Este es el primer post de lo que, espero, se convierta en una publicación hebdomadaria con un objetivo muy sencillo, plasmar todo lo que leo semanalmente en las principales revistas científicas y explicarlo en un lenguaje más o menos llano. Parte de la responsabilidad de un científico es mantenerse al día en su área de especialización; mi área es la Biotecnología Microbiana de Alimentos y Salud, pero siempre se leen artículos muy interesantes en revistas científicas, no siempre relacionados con lo que uno hace. A lo largo de esta semana me han llamado la atención las siguientes publicaciones:

Hallazgo de los fósiles más antiguos conocidos (1).

Se trata de unos estromatolitos fósiles de al menos 3770 millones de años de antigüedad, pero probablemente con una edad de 4200 millones de años, aunque este dato es difícil darlo con precisión. Los estromatolitos son estructuras minerales que se forman con el crecimiento de los microorganismos, normalmente cianobacterias fotosintetizadoras, las cuales al ir creciendo se van depositando en láminas capturando a su paso partículas carbonatadas. Estos fósiles han sido hallados en unas rocas ferruginosas del cinturón de rocas verdes de Nuvvuagittuq, en Quebec, Canadá, y los microorganismos responsables podrían no ser muy distintos a los microorganismos actuales, ya que adía de hoy las cianobacterias siguen formando exactamente el mismo tipo de estructuras. Esas bacterias, la traza más antigua de vida sobre la tierra, habrían vivido en fumarolas del fondo marino, y su metabolismo estaría basado en la oxidación del hierro que es muy abundante en esas localizaciones. ¿Cómo se sabe que estas formaciones son fósiles? En primer lugar, veamos la pinta que tienen al microscopio (captura parcial tomada del artículo original):

Las flechas señalan inclusiones de carbonato dentro de filamentos de hematita, mineral compuesto de óxido férrico. Estas incrustaciones tienen una peculiaridad, presentan una gran abundancia de un isótopo ligero de carbono, el carbono 12, que está asociado a la actividad biológica. Aún no se sabe cómo surgió la vida en la tierra, pero a la vista de los resultados resulta evidente que tardó muy poco en aparecer tras la formación de los océanos. Lo que parece claro es que la vida necesita agua líquida, y de dónde se originó el agua de los océanos de la tierra es en sí un misterio. En sus inicios, la tierra tenía una temperatura demasiado elevada como para contener agua en estado líquido. Se ha hipotetizado que esta agua podría proceder de asteroides (http://www.nationalgeographic.es/noticias/ciencia/la-tierra/como-se-formaron-los-oceanos), ya que el agua de los cometas presenta una composición isotópica muy distinta a la terrestre así que, quién sabe si esas primeras bacterias también tienen su origen en esos asteroides.

La genética del sabor de los tomates (2).

De todos es conocido que las variedades de tomate que compramos en el supermercado no son, ni de cerca, tan sabrosas como las que cultivamos en la huerta de casa. Esto es principalmente debido a que al igual que otras muchas frutas y verduras, los tomates se recolectan verdes, madurándose previamente a su puesta en el mercado en cámaras de etileno. Esto afecta notablemente a la concentración de azúcar en el fruto final (sí, el tomate es un fruto, no una hortaliza) mucho mayor en un tomate madurado en la planta.

Pero la cosa no acaba aquí, con la domesticación del tomate (se supone que realizada por los Aztecas hace varios miles de años) y con la introducción del fruto en Europa procedente de América hace unos 500 años, se han seleccionado numerosas variedades que difieren en tamaño, forma, color y por supuesto sabor.

Pues bien, un estudio genético realizado en más de 450 variedades de tomates, incluyendo variedades salvajes, ha puesto de manifiesto que a la vez que se han ido seleccionando características genéticas (vamos, genes) favorables para el agricultor (tamaño del fruto, vigor de la planta), se han ido perdiendo variantes genéticas relacionadas con la producción de sustancias implicadas en el sabor, como ácidos, azúcares y varios compuestos volátiles. Esto ocurre porque, con las técnicas clásicas de mejora vegetal los genes no se seleccionan uno a uno sino en grupos, es decir, a la vez que seleccionamos un gen concreto (por ejemplo color amarillo) estamos reteniendo una parte más o menos grande (e indeterminada) de material genético en el entorno de ese gen. En el caso concreto del tomate, al seleccionarse genes responsables de un tamaño de fruto mayor, o de una determinada forma, se han seleccionado al mismo tiempo (sin saberlo) genes responsables del acúmulo de los compuestos que hacen al tomate sabroso. Sin duda, este estudio genético ayudará a recuperar sabores perdidos en muchas variedades de tomate actuales y a realizar nuevos programas de mejora de esta fruta (sí, el tomate es una fruta).

