2017-01-31

Expansión del código genético del ADN

Reanudo estas gotas de datos con pena por haber dejado pasar un verdadero raudal de información en estos últimos tres años que no actualicé mis entradas al blog.

Espero que mis muy estimados lectores disculpen la sequía que tuve aquí y que estén dispuestos a seguir recibiendo estas pequeñas notas. Como lo he hecho desde un principio, continuaré presentando sólo datos de fuentes confiables, que nos dan una idea de los avances del conocimiento humano. Aunque muchas veces no entienda y mucho menos explique estos avances, con lo que sí pueden contar es que los datos incluidos aquí son reales y verídicos y tendrán por lo menos algunas referencias a ellos, en donde podrán hallar información más a fondo de parte de los expertos o los creadores de los mismos. No tomaré más de su tiempo con esta reintroducción y mejor me iré al grano.

La primera noticia científica de este año 2017 que me dejó asombrada fue enterarme que ya hay una versión sintética expandida del código genético de la vida en la Tierra. Resulta que un equipo de científicos, trabajando en varios países y dirigidos por el Prof. Floyd Romesberg, ha logrado añadir dos nuevas "letras" (X e Y) al código genético que consiste naturalmente de sólo cuatro bases que se presentan como dos simples pares: A-T y G-C. Estos dos pares de bases representan la Adenina - Timina y la Guanina - Citosina, con los cuales está codificado todo el ADN (Ácido DesoxirriboNucleico) de todos los organismos de este planeta.

El enorme potencial de este desarrollo en la genética es que se está incrementando la información almacenada en una célula. A muy grandes rasgos, los genes del ADN se valen del ARN (Ácido RiboNucleico) para transferir la información que contienen durante la síntesis de proteínas. Las proteínas a su vez están compuestas de aminoácidos. La naturaleza cuenta con 20 aminoácidos para construir proteínas. Con la información añadida por el nuevo par de bases X-Y se podrá crear un máximo de 172 aminoácidos para formar proteínas, de acuerdo al reporte. Esto implica un mayor número de opciones para crear proteínas que puedan ser utilizadas en el desarrollo de medicamentos en el futuro, entre otros potenciales usos.

Escherichia coli
De E.J. Stewart, R. Madden, G. Paul y F. Taddei [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons

Ya antes se había intentado expander el ADN con este par sintético de bases X-Y, pero no se había logrado estabilizar esa expansión.  (Una de las primeras noticias al respecto, que apareció en el 2014, se titula "La vida puede generarse con ADN artificial: Estudio"). El avance en esta ocasión es que el organismo sintético, basado en la bacteria Escherichia Coli, ha mantenido indefinidamente el nuevo par de bases que se le añadió. Esto significa que es una nueva forma de vida, creada sintéticamente con una versión expandida del ADN.

El reporte "Extra letters added to life's genetic code" publicado por la BBC da un resumen muy breve de éste avance científico. El artículo del periódico The Guardian (publicado en 2017-01-24): "Organisms created with synthetic DNA pave way for entirely new life forms" además de estar más detallado, contiene una serie de diagramas muy útil para apreciar este proceso.  El periódico El Universal de México también reportó esto en el artículo: "Científicos crean primer organismo semisintético "estable"'.

Me maravilla que tan sólo 52 años después de que James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins fueran galardonados con el premio Nóbel de Medicina en 1962, por el descubrimiento de la estructura del ADN (gracias a la imagen de rayos X del ADN tomada por Rosalind Franklin, conocida como la Foto 51) la ciencia haya progresado al punto de aumentar el alfabeto genético. Aunque aún sea sólo un organismo unicelular, se puede considerar como una nueva rama en el árbol de la vida de la Tierra, después de que ésta empezó hace más de tres mil quinientos millones de años (3,550,000,000 años).

