ARTÍCULOS Y REPORTAJES
CONTENIDO Pág. 1 ¿Y USTED QUÉ OPINA? Revolucionarias imágenes del ALMA revelan la génesis de los planetas
Pág. 5
Los cuasicristales
Pág. 7
¿Amigos o enemigos? Los insectos en la agricultura
Pág. 2 NUESTRA CIENCIA
Julio César López Domínguez
Pág. 9 Biomarcadores en salud
LO QUE PUEDE LA CIENCIA
Pág. 3 BIOGRAFÍA
Pág. 11
La importancia de tomar un buen desayuno
Louis Pasteur
Té y cítricos disminuyen el riesgo de cáncer ovárico
Nanopartículas para destruir los tumores cancerosos
CIENCIA Y TÉCNICA DEL SIGLO XXI
Pág. 12 La nave espacial Rosetta deposita una sonda en un cometa
Secuenciador de ADN en miniatura.
EDITORIAL Amigas y amigos lectores, terminamos el año 2014 en medio de un ambiente social lleno de incertidumbres, o lo peor, en la certeza de que las cosas en nuestro país no marchan de mejor manera. Nuestra competitividad se derrumba del lugar 55 al 61 a nivel mundial según el Foro Económico Mundial, (http://www3.weforum.org/docs/ WEF_GlobalCompetitivenessReport_2014-15.pdf, 3 de septiembre 2014) mientras que ocupamos el lugar 106 de 177 países evaluados en percepción de la corrupción (http://www.datosmacro.com/estado/indice-percepcion-corrupcion/mexico, 3 de diciembre 2014). La economía se paraliza y la confianza ciudadana se retira de forma ruidosa de las instituciones pues a éstas entre muchas otras cosas a los jóvenes rebeldes parecen estorbarles. Volteamos estupefactos a reconocer municipios que antes no identificamos con precisión: Iguala, y Ayotzinapa, por ejemplo. El dinero no alcanza para muchos, para otros más, tampoco la alimentación. Para la mayoría, la esperanza también es un déficit. Hay pesar en el ambiente, que parece cubrirse de un destino colectivo de fracasos. Sin embargo, desde nuestro origen, nuestra civilización constantemente se debate en una dualidad - relativa al bien y al mal - entre una vocación oscura y una luminosa: destruir o construir; aniquilarnos o sobrevivir; abatirnos por la pesadumbre o sonreír a la esperanza. En estos momentos, la balanza parece inclinarse de forma amenazadora del lado negativo.
Directorio Gobernador del Estado de Zacatecas Miguel A. Alonso Reyes Directora General del COZCyT Gema A. Mercado Sánchez Subdirector de Difusión y Divulgación del COZCyT y Director de la revista eek’ Medel José Pérez Quintana Comité editorial Diana Arauz Mercado Agustín Enciso Muñoz Iván Moreno Hernández María José Sánchez Usón Héctor René Vega Carrillo Supervisora editorial Nidia Lizeth Mejía Zavala Diseño editorial Laura Erika Romo Montano Colaboradores David Armando Contreras Solorio Claudia Castruita de la Rosa Agustín Enciso Muñoz Idalia Garza Veloz Luis Manuel Hernández García Margarita de la Luz Martínez Benjamín Medina Sánchez Nidia Lizeth Mejía Zavala Medel José Pérez Quintana Cynthia Lilia Pérez Ruiz Jesús Iván Santamaría Najar
Formato para colaboraciones Si desea publicar algo en nuestra revista con mucho gusto consideraremos su colaboración siempre y cuando no supere las 1200 palabras y en un editor de textos flexible. Gracias por su comprensión.
Revista eek´(ISSN:2007-4565) diciembre 2014 - enero 2015 es una publicación bimestral editada por el Consejo Zacatecano de Ciencia, Tecnología e Innovación (COZCyT). Av. de la Juventud No. 504, Col. Barros Sierra, C.P. 98090, Zacatecas, Zac. MÉXICO. Tel. (492) 921 2816 www.cozcyt.gob.mx, eek@cozcyt.gob.mx. Editora responsable: Gema A. Mercado Sánchez. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2012-021711542800-102,otorgados por el Instituto Nacional de Derechos de Autor, Licitud de Título y Contenido No. 15706 otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Impresa por Compañía Periodística Meridiano S.A. de C.V. Blvd. Calzada de los Héroes 708, Col. La Martinica, León, Gto., C.P. 37500. Este número se terminó de imprimir el 8 de diciembre de 2014 con un tiraje de 6000 ejemplares. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Se autoriza la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes, siempre y cuando se cite la fuente y no sea con fines de lucro.
Para influir positivamente en nuestro entorno, hemos de armarnos de una decisión moral elevada para que las posibilidades del bien se activen con decisión y actuemos. ¿Qué hacemos individualmente, a diario y constantemente por nuestra comunidad? Y, como educadores, ¿qué hacemos por la institución, la escuela y por las y los estudiantes sobre los que tenemos oportunidad de influir? Nuestra participación individual es convocada con urgencia por una patria ávida de la contribución de cada persona. No se trata de hechos heroicos y monumentales sino del poder de las pequeñas e incontables acciones generosas emprendidas como ciudadanos, maestros, madres y padres de familia. Los retos son tan grandes que es equívoco permanecer inermes o solamente críticos, pensando que el gobierno, luego de que le culpemos de esta situación, pueda resolverlo todo. Tarea imposible pues está demostrado que la única fuerza capaz de mover nuestro destino, es la propia comunidad con su actuación mayoritaria y generosa. En eek’ queremos que, con nuestras acciones, y deseamos que también con las de ustedes quienes nos leen, estemos del lado brillante, valiente, imbatible por una mejor educación en Zacatecas. Este número que hoy les presentamos cierra la temporada de cristalografía y agricultura familiar. Nuestro artículo principal ahora es el de cuasicritales, tema que representa un nuevo avance de la cristalografía. Gracias por ser parte de nuestros esfuerzos en la Semana Nacional de Ciencia y Tecnología; por asistir a las ferias de ciencia y tecnología en numerosos municipios; por visitarnos en el Zigzag Centro Interactivo de Ciencia, por trabajar y asistir a la Noche de las Estrellas 2014 y por leer, comentar y escribir en la revista eek’. El año entrante es el año de la luz, que surge como una metáfora oportuna en el momento preciso. Hagan suya la revista y opinen de ella, de su diseño y contenido. Caminemos juntos por el sendero claro de la vocación de servir y contribuir. Que pasen una temporada vacacional reflexiva y activa, con generosidad por la patria y por Zacatecas. Hagamos más ancha la ruta educativa para dar cabida ahí a todas y todos. Mi agradecimiento, respeto y afecto
eek’ significa estrella en maya
Vol.3 No.6
Gema A. Mercado Sánchez Directora General del COZCyT Zacatecas, Zac. A 8 de diciembre del año 2014
¿ Y USTED QUÉ OPINA? Jesús Iván Santamaría Najar jisantamaria@cozcyt.gob.mx
Revolucionarias imágenes del
ALMA
revelan la génesis de los planetas
E
l proyecto internacional ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, consiste en un telescopio de diseño revolucionario, compuesto por 66 antenas de alta precisión que está ubicado en el llano de Chajnantor, a 5000 metros de altitud en el norte de Chile. Este telescopio, verdadera maravilla debida al desarrollo contemporáneo de la ciencia y la tecnología, nos ha permitido obtener una sensacional imagen que revela detalles extraordinarios, nunca antes vistos, en un disco de formación de planetas alrededor de una estrella joven. La imagen es el resultado de las primeras observaciones realizadas por ALMA en su configuración casi completa, y las imágenes más precisas hechas hasta ahora en longitudes de onda submilimétricas. Los nuevos resultados son un enorme paso adelante en la observación de cómo se desarrollan los discos protoplanetarios y cómo se forman los planetas. Para sacar el máximo partido de ALMA se apuntaron las antenas hacia HL Tauri— una estrella joven, similar a nuestro Sol, rodeada por un disco de polvo y situada a unos 450 años luz de distancia. La imagen resultante supera todas las expectativas y revela finos detalles inesperados en el disco de material sobrante tras el nacimiento de la estrella. La imagen muestra una serie de anillos concéntricos brillantes, separados por huecos.
¿Y usted qué opina?
