Curso gratuito sobre el Zika

“In the footsteps of Zika… approaching the unknown” es un curso ofrecido por una plataforma de MOOCs llamada Coursera. El acceso a los materiales es totalmente gratuito. Este curso está en inglés pero muchos de los materiales, como los vídeos, tienen su traducción al español. ¡No te lo pierdas!

Acceso directo al curso aquí: https://es.coursera.org/learn/zika

 

Imagen del mosquito Aedes aegypti portador del virus del Zika propiedad de Muhammad Mahdi Karim obtenida en Wikimedia Commons.

Metamateriales. Medios zurdos

¿Qué son los metamateriales? El prefijo “meta” significa “más allá”, por lo que estas estructuras o materiales presentan propiedades electromagnéticas inusuales, “más allá de las que se encuentran en la propia naturaleza”. Son estructuras artificiales que poseen ciertas propiedades electromagnéticas según el diseño que tengan, siendo estas propiedades distintas a las de sus constituyentes. Según dichas propiedades, el material puede estar o no estar en un rango de frecuencias determinadas y están basadas en estructuras periódicas para cumplir un determinado requisito.

Las propiedades de estos materiales han dado lugar a componentes y sistemas fundamentales en el campo de las antenas, filtros, sistemas de generación de imágenes, estructuras sintonizables, estructuras de alta impedancia, miniaturización de guías de onda/circuitos planos y aplicaciones de THz, es decir, que pueden ser usadas en el espectro de IR y UV-Vis.

Existen varios tipos de metamateriales: Estructura de plasma, Superficies selectivas en frecuencia, Elementos fractales, Conductor magnético artificial, Electromagnetic/ Photonic Band Gap y Medio “zurdo”.

Los metamateriales zurdos presentan una permitividad Ɛ y una permeabilidad μ negativas, por lo que han sido muy estudiados por ingenieros y científicos a lo largo de los últimos años. Un medio zurdo presenta propiedades opuestas a las de un medio convencional, también llamado medio diestro. El campo magnético H ⃗, el campo eléctrico E ⃗y el número de onda ν ⃗ forman una triada zurda, lo cual hace que la luz se propague en sentido contrario al flujo de energía (vector de Poynting S ⃗). En un medio zurdo, este vector y el número de onda tienen sentido opuesto, mientras que en un convencional tienen el mismo sentido. En el medio zurdo, las ondas se propagan hacia la fuente, justamente al revés de lo que ocurre en el convencional, donde la onda se aleja de la fuente. Es por ello que en estos medios las ondas se denominan ondas de retroceso donde la velocidad de fase y de grupo lleva sentidos opuestos.


Debido a que la permeabilidad y la permitividad son negativas, esto supone cambios en el desplazamiento Doppler, en las ecuaciones de Fresnel, principio de Fermat, en el principio básico de la óptica: la ley de Snell. También se puede comprobar a raíz de las leyes de Maxwell, es que el índice de refracción (n) es negativo, como se observa en la siguiente fórmula:

n=-√μƐ

Con ello sacamos también los fenómenos asociados a la propagación de las ondas electromagnéticas y llegamos al coeficiente de reflexión en la interfaz de en un medio zurdo es cero, es decir, para incidencia normal al plano. De aquí llegamos a la inversión de la ley de Snell:

n sin⁡θ=n sin⁡θ

Siendo el ángulo de en el medio zurdo negativo. Lo que significa, que la energía es refractada hacia el mismo lado de la inferida.

Los medios zurdos suelen ser estructuras periódicas simples que presentan unas propiedades físicas en conjunto que difieren de las propiedades de materiales convencionales y son “al gusto” del que los fabrican. A pesar de los átomos y las interacciones diferentes que hay entre ellos (determinan las propiedades del material), desde el punto de vista electromagnético solo es importante la permitividad como la permeabilidad, ya que las ondas electromagnéticas atraviesan los objetos de una forma u otra según la longitud de onda. Aun así, hay restricciones ya que las estructuras dependen de la frecuencia de la onda.