Recursos adicionales:

1. Reporte académico del Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) "A semisynthetic organism engineered for the stable expansion of the genetic alphabet" (2017-01-23) (la sinopsis se puede accesar libremente, pero el artículo completo requiere pago):
http://www.pnas.org/content/early/2017/01/17/1616443114

2. Reporte académico en Nature "A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet" (2014-05-07). Además de la sinopsis se puede accesar libremente también una entrevista en audio al Prof. Romesberg, quien explica cómo crearon el organismo usando pares de bases sintéticas, pero el artículo completo requiere pago:
http://www.nature.com/nature/journal/v509/n7500/full/nature13314.html -

3. Artículo original publicado en Nature por J. Watson y F. Crick, "Molecular structure of nucleic acids" (1953-04-25):
http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf

4. Artículo detallado acerca de los inicios de la vida en la Tierra, publicado por American Scientist:
http://www.americanscientist.org/issues/pub/the-beginnings-of-life-on-earth

5. Página de la serie NOVA en PBS acerca de Rosalind Franklin y la Foto 51 "Secret of Photo 51":
http://www.pbs.org/wgbh/nova/photo51/

6. Sitio del laboratorio Romesberg, en donde se puede accesar una gran cantidad de recursos relacionados con las investigaciones y proyectos que se están llevando a cabo no sólo en ésta área, sino en Antibióticos Latentes, Dinámica de Proteínas y Daños y Reparaciones al ADN:
http://www.scripps.edu/romesberg/FRResearchMain.html

7. Plática de TEDMED del Prof. Floyd Romesberg, "Expanding the Genetic Alphabet" (duración de 15 mins.):
http://www.tedmed.com/talks/show?id=529436 o https://www.youtube.com/shared?ci=3-h-BB1_xlM




2014-01-08

Sismos congelados y vórtices polares

Estas gotas de datos me llegaron congeladas y así se han quedado... Creía que ya conocía básicamente todo lo que el invierno conlleva en un lugar como Canadá, pero estaba equivocada. La madre naturaleza todavía tiene muchas cosas que enseñarnos. A pesar de haber vivido más de 30 años en Toronto desconocía lo que significaban los "sismos congelados" ("frost quake" en Inglés) y los vórtices polares.

El sismo congelado que en término más preciso se denomina como "cryoseism" en Inglés (traducido como 'criosismo' en Español) fue lo que primero captó la atención de muchos de los que vivimos en el sur de la provincia de Ontario. Y en mi caso, fue la primera de las dos lecciones de meteorología que he aprendido esta primera semana de Enero.

Un  ejemplo de los efectos de la tormenta de hielo
Toronto, Ont., Dic. 22, 2013

En Wikipedia se define el cryoseism como una repentina fractura en la tierra o rocas heladas que están saturadas de agua o hielo. Cuando el agua drena en la tierra y se congela y expande al bajar la temperatura, se acumula estrés en el suelo hasta que se llega al punto de liberación de ese estrés en leves temblores localizados que se oyen como una explosión o estampido.  El departamento de estudios geológicos del estado de Maine, U.S.A. ofrece también una definición además de una lista de eventos de este tipo, iniciando desde el año 2000.

Otro tipo muy distinto de estos criosismos es el debido a movimientos glaciales súbitos. Tom Irvine publicó el artículo "Ice Quakes" (en la página 7 de la edición de Vibrationdata en Junio 2006) respecto a este fenómeno cuando se debe a movimientos glaciales. Y hay una buena explicación ofrecida durante una entrevista al Prof. John Ebel (director del Observatorio Weston).

Ahora sé que oí estos sismos en la madrugada del 3 de enero, pero como seguían cayéndose las ramas de muchos árboles en esta región desde que tuvimos la tormenta de hielo, lo atribuí simplemente a eso. Al mismo tiempo, se empezó a reportar en la prensa y televisión acerca del gran número de llamadas a las autoridades de gente alarmada por ruidos explosivos buscando información de estos eventos, sobretodo después de la medianoche del 24 de diciembre y fue entonces cuando por fin aprendí que esto era un fenómeno "nuevo" en estos lugares. La cadena de radiodifusión CBC, entre muchas otras, reportó en un artículo los eventos de la madrugada del 3 de enero tanto en Toronto, como en otras ciudades en el área.

El sitio "El Financiero" en México publicó la página: "Canadá registra 'sismos congelados' por baja temperatura" el 7 de enero, en donde se da un buen resumen de estos eventos e incluye además una buena gráfica que explica cómo y por qué ocurre este fenómeno.