“Lo que hemos observado es, casi con total seguridad, el resultado de la formación de cuerpos planetarios jóvenes en el disco. Esto resulta sorprendente, ya que no se espera que estrellas jóvenes de este tipo tengan grandes cuerpos planetarios capaces de producir las estructuras que vemos en las imágenes”, afirma Stuartt Corder, subdirector de ALMA.
1
“Cuando vimos por primera vez esta imagen, nos quedamos asombrados por el espectacular nivel de detalle. HL Tauri no tiene más de un millón de años, y sin embargo su disco ya parece estar lleno de planetas en formación. Esa imagen sola va a revolucionar las teorías de formación planetaria”, explicó Catherine Vlahakis, subdirectora del programa científico de ALMA e Investigadora Principal de la campaña de larga base de ALMA.
El disco de HL Tauri aparece mucho más desarrollado de lo que se esperaría por la edad del sistema. Por tanto, la imagen de ALMA también sugiere que el proceso de formación planetaria puede ser más rápido de lo que se pensaba. Una resolución tan alta sólo puede lograrse con la capacidad de larga base de ALMA, lo cual proporciona nueva información que es imposible obtener con cualquier otra instalación — ni siquiera con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. “La logística y la infraestructura necesarias para colocar las antenas en ubicaciones tan separadas las unas de la otras, han requerido de un esfuerzo de coordinación sin precedentes, llevado a cabo por un equipo internacional de expertos, formado por ingenieros y científicos”, explica el director de ALMA, Pierre Cox. “Esta configuración cumple con uno de los objetivos más ambiciosos de ALMA y marca un impresionante hito tecnológico, científico y de ingeniería”. Las estrellas jóvenes, como HL Tauri, nacen en nubes de gas y polvo fino, en las regiones que han colapsado bajo los efectos gravitatorios, formando densos núcleos calientes que, finalmente, se encienden convirtiéndose en estrellas jóvenes. Inicialmente, estas estrellas jóvenes quedan envueltas en el gas y el polvo restantes que quedan en el disco, conocido como disco protoplanetario. Tras numerosas colisiones, las partículas de polvo se pegan, creciendo en grumos del tamaño de granos de arena y guijarros. En última instancia, en el disco pueden formarse asteroides, cometas e incluso planetas. Los planetas jóvenes irrumpirán en el disco y crearán anillos, brechas y agujeros como los que se ven en las estructuras observadas ahora por ALMA.
La investigación de estos discos protoplanetarios es esencial para nuestra comprensión de cómo se formó la Tierra en el Sistema Solar. Observar las primeras etapas de la formación de planetas alrededor de HL Tauri puede darnos ideas sobre el aspecto que tuvo nuestro propio sistema planetario cuando se formó hace más de 4.000 millones de años. “La mayoría de lo que sabemos hoy en día sobre la formación de planetas se basa en la teoría. Hasta ahora, imágenes con este nivel de detalle solo eran posibles gracias a simulaciones de ordenador o ilustraciones. Esta imagen de alta resolución de HL Tauri demuestra lo que puede lograr ALMA cuando opera en su configuración más grande, e inicia una nueva era en la exploración del universo”, afirma Tim de Zeeuw, Director General de ESO. Estimados lectores, durante decenas de miles de años, aunque nos maravillaban los fenómenos celestes, carecíamos de la capacidad tecnológica necesaria para entenderlos. Hoy, pasados apenas unos pocos siglos de la utilización de un pequeño telescopio por Galileo Galilei, hemos alcanzado tal conocimiento del universo que estamos muy cerca de entender cómo se formó nuestro planeta hace unos 4500 millones de años. ¡Qué obra tan prodigiosa es la ciencia construida paso a paso por los seres humanos! Fuente: ESO
NUESTRA CIENCIA
Julio César López Domínguez Nidia Lizeth Mejía Zavala nmejia@cozcyt.gob.mx
N
ació en la ciudad de Ensenada, Baja California, el 21 de noviembre de 1975. Desde muy pequeño mostraba interés por la ciencia. Él recuerda que los juguetes que más le llamaban la atención eran los relacionados con esta área, aunque más tarde se dio cuenta de que tenía habilidades para la física y las matemáticas, lo que en un futuro, junto con su curiosidad, lo llevaron a estudiar física. En 1997 se tituló de la Licenciatura en Física en la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Baja California con el trabajo “Estudio comparativo de los diversos enfoques en la dinámica del tunelaje resonante”. Su Maestría en Física la concluyó en 2002 con su tesis “Formulación de Fairlie del modelo estándar, teoría no conmutativa” en el Instituto de Física de la Universidad de Guanajuato (IFUG). Finalmente, en 2006 terminó su Doctorado en Física con la tesis “Aspectos no conmutativos en gravedad y teorías de norma” en el IFUG, donde obtuvo el primer lugar en aprovechamiento académico y el reconocimiento de “Laureado Cum Laude”.
Debido a su interés por la física, le gusta asistir a eventos de investigación y divulgación científica, ya sea participando en ciclos de seminarios o impartiendo conferencias.
En cuanto a su trabajo como investigador ha realizado 8 publicaciones con arbitraje, 6 de ellas a nivel internacional. Ha dirigido 6 tesis, 5 en licenciatura y 1 en maestría. Además ha sido árbitro de la revista Mexicana de Física y de la revista Physical Review D (revista de la American Phisical Society) y valuador de 1 proyecto de CONACyT y de un programa de doctorado del Padrón Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC). Actualmente se encuentra en el istema Nacional de Investigadores con el nivel 1.
Es importante mencionar que lo que más disfruta es trabajar con los estudiantes, tanto en el salón de clases como en sus trabajos de investigación, pues le parece muy enriquecedor el intercambio de ideas que tiene con ellos al igual que con el cuerpo académico con el que colabora.
Nuestra ciencia
Julio ha impartido cursos de física y matemáticas a nivel de licenciatura y maestría en la Universidad de Guanajuato, en la Universidad de LaSalle Bajío, en la Universidad Iberoamericana campus León y desde 2011 en la Universidad Autónoma de Zacatecas, específicamente en la Unidad Académica de Física.
Tales actividades lo han llevado a visitar las universidades de Guadalajara, Coahuila, León, Baja California y Zacatecas. También ha asistido a 15 congresos científicos y ha realizado 4 estancias de investigación.
Hoy en día, Julio está realizando trabajos en el área de extensiones de la Relatividad General de Einstein. “Aunque esta teoría tiene un gran éxito al describir diversos fenómenos astrofísicos, deja algunas interrogantes sin responder. Haciendo uso de la llamada supersimetría, la no conmutatividad y de las dimensiones extras, tratamos de responder algunas de esas interrogantes y de entender la naturaleza de algunos de estos fenómenos”, comentó.
Julio tiene muy en claro que el seguirse preparando como investigador es muy importante, por lo que tiene planeado aventurarse en algún área de la física que se dedique a aplicaciones y/o desarrollo de tecnología. 2
BIOGRAFÍA
Louis Pasteur:
el químico cuyo legado ha salvado millones de vidas
L
Biografía
ouis Pasteur, célebre científico francés del siglo XIX, nació el 27 de diciembre de 1822 en el pequeño poblado de Dóle, Francia, donde transcurrió su infancia. En su adolescencia se sentía atraído por la pintura y soñaba con ser profesor de arte. En 1842, después de ejercer el magisterio en la pequeña ciudad de Besanzón, al Este de Francia, obtuvo su título de bachillerato, aunque con malas calificaciones en química. Más tarde, después de un intento fallido de cursar estudios en París, regresó a dicha ciudad y matriculó en la École Normale Supérieure en la que se doctoró en ciencias en 1847. Tras terminar los estudios en dicho centro se convirtió en profesor de Física en el Liceo de Dijon pero en ese tiempo ya estaba más interesado en la química que en la física. A partir de 1847 y hasta 1853 fue profesor de química en Dijon y luego en Estrasburgo, donde conoció a Marie Laurent, la hija del rector de la universidad, con quien contrajo matrimonio en 1849. El matrimonio tuvo cinco hijos pero tres de ellos fallecieron tempranamente, afectados por el tifus.
En 1848 sus trabajos de química y cristalografía le permitieron obtener resultados espectaculares en 3 relación con el misterio del ácido tartárico (C4H6O6).
