Rayos X a todo color, división celular durante el desarrollo embrionario temprano y desafíos espaciales para estudiantes Understand article

Traducción de Elisa López Schiaffino. Sciene in School es una publicación de EIROforum, una colaboración compuesta por ocho de las organizaciones intergubernamentales de investigación científica más importantes de Europa (EIRO, por su sigla en inglés). Este artículo comenta algunas de…

CERN: Imágenes de rayos X en 3D a color para diagnosticar enfermedades  

Durante más de 100 años, los doctores han usado imágenes de rayos X en blanco y negro para diagnosticar distintas afecciones, desde huesos rotos hasta enfermedades cardíacas o cáncer. Ahora, un nuevo escáner de rayos X ha producido las primeras imágenes en 3D a todo color, lo que podría brindarles a los médicos clínicos imágenes más claras para hacer diagnósticos más precisos.

El nuevo escáner está basado en la tecnología Medipix del CERN, la cual fue desarrollada para rastrear partículas en el Gran Colisionador de Hadrones. Con el avanzado chip Medipix que detecta y cuenta cada partícula individual, el escáner a color usa esa información para generar imágenes en 3D. Los colores representan los diferentes niveles de energía de las partículas que el detector registra. Esos colores identifican distintos componentes en el cuerpo, como la grasa, el agua, el calcio e indicadores de enfermedades.

Hasta ahora, los investigadores han usado una versión pequeña del escáner para estudiar el cáncer, la salud ósea y articular y las enfermedades vasculares que causan infartos y derrames cerebrales.  En los próximos meses, se examinará a los pacientes en un ensayo clínico con un nuevo escáner más grande, lo que abrirá el camino a la posibilidad del uso rutinario de este equipo de última generación.

Si desea más información sobre el desarrollo del escáner en 3D, visite el sitio web del CERN.

El laboratorio CERN está ubicado en la frontera franco-suiza próxima a Ginebra (Suiza). Es el laboratorio de física de partículas más grande del mundo.

A 3D image of a wrist with a watch, showing part of the finger bones in white and soft tissue in red
Una imagen en 3D de la muñeca de una persona con un reloj que muestra parte de los huesos de los dedos en blanco y el tejido blando en rojo
MARS Bioimaging Ltd

EMBL: Un comienzo sorprendente para la división celular

Durante mucho tiempo se pensó que, durante la primera división celular de un embrión, un conjunto de fibras llamado huso acromático separaba los cromosomas del embrión en dos células hijas. Pero esta explicación típica de libro de texto podría cambiar, ya que los científicos del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL, por su sigla en inglés) descubrieron que en los ratones no hay uno sino dos husos acromáticos, uno por cada conjunto de cromosomas parentales. Y esto significa que la información genética de cada padre se mantiene separada durante la primera división celular. 

«Ya sabíamos sobre los husos dobles en organismos más simples como los insectos, pero no pensábamos que ese sería el caso en mamíferos como los ratones», dijo Jan Ellenberg, líder del proyecto. Los científicos siempre han visto que los cromosomas parentales ocupan dos regiones en forma de media luna en el núcleo de los embriones de dos células después de la primera división, pero no había una explicación clara. Recién al examinar los microtúbulos (las estructuras dinámicas de las que están hechos los husos) los investigadores pudieron ver husos dobles por primera vez. Esta formación doble puede explicar por qué el proceso de división celular tiene una tasa de error particularmente alta en el desarrollo embrionario temprano. 

Para obtener más información sobre esta investigación, visite el sitio web del EMBL.

El EMBL es el laboratorio europeo líder de investigación básica en biología molecular, con sede en Heidelberg (Alemania).

Artistic rendering of the dual spindle in the mammalian zygote
Representación artística del huso doble en el cigoto de los mamíferos
Cartasiova/Hossain/Reichmann/Ellenberg/EMBL

ESA: Nuevos desafíos espaciales para estudiantes

La Agencia Espacial Europea (ESA, por su sigla en inglés) ha iniciado dos nuevos proyectos para el año escolar 2018/2019: Moon Camp (Campamento Lunar) y Climate Detectives (Detectives del Clima).

El desafío Moon Camp es un proyecto interdisciplinario que invita a los estudiantes de hasta 18 años a diseñar un campamento lunar. Los estudiantes deben investigar el ambiente extremo del espacio y diseñar un campamento que pueda permitir la supervivencia de al menos dos astronautas y mantenerlos a salvo de los peligros. Este proyecto de colaboración entre la ESA y la Fundación Airbus les permite a los estudiantes usar soluciones tecnológicas interesantes e innovadoras, como las herramientas de diseño 3D.

El proyecto Climate Detectives invita a los estudiantes de entre 8 y 15 años a marcar una diferencia al identificar un problema climático en su entorno local y usar imágenes satelitales o mediciones del terreno para investigar, como si fueran detectives del clima. A partir de sus investigaciones, los equipos pueden proponer maneras de observar y crear conciencia del problema. Al participar, los estudiantes aprenderán sobre el clima de la Tierra como sistema complejo y cambiante y también sobre la importancia del respeto al medio ambiente.

