Brian Greene: The search for hidden dimensions

Brian Greene explains how extra dimensions may solve several problems in physics, and gives his stance on the possibility of a "multi-verse".

Fuente: Richard Dawkins foundation.

Designing gene

Stephanie Mitchell/Harvard Staff Photographer

Harvard Professor Hopi Hoekstra (left) and research associate in the Department of Organismic and Evolutionary Biology Marie Manceau have found that a gene called agouti governs color patterns in deer mice, the most widespread mammal in North America, and may also be responsible for color pattern in a wide variety of species.

Scientists at Harvard University are moving closer to answering some age-old questions.

How did the leopard get its spots? How did the zebra get its stripes?

The answer may be a gene called agouti, which the Harvard team has found governs color patterns in deer mice, the most widespread mammal in North America. This gene, found in all vertebrates, may establish color pattern in a wide variety of species, a process that has been poorly understood at both the molecular and the evolutionary level.

“The question of how color patterns are established in vertebrates has been a black box,” says Marie Manceau, a research associate in Harvard’s Department of Organismic and Evolutionary Biology and lead author of a paper appearing this week in the journal Science. “Taking advantage of the simple color pattern of deer mice — which have a dark back and a light belly — we showed that small changes in the activity of a single pigmentation gene in embryos generate big differences in adult color pattern.”

Manceau and senior author Hopi E. Hoekstra found that color patterns in these mice rely on the establishment of an embryonic “pre-pattern” of agouti expression. In the mice they studied, this took place midway through gestation — just 12 days after conception, well before the first pigments are ever produced in the skin.

Agouti had previously been known to affect the type of pigment found in vertebrate fur, feathers, and scales: Little expression of the gene in adults results in the production of dark pigments, while robust agouti activity generally yields light pigment production. But Manceau and Hoekstra found that subtle changes in the gene’s embryonic activity can also make a profound difference in the distribution of pigments across the entire body.

“During embryogenesis, agouti is expressed in the belly, where it delays maturation of the cells that will eventually produce pigments,” says Hoekstra, John L. Loeb Associate Professor of the Natural Sciences at Harvard. “This leads to a lighter-colored belly in adults, which is the most common color pattern across a wide variety of vertebrates, from fish to antelope.”

Beyond color patterning, this study highlights how genetic and developmental mechanisms underlying trait variation can affect the evolution of natural diversity: Even small changes in agouti gene expression can establish a completely new color pattern. In deer mice, natural selection drives changes in the amount and place of agouti expression, which in turn results in new color patterns that can camouflage animals from visual predators in habitats including dark forests and light sandy beaches.

“It is hard not to speculate that agouti plays a role in generating more complex patterns — from stripes to spots — in a diversity of vertebrates,” Hoekstra says.

Manceau and Hoekstra now plan to continue researching the molecular basis of animals with more complex color patterns, such as zebra mice, chipmunks, thirteen-lined ground squirrels, and perhaps eventually even leopards and zebras.

“Are the same pre-patterning mechanisms we see in deer mice also involved in the formation and evolution of more complex pigment patterns, like the racing stripes of chipmunks?” Manceau asks. “That’s the exciting question now.”

Manceau and Hoekstra’s co-authors on the Science paper are Vera S. Domingues and Ricardo Mallarino, both of Harvard’s Department of Organismic and Evolutionary Biology. Their work was supported by the National Science Foundation and the Portuguese Foundation for Science and Technology.

Fuente: Harvard University.

The map of us

It has been described as “biology’s moonshot.” After 15 years of planning and work by public- and private-sector scientists at 20 centers in six countries, the Human Genome Project delivered what then-President Bill Clinton called “the most important, most wondrous map ever produced by humankind.”

What makes the Human Genome Map especially wondrous is its inward focus. It is the map of us, our portrait at the level of 21,000 genes.

To mark the 10th anniversary of the publication of that portrait, Harvard President Drew Faust will host a panel discussion on the project next week (Feb. 22) in Sanders Theatre.

The panel, featuring a leader of the original project, researchers who have benefited from the effort, and the head of the U.S. Food and Drug Administration, will consider the territory covered since the map was published in the scientific journals Nature and Science, and where researchers hope it will go in the future.

Because of the import of, and interest in, the Human Genome Project outcome and its long-range implications, USA Today, the nation’s largest-circulation newspaper, will be live-streaming the Sanders Theatre panel on its website beginning at 4 p.m. Tuesday. The video will also be available here.

While some observers have questioned whether the $3 billion project has contributed enough tangible benefits to humanity, many scientists say that its impact on genomic and medical research — indeed, on the very conduct of research — has been astounding.

“Today, we are learning at dizzying speed about the interplay of genes and environment in diabetes, heart disease, and other common conditions. In the past three years alone, more than 1,000 genetic risk factors have been found [an increase of perhaps 50-fold], contributing to more than 100 common diseases,” David M. Altshuler, a Harvard Medical School (HMS) professor of medicine and genetics, noted in a commentary in the latest issue of Tech Review. “Such advances would have come far later, if at all, without the Human Genome Project.”

When Altshuler was a student, he was taught “that the parts of the human genome not encoding proteins were ‘junk.’ Today, we know that this junk makes up three-quarters of our functional DNA. Parts of it help exquisitely control where and when genes are active in the body.

“I was taught,” he wrote, “that ‘genetic diseases,’ such as cystic fibrosis, are caused by mutation of a single gene, with only a small handful of these mutations known. Today, precise causes are known for 2,800 of these rare single-gene disorders.”

