Archivos mensuales: septiembre 2021

La energía del futuro: energía de hidrógeno

25 sábado Sep 2021

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China ha construido el primer «sol artificial» en la Tierra que actúa como una estrella mediante la «fusión nuclear». Será el sustituto de los «combustibles fósiles» y será la energía limpia durante millones de años.

China tiene 3 instalaciones experimentales para el «conocimiento científico» para crear «reactores de fusión» (centrales energéticas de fusión):

  • reactor tokamak HL-2A
  • reactor J-TEXT
  • reactor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)

El 2 de junio el ASIPP (Instituto de Física del Plasma de la Academia China de Ciencias) en su instalación EAST ha conseguido:
a) mantener el plasma de hidrógeno (combustible de un reactor de fusión) a una temperatura de 120 millones de grados centígrados durante 101 segundos.
b) mantener el plasma de hidrógeno durante 20 segundos a temperatura de 160 millones de grados centígrados.

Lo han denominado «Sol Artificial Chino«, una estrella es una masa de gas de átomos en cuyo núcleo debido a la atracción gravitatoria, se producen altas presiones y temperaturas, con una interacción fuerte se unen los protones y neutrones se fusionan y originan núcleos atómicos más pesados. Estos núcleos son de átomos de hidrógeno.


Los isótopos de hidrógeno: DEUTERIO y TRITIO calentados a altas temperaturas y comprimidos a grandes fuerzas. Se forma una masa de núcleos atómicos en un caldo de plasma se puede domesticar por medio de «fluidos electromagnéticos«. Se forma un solo núcleo con algo menos de masa que la suma de las masas originales. La diferencia de masa se libera en forma de energía:
E=mc2
esta energía hace funcionar una turbina de vapor que activa a los generadores para producir energía.

«Un reactor nuclear» es un circo con su pista central y su graderío. En la pista se produce la fusión (temperatura de decenas de millones de grados centígrados) y en el graderío encuentran los bobinas de superconductores que domestican magnéticamente el plasma enfriándose a temperaturas próximas al cero absoluto.

La energía de fusión tiene las siguientes características:

  • inagotable (el agua y el litio son muy abundantes)
  • no tiene huella de carbono
  • no genera residuos radioactivos
  • no tiene riesgo de accidentes

50 miligramos de tritio producen la energía equivalente a 360 litros de petróleo, será el sustituto de los combustibles fósiles, disponible durante millones de años.
El tritio se genera a partir del litio presente en el agua y hoy en día necesita más desarrollo ya que se consume más energía que se genera. Es un gran avance, faltando todavía controlar «la ignición» de la reacción de fusión y la autosustentación en reacción en cadena.

Bibliografía:

Yanes; Javier; BBVAOpenmind; «¿Qué fué de la fusión nuclear?» 2017
https://www.bbvaopenmind.com/ciencia/fisica/que-fue-de-la-fusion-nuclear/

Gibney, Elizabeth; «UK hatches plan to build world’s first fusion power plant», Nature, 2019
https://www.nature.com/articles/d41586-019-03039-9

NUCLEAR ACTUALIDAD; «Hacia el primer reactor de fusión comercial», octubre 2019
https://www.investigacionyciencia.es/noticias/hacia-el-primer-reactor-de-fusin-comercial-17928

ININ (Instituto Nacional de Investigaciones nucleares, México), «Fusión Nuclear»
http://www.inin.gob.mx/temasdeinteres/fusionnuclear.cfm

HyperPhysics; «Fusión Nuclear»
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/NucEne/fusion.html

HyperPhysics; «Fission and fusion can yield energy».
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/NucEne/nucbin.html#c2

López Guerrero, José Antonio, Madridmasd.org «La eternamente difícil fusión fría», septiembre 2019
https://www.madrimasd.org/blogs/biocienciatecnologia/2019/09/12/134340

