

En un artículo publicado esta semana en la revista Nature, J. W. Cirtain y un equipo de investigadores reportan observaciones -en resolución de 0.2 segundos de arco- de una región coronal activa en la que trenzas magnéticas reconectan y disipan suficiente energía para calentar estructuras hasta los 4 000 000 K. Debido a que la duración de sus observaciones sigue siendo corta (cinco minutos), los investigadores refieren que sus resultados no pueden identificar de forma concluyente la reconexión de campo y su relajación subsecuente como el mecanismo dominante en todas las regiones activas pero la energía consecuente a la relajación de campo en el ejemplo analizado es suficiente para el calor detectado.


¿Cuánto mide un protón?

rp=0.84087(39) fm

Semana - 1305 - 2 Hidrógeno muónicoA pesar del diminuto tamaño del protón, es posible medir su radio basándose las distribuciones de su carga y su magnetización. Las mediciones tradicionales del radio del protón se basaban en la dispersión entre protones y electrones y la espectroscopía de hidrógeno.

Recientemente, una medición de precisión de una línea en el espectro del hidrógeno muónico (un átomo constituido por un protón orbitado por un muón, en lugar de un electrón) reveló un radio que no concuerda con el deducido en los estudios de dispersión. Un equipo de investigadores encabezado por Aldo Antognini, del Instituto Max-Planck, examinó una línea espectral distinta de hidrógeno muónico con resultados menos dependientes de los análisis teóricos pero que todavía se muestran inconsistentes con el resultado de dispersión; encontraron que incluso la discrepancia se incrementó. Si bien se hacen evidentes los avances en la precisión con la que se realizan estas mediciones, estos resultados muestran que el dato final está aún por conocerse. El resultado: un radio de carga de 0.84087 femtómetros (1), un orden de magnitud con mayor precisión a mediciones anteriores.

1)     Un femtómetro equivale a una millonésima de un nanómetro; un billón de ellos completarían apenas un milímetro.


El cambio climático y la resiliencia de los ecosistemas

Semana - 1305 - 3 Cambio climáticoSe prevé que el cambio climático incrementará tanto la frecuencia como la duración de las sequías y –si se acompaña de calentamiento sustancial– establecerá un nuevo modelo hidroclimático para muchas regiones. Recientemente se han presentado sequías a gran escala en Norteamérica, África, Europa, Amazonia y Australia, lo cual ha tenido efectos significativos en los ecosistemas terrestres, el balance de carbón y la seguridad alimentaria. En un estudio reciente, Guillermo E. Ponce Campos y un equipo multidisciplinario de una decena de instituciones, comparan la respuesta funcional de la producción primaria neta en dos periodos hidroclimáticos contrastantes; finales del siglo XX (1975-1998) y los más secos y cálidos albores del siglo XXI (2000-2009), tanto en el hemisferio norte como en el sur. Reportan haber encontrado la misma eficiencia de uso de agua (WUE, por sus siglas en inglés) a lo largo de distintos biomas, que van desde pastizales a bosques, lo cual indica una sensibilidad intrínseca del sistema a la disponibilidad de agua en la zonas lluviosas independientemente de las condiciones hidroclimáticas. Encontraron mayor eficiencia WUE en años secos en todos los biomas y un estado nativo mínimo en los años húmedos, común a lo largo de los periodos hidroclimáticos. De acuerdo a los investigadores, esto indica una resiliencia de los biomas a la variabilidad anual asociada con la sequía de principios del siglo XXI; esto es, la capacidad para tolerar precipitación anual baja y responder a subsecuentes periodos de balance hídrico favorable. Refieren que sus resultados permiten crear un modelo conceptual de las propiedades del ecosistema por décadas, y que es aplicable a las alteraciones en las condiciones hidroclimáticas que se prevén para este siglo. Identificar el umbral hidroclimático que puede quebrantar la resiliencia del ecosistema y alterar la eficiencia WUE máxima nos permite predecir las consecuencias de que mayores áreas se vuelvan áridas, comenzando por los pastizales, caracterizados por sus limitaciones hídricas y baja productividad.


El hambre y la memoria

Semana - 1305 - 4 DrosophilaEl cerebro regula la homeostasis de energía en el organismo. Bajo condiciones de escasez de recursos, el cerebro tiene prioridad sobre los órganos periféricos para el aporte de energía.

¿Puede el cerebro disminuir su consumo de energía para favorecer su sobrevivencia?

Dos investigaciones publicadas esta semana en la revista Science abordan el tema y tratan de dar respuestas a esta interrogante así como al tema de la flexibilidad que muestra el cerebro respecto los mecanismos usados para determinada función.

Un trabajo de  Pierre-Yves Plaçais  y  Thomas Preat, de la Escuela Superior de Física y Química Industrial de París, demuestra que el cerebro de Drosophila desconecta específicamente la costosa memoria de largo plazo aversiva (MLP) en condiciones de privación extrema; un estado fisiológico que por otro lado contribuye a la formación de la MLP  apetitiva. Al nivel de circuitos neuronales, oscilaciones lentas funcionan normalmente en pares de neuronas dopaminérgicas para permitir la formación de MLP,  lo que fue suprimido en moscas hambrientas. La activación artificial transitoria  de estas neuronas durante la formación de la MLP en moscas hambrientas se logra, pero a costa de la una sobrevivencia reducida. Esto nos permite plantear que la formación de la Memoria de Largo Plazo está sujeta a una plasticidad adaptativa que ayuda a la sobrevivencia bajo condiciones de escasez de alimento.

La formación de la Memoria de Largo Plazo aversiva en la Drosophila melanogaster requiere entrenamientos múltiples espaciados, mientras que la MLP apetitiva puede formarse con un sencillo entrenamiento. La MLP apetitiva requiere ayuno previo a la formación, lo que incrementa la motivación para la toma de alimento. Sin embargo, un grupo de investigadores japoneses  encabezados por Yukinori Hirano encontraron que el ayuno facilita en general la formación de la MLP; la  formación de la MLP aversiva también ocurrió después del entrenamiento sencillo, cuando el ayuno leve se aplicó antes del este. Ambos tipos de memoria, la  dependiente del ayuno y la dependiente de entrenamiento espaciado, requieren síntesis de proteínas y la actividad de la proteína conocida como CREB (Cyclic adenosine monophosphate response element–binding protein). Sin embargo, la MLP dependiente del entrenamiento espaciado mostró actividad en dos poblaciones neurales – neuronas con forma de hongo y neuronas DAL (dorsal-anterior-lateral) – mientras MLP dependiente del ayuno mostró actividad solo en neuronas con forma de hongo. De esto concluyen los investigadores que las moscas usan mecanismos diferenciados para la formación de memoria a largo plazo, dependiendo de su grado de hambre.


Con información de artículos publicados en Nature No. 7433 del 24 de enero de 2013 y

Science No. 6118 del 25 de enero de 2013

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