Altshuler and others have noted that the project also dramatically increased the sharing of scientific data across disciplines, touching off an exponential increase in cross-laboratory, cross-departmental and cross-institutional collaboration. “A body of knowledge is not its only legacy,” wrote Altshuler, who also is the director of the Program in Medical and Population Genetics at the Broad Institute of Harvard and MIT. “It changed the way biological research is performed.”

Writing on the “Initial Impact of the Sequencing of the Human Genome” in last week’s edition of Nature, Eric S. Lander, a leader of the project, president and director of the Broad, an HMS professor of systems biology, and a member of the panel, said that “the past decade has shown the power of genomic maps and catalogs for biomedical research. By providing a comprehensive scaffold, the human sequence made it possible for scientists to assemble often fragmentary information into landscapes of biological structure and function.”

But like the maps produced during the great age of global exploration from the 15th to mid-18th centuries — which proclaimed “here be dragons” in places that had yet to be fully explored — the information provided by the Human Genome Map contains many modern gaps that will only be filled as understanding of the project’s biological, social, and ethical ramifications grows.

The Sanders panel, which will take place at 4 p.m. on Feb. 22, will explore both what has been accomplished since the creation of the Human Genome Map and the ways in which science and society may replace the dragons with additional knowledge and policies. In addition to Lander, the panel will include:

Margaret Hamburg, the commissioner of food and drugs, U.S. Food and Drug Administration, Department of Health and Human Services;

M. Susan Lindee, chair and professor of history and sociology of science, University of Pennsylvania;
Vamsi Mootha, an associate professor of systems biology and of medicine at HMS, and an associate member of the Broad Institute;

Vicki L. Sato, a professor of the practice of molecular and cellular biology, Faculty of Arts and Sciences, and a professor of management practice at Harvard Business School, and former president of Vertex Pharmaceuticals.

The afternoon of Feb. 22 will be especially biology-rich at Harvard. In addition to the panel, C. David Allis, Joy and Jack Fishman Professor and head of the Laboratory of Chromatin Biology and Epigenetics at The Rockefeller University, will deliver a Dean’s Lecture at the Radcliffe Institute for Advanced Study on the related topic, “Beyond the Double Helix: Varying the ‘Histone Code.’ ”

Allis’ presentation, which will take place in the Radcliffe Gymnasium at 3 p.m., will explore the ways in which genes are turned on and off during development and the mechanisms involved in regulating those complex processes.

Fuente: Harvard Gazette, Harvard University

The University of Córdoba (UCO) will hold the International Conference on Industrial Engineering and other Applications of Appl

Principal auditorium at Campus de Rabanales, University of Córdoba.











UCO will hold on June 2010 the "23rd International Conference on Industrial, Engineering and Other Applications of Applied Intelligent Systems". This conference will be devoted to the presentation and analysis of new advances in the Industrial, Engineering or in any other fields related to Intelligent Systems and Knowledge Engineering.

This congress, organized both by the Research Group on Computational Intelligence and Bioinformatics (University of Cordoba, http://www.cibrg.org/) and the International Society of Applied Intelligence (ISAI), will gather world-renown researchers. It is also the first time that UCO holds a relevant highly-ranked congress on Artificial Intelligence.

Apart from specialized sessions, there will be plenary sessions in which the last advancements will be presented in areas such as Biocomputer Technology, the new paradigms in Bioinspired Computing, Forensic Science applications and the new challenges arising from the enormous quantity of information available nowadays.

For further information: http://www.iea-aie2010.org/

Click here for Call for papers

Fuente: Universidad de Córdoba (UCO).

Hidrógeno electrolítico para la gestión de la red eléctrica

"Investigadores de la UPM estudian el papel del hidrógeno en la mejora de la gestión de la Red Eléctrica Española, como sistema de almacenamiento de la energía sobrante de los parques eólicos".















La variabilidad de la demanda a lo largo de las horas del día y las estaciones del año, junto a la generación aleatoria de las fuentes de energía renovable, sitúan al sistema eléctrico español ante un gran reto: es necesario un mayor potencial de almacenamiento para optimizar la producción de la energía eléctrica.

En este contexto, investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid estudian la viabilidad del hidrógeno como vector energético de gestión eficaz de la red. El reto es especialmente relevante en redes relativamente aisladas y con una notable penetración de parques eólicos, como sucede actualmente en España.

El principal problema de todo esto deriva del hecho de que la electricidad es poco almacenable, por lo que debe predecirse la demanda de consumo eléctrico de modo que las plantas puedan hacer un seguimiento y mantener el equilibrio de la red en todo momento. Ello afecta a la estructura y gestión del sistema de generación, donde las nucleares operan en modo base, mientras las térmicas e hidráulicas pueden regularse para ajustar la carga; finalmente, las fuentes renovables tienen prioridad de evacuación, pero con el inconveniente de su variabilidad y disponibilidad, de forma que a veces exceden la demanda y muchas otras precisan de la potencia rodante de centrales térmicas.

Por ejemplo, en una noche ventosa de 2008, Red Eléctrica Española tuvo que ordenar la parada de casi un 40% de los parques eólicos en funcionamiento durante varias horas para evitar la caída de la red. Este tipo de sucesos será mucho más frecuente a medida que aumente la potencia instalada (hasta más de 40 GW previstos en 2020). Mientras, el sistema energético español dispone de grandes reservas de capacidad que únicamente se utilizan en las horas punta o en los momentos de fuerte caída de otras fuentes.