Cristales de tiempo (3,4).

Esta semana dos estudios independientes, uno de la Universidad de Maryland y otro de la Universidad de Harvard, publican la creación de cristales de tiempo. Estos cristales son análogos a los cristales minerales, caracterizados porque sus átomos ocupan situaciones fijas en el espacio de acuerdo a un patrón, y son resistentes a distintas perturbaciones externas. Un cristal de tiempo sería lo mismo que un cristal mineral, pero en este caso la simetría se extendería a lo largo del dominio temporal. Un cristal de tiempo cambia cíclicamente de un momento a otro de acuerdo a un patrón interno, siendo este patrón resistente a fluctuaciones externas. ¿Cómo se consigue un cristal de tiempo? Tomemos como ejemplo uno de los dos estudios, el de la Universidad de Maryland. Los autores dispararon un láser cuya una energía estaba ajustada para lograr girar 180º el spin de una cadena de iones, todos al mismo tiempo. Esto se repite secuencialmente de forma cíclica, logrando en cierta forma cristalizar el tiempo a escala atómica y consiguiendo que estos ciclos no se vean alterados en presencia de una fluctuación externa (por ejemplo otro láser). ¿Las aplicaciones de estos cristales de tiempo? Principalmente implementarlos en ordenadores cuánticos y en sensores superprecisos, capaces de detectar cambios mínimos en temperatura o campo magnético.

Ordenadores cuánticos (5).

IBM ha anunciado el primer sistema de computación cuántica en la nube, denominado IBM Q, y que será accesible previo pago de una suscripción. Este servicio se ha diseñado en base al proyecto Quantum Experience, accesible gratuitamente desde mayo de 2016, en el que el usuario puede experimentar de primera mano el nuevo sistema de computación cuántica. Los ordenadores convencionales basan su funcionamiento en la unidad más pequeña de información que pueden manejar, denominada bit, con dos estados posibles: un cero o un uno. A diferencia de los anteriores, los ordenadores cuánticos se basan en bits cuánticos o qubits, que pueden asumir diferentes estados al mismo tiempo.¿Cómo se consigue un ordenador cuántico? Pues actualmente de dos formas: atrapando iones en un sistema de vacío utilizando un campo electromagnético, o con circuitos microscópicos de materiales superconductores a sólo unos grados por encima del cero absoluto, que es el sistema elegido por IBM. Un algoritmo basado en qubits puede desarrollar la misma tarea, exponencialmente más rápido, que uno basado en bits, y por eso estos ordenadores serán los encargados de resolver los problemas más complejos o de manejar ingentes cantidades de información en el futuro.

La última noticia científica de esta semana es más asturiana que “les madreñes” (6)

Gracias al análisis de la placa dental de los neandertales que habitaron la cueva de El Sidrón (Piloña, Asturias) hace 50000 años, sabemos que se alimentaban de setas, piñones y musgo. Más aún, la reconstrucción de 5 microbiomas orales (conjunto de genes de la microbiota o flora de la cavidad bucal) evidencia transferencia de genes y por tanto de microorganismos: es decir aquellos homínidos primitivos ya se daban besos. Un dato interesante en uno de los especímenes analizados es la presencia de corteza de álamo y del hongo Penicillium, sobre un absceso causado por una infección por la bacteria patógena Enterocytozoon bieneusi. La corteza de álamo es rica en ácido acetil-salicílico, y el hongo es productor de antibióticos, por lo que se sospecha que se trataría de una cura rudimentaria. Este estudio demuestra cómo a partir del estudio de los microorganismos (en este caso orales) se pueden inferir algunas de las costumbres de aquellas poblaciones de homínidos que habitaron nuestros mismos parajes hace miles de años.

Referencias

1. Dodd y cols. Nature 43, 60-64 (2017).
2. Tieman, D. y cols. Science 355, 391–394 (2017).
3. Zhang, Z. y cols. Nature 543, 217–220 (2017).
4. Choi, S. et al. Nature 543, 221–225 (2017).
5. Castelvecchi, D. Nature 543, 159 (2017).
6. S. Weyrich y cols. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature21674; 2017