Esta sustancia parecía existir en dos formas de idéntica composición química pero con propiedades físicas diferentes, dependiendo de su origen: el ácido tartárico proveniente de seres vivos (por ejemplo, el que existe en el vino) era capaz de polarizar la luz, mientras que el producido sintéticamente no lo hacía a pesar de contar con la misma fórmula química. Pasteur, examinando con un microscopio pequeños cristalitos de sales formadas a partir de ácido tartárico sintetizado en el laboratorio, observó que había cristales de dos tipos distintos, ambos casi exactamente iguales pero con simetría especular, como nuestras manos. La composición era la misma, pero la forma en la que los átomos se asociaban podía tomar dos estructuras diferentes y simétricas, mientras una forma polarizaba la luz a la derecha, la otra la polarizaba a la izquierda. Más curioso aún fue que, cuando los pequeños cristales provenían de ácido tartárico natural, o sea que procedían de seres vivos, sólo aparecía un tipo de cristal, aquel que polarizaba la luz a la derecha. Este hallazgo le valió al joven químico la concesión de la Legión de Honor, con sólo 26 años de edad.
En 1854 fue nombrado decano de la Facultad de Ciencias en la Universidad de Lille. Sólo siete años más tarde, con 33 años, se convirtió en director y administrador de estudios científicos en la misma École Normale Supérieure en la que había estudiado. Otro de los descubrimientos que contribuyeron a la celebridad que alcanzó Pasteur fue la pasteurización. En su tiempo se consideraba que la fermentación de los vinos era un proceso químico y que no requería la intervención de ningún organismo.
BIOGRAFÍA tritivos no era debido a la teoría de la generación espontánea o mecanismo según el cual los microorganismos se formaban espontáneamente en el interior del caldo . Al demostrar que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior (Omne vivum ex vivo) estableció el principio científico que fue la base de la teoría germinal de las enfermedades y de la teoría celular y significó un cambio conceptual sobre los seres vivos y el inicio de la microbiología moderna. Obtuvo todo un triunfo al anunciar sus resultados en una gala de la Sorbona en 1864. La teoría germinal de las enfermedades infecciosas, desarrollada por Pasteur, establece que toda enfermedad infecciosa tiene su causa (etiología) en un ente vivo microscópico con capacidad para propagarse entre las personas, además de ser el causante de procesos químicos como la descomposición y la fermentación, y que su causa no proviene de adentro del cuerpo, debido a un desequilibrio de humores, como se creía en aquellos tiempos. El famoso cirujano Joseph Lister desarrolló las ideas de Pasteur y las sistematizó en 1865. Lister, considerado hoy el padre de la antisepsia moderna, realizó cambios radicales en el modo en el que se realizaban las operaciones: los doctores debían lavarse las manos y utilizar guantes, el instrumental quirúrgico debía esterilizarse justo antes de ser usado, había que limpiar las heridas con disoluciones de ácido carbólico (que mataba los microorganismos). Antes de Lister y Pasteur, someterse a una operación quirúrgica era exponerse a infecciones severas que podían conducir a la muerte. Es evidente que lo anterior es suficiente para que Pasteur pasara a la posteridad como un científico cuyos descubrimientos contribuyeron de manera notable a preservar la salud de las personas. Sin embargo nos dejó otro gran descubrimiento en el campo de las vacunas. En su tiempo se consideraba que la fermentación de los vinos era un proceso químico y que no requería la intervención de ningún organismo. Con la ayuda de un microscopio, Pasteur descubrió que, en realidad, intervenían dos variedades de levaduras que eran la clave del proceso. Una producía alcohol y la otra, ácido láctico, que agriaba el vino.
En cierta ocasión en que Pasteur iba a tomarse unas vacaciones, encargó a Chamberland que inoculase a un grupo de pollos con un cultivo de la bacteria, antes de que el ayudante se fuese de vacaciones. Pero este último olvidó hacerlo, y se fue de vacaciones. Cuando ambos volvieron al cabo de un mes, los pollos estaban sin infectar y el cultivo de bacterias continuaba donde lo dejaron, aunque muy debilitado. Entonces Chamberland inoculó a los pollos de todos modos con ese cultivo pero los animales no murieron. Sólo desarrollaron algunos síntomas, y una versión leve de la enfermedad.
Pasteur puso este descubrimiento en práctica casi inmediatamente en el caso de otras enfermedades causadas por agentes bacterianos. En 1881, hizo una demostración dramática de la eficacia de su vacuna contra el carbunco, inoculando la mitad de un rebaño de ovejas mientras inyectaba la enfermedad (Bacillus anthracis) a la otra mitad. Las inoculadas con la vacuna sobrevivieron, el resto, murió. En sus estudios contra la rabia, utilizaba conejos infectados con la enfermedad, y cuando éstos morían secaba su tejido nervioso para debilitar el agente patógeno que la produce, que hoy sabemos que es un virus. En 1885 un niño, Joseph Meister, fue mordido por un perro rabioso cuando la vacuna de Pasteur sólo se había probado con unos cuantos perros. El niño iba a morir sin ninguna duda cuando desarrollase la enfermedad, pero Pasteur no era médico, de modo que si lo trataba con una vacuna sin probar suficientemente podía acarrear un problema legal. Sin embargo, tras consultar con sus colegas, el químico se decidió a inocular la vacuna al muchacho. El tratamiento tuvo un éxito absoluto, el niño se recuperó de las heridas y nunca desarrolló la rabia, Pasteur nuevamente fue alabado como héroe aunque todavía la sociedad no tenía conciencia plena de la importancia y trascendencia de su legado para la microbiología y la medicina contemporáneas. Desde su creación en 1888 y hasta su muerte fue director del Instituto que lleva su nombre. Este notable químico y microbiólogo fue elegido miembro de la Academia Francesa y recibió importantes condecoraciones y reconocimientos durante su vida. Falleció en Marnes-la-Coquette, Francia el 28 de septiembre de 1895 Referencias http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/fondo2000/vol1/pasteur/html/2.html http://es.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur http://www.biografiasyvidas.com/biografia/p/pasteur.htm
Biografía
Pasteur utilizó un nuevo método para eliminar los microorganismos que pueden degradar los vinos. Después de encerrar el líquido en depósitos bien sellados, los calentó hasta elevar su temperatura a 44 grados centígrados durante un tiempo corto. Por supuesto, los fabricantes de vino desconfiaron de inmediato ante la idea de calentar vino pero un experimento controlado con lotes de vino calentado y sin calentar demostró la efectividad del procedimiento. Había nacido así la pasteurización, el proceso que actualmente garantiza la seguridad de la leche y de numerosos productos alimenticios del mundo. Pero sus experimentos fueron más allá porque demostraron que todo proceso de fermentación y descomposición orgánica se debe a la acción de organismos vivos y que el crecimiento de los microorganismos en caldos nu
En 1880, Pasteur se encontraba realizando experimentos con pollos para determinar los mecanismos de transmisión de la bacteria responsable del cólera aviar que hacía estragos entre esas aves. Él y su ayudante, Charles Chamberland, inoculaban la bacteria (Pasteurella multocida) a pollos para investigar y evaluar el proceso de la enfermedad.
Desde 1796, gracias a Edward Jenner, la idea de que una versión débil de la enfermedad podía causar la inmunidad ante la versión fuerte de la misma ya era conocida. Pasteur, quien estaba al tanto de ese hecho, expuso una vez más al cólera a los pollos que no murieron a pesar de haber sido inoculados por su ayudante y nuevamente sobrevivieron pues se habían hecho inmunes a la bacteria del cólera. A esta técnica le llamó vacunación en honor a Edward Jenner. La diferencia entre la vacuna de Jenner y las de Pasteur es que estas fueron las primeras vacunas de patógenos artificialmente debilitados. A partir de ese momento no hacía falta encontrar bacterias adecuadas para las vacunas, las propias bacterias de la enfermedad podían ser debilitadas y usadas como vacunas.
4
ARTÍCULOS Y REPORTAJES
Los
cuasicristales Luis Manuel Hernández García luismanhz@yahoo.com
David Armando Contreras Solorio. dacs10@yahoo.com.mx
E
l año 2014 fue proclamado por la UNESCO, Año Internacional de la Cristalografía. Hace un siglo, se descubrió que los rayos X podrían ser utilizados para investigar la estructura de la materia de una manera no destructiva. Hoy en día, la cristalografía de rayos X se ha convertido en la técnica principal para el estudio de la materia a nivel atómico o molecular.