La más reciente nota de esta primera lección que nos ha traído el invierno, proviene de la diseñadora de gráficas (y seguidora del tema de la meteorología, como muchos otros canadienses) Ashley King, quien ha creado un mapa en Google que muestra los lugares en donde la gente ha sentido estos sismos de hielo. (Un artículo del National Post ofrece detalles de este trabajo). Hasta el momento se lleva el registro de cerca de 90 entradas. Espero que allí termine la demostración. Me pareció muy interesante y útil poder ver la distribución de reportes de estos sismos congelados. Al menos uno puede corroborar que lo que uno oye es real, lo cual era uno de los objetivos en el diseño de este mapa.

Parte del mapa en Google creado por Ashley King señalando los reportes de criosismos
2014-01-08 

La segunda lección de meteorología que nos ha traído este invierno en Norteamérica es la relacionada al "Vórtice Polar". Resulta que el llamado vórtice polar es un tipo de ciclón persistente en gran escala que se halla en los polos norte y sur. Por cierto, el vórtice polar antártico es una de las causas del crecimiento del agujero de la capa de ozono en el polo sur.

La siguiente gráfica detalla el vórtice polar norte y los efectos que éste produce.

Vórtice del polo norte - Wikimedia Commons, National Sciences Foundation

En particular, las temperaturas tan bajas que hemos tenido en muchas partes de Canadá y los E.U.A. en estos últimos días se deben a los cambios que ha habido en este vórtice. Normalmente es algo estable que se halla directamente sobre el polo norte. Sin embargo, con los cambios en el clima que se han dado esta temporada, lo que estamos presenciando es un desplazamiento del vórtice hacia lugares mucho más al sur del patrón regular. El siguiente dibujo da una buena y simple representación de este fenómeno.


Ondas de Rossby del Jetstream - Wikimedia Commons, dibujo de Benutzer, 2005

En el dibujo de arriba, se señala en color rosa los cambios en la corriente del jetstream, conocida como Corriente en chorro. En color azul representa el aire frío polar. En la primera parte (a) la corriente lleva el flujo normal.  En la parte (b) empieza a fluctuar, hasta que en la (c) se acentúa una "gota" de aire frío que llega mucho más al sur del patrón normal. En otras palabras, las gotas heladas que hemos sentido desde que inició este invierno del 2014.


Recursos Adicionales:

1. Artículo académico de M. Kanao: "Seismic Wave Interactions Between the Atmosphere - Ocean - Cryosphere System and the Geosphere in Polar Regions" del Instituto de Investigaciones Polares de Japón. Este es un estudio de muchos tipos de sismos en las regiones polares - http://www.intechopen.com/download/get/type/pdfs/id/26243

2. Publicación "Seismological Grand Challenges in Understanding Earth's Dynamic Systems" preparada en Dic., 2008 como resultado de una conferencia de trabajo de la comunidad de investigación geofísica y sismológica - http://es.ucsc.edu/~thorne/TL.pdfs/SEISMOLOGICAL_GRAND_CHALLENGES.pdf

2013-12-30

Potencial de la voz humana

Gracias a la conductora de radio y vocalista de jazz Heather Bambrick, tuve la suerte de oír algo que nunca antes había oído en una voz humana: el canto de tres notas simultáneas para "crear un acorde". Había escuchado antes algunos pocos ejemplos de voces que pueden emitir dos notas al mismo tiempo, pero tres, jamás. De hecho, no creía que fuera posible. Sin embargo, la vocalista Lalah Hathaway, ha demostrado que esto es algo humanamente posible.

Lalah Hathaway tiene mucho talento de familia, ya que es hija de Donny Hathaway. Quizás es una combinación de su talento innato y técnica vocal lo que le permite llegar a este insólito e inaudito logro musical. Esto se puede apreciar en el siguiente video en donde ella y la banda Snarky Puppy interpretan la canción "Something" (esta canción aparece en el álbum Family Dinner Volume 1). El estilo de la composición es una combinación de jazz y rhythm & blues (r&b) y el momento en donde se demuestra la  magia es cerca del minuto 6:10. Ella canta el acorde cuatro veces, pero como el profesor de música Paul Vienneau bien dice enseguida, esto es algo que hay que apreciar en su totalidad, dentro de su contexto:

"I listened to it with students at the community college I teach at today. I made them start at the beginning, because technique without context is just a circus trick. It's sleight of hand with no story to build up to the moment of revelation. The tune builds the whole time, from the first seconds, steadily and gradually, until the explosive funky groove when the bassist uses the octave pedal to lift and elevate the tune. On the back edge of that, she does the vocal trick, like an organ comping pads in between her vocal thing. Anyone who just scrubs to 6:10 to hear her trick is missing the magic in it: as a group they bring the audience into their environment, then blows their doors off with a Musical Moment.".




