Noticias científicas que nada tienen que ver con la Medicina

El sueño REM en las arañas / Una estrella de neutrones demasiado ligera / La humanidad consigue desviar la trayectoria de un asteroide / Consecuencias de una guerra nuclear

12/01/2023 Ismael

«El médico que solo sabe medicina, ni medicina sabe»
José de Letamendi y Manjarrés (1828-1897)

Algunas de las noticias científicas más importantes ocurridas en los últimos meses y que nada tienen que ver directamente con la medicina, pero que sería bueno que usted, como médico, conociera

Descubren un estado del sueño parecido al sueño REM en las arañas

El sueño es un estado fisiológico de los seres humanos  que interviene en la restauración física y cognitiva y  que ha sido objetivo de numerosos estudios científicos.  El sueño y las ensoñaciones han cautivado, además, desde  antiguo al ser humano, que los ha identificado con fenómenos  religiosos y filosóficos. Pero el sueño y los estados parecidos al  sueño no solo están presentes en los seres humanos, sino en  el resto de los mamíferos y en otros animales más sencillos,  como los artrópodos, los nematodos e incluso los cnidarios,  como han demostrado varios estudios recientes.

Como es bien sabido, en los mamíferos se han definido dos  estados del sueño, uno acompañado de movimientos oculares  rápidos (o REM, por sus siglas en inglés) y otro que carece de  esos movimientos oculares rápidos (NREM). El primero se caracteriza por una atonía muscular difusa, salvo por pequeños movimientos musculares en las extremidades, y parece muy  importante para el aprendizaje y la memoria. Pero sabemos poco sobre esta fase del sueño en los distintos taxones de vertebrados, salvo en los mamíferos y las aves, que es donde más se ha estudiado.

El principal motivo de esta limitación es que el indicador más destacado del sueño REM es el movimiento de los ojos durante esta fase, y la movilidad ocular solo ha evolucionado en un número limitado de linajes y falta claramente en los insectos y en la mayoría de los artrópodos terrestres. Esto restringe las comparaciones entre las especies. Sin embargo, se da la circunstancia especial de que las arañas saltadoras Evarcha arcuata poseen tubos retinianos móviles para redirigir la mirada y, en  las arañas recién nacidas, estos movimientos pueden observarse directamente a través de su exoesqueleto, que es temporalmente translúcido.

En un trabajo, un grupo de biólogos liderado por Daniela C. Röbler, de la Universidad de Konstanz, se han presentado  pruebas de la existencia de un estado análogo al sueño REM en estas arañas saltadoras, un invertebrado terrestre. Se trata de una araña que se queda suspendida e inmóvil boca abajo en su red durante la noche. Mediante precisos registros de vídeo, han observado episodios periódicos de movimientos de la retina  junto a contracciones de las extremidades y comportamientos estereotipados de curvatura de las patas durante el descanso nocturno de una araña saltadora. Estos episodios de movimientos de la retina observados fueron constantes, incluidos las duraciones y los intervalos regulares, y ambos aumentaron en el transcurso de la noche.

El hecho de que estos comportamientos característicos del sueño REM existan en un linaje tan antiguo y divergente de los mamíferos nos habla de su antigüedad e importancia para la vida superior basada en cerebros visuales.

No sabemos si otros animales con un menor desarrollo visual muestran este tipo de fase REM del sueño, que quizás  se exprese con otro tipo de actividades motoras, y esto nos  hace reflexionar sobre la necesidad de esta fase REM ligada  a la visión óptica. Sin duda, este descubrimiento desafía aún más nuestra comprensión de este estado del sueño y plantea preguntas sobre el cerebro visual y sobre el origen, la evolución  y la función del sueño REM.

Referencia bibliográfica:
Röbler DC, Kim K, De Agrò M, Shamble, PS. Regularly occurring bouts of retinal movements suggest an REM sleep–like state in jumping spiders. PNAS, 2022. https://doi.org/10.1073/pnas.2204754119.

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Una estrella de neutrones demasiado ligera para lo que sería de esperar

Un equipo de astrónomos alemanes del Instituto de Astronomía y Astrofísica de Tübingen liderado por Victor Doroshenko ha descubierto una estrella de neutrones pequeña y sumamente ligera, con un radio de aproximadamente 10 km y una masa de solo el 77% la del Sol.

Las estrellas de neutrones son los objetos de mayor masa conocida en el Universo después de los agujeros negros. Cuando una estrella muy grande, de al menos 8 veces la masa del Sol, agota su combustible nuclear, se colapsa y explota, produciendo una gran luminosidad que llamamos supernova, un fenómeno que muchas veces se ha podido observar a simple vista desde la Tierra. Lo que queda de esa enorme explosión es lo que nosotros llamamos «estrella de neutrones», un objeto compuesto sobre todo de neutrones, aunque contienen además otros tipos de partículas elementales.