Todo esto implica una mayor necesidad de infraestructuras y dificultad de integración de las energías renovables, por ser intermitentes, aún contando en España con un centro de control modélico en el mundo (CECRE) y con cierta capacidad de bombeo hidráulico.
Almacenamiento para optimizar la producción

Parece pues necesario un mayor potencial de almacenamiento para optimizar la producción de la energía eléctrica. Es ahí donde los investigadores de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial creen que las características del hidrógeno podrían jugar un importante papel y han estudiado su viabilidad aplicándolo a un parque eólico concreto (1). La idea clave es convertirlo en electricidad cuando el viento (o el sol en el caso de los parques solares) no están disponibles, mientras que en horas de mayor potencial la energía sobrante se transformaría en hidrógeno con un electrolizador.

La electrolisis del agua es un proceso relativamente simple y bien establecido, que solo necesita de ciertas mejoras para esta nueva aplicación. La simulación con cargas variables muestra el beneficio que puede alcanzarse utilizando excedentes eléctricos a bajo precio, además de su efecto nivelador sobre los balances de las plantas generadoras. La estrategia consiste en regular la densidad de corriente en cada periodo, teniendo en cuenta el tamaño, eficiencia y dinámica de los equipos.

El análisis del parque eólico indica que puede gestionarse la energía sobrante en un año típico, elevando más de un 12% la potencia del sistema híbrido; el rendimiento global sería del 35%, que representa el porcentaje de energía eléctrica que el sistema es capaz de reintegrar en la red, en caso de que fuese desperdiciada por cualquier circunstancia. Cabe añadir otros factores favorables, como ahorros en reserva y líneas eléctricas, mejor regulación, despliegue de las fuentes renovables y beneficios ambientales de todo tipo.

(1) Gutiérrez, Fernando (2010, October 1). Power management using electrolytic hydrogen. SciTopics. http://www.scitopics.com/Power_management_using_electrolytic_hydrogen.html


Fuente: Universidad Politécnica de Madrid.

Cerebros y maquinas conectados (Redes 74)

Un día será algo corriente llevar chips integrados en el cerebro para solventar incapacidades, para curar o suavizar efectos de lesiones o incluso para mejorar nuestras habilidades mentales y ampliar nuestros sentidos. La cibernética inundará la vida cotidiana poco a poco, sin que nos demos cuenta ni veamos una gran revolución.
Kevin Warwick, profesor de cibernética de la Universidad de Reading -y también ciborg- defiende hoy en Redes la fusión de los seres humanos con las máquinas. Según él, se trata de un paso racional y necesario para sacar más provecho de lo que ya nos dan los ordenadores.

Fuente: Redes para la ciencia.

Venus nos alerta sobre las consecuencias de la geoingeniería

"Por fin se ha encontrado una explicación científica para la misteriosa capa de dióxido de azufre que se extiende a gran altitud en la atmósfera de Venus. Además de proporcionar más información sobre este planeta, nos advierte de los riesgos de la inyección de sulfuros en nuestra atmósfera como posible medida para mitigar el cambio climático".







Por fin se ha encontrado una explicación científica para la misteriosa capa de dióxido de azufre que se extiende a gran altitud en la atmósfera de Venus. Además de proporcionar más información sobre este planeta, nos advierte de los riesgos de la inyección de sulfuros en nuestra atmósfera como posible medida para mitigar el cambio climático.

Venus está cubierto por nubes de ácido sulfúrico que nos impiden observar su superficie. Las nubes se forman entre los 50 y los 70 km de altitud, cuando el dióxido de azufre procedente de los volcanes se combina con vapor de agua para formar gotas de ácido sulfúrico. Cualquier resto de dióxido de azufre a más de 70 km de altitud sería destruido rápidamente por la intensa radiación solar.
Es por este motivo que cuando la sonda Venus Express de la ESA descubrió en el año 2008 una capa de dióxido de azufre entre los 90 y los 110 km de altitud, la comunidad científica se quedó atónita. ¿De dónde procedía ese dióxido de azufre?

Recientemente, las simulaciones realizadas por Xi Zhang, del Instituto Tecnológico de California, Estados Unidos, y por sus compañeros de América, Francia y Taiwán muestran que algunas gotas de ácido sulfúrico podrían evaporarse a gran altitud, dando lugar a ácido sulfúrico gaseoso que sería disociado por la radiación solar, liberando nuevamente moléculas de dióxido de azufre.

“No esperábamos encontrar esta capa de sulfuros a gran altitud, pero ahora somos capaces de encontrar una explicación”, explica Håkan Svedhem, Científico del Proyecto Venus Express para la ESA.

“De todas formas, estos descubrimientos indican que el ciclo atmosférico del azufre es mucho más complicado de lo que se creía”.

Estas conclusiones nos permiten comprender mejor la dinámica atmosférica de Venus, pero también nos advierten de que ciertos mecanismos para mitigar el cambio climático en la Tierra podrían no ser tan efectivos como se pensaba inicialmente.

El ganador del premio Nobel Paul Crutzen propuso recientemente inyectar grandes cantidades de dióxido de azufre en la atmósfera terrestre, a unos 20 km de altitud, para contrarrestar el calentamiento global producido por los gases de efecto invernadero.