Artículos y reportajes
En un sólido, los átomos, iones o moléculas constituyentes están en posiciones fijas. Una manera de clasificar los sólidos es como amorfos y cristales. En los sólidos amorfos o vítreos los constituyentes se disponen espacialmente sin ningún orden particular y su aspecto exterior no tiene forma definida. Por el contrario, en un cristal, los constituyentes se arreglan espacialmente de forma ordenada y su aspecto es altamente regular con mucha simetría. Un ejemplo de material amorfo es el vidrio común de las ventanas y botellas, mientras que ejemplo de material cristalino es el cuarzo que venden en las tiendas de minerales. Sin embargo, ambos, vidrio y cuarzo, materiales con aspecto y propiedades muy diferentes, están formados por el mismo compuesto: dióxido de silicio SiO2. La diferencia enorme entre las propiedades físicas del vidrio y del cuarzo se debe a la manera diferente en que se ordenan internamente las moléculas.
5
Antes de que se aplicara el uso de los rayos X para estudiar la estructura interna de los cristales, éstos se clasificaban solamente por su geometría exterior. La cristalografía nació en 1912, debido al descubrimiento en Munich, Alemania, por Max von Laue, de la difracción de los rayos X en cristales y el posterior desarrollo en Cambridge, Inglaterra, de la técnica por William Henry Bragg y William Lawrence Bragg, padre e hijo, respectivamente. La difracción por rayos X hizo posible conocer la estructura interna de los cristales, es decir, cómo se disponen espacialmente sus constituyentes. Por estos estudios Laue recibió el Premio Nóbel en 1914 y los Bragg en 1915.
La definición original de cristal consistía de una unidad o celda unitaria de átomos, iones o moléculas que se disponen ordenadamente con periodicidad traslacional, es decir, de manera repetitiva en las tres direcciones espaciales, sin existencia de espacios vacíos ni traslapes de la celda unitaria. Esta periodicidad traslacional limita la simetría rotacional de los cristales a órdenes de 2, 3, 4 y 6. A esto se le llama el Teorema de Restricción Cristalográfica, el cual puede demostrarse de manera relativamente sencilla. Quiere decir que si rotamos un cristal, por su periodicidad traslacional, queda invariante al hacer giros alrededor de un eje por 180, 120, 90 y 60 grados. Durante muchos años sólo existían dos casos en los experimentos de difracción: un sólido amorfo da un patrón en forma de círculos concéntricos, mientras que un cristal daba un patrón discreto, formado por manchas agudas, llamados picos de Bragg, que reflejaban las simetrías internas del cristal, que son permitidas por el Teorema de Restricción Cristalográfica. De esta manera, durante 70 años, “orden” y “periodicidad” fueron sinónimos en un cristal. Esto constituyó un paradigma de la cristalografía hasta un descubrimiento sorprendente del científico israelí Dan Shechtman en 1982, trabajando en la Oficina Nacional de Normas en Maryland, E. U. Shechtman trabajaba con experimentos de difracción estudiando detalles estructurales de aleaciones metálicas y descubrió que una aleación de aluminio y manganeso enfriada rápidamente, mostraba una simetría prohibida de rotación de orden 10. Esta simetría prohibida para cristales periódicos aparecía en una dirección como anillos concéntricos con diez manchas discretas agudas, mientras que
en otras direcciones los anillos tenían seis manchas, indicando una simetría convencional rotacional de seis veces. La simetría que aparecía en el patrón de difracción era típica de un icosaedro. Dada la naturaleza insólita de este patrón, Shetchtman y sus colegas verificaron cuidadosamente el experimento, mostrando que la simetría icosaedral se extendía por distancias miles de veces más grande que el espaciado interatómico. Dos años después lo publicaron, en 1984. Casualmente, seis semanas después de la publicación del artículo de Shechtman, de manera totalmente independiente, apareció un artículo de Dov Levine y Paul Steinhardt, de la Universidad de Filadelfia, en el que publicaron estudios de unos nuevos modelos teóricos de estructuras atómicas. Estas nuevas estructuras que ellos llamaban “cuasicristales”, eran altamente ordenadas pero “cuasiperiódicas” en lugar de periódicas. Un patrón cuasiperiódico es recurrente pero no a intervalos regulares como lo es uno periódico. Levine y Steinhardt propusieron que las nuevas aleaciones observadas por Shetchtman, eran ejemplos de cuasicristales icosaedrales y así se acuñó el nombre de cuasicristales para estos nuevos materiales.
ARTÍCULOS Y REPORTAJES Estructura cuasicristalina con traslapes de decágonos perfectos como celda cuasiunitaria, superpuestos sobre una imagen de microscopio electrónico del material Al27Ni20Co8. El decágono mide 2 nanómetros de ancho
Patrón de difracción obtenido por Schechtman en el descubrimiento de la aleación cuasicristalina de aluminio y manganeso donde se nota la simetría de rotación prohibida de orden 10
Este mineral contenía una fase cuasicristalina icosaedral de la aleación Al63Cu24Fe13. Steinhardt y Bindi rastrearon el origen de la muestra y encontraron que la había recogido el mineralogista ruso V. Kryachko de las montañas Koryak en la lejana península de Kamchatka en Rusia.
El descubrimiento de Shechtman fue ratificado posteriormente alrededor del mundo por miles de diagramas de difracción y por datos experimentales de alta resolución como imágenes obtenidas por microscopía electrónica de transmisión y de barrido. Debido a este descubrimiento, le fue otorgado a Shechtman el Premio Nóbel de Química en el año 2011. De esta manera, la existencia de orden sin periodicidad ha sido ya inequívocamente establecida y no solamente el paradigma de periodicidad fue cuestionado, si no que fue completamente invalidado. De hecho, a Shechtman nunca le ha gustado el nombre de cuasicristales pues son verdaderos cristales. Él prefiere hablar de cristales periódicos y cristales cuasiperiódicos. El rompimiento del concepto de estricta periodicidad en los cristales desató una verdadera revolución científica del tipo que menciona Thomas Kuhn en su libro “La estructura de las revoluciones científicas”, en la que se sustituyó el viejo paradigma de cristalinidad por otro completamente nuevo. La Unión Internacional de Cristalografía tuvo que cambiar su antigua definición de que un cristal era un material en la que los átomos o moléculas están arreglados en un patrón regular repetitivo. Ahora la definición provisional es que un cristal es un sólido que tiene un patrón de difracción esencialmente discreto. Y ahora se habla de cristales periódicos y aperiódicos. El descubrimiento de los cuasicristales y de la posibilidad de orden aperiódico también tuvo un gran impacto en el campo de las matemáticas dando origen a numerosas publicaciones sobre el tema.
Exteriormente los cuasicristales tienen aspecto similar a las aleaciones metálicas comunes, pero tienen propiedades físicas bastante diferentes en muchos aspectos que los hacen muy prometedores para diversas aplicaciones. Algunos cuasicristales, como los icosaedrales de hierro-cobre-aluminio, son muy absorbentes en el infrarrojo con muy baja reflectividad, lo que los hace atractivos para aplicaciones en celdas solares y otros dispositivos. Asimismo, estas aleacio-
Por otra parte, también tienen la ventaja de que no tienen ácido perfluorooctanoico y otras sustancias que son nocivas para la salud, como las tiene el teflón. También, esta aleación cuasicristalina hierrocobre-aluminio tiene muy baja conductividad térmica, es decir, es buen aislante del calor y compite ventajosamente con la zirconia, la cual no resiste muy altas temperaturas, por lo cual es promisorio para usos como revestimiento aislante del calor. Una aplicación muy importante que ya tienen los cuasicristales es como refuerzo mecánico en materiales compuestos. La aplicación más extendida actualmente para los cusicristales, es para endurecer el acero introduciéndole nanopartículas icosaedrales, lo cual confiere al acero extraordinarias propiedades. Con este material compuesto ya se fabrican herramientas quirúrgicas así como navajas de rasurar. Otras posibilidades atractivas para los cuasicristales es la de almacenar hidrógeno, ya que han mostrado algunas aleaciones cuasicristalinas con más capacidad de almacenamiento que las aleaciones normales. También ciertas aleaciones cuasicristalinas tienen propiedades muy prometedoras como catalizadores. Como un ejemplo, en la producción de hidrógeno a partir del metanol algunas aleaciones compiten muy ventajosamente con catalizadores tradicionales y mucho más caros. Todos los temas mencionados anteriormente de aplicaciones para los cuasicristales, están siendo objeto de intensas investigaciones a nivel mundial. El futuro de los cuasicristales es pues muy promisorio. Amorfo (Vidrio)
Cristalino (cuarzo)
O Si
Diferencia estructural esquemática entre el cuarzo y el vidrio común. Referencias
D. Shechtman, I. Blech, D. Gratias, J. W. Cahn, “Metallic phase with long-ranged orientational order and no translational symmetry”, Phys. Rev. Lett. 53, 1951 (1984). D. Levine and P. J. Steinhardt, “Quasicrystals: A new class of ordered structures”, Phys. Rev. Lett. 53, 2477 (1984). The Physics of Quasicrystals. P. J. Steinhardt, S. Ostlund, Eds. (World Scientific, Singapore, 1987). https://discovery.princeton.edu/2012/12/03/expedition-verifies-the-extraterrestrial-nature-of-quasicrystals/ K. Saitoh, K. Tsuda, M. Tanaka, K. Kaneko and A.P. Tsai, “Structural Study of an Al72Ni20Co8 Decagonal Quasicrystal by the High-angle Annular Dark-field Method”, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L1400 (1997). http://wwwphy.princeton.edu/~steinh/quasi/ https://www.technologyreview.es/printer_friendly_article.aspx?id=38860 J. M. Dubois, “Properties and applications of quasicrystals and complex metallic alloys”, Chem. Soc. Rev. 41, 6760 (2012).