Bethe, H. A.; «Energy Production in Stars»Cornell University, Ithaca, ¹mYork
IIIARCH 1, 1939 PH YSI CAL REVIEW VOI UME 55, 1938
https://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.55.434

EUROPEAN FUSION DEVELOPMENT AGREEMENT
https://web.archive.org/web/20140914125632/http://www.efda.org/

Web: «Energía nuclear»
https://web.archive.org/web/20100209045053/http://www.arrakis.es/~lallave/nuclear/fusion.htm

Erupción volcánica en La Palma

19 domingo Sep 2021

Posted by in CIENCIA, Geodinámica

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Este domingo a las 15:12 horas ha entrado en erupción un nuevo volcán en La Palma a las 15:12 en «Montaña Rajada» en el municipio de El Paso. Con una columna de humo y la expulsión de piroclastos.


Algunas viviendas de El Paso, localidad cercana a la zona cero, se han visto afectadas por un incendio derivado de la erupción y unas 350 personas de este municipio han sido evacuadas de urgencia, otras casas se han dañado por la colada de lava.


Las coladas de lava que bajan por las laderas del municipio de El Paso tienen una temperatura de 1.075 grados centígrados.El magma se acumula bajo el volcán Teneguía (11 millones de metros cúbicos de lava).


Se ha puesto en marcha la evacuación de más de 5.000 personas de: El Paso, Tazacorte y Los Llanos de Aridane.
En aplicación del Plan por Riesgo Volcánico (Pevolca), ha activado la situación de emergencia nivel 2 (semáforo rojo).
Las islas Canarias es la única región de España con vulcanismo activo donde ha habido erupciones volcánicas y puede haber en el futuro.

El origen de las islas es volcánico, se han formado a través de distintos ciclos volcánicos desde el Cretácico, creando una morfología accidentada de barrancos y acantilados.

El vulcanismo canario se debe a dos mecanismos de erupción:

  • volcanismo basáltico efusivo: tranquilo, surgen en la línea de costa
  • volcanismo félsico explosivo
    el ascenso del magma se produce por la diferencia de presión o de densidad entre la masa fundida y las rocas encajantes.

Desde el siglo XV ha habido en Canarias 16 erupciones en cuatro islas: Tenerife, La Palma, El Hierro y Lanzarote. Solo han fallecido en este tiempo 24 personas, la causa más frecuente de muerte es inhalación de gases tóxicos. Los daños materiales en Lanzarote en el siglo XVIII la erupción del Timanfaya cubrió de lava y ceniza una cuarta parte de la isla y en Tenerife se cubrió de lava el puerto de Garachico.

Bibliografía:

👉 Copernicus: Emergency Management Service – Mapping
https://emergency.copernicus.eu/mapping/list-of-components/EMSR173

Gobierno de Canarias: «Riesgo volcánico en Canarias»
https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/gnegmor/files/2015/02/Riesgo-volcanico-en-Canarias.pdf

Gobierno de Canarias: «Formación de las Islas Canarias»
https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/wiki/index.php/Formaci%C3%B3n_de_las_Islas_Canarias

Carracedo, Juan Carlos et al. «Origen y evolución del volcanismo de las Islas Canarias»,
Universidad de las Palmas de Gran Canaria, Biblioteca Digital, 2004
👉 https://accedacris.ulpgc.es/bitstream/10553/948/2/1725.pdf

Servicio Meteorológico Nacional Argentino; «El vulcanismo y el cambio climático»
👉 https://www.smn.gob.ar/noticias/volcanes-y-cambio-clim%C3%A1tico

Instituto Smithsoniano: «Programa de Vulcanismo Global (PVG)»
👉 https://volcano.si.edu/

¿Qué edad tiene la Tierra?

12 domingo Sep 2021

Posted by in CIENCIA, Geofisica

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En 1650 el arzobispo James Ussher estudió la Biblia y fuentes históricas y en su obra «Annals of the Old Testament» indica que la Tierra fué creada el 23 de octubre de 4004 a. C.; estas ideas predominaron hasta el siglo XIX.