Bibliografía:

Junkin y J. Parron Granados. 2005. Simulación de configuración de medida para la obtención de los parámetros S de metamateriales. ResearchGate. Ver referencia en: https://www.researchgate.net/profile/Gary_Junkin/publication/229014648_Simulacion_de_configuraciones_de_medida_para_la_obtencion_de_los_parametros_S_de_metamateriales_utilizando_FDTD/links/0deec5368b548bb083000000.pdf

Garcia Aguilar, A. 2008. Análisis, diseño y prototipado de una lente plana basada en estructuras metamateriales para antenas. Universidad Politécnica de Madrid (UPM). Ver referencia en: http://oa.upm.es/1631/

Declaran extinto al Puma del este de Norteamérica

Sin avistamientos de ningún ejemplar de esta subespecie de puma desde 1938.

Declarado en peligro de extinción en 1973.

Finalmente, hoy te decimos adiós.

El puma del este de América del Norte o Puma de Wisconsin, un felino que habitaba gran parte del oriente estadounidense y Canadá, será eliminado del Registro Federal de Especies en Peligro de Extinción el 22 de febrero de este año.

Primero fue perseguido por ser una “amenaza para el ganado” para los colonizadores (y por lo bien que quedaba su piel y cabeza en una alfombra). Posteriormente, el aumento de la población humana llevó al declive del hábitat de esta especie, la cual necesita una zona bastante amplia para vivir.

Una subespecie menos, una más sobre nuestras conciencias.

También tenéis más información en:

https://news.nationalgeographic.com/2018/01/north-american-eastern-cougar-mountain-lion-extinct-spd/.

 

Origen: Declaran extinto al Puma del este de Norteamérica

Oferta de contratos predoctorales en biomedicina: tratamiento del síndrome de ojo seco

IT-DED3 ofrece 12 puestos de trabajo en Europa y está buscando candidatos motivados con conocimientos y entusiasmo suficientes para ayudar a este consorcio a progresar en el tratamiento del síndrome de ojo seco. Los candidatos formarán parte de los programas de doctorado de las universidades de acogida y se les contratará durante 36 meses. Ya está abierto el plazo para presentar las candidaturas hasta el 2 de marzo (https://www.uantwerpen.be/en/projects/dry-eye-disease-drug-development/job-openings/)

¿Y si cambiáramos las farolas por árboles?

Vaya idea mas hippie, pensarán algunos. La verdad es que la primera impresión es chocante… pero, ¿y si te digo que podría ser el futuro? ¿Y si pudiéramos eliminar para siempre las bombillas del árbol de Navidad, porque nuestro árbol ya brillara con luz propia? ¿Y si elimináramos algún día las bombillas de las farolas de tu pueblo, y pusiéramos abetos luminiscentes? ¿Y si algún día pudiéramos eliminar la luz eléctrica de todo el mundo, y la cambiáramos por… plantas?

A ti te puede estar pareciendo descabellado, pero el hecho es que actualmente ya puedes comprar una planta bioluminiscente en internet por un precio bastante asequible. ¡El mundo de Avatar podría estar en camino, señores!

Y tranquilo, te vamos a contar como.

La naturaleza siempre ha sido fuente de inspiración para la ciencia. Y es normal, muchos mecanismos y procesos que ocurren en el medio natural suelen encajar como piezas de un puzle en el rompecabezas de muchos científicos por el simple hecho de que funcionan. La biomimesis consiste en tratar de imitar ciertos fenómenos, rutas metabólicas, comportamientos… etc. procedentes de organismos naturales y con ellos dar solución a muchos de nuestros problemas científicos y tecnológicos actuales.

El ejemplo que hoy nos concierna es la bioluminiscencia, fenómeno bien conocido en invertebrados y microbios, como bacterias marinas y algunos hongos.

Captura (1)
Mycena Chlorophos

Esta bioluminiscencia otorga ventajas a los organismos, como defensa ante sus feroces depredadores, comunicación entre especies y en otros casos, favorecer la atracción sexual.

 

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Panellus stipticus

Pues bien, la bioluminiscencia está cobrando importancia hoy en día en el mundo de la biotecnología. Entre todas las propuestas, una muy prometedora es la reproducción de esta propiedad en organismos vegetales. ¿Y esto porqué mola tanto? Pues debido a que el reino Plantae, en su mayoría, no dispone de tal facultad y por tanto el uso de plantas transgénicas podría llegar a suponer un gran progreso en la sociedad actual.