Las estrellas de neutrones suelen tener una masa entre 1,4 y 2 veces superior a la del Sol, pero un radio de apenas unas decenas de kilómetros. Se calcula que cada metro cúbico de estrella pesa entre 3 y 6 x 1017 kg, lo que quiere decir que un volumen de un grano de arena de esas estrellas tiene una masa equivalente a la de un avión Boeing 747.

Las estrellas de neutrones han sido muy estudiadas en el pasado gracias a que su abundante emisión de rayos X las hacen relativamente fáciles de identificar. En este caso, el equipo de astrónomos alemanes ha encontrado un objeto muy compacto dentro de un resto de la supernova llamada HESSJ1731-347, algo que parece una estrella de neutrones, pero que tiene un tamaño muy pequeño, de solo 10 km de diámetro, y una masa también muy ligera, de solo 0,77 x 1017. Si se tratara de una estrella de neutrones, como parecen indicar su emisión de rayos X y su ubicación en el resto de una supernova, sería demasiado pequeña y ligera y plantearía un importante dilema.

Alguien podría pensar que quizás el problema esté en las medidas realizadas. Pero las estimaciones del tamaño y la masa de la estrella se han hecho a partir de modelos del espectro de rayos X emitido por la estrella y por una evaluación muy fina de su distancia hasta nosotros a partir del satélite espacial Gaia, que orbita alrededor del sistema Sol-Tierra. Luego no parece plausible que se trate de un error en la determinación de la masa y el tamaño del objeto.

Por lo tanto, el hallazgo de esta estrella extraña plantea dos escenarios. Uno, que se trate de un tipo de objeto estelar muy masivo que no se haya definido antes, una estrella nueva. Los propios autores sostienen que este objeto podría ser un objeto más exótico y aún no descubierto, una estrella hipotética hecha de la misma materia que los quarks, esas partículas elementales que, al combinarse, forman los neutrones y los protones del átomo. Otro escenario es que sea realmente una estrella de neutrones y que nuestra comprensión actual de la física estelar sea incorrecta. En este caso, si se confirmara, estaríamos obligados a reformular nuestras actuales teorías sobre la formación de las estrellas.

En cualquier caso, este curioso descubrimiento ha contribuido a ampliar nuestro conocimiento sobre el estado en que se encuentra la materia densa y fría en el Universo.

Referencia bibliográfica:
Doroshenko, V, Suleimanov V, Pühlhofer G, Santangelo A. A strangely light neutron star within a supernova remnant. Nature Astronomy 2022. https://doi.org/10.1038/s41550-022-01800-1.

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La humanidad consigue por primera vez desviar la trayectoria de un asteroide

Esta noticia del 11 de octubre de este  año no habrá pasado desapercibida a casi nadie por su amplia difusión en los medios habituales, pero es tan importante que no podemos dejar de reseñarla aquí aportando datos concretos. La noticia nos narra que podríamos hacer realidad muy pronto algo que por ahora solo ha sucedido en el cine: evitar la colisión de un meteorito contra nuestro planeta. Aunque hay que tener muy claro que el objetivo aquí fue desviarlo, no destruirlo, como ocurría en la película Armageddon, dirigida en 1998 por Michael Bay.

El pasado 26 de septiembre, la Agencia espacial estadounidense NASA envío al espacio una nave llamada DART (por Prueba de Redireccionamiento del Asteroide Doble, en inglés), de unos 600 kg de peso, para que colisionara con un asteroide llamado Dimorphos de unos 160 km de diámetro que giraba  en torno a otro asteroide de mayor tamaño, de unos 780 km de diámetro.

Ninguno de los asteroides suponía peligro alguno para la Tierra, pero se trataba de explorar nuestra capacidad tecnológica actual  para desviar la trayectoria de un asteroide  para el caso de que en el futuro surja esa necesidad.

La nave fue dirigida por el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins. Como estaba previsto, DART chocó con el Dimorphos, situado a 11 millones de km de la Tierra, a las 01:14 h (hora peninsular española) del día 27 de septiembre de este año a una velocidad de 6,4 km por segundo. El impacto pudo verse a través de una retransmisión de imágenes en blanco y negro captadas por un pequeño satélite italiano llamado LICIA Cube que la NASA hizo públicas.

Antes del impacto, Dimorphos tardaba 11 horas y 55 minutos en orbitar alrededor de su anfitrión Didymos. Varios días después del impacto, los telescopios terrestres mostraron que ahora Dimorphos tarda 11 horas y 23 minutos (con un error de +2 minutos), lo que demostró que su trayectoria se había alterado. Tan solo un cambio de 72 segundos en el tiempo de órbita se hubiera considerado significativo, pero la modificación alcanzada fue mucho mayor.