A comienzos del siglo XIX los científicos europeos estaban bajo la influencia de la #Biblia y suponían que la Tierra solo existÍa desde hace unos 6.000 años; Helmholtz en 1853 asignó la edad de 18.000.000 de años a la existencia de la Tierra se les antojaría rayando la blasfemia.


Hacia finales del siglo XVII el erudito Robert Hooke (1635-1703) contemporáneo de Isaac Newton sostenía que la antigüedad era de algunos miles de años.

En 1785 el médico y geólogo escocés James Hutton (1726-1797) publicó el libro «Theory of the Earth» donde estudiaba los lentos cambios de la superficie terrestre: el depósito de sedimentos, la erosión de las rocas y de los valles fluviales, plegamientos, etc…de acuerdo con esto son necesarios grandes periodos de tiempo largos de millones de años.

Entre 1830 y 1833 otro geólogo escocés Charles Lyell (1797-1875) publicó «The Principles of Geology» donde divulgaba los trabajos de Hutton. Y los geólogos comenzaron a interpretar la historia de la Tierra en cientos de millones de años

Los biólogos también llegaron a la misma conclusión: así en 1859 Charles Robert Darwin (1809-1882) publica «El origen de las especies» sostenía que los procesos bajo la «selección natural» eran lentos.


Immanuel Kant y Pierre Simon de Laplace a principios del siglo XIX, sostenían que el Sistema Solar se formó a partir de la compactación de nubes de polvo y gas en el espacio, fundamento de las interpretaciones actuales necesitando un curso de más de diez millones de años.


En 1905 el físico Albert Einstein (1879-1955) desarrolló los conocimientos de las «reacciones nucleares» con la fórmula de todos conocida e=mc2, donde vemos como la energía que se libera está en función de la masa, entonces el Sol al irradiar la energía al espacio exterior de forma constante no necesita grandes perdidas de masa, la perdida de energía es infinitesimal comparado con su masa: el Sol y la Tierra han tenido la misma masa durante miles de millones de años. Esto da la razón a los geólogos y a Darwin y anula la hipótesis de Helmholtz. Métodos de transmutaciones radiactivas cifran la edad de la Tierra en 4.700.000.000 de años.

Investigaciones sobre los meteoritos en el siglo XX han determinado la edad de las piedras y de la Tierra con exactitud: 4.500 millones de años. Clair Patterson investigador de Pasadena, en la década de 1950 descubrió que las rocas terrestres y los meteoritos tenían el mismo número de isótopos radiactivos de plomo, siendo una prueba de su origen común.

Bibliografía:

Asimov, Isaac; «El Universo», Ed. Alianza editorial, 1.971.


Ganten, Detlev at el.; «Vida, naturaleza y ciencia», Ed. Santillana, 2003


Bryson, Bill; «Una breve historia de casi todo», Ed. Rba.bosillo. 2016

Servicio Geológico de los Estados Unidos.«Age of the Earth» 1997.
https://web.archive.org/web/20051223072700/http://pubs.usgs.gov/gip/geotime/age.html

NASA; «Una nueva imagen del comienzo del universo muestra la época de las primeras estrellas, la edad del cosmos y más cosas»; 2006.
https://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2003/0206mapresults.html

BBC News; «La Tierra es más joven de lo que pensaba», 2010.
https://www.bbc.com/mundo/ciencia_tecnologia/2010/07/100712_tierra_joven_men

Ciclinas: las proteínas de la división celular

09 jueves Sep 2021

Posted by in Bioquímica, cáncer, Célula, CIENCIA, Premios ciencia

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«El ciclo celular» es el conjunto de procesos que permiten a una célula dividirse para dar lugar a dos células hijas, es el proceso mediante el cual los humanos pasan de una única célula el zigoto a millones de células en la fase adulta. «La división celular» también es importante para reparar tejidos «dañados» o «reponer» células muertas.