Su propuesta se basa en la observación de grandes erupciones volcánicas, en particular de la erupción en el año 1991 del Monte Pinatubo en Filipinas, que inyectó una gran cantidad de dióxido de azufre en la atmósfera. Al alcanzar los 20 km de altitud, el gas formó pequeñas gotas de ácido sulfúrico concentrado, similares a las que se observan en Venus, que se distribuyeron por toda la Tierra. Las gotas formaron una especie de neblina que reflejaba parte de la radiación solar hacia el espacio, reduciendo la temperatura del planeta en unos 0.5°C.

Sin embargo, los estudios sobre la evaporación del ácido sulfúrico en Venus sugieren que esta propuesta para enfriar nuestro planeta podría no ser tan efectiva como se pensaba inicialmente, ya que se desconoce a qué velocidad la neblina protectora se transformaría de nuevo en ácido sulfúrico gaseoso, que es transparente y puede ser atravesado por la radiación solar.

“Debemos estudiar en detalle las consecuencias potenciales de una capa artificial de sulfuros en la atmósfera terrestre”, comenta Jean-Loup Bertaux, de la Universidad de Versailles-Saint-Quentin, Francia, Investigador Principal del sensor SPICAV a bordo de Venus Express. “Venus presenta una enorme capa de sulfuros en su atmósfera, por lo que todo lo que aprendamos sobre nuestro planeta vecino podría ser aplicable a la geoingeniería de nuestro planeta”.

De hecho, la naturaleza ya está realizando el experimento por nosotros, y Venus Express nos permite conocer los resultados sin necesidad de experimentar con nuestro propio planeta.

Fuente: ESA (European Space Agency)

Los físicos crean un superfotón

Unos físicos de la Universidad de Bonn han logrado hacer en su laboratorio algo que hace poco se consideraba imposible: un superfotón, una fuente de luz completamente nueva. Con este descubrimiento se abre potencialmente la vía a la fabricación de láseres ultravioleta y de rayos X, con una aplicación industrial interesante en la producción de chips más potentes que los actuales, con circuitos integrados mucho más complejos en el mismo soporte de silicio. Además, el logro en sí mismo de esta nueva forma de luz, basado en minuciosos experimentos, es interesante desde el punto de vista de la física fundamental. El superfotón es un nuevo estado de la materia, denominado condensado Bose-Einstein (BEC, en sus siglas inglesas), que hasta ahora se había logrado con diferentes átomos, pero nunca con las partículas de la luz, los fotones.

Un BEC es una concentración de átomos o partículas en un espacio tan compacto, a temperaturas ultrabajas, que éstos resultan indistinguibles, pierden su identidad, formando una especie de superátomo o superpartícula. Es un estado cuántico de alta densidad. La idea se remonta a Satyendra Nath Bose y Albert Einstein, en los años 1924-25, pero no se logró producir el primer condensado de este tipo hasta 1995. Seis años después recibieron el Premio Nobel de Física por ello Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle y Carl E. Wieman.

Sin embargo, aunque en principio sería posible, no se había logrado hasta ahora un BEC de fotones sencillamente porque las partículas de la luz, cuando se enfrían a la temperatura requerida, desaparecen. Hasta hace poco parecía imposible enfriar la luz y al mismo tiempo concentrarla, como haría falta para producir un superfotón de este tipo, explican los expertos de la Universidad de Bonn. Jan Klärs, Julian Schmitt y Frank Vewinger y Martin Weitz lo han logrado ahora y explican cómo en la revista Nature. Su truco hace que los fotones, que no tienen masa,se comporten como si fueran partículas con masa.

Este condensado Bose-Einstein fotónico tiene características similares a los láseres pero con una ventaja decisiva: "Hasta ahora no somos capaces de hacer láseres que generen luz de una longitud de onda muy pequeña, es decir, de luz ultravioleta o rayos X, mientras que con el condensado fotónico sería posible", explica Klärs. Aquí entra la potencial aplicación de diseñar nuevos chips, porque en la industria electrónica se usa el láser para grabar los circuitos en el soporte de material semiconductor, pero hacerlo con haces de luz de longitud de onda grande es como pintar con un rotulador de punta gruesa, mientras que un láser ultravioleta o rayos X sería como un rotulador de punta finísima. Así se podrían fabricar chips con más circuitos y mucho más complejos en la misma superficie de silicio, con lo que llegaría "una nueva generación de chips de alto rendimiento y, por tanto, ordenadores más potentes". Los investigadores alemanes apuntan también otras aplicaciones posibles de su superfotón, por ejemplo en la industria fotovoltaica.

En los experimentos, han montado dos espejos altamente reflectantes entre los cuales rebotan los haces de luz, con un pigmento disuelto en medio con cuyas moléculas chocan los fotones. "Durante el proceso, los fotones asumen la temperatura del fluido", apunta Weitz. Aumentan la cantidad de fotones entre los espejos excitando el pigmento con un láser y así logran concentrar las partículas de luz enfriadas harta el punto de que se condensan formando el Condensado Bose-Eintein fotónico o superfotón.

Fuente: El País.

Stem cells and genetic programming : lessons from fundamental research

Female mammals carry two identical sex chromosomes, two X chromosomes, whilst males possess only a single X chromosome.

To avoid the effects of this imbalance, a mechanism is activated in females during embryonic development which ensures the silencing of the genes present on one of the two X chromosomes present in each cell. This mechanism ensures that cells of males and females express equally the genes present on the X chromosome.