Para consultar cómo pueden participar los estudiantes en estos desafíos, visite las páginas web de educación de la ESA sobre los proyectos Moon Camp y Climate Detectives.

La ESA es la puerta de acceso al espacio del continente europeo, con sede en París (Francia).

Artist’s impression of a lunar base currently being constructed by ESA
Representación artística de una base lunar que la ESA está construyendo actualmente
ESA/Foster + Partners

ESO: La relatividad general en el corazón de la Vía Láctea

El agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra, oscurecido por espesas nubes de absorbente polvo, se encuentra a 26 000 años luz de distancia, en el centro de la Vía Láctea. Este agujero negro, con una masa cuatro millones de veces la del Sol, está rodeado de un pequeño grupo de estrellas que orbitan a su alrededor a gran velocidad. Este ambiente extremo lo convierte en el lugar perfecto para explorar la física de la gravedad. Las nuevas observaciones del Observatorio Europeo Austral (ESO, por su sigla en inglés) recientemente han confirmado un efecto que la teoría de la relatividad general de Einstein predecía.

Este efecto, llamado desplazamiento al rojo gravitacional, ocurre cuando un campo gravitatorio muy fuerte, como un agujero negro, hace que la luz de la estrella se desplace a longitudes de onda más largas. Las nuevas mediciones revelan claramente este efecto, ya que el cambio medido de la longitud de onda coincide precisamente con el que predecía la teoría de Einstein.

Los resultados se obtuvieron con el instrumento GRAVITY, instalado en el Telescopio Muy Grande (Very Large Telescope) en la ESO, tras una serie de observaciones llevadas a cabo a lo largo de 26 años. Es la primera vez que se observa el efecto de la relatividad general en el movimiento de una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. 

Puede leer el comunicado de prensa completo en el sitio web de la ESO.

La ESO es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico terrestre más productivo del mundo, con sede en Garching, cerca de Múnich (Alemania) y con telescopios en Chile.

Simulation showing the orbits of stars around the black hole at the heart of the Milky Way
Simulación que muestra las órbitas de las estrellas alrededor del agujero negro en el corazón de la Vía Láctea
ESO/L Calçada/spaceengine.org

ESRF: Una investigación brinda información sobre el dióxido de carbono atrapado bajo tierra

El dióxido de carbono es un gas importante para el medio ambiente y desempeña un papel fundamental en el cambio climático. También está presente dentro de la Tierra. Desde hace tiempo, los científicos han estudiado lo que ocurre con el dióxido de carbono a una temperatura y presión altas, que son las mismas condiciones que existen a gran profundidad bajo tierra. Pero hasta hace poco, la investigación se centraba únicamente en el dióxido de carbono en el manto terrestre superior, donde el compuesto se descompone y origina la formación de diamantes y oxígeno. 

Ahora, un grupo de científicos ha investigado qué ocurre con el dióxido de carbono que se encuentra entre el manto terrestre inferior y el núcleo metálico, a una profundidad de entre 2000 y 2400 km. Utilizaron la estación experimental de alta presión ID27 del Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF, por su sigla en inglés) para lograr las mismas condiciones y someter la muestra a 2400 C y 120 GPa de presión. Los investigadores descubrieron que el dióxido de carbono era estable en forma cristalina bajo estas condiciones más extremas y no se disociaba como lo hacía bajo presiones de 40 GPa durante los experimentos anteriores del manto terrestre superior. 

«Nuestros resultados indican que la forma cristalina del dióxido de carbono es estable en las condiciones termodinámicas del manto terrestre inferior y esto ayudaría a comprender la distribución y el transporte del carbono en las profundidades de nuestro planeta», explica Kamil Dziubek, científico que lideró el estudio. «Incluso podría abrir las puertas a la posibilidad de capturar dióxido de carbono bajo tierra», dijo el científico. Esto podría constituir una posible solución para mitigar el cambio climático relacionado con el efecto invernadero.

Para obtener más información sobre el estudio, lea el trabajo de investigación original publicado en Nature Communications. Véase:

Dziubek KF et al. (2018) Crystalline polymeric carbon dioxide stable at megabar pressureNature Communications 9: 3148. doi: 10.1038/s41467-018-05593-8

El ESRF, ubicado en Grenoble (Francia), opera  la fuente de radiación sincrotrón más potente de Europa.

Scientist Mohamed Mezouar, who is responsible for beamline ID27
El científico Mohamed Mezouar, responsable de la estación experimental ID27
S Candé

EUROfusion: Traspaso de la presidencia de EIROforum

La presidencia de las ocho organizaciones europeas que conforman EIROforum alterna todos los años. En julio de 2018, el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL, por su sigla en inglés) traspasó la presidencia a EUROfusion, que la retendrá hasta junio de 2019.

Durante este período, a Tony Donné, director del programa EUROfusion, le gustaría seguir concentrándose en actividades que puedan beneficiar al máximo a todos los miembros de EIROforum. «Queremos continuar con las excelentes iniciativas que se han iniciado bajo la presidencia actual y las anteriores», comentó. Donné considera que, al trabajar en conjunto y compartir experiencias y puntos de vista, cada miembro de EIROforum puede tener mayor impacto en las futuras orientaciones de la ciencia en Europa. 