Fases del ciclo celular:
Fase S: es la fase de replicación del ADN
Fase M: periodo en el que se produce la segregación cromosómica
Fase G1 y G2: (gap o intervalo) G1 entre la M y la S, G2 entre la S y la M. Las transiciones G1/S y G2/M son importantes para el crecimiento celular.


Los principales «Checkpoint» en células de mamíferos:
Checpoint de daño al ADN
Checpoint de huso mitótico
Checkpoint de antefase

El ciclo está dirigido por:

  • una subunidad enzimática: CDK, que modifica las proteínas celulares activándolas o desactivándolas
  • una subunidad reguladora: ciclina, necesaria para que funcione CDK.

Las ciclinas se asocian a las CdKs, una Cdk sola es inactiva, asociada se activa: es un enzima funcional y se modifican las «proteínas blanco».


Reguladores positivos de las «Cdks«:
Los pincipales reguladores positivos de las Cdks son las «ciclinas»: proteínas sintetizadas durante la interfase y destruidas al final de la mitosis de cada ciclo. Se han descrito diversos tipos: A, B1, B2, B3,C, D1, D2, D3, E, F, G, H, I, K, L1, L2, T1 y T2.

Se dividen en: ciclinas G1/S, ciclinas S, ciclinas G2 y ciclinas M

Los niveles de las diferentes ciclinas varían a lo largo del «ciclo celular»: el incremento de la concentración de las ciclinas permite que la célula se divida.

Ciclinas + quinasas (p34 (cdc2))……….MPF (factor promotor de maduración)
MPF (fosforilación)……………………….CICLO CELULAR:

Formación de microtúbulos
Remodelación de cromatina

Las Cdk son cinasas, enzimas que fosforilan (unen a grupos fosfatos) proteínas blanco específicas. Cuando una ciclina se une a una Cdk:
activa la Cdk com una «cinasa»
dirige la Cdk un conjunto de «proteínas blanco»

El MPF (factor promotor de maduración) fue descubierto en la década de 1970, en las ranas, al encontrarse un «factor» que forzaba a los óvulos a dividirse: pasando de la fase G2 a la fase M (era una Cdk) unida a su ciclina M.


También se han encontrado «genes supresores tumorales» que cuando se encuentran inactivados en la célula tumoral facilitan la progresión del ciclo celular y el desarrollo del cáncer. Caso de genes conocidos como el p53 y retinoblastoma.


El gen p53 actúa para evitar que el ADN «dañado» se transmita a través de la división celular a las células hijas:
a) detiene el ciclo celular en el «punto de control G1»
b) activa las enzimas de reparación del ADN
c) si no es reparable el «ADN dañado» activa la muerte celular programada.

Bibliografía:

Nobelprize: «Tim Hunt Nobel lecture» 2001
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2001/hunt/lecture/

Morgan, D «The Cell Cycle: Principles of Control». Oxford University Press. 2007

Alberts et al. «Biología molecular de la célula». Barcelona. Omega. ISBN 54-282-1351-8. 2004

García Velazquez, Daniel et al.; CSIC. La Laguna ; «Luces y sombras en el uso de quinasas dependientes de ciclinas como dianas terapeúticas en cáncer», 2006
https://www.researchgate.net/publication/279914772_LUCES_Y_SOMBRAS_EN_EL_USO_DE_QUINASAS_DEPENDIENTES_DE_CICLINAS_COMO_DIANAS_TERAPEUTICAS_EN_CANCER

Henar Valdivieso, María; «Ciclo celular. Regulación de las ciclinas de G1″. Investigación y Ciencia. Octubre 2006.