The mechanisms responsible for this X-chromosome inactivation are under investigation in the unit of Mouse Molecular Genetics (Institut Pasteur/CNRS URA 2578), headed by Philip Avner. The scientists in this unit have previously identified three factors controlling directly the onset of this process in the embryo. In collaboration with the team of Dr.Ian Chambers at the University of Edinburgh, they have now characterised a further three factors implicated in a complementary second level of regulation.
Interestingly some of these factors have previously been shown to be able to induce adult cells of specialised tissues such as the skin to move towards the undifferentiated or stem cell state. When this ‘deprogrammation’ occurs in female cells it is accompanied by the reactivation of genes on the inactive X chromosome. This suggests that there are common molecular mechanisms between the reactivation of the inactive X and the process of reprogrammation/deprogrammation.

The discovery of scientists from the Institut Pasteur and CNRS by contributing to the identification of these underlying common regulatory mechanisms. underlines the importance of fundamental research for our understanding of the nature of the developmental plasticity of embryonic stem cells, an area of potential major interest for the development of novel therapeutics and public health.
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These works received financial supports from the Agence Nationale de la Recherche Scientifique and the Epigenome European Network of Excellence.

Picture : The inactivated X-chromosom appears in green, via the non-coding ARN Xist, which covers it in the nucleus of each cell of female mammals. © Institut Pasteur

Scientists at the Institute Pasteur and CNRS have identified key regulatory factors controlling one of the critical developmental processes occurring during embryo development : X-inactivation, which ensures the silencing of the genes carried by one of the two X chromosomes present in all cells of female mammals. These regulatory factors are also implicated in maintaining the capacity of embryonic stem cells to give rise to the different tissues which form our organism, such as the skin, liver and brain. And these same regulatory factors are also capable of ‘reprogramming' the genomes of adult cells so that they lose their specialisation and return to the stem cell state. The research published in Nature contributes to our understanding of the fundamentals governing the stem cell state, a knowledge which will be necessary for controlling the differentiation of these cells and developing their use as a base for novel therapeutic stratégies.

Fuente: Instituto Pasteur.

El acelerador LHC inicia la fase de colisiones de iones de plomo

El gran acelerador de partículas LHC, tras varios meses en funcionamiento acelerando y provocando colisiones de protones, ha entrado en la fase de iones pesados, (átomos de plomo a los que se arrancan los electrones). Es una transición prevista en los planes de operación de la máquina científica y se ha hecho, sin problemas, en los últimos días. El cuatro de noviembre, informa el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra) se extrajo el último haz de protones del LHC y comenzaron los preparativos para la nueva carga. Las primeras colisiones de iones pesados se han producido hoy. "La rapidez de la transición a los iones de plomo es una muestra de la madurez del LHC", ha comentado el director del CERN, Rolf Heuer. "La máquina está funcionando como un reloj a los pocos meses del inicio de la operación rutinaria".

Las colisiones de iones de plomo abre una nueva faceta de investigación en el LHC para explorar la materia tal como sería en el estado de altísima densidad del universo en sus primeros instantes. Uno de los objetivos de esta fase de operación del acelerador es crear pequeñísimas cantidades de materia en ese estado, denominado plasma de gluones y quarks y estudiar su evolución, explica el CERN en un comunicado, esta exploración debe aportar nuevos conocimientos acerca de las llamadas interacciones fuertes, que mantienen unidos los quarks para formar neutrones y protones. Cada ion de pomo contiene 82 protones.

Tres de los grandes detectores (Alice, Atlas y CMS) han empezado a registrar colisiones de iones de plomo. Alice, en concreto es un equipo de 10.000 toneladas diseñado específicamente para explorar estas colsiones de iones pesados. El LHC seguirá funcionando con estos haces hasta el próximo 6 de diciembre cuando se parará el acelerador para hacer ajustes técnicos y se pondrá de nuevo en marcha en febrero.

El árbol genealógico humano (5).

Un experimento llevado a cabo en una calle en la ciudad mas cosmopolita del mundo, Nueva York. Empieza en Africa con el amanecer de la humanidad. Viaja a traves de epicas sequias y Eras de Hielo y culmina cuando llegamos a los confines de la Tierra. con el ADN revelaremos como todos estamos conectados por el Arbol Genealogico Humano.

El árbol genealógico humano (2)

Un experimento llevado a cabo en el 2009, en una calle en la ciudad mas cosmopolita del mundo, Nueva York. Empieza en Africa con el amanecer de la humanidad. Viaja a traves de epicas sequias y Eras de Hielo y culmina cuando llegamos a los confines de la Tierra. con el ADN revelaremos como todos estamos conectados por el Arbol Genealogico Humano.

Carter Emmart hace una demo de un atlas 3D del Universo

Durante los últimos 12 años, Carter Emmart ha estado coordinando los esfuerzos de científicos, artistas y programadores para crear una visualización tridimensional completa de nuestro Universo conocido. Él hace una demo de este viaje impresionante y explica cómo se está compartiendo con instalaciones en todo el mundo.

Fuente: TED, Ideas Worth Spreading

Microscopio para ver detalles de media milmillonésima de metro

El ministro de energía de EEUU, Steven Chu, descubre una nueva técnica para medir la distancia entre moléculas

Una nueva técnica de microscopia óptica, capaz de distinguir detalles de media milmillonésima de metro (medio nanómetro) y eficaz para observar moléculas biológicas en acción y medir la distancia entre ellas, ha sido desarrollada por tres científicos en EE UU. Para hacerse una idea de la resolución obtenida basta tener en cuenta que un cabello mide unos 100 nanómetros de diámetro, por lo que la resolución obtenida supone un hito en microscopia óptica, y llega de la mano de un científico poco común, Steven Chu, de 62 años, no sólo por su Premio Nobel de Física (1997), sino porque, desde hace año y medio, es el ministro de Energía de Estados Unidos.