El 7 de Diciembre de este año se anunció por la Academia de la Grabación que organiza los premios Grammy que esta versión de "Something" está nominada para uno de sus premios del 2013, como la mejor ejecución del r&b. Espero que en la ceremonia se les reconozca y se les otorgue su Grammy, pues realmente tanto ella como la banda merecen toda la atención posible.

Aparte del valor musical, el grupo de Snarky Puppy tiene un objetivo muy encomiable: facilitar la educación musical a niños y jóvenes sin privilegios, lo cual hacen tanto durante sus giras como en su "casa". Uno de los fundadores de Snarky Puppy, Michael League, junto con la compañía de discos Ropeadope, diseñaron la marca y la comunidad GroundUP Music en Brooklyn, New York, para lograr este objetivo (al ver el video en YouTube se puede leer acerca de sus actividades). En otras palabras, hay un mundo de razones por las que quisiera que se le diera más difusión a su música. Es música que inspira tanto la mente como el corazón.

2013-07-05

Visitantes y vecinos del Sol

El 2013 nos ha traído varias sorpresas acerca de nuestro sistema solar: hay nuevos visitantes y vecinos cercanos del Sol los cuales desconocíamos.

Para iniciar, al menos tres cometas visitan el Sol este año. Uno de ellos, el Pan-STARRS (nombrado oficialmente C/2011 L4) se descubrió usando el telescopio Pan-STARRS, de allí su nombre. Después de haberse visto en el hemisferio austral, se vió después en el hemisferio norte. El otro, conocido como Lemmon (oficialmente C/2012 F6), por haberse descubierto en el Observatorio del Monte Lemmon, se observó sólo en el hemisferio sur.

El siguiente corto video (de un minuto) creado con fotografía time-lapse (de lapso de tiempo) por Alex Cherney, muestra ambos cometas desde una hermosa perspectiva tomada en Australia.




Hacia finales de este año se verá otro cometa: el ISON (llamado oficialmente C/2012 S1), el cual se espera sea algo espectacular, pues se calcula que pueda llegar a ser brevemente tan brillante como la luna. Eso me resulta difícil de imaginar o visualizar, pero si acaso es así será algo de admirar. Por lo pronto cruzo mis dedos para que las predicciones no fallen como en otras ocasiones.

El cometa ISON fue descubierto en el 2012 por dos astrónomos rusos, Vitali Nevski y Artyom Novichonok, usando un reflector del International Scientific Optical Network (ISON). Muchas veces los cálculos de la brillantez de los cometas no son muy exactos dada su errante naturaleza, pero este visitante promete al menos ser visible directamente sin necesidad del uso de binoculares o telescopios.

La siguiente gráfica muestra la trayectoria del comenta ISON a través de las constelaciones de Géminis, Cáncer y Leo durante este año del 2013. Esta gráfica fue parte del artículo de la NASA: Swift Sizes Up Coment ISON (Mar. 29, 2013), el cual contiene información mucho más detallada al respecto.

Trayectoria del cometa ISON - NASA Goddard Space Flight Center, A. Mellinger

Por último, tenemos también el descubrimiento de dos vecinas del Sol, las cuales forman un sistema binario de "enanas marrón" (brown dwarfs) a 6.5 años luz de nuestro sistema solar. Sólo hay tres estrellas más cercanas al Sol que esta enana marrón binaria. No se habían detectado antes por ser enanas y con muy poca brillantez.

El astrónomo y académico Kevin Luhman las descubrió gracias a sus pacientes y detalladas observaciones con el telescopio espacial de la NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Por eso se les dio el poco atractivo nombre de WISE 1049-5319. Desde 1916, cuando se descubrió a la estrella de Barnard no se conocía algo más cercano al sistema solar.

Como se puede ver en el siguiente diagrama, sólo las estrellas Próxima Centauri, el sistema Alfa Centauri, y la Estrella de Barnard están más cercanas al Sol.