También está previsto aumentar la visibilidad y realzar el perfil de EIROforum mediante actividades de educación y divulgación, entre las que se encuentran el financiamiento de Science in School. «Según tengo entendido, es la única revista con información de primera mano sobre ciencia escrita por y para docentes», dice Petra Nieckchen, directora de la oficina de comunicaciones de EUROfusion y miembro de la junta editorial de Science in School.

Puede leer el comunicado completo en el sitio web de EUROfusion.

EUROfusion administra y financia actividades europeas de investigación sobre la fusión, con el objetivo de generar electricidad a partir de la fusión. El consorcio consta de 30 miembros de 25 países de la Unión Europea, Suiza y Ucrania.

Tony Donné, EUROfusion programme manager, takes over as the EIROforum chair.
Tony Donné, director del programa EUROfusion, asume el cargo de presidente de EIROforum.
EUROfusion

XFEL Europeo: Los primeros resultados del láser de rayos X más grande del mundo.

En agosto se publicaron los primeros resultados de los experimentos llevados a cabo en la Instalación Europea de Láser de Electrones Libres de Rayos X (XFEL Europeo), justo a tiempo para conmemorar el primer aniversario de la inauguración de las instalaciones. Dos equipos independientes, uno perteneciente al Instituto Max Planck de Investigación Médica y otro al Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY), utilizaron pulsos ultracortos de alta intensidad del láser para descifrar la estructura tridimensional de varias proteínas y recolectaron datos con mayor rapidez de la que se había logrado anteriormente.

Los experimentos fueron posibles gracias a la alta tasa de repetición de pulsos de rayos X, equivalente a más de un millón de pulsos de rayos X por segundo. Esta es la primera vez que se ha alcanzado una tasa de pulsos de más de 1 MHz. Sin embargo, debido a que los pulsos se emiten en forma concentrada seguidos de pausas largas, el número real de pulsos emitidos en estos experimentos fue solamente alrededor de 300 por segundo.

A medida que los tiempos y los costes de los experimentos disminuyen, muchos más investigadores (entre ellos, biólogos, físicos y químicos) podrán realizar experimentos en el XFEL Europeo.

Puede leer el comunicado de prensa completo en el sitio web del XFEL Europeo.

Si desea más información sobre los resultados del primer experimento científico en el XFEL Europeo, visite su sitio web.

El XFEL Europeo es un centro de investigación en la zona de Hamburgo (Alemania). Investigadores del mundo entero utilizan sus destellos de rayos X extremadamente intensos.

European XFEL’s first published results were performed at the SPB/SFX instrument, shown here.
Los primeros resultados del XFEL Europeo que se publicaron se obtuvieron con el instrumento SPB/SFX, el cual se muestra aquí.
European XFEL

ILL: Esfuerzos conjuntos para el desarrollo de nuevas tecnologías espaciales

Las misiones espaciales requieren una amplia gama de materiales, desde metales de alto rendimiento para estructuras automotrices hasta livianas estructuras inflables para hábitats de la tripulación. Estos requisitos presentan varios desafíos, ya que los materiales también deben ser duraderos y funcionales en un entorno muy hostil. 

Combinar los recursos, las instalaciones y la experiencia es fundamental para desarrollar estas nuevas tecnologías. Para afrontar estos desafíos, el Instituto Laue Langevin (ILL) y el Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF) se han unido a dos empresas espaciales europeas líderes, OHB System AG y MT Aerospace AG.

Los neutrones del ILL pueden efectuar exploraciones profundas dentro de la materia, lo cual los convierte en un instrumento de investigación ideal para la mayoría de los materiales. Los rayos X de alta energía del ESRF pueden atravesar estructuras grandes y proporcionar datos estructurales entre la escala atómica y la escala de micrones. La colaboración, al investigar la materia a través de neutrones y rayos X, tiene por objetivo el avance de la tecnología de los materiales aeroespaciales y una mayor eficiencia de los procesos de fabricación. A su vez, el desarrollo de materiales para la tecnología espacial abrirá el camino a misiones espaciales más exitosas y a potenciales aplicaciones para el uso en la Tierra.

Si desea más información sobre la colaboración, visite el sitio web del ILL.

El ILL, con sede en Grenoble (Francia), es un centro de investigación internacional pionero en la ciencia y la tecnología de los neutrones.

ILL, ESRF and two leading European space companies agree to combine resources to develop new space technologies.
El ILL, el ESRF y dos empresas europeas líderes acuerdan unir recursos para desarrollar nuevas tecnologías espaciales.
Serge Claisse/ILL

EIROforum

EIROforum une los recursos, las instalaciones y la experiencia de sus organizaciones miembro para ayudar a que la ciencia europea alcance su pleno potencial.

Para obtener más información, consulte una lista de artículos relacionados con EIROforum en Science in School o lea otros artículos de noticias sobre las EIRO.

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Institution

EMBL, EIROforum, CERN, EUROfusion, ESA, ESO, ESRF, European XFEL, ILL

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CC-BY