No es el primer artículo científico que el máximo responsable del Departamento de Energía (DOE) publica en Nature desde que asumió el cargo; ya lo hizo el pasado febrero, en colaboración con otros dos investigadores. Por si hay alguna duda acerca de la dirección de esta investigación por parte de Chu, es él el contacto definido por la revista como responsable del trabajo, y el correo electrónico de referencia es de el ministro (the secretary) , en la sede central del DOE.

Existen técnicas como la de microscopia electrónica y la de efecto túnel, por ejemplo, para ver objetos minúsculos, incluso átomos individuales, pero tienen la pega, para muchas aplicaciones, de que hay que someter la muestra a condiciones especiales como ultraalto vacío o congelación. En el caso de muestras biológicas, esto significa que no están en su ambiente, en sus condiciones naturales cuando uno las observa. La ventaja de la microscopia óptica es que no se necesitan esas condiciones especiales y se pueden observar los detalles de las muestras en su ambiente; la desventaja es que se tiene menos resolución. Y ahí es donde apunta, con gran éxito, el trabajo de Chu (Universidad de Stanford) y sus colegas.

Cuando uno mira con un microscopio óptico cosas minúsculas tiene que contar con un límite físico: las cosas no pueden ser mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz, porque entonces no se pueden, no se tiene resolución. Este límite llamado de difracción está en torno a 200 nanómetros y partir de ahí hay que recurrir a técnicas especiales, como marcar lo que uno quiere ver con moléculas fluorescentes. Chu y sus colegas se saltan con mucho ese límite de difracción gracias a un complejo truco mecánico/óptico en su microscopio, con moléculas marcadoras fluorescentes y un sistema de retroalimentación para ajustar la imagen de la muestra en el detector. Ellos explican en Nature cómo logran medir distancias entre moléculas con una resolución de medio nanómetro, lo que significa, explica mejorar en un orden de magnitud la capacidad de la microscopia óptica hasta ahora.

Fuente: El País.

La empresa apoidea instala en Córdoba la primera colmena digital de España.

Esta instalación, ubicada en el Centro de Referencia Apícola de Andalucía, en el Campus de Rabanales (Córdoba), ya se puede consultar por Internet en la web www.e-ruche.fr.

La empresa de base tecnológica Apoidea ha puesta en marcha esta mañana en Córdoba la primera colmena digital de España, una instalación que permitirá monitorizar por Internet una estación de una familia de abejas, -Apis mellifera-, con el objetivo de estudiar en tiempo real la repercusión de la calidad medio ambiental sobre la vida de las abejas.

“Las abejas pueden ofrecer información sobre la concentración de metales pesados, la radiactividad o los pesticidas y por este motivo se utilizan como herramienta de estudio para testar, por ejemplo, los posibles efectos tóxicos de un nuevo producto fitosanitario que una empresa quiere sacar al mercado. Por ley, tienen que realizar una serie de ensayos y demostrar que no son perjudiciales para la salud ni el medio ambiente y para ello se emplean abejas. En nuestro caso, utilizamos la colmena para el efecto contrario. Estudiamos el comportamiento de una colonia de abejas y la evolución de su ciclo biológico para conocer la calidad medioambiental de un punto concreto”, explica José Antonio Ruiz Martínez, director de Apoidea.

Esta colmena digital forma parte del proyecto de I+D titulado Desarrollo y puesta en marcha de una red de estaciones de biomonitoreo con colonias de Apis mellifera para la evaluación a tiempo real de la contaminación urbana en el municipio de Córdoba, financiado por el Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino y el Ayuntamiento de Córdoba.

Cómo funciona

A través de diferentes sensores y equipos (compuesto por 19 sensores y una webcam) se visualizará a través de Internet el comportamiento de esta colonia de abejas, en la que en habitan en verano entre 25.000 y 30.000 abejas mientras que en invierno se reducen a unos 5.000 ejemplares. Además, se observrá la evolución de su ciclo biológico con la recogida de datos sobre el nivel de pecoreo de la colonia, la mortalidad natural o la producida por plaguicidas, el peso de la colonia, la temperatura en el nido de cría y otros datos meteorológicos del entorno.

Con toda esta información recogida se elaborarán mapas urbanos de bioseguridad ambiental, que "sirven para identificar aquellas partes del territorio más seguras para vivir, más apropiadas para planificar determinados usos del territorio o prevenir posibles daños o deterioros ambientales", asegura Ruiz.

Para la instalación de esta estación piloto única en España, Apoidea ha contado con la colaboración del IUT de Bourges de la Universidad de Orleans (Francia).

Red Nacional de Biomonitoreo

Esta primera colmena digital no será, en cambio, la única con la que cuente Córdoba. El director del proyecto prevé instalar una nueva colmena con estas mismas características en el Zoológico de la ciudad para el próximo año. Además, espera ampliar la instalación de este tipo de estaciones por toda la geografía española y crear una Red Nacional de Biomonitoreo para hacer un seguimiento del Síndrome de Despoblamiento, así como de la evolución y repercusiones del Cambio Climático.

“La NASA ya utiliza el pesaje de las colmenas para estudiar las consecuencias del cambio climático. En concreto, analizan las variaciones en los periodos de flujo de néctar, relacionados con el adelanto de floraciones por el aumento de las temperaturas”, señala Ruiz.