Artículos y reportajes
Desde la publicación original de Shechtman, se han reportado y confirmado cientos de aleaciones cuasicristalinas. Existen cuasicristales con cuasiperiodicidad en tres dimensiones y otros solamente en dos dimensiones y en la otra son periódicos. Existía la creencia de que solamente podían hacerse en laboratorios dadas las condiciones extraordinarias necesarias para su fabricación. No hubo evidencia de aleaciones cuasicristalinas en la naturaleza hasta que Steinhardt, Nan Yao y Lucca Bindi, encontraron un cuasicristal natural en una muestra mineral en el Museo de Historia Natural de Florencia, Italia, en el año 2009.
Posteriormente se realizó una expedición a las montañas Koryak por un equipo formado por científicos de las Universidades de Princeton y Cornell, así como del Instituto Smithsoniano y de la Academia de Ciencias Rusa, para buscar más cuasicristales. Asimismo, L. Hollister de Princeton y colaboradores del Instituto de Tecnología de California y del Instituto Smithsoniano, examinaron la muestra original de Italia. Los investigadores concluyeron que el mineral tenía origen meteorítico. La expedición a Kamchatka mostró que el meteorito llegó a la Tierra hace aproximadamente 15 mil años, durante o después de la última edad de hielo y que muy probablemente se formó junto con el sistema solar, hace 4 mil 500 millones de años, haciéndolo quizás tan viejo como la Tierra. A este meteorito se le llamó Khatyrica. El descubrimiento de la naturaleza extraterrestre del mineral, ha hecho surgir una serie de artículos de astrofísica buscando explicar cómo se originaron los cuasicristales.
nes cuasicristalinas son muy antiadherentes y compiten bastante bien con el teflón, con la ventaja de que la aleación es muy dura y no se raya fácilmente como el teflón. De hecho, tiene más dureza que las cucharas o cuchillos.
6
¿Amigos
ARTÍCULOS Y REPORTAJES
o enemigos?
Los insectos en la agricultura Cynthia Lilia Pérez Ruiz ailil_10@hotmail.com
E
n nuestro mundo, la población mundial crece a un ritmo superior a la de la producción de alimentos, lo cual significa que, para erradicar el hambre e incluso como medida preventiva debemos conocer cuáles son los diferentes temas relacionadas con la producción de comida. Uno de éstos son los insectos, ya que algunos de ellos causan pérdidas anuales muy importantes en la agricultura; como es el caso de Brasil, donde se estima que anualmente se pierden casi 18 mil millones de dólares, lo cual significa no sólo pérdida de alimentos, sino que la economía general del país se ve afectada (Oliveira et al., 2013). Debido a lo anterior, entendemos que actualmente existe una batalla entre humanos e insectos, sin embargo, antes de continuar deberíamos abordar ¿qué son los insectos?, o ¿cuáles son las causas que generan que esos bichos parezcan indestructibles e indeseables? Pues, como lo dijo el escritor George R. R. Martín, “El conocimiento es un arma… Aseguraos de ir bien armados antes de entrar en combate”.
Ahora, ¿cuáles son algunos de nuestros aciertos y errores frente a los insectos?
Artículos y reportajes
¿Qué son los insectos? Los insectos pueden describirse como animales articulados, con tráquea y con seis patas (Solomon, 2008); no poseen esqueleto interno como nosotros, sino que su esqueleto lo constituye una capa gruesa que los cubre, les da forma y los ayuda a controlar la pérdida de humedad. Otra característica peculiar es que su cuerpo está constituido por cabeza, tórax y abdomen.
Los insectos habitan prácticamente todos los ambientes de la Tierra y, con más de un millón de especies descritas, son el grupo de animales más exitoso en nuestro planeta en términos de diversidad, distribución geográfica, número de especies y número de individuos 7 (Solomon, 2008).
Insecticidas. A pesar de que han representado
una herramienta importante que contribuye a la producción de alimentos, lo cierto es que las desventajas tanto ambientales como económicas son dignas de atención. En primer lugar, la historia nos ha demostrado que con el tiempo los insectos generan inmunidad tanto a los productos como a las cantidades aplicadas, es decir, aunque algunos mueren con las primeras dosis, otros pueden sobrevivir y generar descendientes inmunes a esas sustancias, por lo que luego se tienen ‘súper insectos’ resistentes a grandes cantidades de productos químicos altamente tóxicos para nosotros. Otro aspecto ligado a este tema es que las sustancias aplicadas siempre vuelven a nosotros. No debemos olvidar que ¡todo es un ciclo! Las
sustancias aplicadas a los alimentos llegan al suelo y de ahí pueden pasar a nuestros mantos acuíferos, que es de donde proviene el agua que bebemos. Por otro lado, cuando se aplican los insecticidas no sólo se ataca al insecto indeseable, sino que se afectan otros organismos inofensivos, o incluso benéficos para nosotros, como el caso de la preocupante disminución en poblaciones de abejas.
Control biológico. Ante las desventajas de los
insecticidas, se han propuesto diversas opciones que incluyen el uso de organismos para controlar pestes. Este tema aún resulta controvertido, pues mientras representa ventajas económicas, en cuestiones biológicas aún genera conflictos (Rabitsch, 2010), ya que en ocasiones no sólo se falla en acabar con el organismo objetivo (Myers, 2000), sino que se genera la propagación de esa especie en un ambiente donde no hay competidores, lo cual puede conllevar a la extinción de especies nativas.
FLORA DE ZACATECAS FAUNA
ARTÍCULOS Y REPORTAJES
Estrategias de cultivo. Los monocultivos brindan ganancias económicas muy jugosas debido a que, entre otras cosas, lo que se cultiva recibe el mismo tratamiento, lo que requiere menos equipo, tiempo y trabajo. Sin embargo, las zonas agrícolas en las que se tienen grandes extensiones de una sola especie generan la pérdida de biodiversidad, por lo que se pasa de un ecosistema donde prácticamente cada depredador tenía su enemigo natural, a uno en el que no hay equilibrio ni competencia, por lo que, si un insecto llega y logra adaptarse a los recursos disponibles, rápidamente puede reproducirse y convertirse en plaga, la cual puede acabar con toda la siembra.