Vale. Pero ¿y cómo se hace? ¿metemos bacterias luminiscentes a las raíces de las plantas y que las absorban? ¿Las rociamos con un spray? Pues no. Los genes purificados y procedentes -entre otros organismos- de la luciérnaga Photinus pyralis, son capaces de codificar la enzima luciferasa y la molécula orgánica compleja, luciferina. Ambas moléculas se encuentran reguladas por los llamados genes lux, que son transfectados mediante Agrobacterium, a las células vegetales (al ADN de los cloroplastos, concretamente) produciendo energía lumínica. Pero esto no es nuevo. De hecho, la primera planta en la que se llevó a cabo este proceso fue la del tabaco hace ya bastantes años.

Captura1
Planta del tabaco transgénica bioluminiscente.

Con un método (aparentemente) tan sencillo, sería brillante -nunca mejor dicho- aplicarlo a nuestra sociedad; una sociedad con un increíble consumo eléctrico actual. No solo hablamos del gasto en sí que conlleva encender una bombilla. Hay que tener en cuenta lo que cuesta llevar la luz hasta tu bombilla. Contaminación por el transporte, gastos de fabricación, el mantenimiento, las reformas que hay que hacer en un edificio para arreglar/poner la luz… los llamados “costes ocultos”. En un mundo protagonizado por las energías no renovables, la iluminación sostenible sería tal descubrimiento que podría marcar un antes y un después en nuestra sociedad.

¿Y quién será el héroe que salve nuestro planeta?

Pues ya hay alguna empresa trabajando en el sector. Uno de los primeros proyectos funcionales fue “Glowing plant”, que salió a la luz a través de la plataforma Kickstarter. Si alguien no conoce Kickstarter, se trata de una plataforma online en la cual se buscan patrocinadores, donativos, etc, y a cambio, puedes llevarte muestras del proyecto novedoso, tecnológico o científico al que prestas tu ayuda. Glowing plant trataba de recaudar 65.000$ para hacer su magia en una Arabidopsis thaliana (Aquí, y en los siguientes artículos de la serie, te enterarás de porqué Arabidopsis thaliana.) y 400.000$ para rosas bioluminiscentes. Concretamente, esta empresa utilizaba un software (Genome compiler) para diseñar las secuencias de ADN por ordenador. El siguiente paso es imprimir con láser el ADN a través de un hardware especializado (Cambrian Genomics). Por último, con una pistola de genes se inserta el ADN creado en el genoma de la planta. Aunque la recaudación fue viento en popa hasta cierto momento (recaudaron 484.013$ y consiguieron 8.433 patrocinadores), parece que el proyecto acabó por hacer aguas. No conseguían su objetivo, y parece que trabajaban a la vez en un musgo fluorescente (Glowing moss), ya que es un organismo más sencillo.

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Esta es Orbella, el Fragant Moss de Glowing Plant.

Pero, como se estaba yendo la cosa de las manos, acabaron intentando vender el Fragant moss (Adivinad; musgo también, pero ¡con olor!) para recuperar la inversión y poder seguir con los proyectos adelante. Sin embargo, desgraciadamente los cultivos se contaminaron, y aunque dicen que siguen trabajando en la planta y en el musgo (fluorescente y con olor), no tiene buena pinta.

 

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Sin embargo no todas las empresas hacen aguas. Bioglow Tech fue fundada en 2007 por  Alexander Krichevsky, empezó a vender plantas bioluminiscentes (Starlight Avatar) en 2013 por unos 300$/planta. Al tiempo la compañía cambió su nombre a GLEAUX, que lleva la segunda generación de plantas bioluminiscentes al mercado, esta vez bautizadas bajo el nombre de CELESTINE, por el módico precio de 59.99$/planta. Aquí puedes comprarla. De hecho, presumen de ser la compañía que lo inventó, no en vano, ya que Alexander K. publicó su artículo en 2010 en PLoS one, y tiene la patente a día de hoy.