Fuente: Andalucía Investiga.

Computer Scientist shows how evolution meets computation in new book

Nature and technology may seem worlds apart, but New York University Computer Scientist Dennis Shasha maintains that the natural world can bolster the capacity of today’s most sophisticated machines. In Natural Computing: DNA, Quantum Bits, and the Future of Smart Machines, Shasha and co-author Cathy Lazere describe the work of 15 pioneers who have successfully harnessed nature’s power in advancing technology.

Increasingly complex processors and software have been utilized to overcome increasingly complex problems, but what happens when technology reaches the cognitive limits of the designers? Instead of trying to design for all scenarios, engineers are designing intelligent machines that synthesize and adapt to the world in which they operate.

Shasha and Lazere recount work in a promising field—natural computing—that has started to yield machines that exceed the capability of traditional technologies. Taking inspiration from life, scientists have learned how to create robots that move intelligently on Mars, spacecrafts that can heal themselves, and even methods to trade successfully on Wall Street—all through an increased understanding of how evolutionary ideas can aid in solving fundamentally non-algorithmic problems.

They also review the work of scientists, such as NYU Chemistry Professor Nadrian Seeman, who has successfully programmed not the behavior of certain types of software, but more significantly, the actions of life’s most fundamental building blocks through a “DNA assembly line.” While this may sound exotic, it can also be practical.

“If you want a device that will repair skin, bones, or arteries,“ authors Shasha and Lazere explain, “it makes far more sense to build the device out of DNA, viruses, or cells, than to build it out of electronics.”

Shasha is a professor at NYU’s Courant Institute of Mathematical Sciences and Lazere, a freelance writer, is a former editor at the Economist Intelligence Unit. They previously co-authored Out of Their Minds: The Lives and Discoveries of 15 Great Computer Scientists (Springer).

For review copies, contact Alice Rha, W. W. Norton & Company, at 212.790.4295 or arha@wwnorton.com.

Fuente: New York University

El Universo, más allá del Big Bang (8).

El universo empezó con una violenta y cegadora explosión que lanzó todo al caos. Desde entonces, nuestros grandes pensadores han tratado de estudiar ese caos para buscar el orden, la lógica y las respuestas al interrogante de nuestro origen. Aprendimos a descifrar las pistas cósmicas de cómo llegamos a existir, avanzando paso a paso, de revelación en revelación. Aristóteles nos dijo que el mundo era redondo. Tolomeo concibió un sistema de planetas, estrellas y sol, mientras que Copérnico puso al sol en el centro de ese sistema. Galileo lo confirmó y Newton explicó lo que lo mantenía unido. Einstein ofreció una perspectiva sobre lo que lo impulsó. Finalmente, Edwin Hubble planteó que todo empezó con el "Big Bang". Durante este espacio conoceremos cómo varias culturas creen que empezó el mundo y cómo terminará todo... y lo que vendrá después. Además, con la utilización de extraordinarios gráficos generados por ordenador recrearemos el asombroso momento en el que todo se inició. En resumen, este documental excepcional plantea una de las grandes preguntas de la historia: ¿Dónde empezó todo?

La concepción sobre el origen de nuestro planeta ha ido cambiando a lo largo de la historia. Esta serie documental explora las intrigas acerca del origen del universo y, según diversas culturas, cómo será el final. Se incluyen entrevistas con los físicos, ingenieros e historiadores más relevantes del momento respecto a esta teoría universalmente aceptada.

Serie documental emitida por History Channel.

El Universo, más allá del Big Bang (7).

El universo empezó con una violenta y cegadora explosión que lanzó todo al caos. Desde entonces, nuestros grandes pensadores han tratado de estudiar ese caos para buscar el orden, la lógica y las respuestas al interrogante de nuestro origen. Aprendimos a descifrar las pistas cósmicas de cómo llegamos a existir, avanzando paso a paso, de revelación en revelación. Aristóteles nos dijo que el mundo era redondo. Tolomeo concibió un sistema de planetas, estrellas y sol, mientras que Copérnico puso al sol en el centro de ese sistema. Galileo lo confirmó y Newton explicó lo que lo mantenía unido. Einstein ofreció una perspectiva sobre lo que lo impulsó. Finalmente, Edwin Hubble planteó que todo empezó con el "Big Bang". Durante este espacio conoceremos cómo varias culturas creen que empezó el mundo y cómo terminará todo... y lo que vendrá después. Además, con la utilización de extraordinarios gráficos generados por ordenador recrearemos el asombroso momento en el que todo se inició. En resumen, este documental excepcional plantea una de las grandes preguntas de la historia: ¿Dónde empezó todo?

La concepción sobre el origen de nuestro planeta ha ido cambiando a lo largo de la historia. Esta serie documental explora las intrigas acerca del origen del universo y, según diversas culturas, cómo será el final. Se incluyen entrevistas con los físicos, ingenieros e historiadores más relevantes del momento respecto a esta teoría universalmente aceptada.

Serie documental emitida por History Channel.