Diagrama de la vecindad del Sol
Creado por Janella Williams, Penn State University

Por último, cabe mencionar que las dos enanas sólo se pueden ver como una sola estrella aun con los avanzados telescopios que existen. La siguiente foto las muestra como una estrella de color amarillo en el centro de la imagen. He allí nuestras "nuevas" vecinas del sistema solar.

Sistema Binario WISE 1049-5319, foto de la NASA, 2010-01-07

Referencias adicionales:

1. Artículos del blog "Observations" de editores de la revista Scientific American. (En este caso ambos son de John Matson):

    "Naked-Eye Comet Pan-STARRS Climbing into Northern Skies"
(http://blogs.scientificamerican.com/observations/2013/03/07/naked-eye-comet-pan-starrs-climbing-into-northern-skies/)

    "Astronomer Locates Previously Unseen Neighbor to the Sun"
(http://blogs.scientificamerican.com/observations/2013/03/11/astronomer-locates-previously-unseen-neighbor-to-the-sun/)

3. Página con resumen del artículo académico de Kevin Luhman: "The Closest Star System Found in a Century"
(http://blogs.scientificamerican.com/observations/2013/03/11/astronomer-locates-previously-unseen-neighbor-to-the-sun/)

4. Enlace al archivo pdf con el artículo académico completo "Discovery of a Binary Brown Dwarf at 2 Parsecs from the Sun" (publicado el 12 de Mar., 2013): http://science.psu.edu/news-and-events/research-papers/LuhmanPaper3-2013.pdf

5. Artículo de NASA Science acerca del cometa ISON "Comet of the Century?"
http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/18jan_cometison/

6. Sitio con información acerca de Descubridores de Cometas (del 2003 at 2010): http://www.perihelio.org/descubri.htm

Literalmente gotas de datos

En esta ocasión puedo decir que ésta nota es literalmente acerca de gotas de datos: gotas de interfaz, de juego y de visualización. No sabría de qué otra forma describir un invento de Japón al cual se le ha dado el nombre de "Aqua Top Display".

La tecnología y la creatividad se han combinado para producir un tipo de "pantalla" de lo más original, que permite la entrada de datos por medio del tacto, pero no es fácil en sí clasificar la idea, ya que tanto la pantalla como la entrada y salida de datos está basada en el medio acuático. En otras palabras, se usa agua opaca tanto para visualizar imágenes como para interactuar con una computadora.

Creo que es mejor ver este breve video en donde se describe la pantalla acuática para dar una idea más clara de este novedoso invento.




El prototipo del sistema "Aqua Top" incluye un proyector, una cámara de profundidad (en este caso la cámara Kinect, producida para el Xbox 360 de Microsoft, en donde se le ha dado otro uso inesperado), una laptop y el agua opaca con sales de baño. Un video de YouTube de cerca de 9 minutos ofrece una explicación más detallada para quienes deseen ver más ejemplos del tipo de juegos y de interacciones que son posibles con este sistema. Allí también se menciona la gran afición que hay en Japón para los baños de tina, lo cual motivó a Yasushi Matoba, junto con Yoichi Takahashi, Taro Tokui, Shin Phuong y Hideki Koike, a crear este tipo de interfaz con computadora. Es muy probable que este invento no sea muy práctico en el resto del mundo, pero en cierta forma no me sorprendería mucho que llegara a ser popular en Japón.

Yasushi Matoba es candidato al doctorado de la Universidad de Electro-Comunicaciones en Tokyo, Japón con una combinación muy poco usual en sus estudios, pues es ingeniero automotriz con experiencia en biología y arte. Quizá por eso sus inventos son tan originales. Por ejemplo, en la conferencia y exposición del 2012 de SIGGRAPH (Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques de la ACM), él presentó un "monitor" táctil llamado "SplashDisplay" el cual consiste en diminutas cuentas de hule espuma que son lanzadas al aire desde una mesa para representar imágenes con profundidad como si fueran de 3 dimensiones. El artículo "Monitor 'Explota' en Imágenes de 3D" del sitio web de Discovery contiene una explicación breve y fotos del SplashDisplay. Este trabajo ganó también un premio en la categoría de juegos de 3D y entretenimiento en la conferencia Laval Virtual del 2012, en Laval, Francia. Será interesante ver qué otros desarrollos habrá de su parte en el futuro.