La misión ha sido un éxito, pero aún quedan muchos datos por recoger. Por ejemplo, se está analizando el efecto eyector adicional de las toneladas de meteorito que salieron hacia el espacio tras el impacto de DART y que produjeron un efecto de retroceso sobre el asteroide que lo desplazó aún más. Este La humanidad consigue por primera vez desviar la trayectoria de un asteroide efecto depende de las características físicas del meteorito, que se están analizando y mejorando a medida que se reciban nuevos datos.

Pero la gran noticia es que este tipo de tecnología ha empezado a mostrarnos que podemos desviar meteoritos de cierto tamaño que puedan suponer un peligro de colisión para nuestro planeta, algo que en un futuro podría marcar la diferencia entre la extinción y la supervivencia de nuestra especie…

Referencia bibliográfica:
El impacto de DART cambió el movimiento de un asteroide en el espacio.
https://www.nasa.gov/press-release/el-impacto-de-dart-cambi-el-movimiento-de-un-asteroide-en-el-espacio

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¿Cuál sería la consecuencia de una guerra nuclear sobre la producción agrícola mundial?

Tras varios meses de guerra entre Rusia y Ucrania, hemos  sentido muchas veces el temor de que el conflicto se  extendiera y acabara en una guerra nuclear a gran escala. Este temor ha llevado a un grupo de científicos de la Universidad de Rutgers en EE. UU. a estudiar cuáles podrían ser las consecuencias específicas de este tipo de guerra sobre la producción agrícola global debido al hollín que expulsaría a la atmósfera el fuego derivado del conflicto.

Los investigadores han analizado seis posibles escenarios bélicos: cinco de ellos, posibles guerras nucleares entre India y Pakistán, y otro, entre EE. UU. y Rusia. Los cálculos se han hecho basándose en el tamaño del arsenal nuclear de cada país. En todos los escenarios, el conflicto duraría una semana. Tras introducir sus datos en un modelo climático, los expertos han calculado la repercusión de esos potenciales conflictos en la producción de cultivos de maíz, arroz, trigo y soja, así como los cambios que sufrirían las tierras de pastoreo y los bancos globales de pesca, todo ello derivado de la reducción de luz solar y del enfriamiento del planeta. 

El escenario menos dañino corresponde a una guerra restringida entre India y Pakistán. Este tipo de conflicto provocaría el paso a la estratosfera de 5-47 millones de toneladas de hollín y un descenso de la producción media de calorías alimentarias mundial de un 7-50% en los cinco años siguientes. En un conflicto entre EE. UU. y Rusia, que generaría el paso a la estratosfera de 150 millones de toneladas de hollín, la producción de calorías alimentarias caería un 90% en un período de tres o cuatro años. Pero el declive en los cultivos sería especialmente grave en las latitudes medias y altas, incluidos EE. UU. y Rusia, grandes exportadores de alimentos, lo que tendría un grave impacto en países importadores de África y Oriente Medio. En el peor escenario bélico posible de guerra entre EE. UU. y Rusia, más del 75% del  planeta sufriría una hambruna.

Los investigadores indican que quedarían por analizar los efectos de una guerra nuclear sobre la cadena alimentaria y sobre la producción de alimentos derivada de la destrucción de la capa de ozono por el calor generado en la estratosfera por las explosiones nucleares, lo que expondría la superficie terrestre a una mayor radiación ultravioleta.

En el estudio, se afirma, además, que el impacto negativo de las perturbaciones climáticas sobre la producción total de cultivos no podría compensarse con el ganado ni los alimentos acuáticos. Más de 2.000 millones de personas podrían morir por una guerra nuclear entre India y Pakistán, y más de 5.000  millones por una guerra entre EE. UU. y Rusia.

Los resultados expuestos en el trabajo respaldan aún más la declaración de 1985 del presidente estadounidense Ronald Reagan y el secretario general soviético Mijail Gorbachov, reafirmada por el presidente estadounidense Joe Biden y el presidente ruso Vladimir Putin en 2021, de que «una guerra nuclear no puede ganarse y nunca debe librarse». Confiemos en ese escaso y maltrecho sentido común de nuestros mandatarios políticos.

Referencia bibliográfica:
Xia L, Robock A, Scherrer K, Harrison CS, Bodirsky BL, Weindl I, Jägermeyr J, Bardeen CG, Toon OB, Heneghan R. Global food insecurity and famine from reduced crop, marine fishery and livestock
production due to climate disruption from nuclear war soot injection. Nature Food 2022;3:586–596. https://doi.org/10.1038/s43016-022-00573-0.