Selección Darwiniana de los linfocitos B

02 jueves Sep 2021

Posted by in Célula, CIENCIA

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Los linfocitos B tienen gran importancia en la respuesta inmunitaria en los mamíferos.
Se clasifican en tres principales subgrupos: linfocitos B1, linfocitos B foliculares y linfocitos B de la zona marginal.


Desde un punto de vista evolucionista en la respuesta secundaria del sistema inmune se puede hablar de una selección «darwiniana» en el sentido de que van disminuyendo los antígenos y aumentando los anticuerpos y van a proliferar las células B capaces de producir anticuerpos más específicos: con mayor «afinidad» por los antígenos.
En la teoría de Frank Macfarlane Burnet se plantea como cada linfocito tiene un receptor de superficie que al unirse al antígeno conduce a su proliferación y establecimiento de una línea clonal.


El origen de la «inmunidad» es en la Era Paleozócia, hace 570 millones de años. Los receptores de los linfocitos B y T aparecen en un ancestro de los peces mandibulados, debido a una transferencia horizontal de genes bacterianos (transposones) o por dos rondas de duplicación de todo el genoma del ancestro común de los vertebrados.
La selección se basa en que los prelinfocitos y los linfocitos inmaduros que no expresan la»selección positiva» se asegura que las células que maduran sean capaces de reconocer antígenos.


Las células B se activan cuando su receptor de célula B (BCR) se une a antígenos solubles o unidos a membrana. El BCR se activa forma microagregados y se producen cascadas de señalización. En su forma inactiva, las células B expresan IgM/IgD, pero tras activarse pueden producir: IgE, IgG o mantener la expresión de IgM. La célula B es capaz de procesar antígeno a conentraciones de 100 a 10.000 veces menores de la requeridas por el macrófago.


En esa «selección Darwiniana» aquellos que tengan mIg de mayor afinidad serán seleccionados para sobrevivir. Los «centrocitos» (células B que se encuentran en las zonas claras de los centros germinales) con receptores (mIg) de baja afinidad tienen que competir con los de mayor afinidad. Están programados para morir al cabo de unos pocos días, a no ser que su mIg interaccione con el antígeno retenido en la superficie de las células dendríticas foliculares.
Cuando el linfocito B ha sido activado comienza a dividirse y su descendencia segrega millones de copias del anticuerpo que reconoce ese antígeno.


La inmunoglobulina de membrana (mIg) del linfocito B cumple dos papeles: como parte del complejo BCR que transmite señales al interior de la célula y como receptor implicado en la endocitosis del Ag nativo para su degradación y procesamiento.


La inmunología es una rama de las ciencias biomédicas que se ocupa del «sistema inmunitario» que es el que da respuesta («respuesta inmunitaria») en los vertebrados a elementos ajenos.


Las células B y T son las clases principales de linfocitos y surgen de células madre hematopoyéticas pluripotencial de de la médula ósea. La respuesta inmunitaria de las células B es de tipo inmunitario humoral y las células T en la respuesta inmunitaria mediada por células.
Las células B y T tienen moléculas receptoras que reconocen objetivos específicos.

Las células T reconocen un objetivo no propio como patógeno: hay dos tipos de células T:
a) asesina (linfocito T-CD8)
b) colaboradora (linfocito T-CD4)

Bibliografía:

Claudio-Piedras F, Lanz-Mendoza H.; «Evolución y filogenia de los linfocitos B». Rev Alerg Méx. 2016 abr-jun;63(2):190-200.
https://revistaalergia.mx/ojs/index.php/ram/article/download/150/272

Turner, Vivian; «Activación de las células B y formación de centros germinales»
Universidad de Edimburgo, British Society for Inmunology

Iañez Pareja, Enrique; «Curso de Inmunología General: La respuesta inmune humoral específica», Dpto. Microbiología. Universidad de Granada. España
https://www.ugr.es/~eianez/inmuno/cap_12.htm

Roitt, Ivan M; «Inmunologia. Fundamentos» Ed. Médica Panameric ana, 2006, 11 edición