Sapo pinero Alejandra López Mejía adri_mj@hotmail.com
Evolución. Los humanos tenemos menos de 2 millones de años viviendo en este planeta, pero eso no se compara con los casi 350 millones de años que los insectos llevan habitando aquí (Borror, 2005). Sin lugar a dudas hemos aprendido mucho de ellos, pues grandes inventos se han desarrollado gracias a la inspiración basada en ellos, no obstante, aún no es suficiente lo que sabemos: en ellos podemos hallar la solución a numerosos problemas que nos aquejan. Deberíamos emplear sus tácticas para aprender a controlar las poblaciones que nos afectan tanto económica como ecológicamente. Objetividad. Se calcula que aproximadamente 200 especies de insectos pueden ser plagas importantes y su impacto en diferentes ecosistemas y cultivos es enorme, ya que se les responsabiliza de, al menos, el 30% de las pérdidas de todas las cosechas mundiales. Actualmente se estima que el número de plagas potenciales ronda las 10 000 especies de insectos, pero incluso así, esto es sólo el 1% de las especies descritas. Además, autores como Grimaldi y Engel (2005), consideran que si tan sólo las hormigas, abejas y termitas fueran removidas de la Tierra, la vida terrestre podría colapsar completamente. Esto se debe a que los insectos desempeñan papeles ecológicos importantes, tales como el reciclaje de nutrientes, la polinización, dispersión de semillas, mantenimiento de la estructura y fertilidad del suelo, entre otros. Finalmente, abordemos el tema de la indiferencia. En ocasiones se cree que los problemas de los campesinos son de ellos y de nadie más, no obstante, si ellos no producen, nosotros no comemos. Profundizar en el conocimiento, en este caso particular, de los insectos, nos permitirá identificar cuáles son aquellos que nos aquejan y a qué se debe. Pocos gobiernos en países en desarrollo, tienen programas sólidos que monitoreen y evalúen las pérdidas de la agricultura debida a pestes, incluidas las pestes de insectos (Yudelman et al., 1998), por lo que debemos comenzar a cambiar esas tendencias. No basta con aplicar insecticidas ante la presencia de cualquier bicho que nos parezca desagradable, sino que debemos conocer cuál es la función que tiene cada organismo en el ecosistema; no caigamos en el error de acabar con un aliado pensando que es un enemigo mortal. Recordemos, lo que se conoce, se quiere, y lo que se quiere, se cuida. Referencias
Descripción: Son sapos de tamaño mediano a grande, su piel es rugosa y no presentan una coloración con algún patrón definido, pero presentan manchas oscuras en la parte dorsal y el área sobre la columna puede presentarse como una línea clara. También en las extremidades se observan manchas del mismo color que en las dorsales, pero sin formar un patrón definido. En los machos algunas verrugas en los costados son de color rojo. Distribución: Esta especie es endémica de México, se distribuye desde el norte hasta el centro del país en los estados de Aguascalientes, Chihuahua, Colima, Durango, Hidalgo, Guerrero, Jalisco, México, Michoacán, Morelos, Nayarit, Puebla, Oaxaca, Querétaro, San Luís Potosí, Sinaloa, Sonora, Tlaxcala y Zacatecas. Comportamiento: La gran mayoría son de hábitos nocturnos y terrestres, enterrándose en la arena o en suelos blandos. Presentan numerosas glándulas en la piel, y un par de glándulas parotoides localizadas detrás de la cabeza que producen sustancias desagradables o incluso sumamente toxicas para sus depredadores. Alimentación: Su dieta está conformada principalmente de insectos como termitas, escarabajos, hormigas, además de arañas. Reproducción: Su modo de reproducción es ovíparo con desarrollo indirecto. En la época de reproducción es común escuchar a los machos llamando a las hembras desde la orilla de los arroyos. Esta especie se reproduce todo el año. En los meses de mayo y junio, solo despues de la lluvia, se observan adultos y crías. Referencias http://www.conabio.gob.mx/institucion/proyectos/resultados/GT002_ Anexo%20Catalogo%20especies.pdf http://www.biodiversidad.gob.mx/pdf/libros/AvtparteA.pdf
Artículos y reportajes
Grimaldi D, Engel MS. 2005. Evolution of the insects. Cambridge Univeristy Press. pp. 770 Martínez Elizabeth, M Cruz R, E Montes de Oca T, T Suárez L. 2011. La función de los escarabajos del estiércol en los pastizales ganaderos. Secretaría de Educación de Veracruz. Morris MG, NM Collins, RI Vane-Wright, J Waage. 1991. The utilization and value of nondomesticated insects. The conservation of insects and their habitats. Pp-319-344. The Royal Entomological Society of London. Myers JH. 2000. What can we learn from biological control failures? Proceedings of the X Interntional Symposium on Biological Control of Weeds. Pp. 151-154. Oliveira CM, AM Auad, SM Mendes, MR Frizzas. 2014. Crop losses and the economic impact of insect pests on Brazilian agriculture. Crop protection. 56 (2014) 50-54. Rabitsch Wolfgang. 2010. Pathways and vectors of alien arthropods in Europe. Chapter 3. BioRisk 4(1): 27-43. Samways MJ. 2005. Insect diversity conservation. Cambridge University Press. pp. 341. Solomon, E. P.; L. R. Berg, y D. W. Martin. 2008. Biología. McGraw-Hill Interamericana editores, S.A. de C.V. 8th edition Triplehorn Charles A, Norman F Johnson (eds). 2005. Borror and Delong’s introduction to the study of insects. 7th edition. Thomson learning, Inc.
Familia: Bufonidae Nombre científico: Incilius occidentalis (Camerano, 1879) Nombre común: Sapo, Sapo pinero (Woolrich et al., 2005) Estatus de la especie: Esta especie no está considerada dentro de la NOM-059-ECOL-2001.
8
ARTÍCULOS Y REPORTAJES
Bio
marcadores Claudia Castruita de la Rosa castruitade@gmail.com Idalia Garza Veloz idaliagv@uaz.edu.mx Margarita de la Luz Martínez Fierro†. margaritamf@uaz.edu.mx
E
l término “biomarcador” se deriva de su etimología bio-vida y de marcador-marca [1]. En el año 1999 un grupo de expertos de los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos (NIH), oficialmente definieron el término como “Una característica que se puede medir y evaluar, como un indicador de un proceso biológico ordinario, de un proceso asociado a una enfermedad o a una respuesta a una intervención terapéutica”. La idea de utilizar biomarcadores comenzó a principios del siglo XIV con la práctica de observar la orina de las personas con la finalidad de inspeccionar el color y sedimento y con base a lo observado, identificar particularidades de esas características que se relacionaran con enfermedades y poder generar un diagnóstico [3].
Artículos y reportajes
En el siglo XX, los grandes avances relacionados con la búsqueda de biomarcadores fueron los obtenidos gracias a la evaluación de los tejidos y/o fluidos corporales humanos tales como la sangre y el plasma [4].
9
A finales de 1980, se descubrió que la cantidad de virus presente en el plasma de una persona infectada (carga viral) con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) podía ser utilizado como un marcador de progresión del SIDA (síndrome de inmunodeficiencia humana adquirida) y al mismo tiempo se podía utilizar dicha carga viral como una medida de la eficacia del tratamiento [6]. Probablemente uno de los descubrimientos más recientes en la historia de los biomarcadores es el descubrimiento de una proteína denominada HER-2, la cual está relacionada con el cáncer de mama, pues se ha observado que ocasiona que las células tumorales se multipliquen de manera acelerada [7, 8]. Todo lo anterior ha sido posible gracias a que los “biomarcadores” tienen la característica de ser producidos únicamente por el órgano afectado o como respuesta del cuerpo a la enfermedad y pueden ser usados antes, durante y después de ésta. Por lo tanto, el uso de un biomarcador puede ayudar a entender la predicción, la causa, el diagnóstico, la progresión, regresión o la respuesta al tratamiento de una enfermedad [2]. En el año 2001, se establecieron y ampliaron los conceptos generales de los biomarcadores, entre estos conceptos se encuentra la clasificación según su aplicación en la práctica clínica. Considerando dicha aplicación los biomarcadores se pueden dividir en: 1.Biomarcadores con valor diagnóstico. Son aquellos, gracias a los cuales se pueden identificar pacientes con una enfermedad concreta, discerniendo entre individuos sanos y enfermos. 2.Biomarcadores con capacidad predictiva. Permiten anteponerse a la posibilidad de desarrollar una patología antes de que se produzcan síntomas de la misma. Es decir, auguran el riesgo de sufrir una enfermedad en el futuro. 3.Biomarcadores con utilidad pronóstica. Biomarcadores que proporcionan información sobre el posible curso de la enfermedad, anticipando los posibles cambios que pueden producirse así como la prolongación en el tiempo. 4.Biomarcadores de respuesta. Este tipo de biomarcadores permiten predecir cómo responderá un paciente frente a un tratamiento concreto, pudiendo de esta forma evitar tratamientos ineficientes o que produzcan reacciones adversas [9]. Según su tipo, los biomacadores pueden clasificarse como clínicos, bioquímicos y moleculares, siendo éstos últimos los de mayor desarrollo en la actualidad [10, 11]. A continuación se describen brevemente las categorías de dicha clasificación. 1.Clínicos: son aquellos que reflejan el estado de salud del paciente, como la medición de los signos vitales, el análisis del laboratorio clínico y las valoraciones clínicas en general que reflejan el estado de salud. Dentro de este tipo de biomarcadores se encuentran las mediciones ecográficas, las cuales se refieren al diagnóstico de tipo ultrasonido que consiste en evaluar, demostrar o descartar cualquier alteración anatómica [12]. El ejemplo más común es la traslucencia nucal, también llamada prueba del pliegue de la nuca fetal. Esta determinación utiliza la técnica de la ecografía para medir el espacio claro (“translúcido”) en el tejido de la parte posterior del cuello del bebé. Esta “traslucencia” está aumentada en los casos de síndrome de Down.