En este caso utilizan la planta del tabaco, Nicotiana alata (Solanaceae), apodada Starlight Avatar, fué posible a la introducción del operón lux de bacterias marinas –Photobacterium leiognathi-, en el ADN de la planta.

Starlight Avatar primera planta bioluminiscente del mundo 3
Nicotinia alata + gen de Photobacterium leiognathi = Starlight Avatar. Así se ve por el día (primera imagen) y así por la noche (segunda imagen). Vemos que no toda las partes de la planta quedan iluminadas.

 

Como vemos, a pesar de ser una brillante idea, aún está en pañales. Las plantas dan una leve intensidad, hemos visto proyectos fallidos… sin embargo, aquí entramos nosotros: todos los que estáis leyendo este blog. Los futuros biólogos, científicos, botánicos… o simplemente todos aquellos con curiosidad. Todos aquellos que estudian, o que se informan. Todos los que nos interesamos: los que tenemos una oportunidad de trabajo para colaborar a hacer un mundo mejor.

Lo mejor de que sea una ciencia en desarrollo, es que significa que es una ciencia posible.

 

 

BIBLIOGRAFÍA

          Callaway, E. (2017). Glowing plants spark debate. Nature 498: 15-16.

          GLEAUX® | Beautifully Bioluminescent | Order Celestine™ from GLEAUX®. [online] Available at: http://gleaux.us/buy/ [Accessed 1 Nov. 2017].

          Google Books. (2017). Patent US7663022 – Transgenic bioluminescent plants. [online] Available at: https://www.google.com/patents/US7663022 [Accessed 1 Nov. 2017].

          Hudkins, B. E. (2014). EE.UU. Patente Nº. 8,853,491. Tulsa, OK: U.S. Patent and Trademark Office.

         Kickstarter. (2017). Glowing Plants: Natural Lighting with no Electricity. [online] Available at: https://www.kickstarter.com/projects/antonyevans/glowing-plants-natural-lighting-with-no-electricit?lang=es [Accessed 1 Nov. 2017].

         Koncz, C.; Langridge, W.H.R.; Olsson, O.; Schell, J.; Sza- lay, A.A. (1 990). Bacterial and firefly luciferase genes in trans- genic plants: Advantages and disadvantages of a reporter gene. Developmental Genetics 11: 224-232.

         Medioambiente.org. (2017). La primera planta bioluminiscente del mundo, Starlight Avatar. [online] Available at: http://www.medioambiente.org/2014/01/la-primera-planta-bioluminiscente-del.html [Accessed 1 Nov. 2017].

         Millar, A.J.; Short S.R., Chua N.H.; Kay, S.A. (1992) A novel circadian phenotype based on firefly luciferase expression in transgenic plants. Plant Cell 4:1075–1087.

         Social.glowingplant.com. (2017). Glowing Plant | Seeds. [online] Available at: http://social.glowingplant.com/ [Accessed 1 Nov. 2017].

         Taylor, J. (2017). What is Bioluminescence and Why is it Important? –. [online] The New Home Buyers Network Blog. Available at: http://blog.newinhomes.com/news/what-is-bioluminescence-and-why-is-it-important/ [Accessed 1 Nov. 2017].

 

El poder de la alimentación

El miércoles pasado tuve la suerte de asistir a una charla sobre alimentación y dolor impartida por Laura Isabel Arranz, Doctora en alimentación y nutrición, profesora en la Universitat de Barcelona y directora de Gana Nutrición. La charla estaba orientada a la gestión del dolor en pacientes con enfermedades crónicas como la fibromialgia, pero por la interesante información transmitida de forma divulgativa y aplicable a todo el mundo considero que merece un hueco en este blog.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la salud no es solo ausencia de enfermedad, sino un estado de completo el bienestar físico, psicológico y social. Son muchos los factores que intervienen en la salud, entre los cuales la alimentación juega un papel fundamental. Una buena nutrición nos hace menos susceptibles a determinadas infecciones o a enfermedades como la diabetes tipo II o enfermedades cardiovasculares (Berciano y Ordovás, 2014) y ayuda a combatir otras muchas. Como decía Hipócrates “que la comida sea tu alimento y el alimento tu medicina”.