El Universo, más allá del Big Bang (5)

El universo empezó con una violenta y cegadora explosión que lanzó todo al caos. Desde entonces, nuestros grandes pensadores han tratado de estudiar ese caos para buscar el orden, la lógica y las respuestas al interrogante de nuestro origen. Aprendimos a descifrar las pistas cósmicas de cómo llegamos a existir, avanzando paso a paso, de revelación en revelación. Aristóteles nos dijo que el mundo era redondo. Tolomeo concibió un sistema de planetas, estrellas y sol, mientras que Copérnico puso al sol en el centro de ese sistema. Galileo lo confirmó y Newton explicó lo que lo mantenía unido. Einstein ofreció una perspectiva sobre lo que lo impulsó. Finalmente, Edwin Hubble planteó que todo empezó con el "Big Bang". Durante este espacio conoceremos cómo varias culturas creen que empezó el mundo y cómo terminará todo... y lo que vendrá después. Además, con la utilización de extraordinarios gráficos generados por ordenador recrearemos el asombroso momento en el que todo se inició. En resumen, este documental excepcional plantea una de las grandes preguntas de la historia: ¿Dónde empezó todo?

La concepción sobre el origen de nuestro planeta ha ido cambiando a lo largo de la historia. Esta serie documental explora las intrigas acerca del origen del universo y, según diversas culturas, cómo será el final. Se incluyen entrevistas con los físicos, ingenieros e historiadores más relevantes del momento respecto a esta teoría universalmente aceptada.

Serie documental emitida por History Channel.

Scientists discover how ocean bacterium turns carbon into fuel

NOTICIAS INTERNACIONAL

ELIZABETH DOUGHERTY
HARVARD MEDICAL SCHOOL

Reduce. Reuse. Recycle. We hear this mantra time and again. When it comes to carbon—the "Most Wanted" element in terms of climate change—nature has got reuse and recycle covered. However, it's up to us to reduce. Scientists at Harvard Medical School are trying to meet this challenge by learning more about the carbon cycle, that is, the process by which carbon moves from the atmosphere into plants, oceans, soils, the earth’s crust, and back into the atmosphere again.

One of the biggest movers and shakers is the lowly cyanobacteria, an ocean-dwelling, one-celled organism. Pamela Silver, HMS professor of systems biology, and colleagues have uncovered details about how this bacteria fixes, or digests, carbon. These bacteria build miniature factories inside themselves that turn carbon into fuel.

Silver and her colleagues report online in the journal Science that the bacteria organize these factories spatially, revealing a structural sophistication not often seen in single-celled organisms. This regular and predictable spacing improves the efficiency of carbon processing. In the future, an understanding of the mechanisms that govern this spatial organization may help improve the efficiency of designer bacteria engineered to produce carbon-neutral fuels such as biodiesel and hydrogen.

The rod-shaped cyanobacteria are among the most abundant organisms on earth. Forty percent of the carbon in the carbon cycle is reused and recycled through these tiny creatures. To process carbon, cyanobacteria build soccer-ball-shaped structures inside themselves called carboxysomes. These tiny factories absorb carbon dioxide and convert it into sugar, which the bacteria then use to produce energy.

"The ocean is just packed with these bacteria. By studying them, we’re understanding more about how the earth works," said Silver, who is also on the faculty of the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at HMS. "I’m blown away by what's happening in the ocean and what we don't understand about it. There are a lot of things in the ocean that are going to be useful to us."

The research team, led by co-first authors, research fellows David Savage and Bruno Afonso, attached a fluorescent tag to proteins involved in building the carboxysome, then grew the tagged bacteria under a microscope.

The resulting images revealed that, instead of being randomly numbered and haphazardly placed, cyanobacteria build carboxysomes in numbers that scale with their size, and they space the factories evenly along their length. (see image)

The finding adds evidence for new ways to think about bacteria. "We had this idea of bacteria as a bag of enzymes, but that has been completely shattered," said Afonso.

A single protein, called parA, acts as a kind of inner-bacterium stage manager, arranging the carboxysomes in a neat, single-file row, the researchers found. When they disabled the bacteria’s ability to make the protein, the carboxysomes were distributed far more randomly.

The cyanobacteria lacking parA were also less "fit" for survival, said Savage. While wild-type bacteria cells have a consistent number of carboyxsomes, which in turn optimizes carbon processing and fitness, the knockout bacterium created daughter cells whose numbers of carboxysomes ranged from none to an excess. The daughter cells with few or no carboxysomes divide more slowly and also process fifty percent less carbon than daughter cells at the other end of the spectrum. (see video 1)

By tagging parA in wild-type bacteria, they discovered interesting dynamics in the protein. Thousands of parA proteins repeatedly cluster together and shoot quickly from one end of the bacterium to the other. (see video 2)

"It's amazing that you can generate this regularity and symmetry potentially from a single protein," said Savage. "It's amazing that it is somehow tuned by the dynamics of the protein." The researchers have not yet identified the exact mechanism parA uses to govern the spacing.

Many other bacteria also have the parA protein, which is known for separating chromosomes during cell division. "This work highlights how bacteria cobble together spare parts to achieve similar goals such as organization and segregation," said David Rudner, HMS assistant professor of microbiology and molecular genetics, who was not involved in the study.

These findings may help synthetic biologists one day create designer bacteria.

"Knowledge about how cells create and deploy specialized factories like the carboxysome opens the way to creating other kinds of mini factories that could perform useful functions," said Richard Losick, Harvard University professor of molecular and cellular biology, who was not involved in the study.

Silver's lab is looking into whether the carboxysome might be useful for optimizing the production of hydrogen by engineered bacteria. One challenge in designing hydrogen-producing bacteria is that the enzymes that produce hydrogen are sensitive to oxygen. The carboxysome may help solve this problem because its outer shell blocks out oxygen, protecting the enzymes inside from its toxic effects.

Fuente: Hardvard University