ARTÍCULOS Y REPORTAJES 2.Bioquímicos: Se refieren a cualquier molécula o sustancia (hormona, lípido, carbohidrato, etc.) detectada en fluidos corporales, que puede ser signo de alguna enfermedad. Un ejemplo de este tipo de biomarcador lo representa la calcitonina, una hormona producida por las células especializadas de la glándula tiroides (parafoliculares) que en altos niveles sanguíneos (≥100 pg/mL), es un marcador tumoral diagnóstico y pronóstico de cáncer medular tiroideo [13]. 3.Moleculares: estos corresponden a proteínas o ácidos nucleicos, cuya presencia, ausencia o alteración permiten un efecto que se puede medir y observar. Este tipo de biomarcadores se pueden subclasificar en tres subtipos: genómicos, transcripcionales y proteicos.
Las características que debe reunir una molécula o condición biológica para ser considerada un biomarcador, son las siguientes [14]: 1.Ser específico: significa que debe estar presente solamente en la enfermedad de interés y por lo tanto, tener la capacidad para detectar la ausencia de la enfermedad en personas sanas. 2.Ser sensible: es decir que tenga la capacidad para detectar la enfermedad en personas enfermas. 3.Ser predictivo: que sea capaz de predecir el desarrollo, evolución o curso de la enfermedad. 4.Ser robusto: que no sea afectado por pequeñas variaciones externas, que el resultado sea confiable y que permita además que la detección sea rápida y sencilla. 5.Ser accesible: que la muestra biológica (suero, plasma, tejido, saliva, etc.) en donde es detectado se obtenga con bajo grado de invasibidad para el paciente. En la actualidad existen en el mercado un gran número de biomarcadores, con utilidad predictiva, diagnóstica y pronóstica para diferentes tipos de enfermedades. Estas moléculas se han convertido en una tecnología innovadora de gran impacto en el área médica, científica, económica y social. Sin embargo, debido a las crecientes tasas de mortalidad asociadas a las denominadas “Enfermedades crónicas no trasmisibles” (tales como el cáncer, la obesidad o la diabetes mellitus tipo 2) y a las infecciosas (tuberculosis, SIDA o el dengue), aún quedan importantes retos a vencer y por lo tanto un gran número de caminos a explorar para el descubrimiento, desarrollo, validación e implementación de nuevos biomarcadores, lo suficientemente sensibles y específicos y que brinden a su vez, la posibilidad de enfocar los recursos médicos necesarios para el cuidado secundario de los pacientes y contribuyan con el aumento en su esperanza y calidad de vida. Referencias
Guamúchil Benjamín Medina Sánchez benja_bio29@hotmail.com
Familia: Fabaceae Nombre científico: Pithecellobium dulce Nombre común: Guamúchil, cuamichil, guamoche, guaymochile, guamache, huamúchil, guamuche, pinzan, guarijo, fuamuchil
Descripción: Árbol o arbusto, de 15 a 20 m de altura y con un diámetro a la altura del pecho de 80 cm, con ramas provistas de espinas; copa piramidal frondosa; hojas en espiral, aglomeradas, de 2 a 7 cm de largo, con un par de folíolos primarios, cada uno con un par de folíolos secundarios sésiles; tronco derecho con ramas delgadas y ascendentes provistas de espinas. Corteza gris plomiza a gris morena con bandas horizontales protuberantes y lenticelas pálidas en líneas longitudinales. Corteza interna de color crema claro, se torna pardo rosado con el tiempo, fibrosa, con ligero olor a ajo. Con fruto en vainas delgadas de hasta 20 cm largo por 10 a 15 mm de ancho, enroscadas, tomentosas, péndulas, rojizas o rosadas, constreñidas entre las semillas y dehiscentes. Se abren por ambos lados para liberar numerosas semillas. Distribución: Amplia distribución en las zonas tropicales del país. En el Golfo: Tamaulipas, San Luis Potosí, Hidalgo, Querétaro, norte de Veracruz, y parte más seca de la península de Yucatán; en el Pacífico: desde Baja California y Sonora, hasta Chiapas, incluyendo cuenca del Balsas. Altitud: 0 a 1,500 (1,800) m. Su presencia en Zacatecas es escasa. Hábitat: Prospera en terrenos planos u ondulados. Es frecuente a la orilla de cauces de arroyos temporales, de carreteras y avenidas y en las viviendas. Crece en una amplia variedad de condiciones climáticas. Clima entre tropical y subtropical, con precipitaciones de 450 a 1,650 mm. Suelos: somero, pobre, pedregosos (basalto), negro-rocoso, aluvial, arenoso, calizo-rocoso, amarillo-arenoso profundo, café-grisáceo, litosol, arcilla negra, eriales de todo tipo. Importancia ecológica: Es un hogar para las larvas de melanis pixe y para la Eurema blanda (mariposa de origen hindú). Es un componente de una asociación clímax de los llanos de suelo profundo. Usos: Los frutos son apreciados por el sabor dulce del arilo que cubre las semillas. La madera se utiliza para leña y también como postes para la construcción de viviendas rurales. La corteza es usada para curtir pieles. Las vainas y las hojas se usan como forraje; las semillas contienen 10% de grasa que puede tener aplicación en jabonería y en la alimentación. Las semillas molidas pueden servir de concentrado rico en proteínas; las flores y los frutos constituyen un buen forraje ya que contienen entre 23 a 29% de proteína cruda y entre 17 a 19% de fibras. La goma que emana del tronco diluida en agua se emplea como mucílago. Tienen importancia en la producción de aceites y esencias, látex, resina, gomas, taninos, además de uso cosmético y medicinal. Referencias http://www.conafor.gob.mx:8080/documentos/docs/13/984Pithecellobium%20dulce.pdf http://conabio.inaturalist.org/taxa/166920-Pithecellobium-dulce http://www.conabio.gob.mx/conocimiento/info_especies/arboles/doctos/45-legum38m.pdf
Artículos y reportajes
1.Harper D: Etymology Dictionary. In: An Etymological Dictionary of Modern English. 2001-2014. 2.Biomarkers and surrogate endpoints: preferred definitions and conceptual framework. Clinical pharmacology and therapeutics 2001, 69(3):89-95. 3.Connor H: Medieval uroscopy and its representation on misericords--part 1: Uroscopy. Clin Med 2001, 1(6):507-509. 4.Ruiz Romero Gema VGM: Biomarcadores en uso clinico. In. Madrid, España; 2010. 5.Nowell PCH, D. A: A minute chromosome in human chronic granulocytic leukemia. Science 1960, 132. 6.Osmond DH: Epidemiology of Disease Profression in HIV. University of California, San Francisco 1998. 7.Ezatolah Fathi SAM-N, Raheleh Farahzadi: Biomarkers in Medicine: An Overview. British Journal of Medicine and Medical Research 2013. 8.Gokmen-Polar Y, Nakshatri H, Badve S: Biomarkers for breast cancer stem cells: the challenges ahead. Biomarkers in medicine 2011, 5(5):661-671. 9.National Institute of Health. In. Edited by Health) NNIo. 10.Ziegler A, Koch A, Krockenberger K, Grosshennig A: Personalized medicine using DNA biomarkers: a review. Human genetics 2012, 131(10):1627-1638. 11.Majki-Singh N: What is a biomarker? From its discovery to clinical application. J Med Biochem 2011. 12.Álvarez-Nava f, soto, Marisol, Padron, Trina et al. : Cribado prenatal sérico materno para la detección de anormalidades cromosómicas fetales: importancia clínica de la tasa de falsos positivos. 2003,, 44 195-207. 13.Fragu P: Calcitonin’s fantastic voyage: from hormone to marker of a genetic disorder. Gesnerus 2007, 64(1-2):69-92. 14.Etheridge A, Lee I, Hood L, Galas D, Wang K: Extracellular microRNA: a new source of biomarkers. Mutation research 2011, 717(1-2):85-90. 15.MANOJ KUMAR SKS: Biomarkers of diseases in medicine. Indian Academy of Sciences 2009.