La alimentación no sólo es una de las vías de exposición a algunos contaminantes como pesticidas o metales pesados, sino que también puede combatir los efectos asociados en muchos casos a dicha exposición, como el estrés oxidativo relacionado con numerosas enfermedades crónicas. Pero, ¿Qué es el estrés oxidativo? Es el desequilibrio entre la producción de especies reactivas del oxígeno (como los radicales libres) y la defensa antioxidante del organismo (Betteridge, 2000). Existe una gran multitud de enfermedades que se han asociado con el estrés oxidativo y la generación de radicales libres (Elejande Guerra, 2001). Una dieta rica en alimentos vegetales con vitaminas antioxidantes puede reforzar las defensas naturales del organismo para combatir el estrés oxidativo y mejorar el estado de salud.

Uno de los temas que se abordaron en la charla fue la importancia de la microbiota intestinal, que nos ayuda no sólo a asimilar mejor muchos nutrientes, sino a evitar las infecciones por cándida (o candidiasis) en el aparato digestivo e incluso a regular los niveles de serotonina (la conocida como “hormona de la felicidad”). Esta hormona posteriormente se transforma en melatonina, la hormona responsable de regular el ciclo del sueño, entre otras cosas. El consumo de yogures con fermentos lácticos y alimentos con fibra como verduras, frutas, cereales integrales, semillas, legumbres y frutos secos contribuyen al buen estado de la microbiota. Por otro lado, entre los alimentos que la ponen en riesgo se encuentran los embutidos, las carnes a la brasa, o los snacks. El estrés, el consumo de tabaco, algunos fármacos y la falta de sueño son otros factores que afectan negativamente a estos microorganismos tan importantes para nosotros.

Del mismo modo, la falta de actividad física, el estrés / ansiedad y el cansancio nos conducen a una mala conducta alimentaria. En ocasiones, el consumo de dulces se hace (consciente o inconscientemente) buscando energía rápida y sensación de bienestar momentánea, sin embargo, estos alimentos están muy ligados a procesos inflamatorios que pueden además empeorar el dolor en enfermedades crónicas.

                                              Dispositiva tomada de la presentación de la Dra. Arranz

La doctora Arranz hizo un repaso de algunas de las dietas que actualmente están muy de moda como la macrobiótica o la alcalina, señalando sus pros y sus riesgos y dando una serie de recomendaciones para evitar déficits nutricionales. Sostiene que lo ideal es la dieta mediterránea con abundancia de vegetales, cereales integrales, semillas, legumbres, frutos secos, pescado azul 2 o 3 veces por semana (preferiblemente de pequeño tamaño para reducir la exposición a contaminantes como el mercurio) y aceite de oliva virgen extra. Considera necesario reducir el consumo de carne roja a alguna vez al mes por su contenido en grasas saturadas y evitar hidratos de carbono refinados y azúcares, alimentos procesados, alcohol, tabaco y café en exceso (y mejor sustituirlo por el té verde que tiene una gran cantidad de antioxidantes). También recomienda sustituir la leche de vaca, menos digestiva y con un bajo valor nutricional, por bebidas vegetales como la de almendras o la de avena. Además, aconseja reducir el consumo de sal y usar especias, siendo especialmente interesante la cúrcuma por sus propiedades antiinflamatorias y antioxidantes.

Y tú, ¿Qué opinas? ¿Estás de acuerdo con estas recomendaciones? ¿Has experimentado cambios en tu salud a raíz de modificar tus hábitos alimenticios?

 


REFERENCIAS:

Berciano, S., Ordovás, J. M. Nutrición y salud cardiovascular. Rev Esp Cardiol. 2014, vol 67, n. 9 pp. 738-47. Disponible en: http://www.revespcardiol.org/es/nutricion-salud-cardiovascular/articulo-resumen/90341408/

Betteridge, D. J. What is oxidative stress? Metabolism. 2000, Feb;49(2 Suppl 1):3-8. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10693912

Elejalde Guerra, J. L. Estrés oxidativo, enfermedades y tratamientos antioxidantes. An. Med. Interna. 2001, vol.18, n.6 pp.50-59. Disponible en: http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0212-71992001000600010&lng=es&nrm=iso.