FLORA DE ZACATECAS
10
LO QUE PUEDE LA CIENCIA Medel José Pérez Quintana mjperezq17@hotmail.com
Nanopartículas
para destruir los tumores cancerosos
L
os científicos Bakht Mohamadreza y Mahdi Sadeghi, de la Universidad islámica Azad de Irán, junto con Claudio Tenreiro y Mauricio Arenas, académicos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Talca (Chile) desarrollan un novedoso tratamiento en la incansable batalla que libra la comunidad científica para vencer al cáncer. El trabajo científico consiste en la producción de nanopartículas emisoras de partículas beta (electrones) para insertarlas dentro de los tumores cancerosos y eliminarlos desde su centro. El profesor Claudio Tenreiro, decano de la Facultad de Ingeniería, explicó que la técnica consiste específicamente en detectar y generar las nanopartículas para utilizarlas en el tratamiento de esa enfermedad. Se utiliza oro y un elemento químico llamado praseodimio, entre otros, los cuales pueden ser transformados para convertirlos en emisores de electrones. Una vez convertidos en emisores beta, se insertan en el tumor. Entonces la acción de los electrones emitidos por estas nanopartículas destruyen las células nocivas desde adentro, logrando que el daño de los tejidos sea mucho más localizado, dado lo limitado del rango del movimiento de los electrones dentro del tejido tumoral.
“Los tratamientos convencionales utilizan técnicas que producen daño colateral, ya que concentran la radiación en el tumor, pero para ello se deben atravesar zonas de tejido sano. Pero la idea de las nanopartículas es que uno las coloca en el tumor propiamente y ésta interactúa solo con la zona vecina donde es emitida, matando solamente el tejido que la rodea”, explicó Tenreiro. Los profesores Tenreiro y Arenas, trabajan en la primera fase de la terapia, que es la creación de estas nanopartículas y su activación, para que posteriormente un equipo de especialistas médicos las inserten en el tumor de un paciente. “Llevamos un tiempo produciendo las nanopartículas. Lo primero es la técnica para generar aquellos materiales que puedan ser transformados en emisores beta puros (electrones). Las técnicas tradicionales utilizan rayos gamma que atraviesan muchos tejidos, depositando energía en la medida que los traspasan, similar a lo que ocurre con un rayo X, o con partículas de alta energía. Mientras que en los emisores beta, el daño es mucho menor y el proceso ocurre en un tiempo determinado, matando a las células cancerígenas. Luego de la emisión del beta, el elemento queda estable y es desechado a través del metabolismo normal”, sostuvo el profesor Tenreiro.
La importancia
de tomar un buen desayuno
U
Lo que puede la ciencia
n equipo de investigadores estadounidenses afirma, después de una meticulosa investigación, que tomar un desayuno rico en proteínas mejora significativamente el control del apetito y reduce el consumo nocturno de alimentos ricos en grasa o azúcar. En dicho estudio descubrieron que tomar un desayuno más consistente que un simple café con leche, y en particular desayunar alimentos ricos en proteínas, incrementa en adultos jóvenes los niveles de dopamina, una sustancia química cerebral asociada con la sensación de gratificación, que puede reducir el ansia de comida así como mitigar el riesgo de comer demasiado en las últimas horas de la jornada, cuando ya apenas hay oportunidades de gastar las calorías extra. Conocer a fondo el papel de la dopamina interviniendo en la regulación del apetito podría llevar a mejoras decisivas en la prevención de la obesidad y en su tratamiento.
11 Fuente: NCYT
Fuente: UTALCA/DICYT y NCYT Fotografía:UTALCA
Las nanopartículas con praseodimio tienen la ventaja de que este isótopo radiactivo tiene una vida útil muy corta de unas 19 horas, lo que permite que actúe sobre el tumor y luego se acabe su efecto en pocas horas, dependiendo del momento de aplicación, saliendo desde el tumor como una partícula estable que no daña al resto de los tejidos. Otro de los materiales con los que se ha trabajado es el oro, que además de poder transformarse en emisor de electrones puede convertirse en foco de calor usando oscilaciones de radiofrecuencia. De este modo la nanopartícula se calienta por encima de los 40ºC provocando la muerte de las células malignas. “La idea es que si el tumor se detecta de manera temprana, se elimine con estas terapias y se saca, manteniendo un control de éste, impidiendo el crecimiento y la diseminación de las células cancerígenas”, precisó Tenreiro.
Té y cítricos
disminuyen el riesgo de cáncer ovárico
E
specialistas de la Universidad de East Anglia en el Reino Unido, de la Universidad de Harvard y del BMH (Brigham and Women’s Hospital) en Estados Unidos, han revelado que las mujeres que consumen alimentos ricos en flavonoides dietarios, como cítricos y sus jugos, manzanas, uvas y té entre otros alimentos, disminuyen de forma notable su riesgo de desarrollar cáncer epitelial de ovario, la quinta causa de muerte por cáncer entre las mujeres. El estudio se basó en información obtenida de 171,940 mujeres con edades comprendidas entre los 25 y los 55 años durante más de 30 años. Fuente: NCYT
CIENCIA Y TÉCNICA DEL SIGLO XXI Agustín Enciso Muñoz agustinenciso@gmail.com
La nave espacial Rosetta deposita una sonda en un cometa.
E
l miércoles 26 de noviembre tuvo lugar un hito sin precedentes en la exploración espacial: una sonda de la Agencia Europea ha protagonizado el primer aterrizaje en un cometa. Los responsables de la nave Rosetta de la Agencia Espacial Europea (ESA) han confirmado que la sonda Philae aterrizó en el cometa 67P. Allí permanecerá varios meses para estudiarlo en profundidad. Philae medirá el campo magnético del cometa y tomará pruebas, de hasta 30 centímetros de profundidad, de los materiales de la superficie del núcleo en la fase de máxima actividad, cuando se acerca al Sol.En el número anterior de eek´se describe con detalle el proyecto Rosetta
Secuenciador de ADN en miniatura.
D
espués de décadas de desarrollo, llega al mercado, de la mano de la compañía británica Oxford Nanopore, la tecnología en miniatura para secuenciar un genoma humano completo a gran velocidad, como si se tratara de un simple análisis de sangre. El secuenciador desechable tiene el tamaño de un lápiz de memoria.
Ciencia y técnica del siglo XXI
La empresa británica ha desarrollado MinION, un dispositivo secuenciador del tamaño de un mechero, largamente esperado por la comunidad científica. MinION utiliza la tecnología de secuenciación mediante nanoporos, por medio de la cual se analiza el ADN de forma directa al empujarlo a través de un poro suspendido en una membrana. Los nucleótidos o letras que componen el ADN se diferencian debido a los cambios de corriente eléctrica que se producen durante su paso por la membrana. La energía necesaria para su funcionamiento se extrae de un puerto USB del ordenador al que está conectado y además dispone de su propio programa de análisis. El sistema está diseñado para detectar muestras complejas como sangre o plasma y se puede adaptar para secuenciar ADN, ARN, detectar proteínas y ser usado en otras técnicas basadas en la detección por nanoporos.
12
Lunes de la ciencia Conferencias mensuales impartidas por investigadores de la Academia de Ciencias a las 19:00 hrs en el patio central de rectoría. Martes de ciencia Conferencias semanales con investigadores de la UAZ todos los martes a las 18:00 hrs en el audiovisual rojo, segundo patio del edificio de rectoría. Jueves de video No puedes perderte todos los jueves la transmisión de videos de ciencia ficción a las 18:00 hrs en el audiovisual rojo, como tampoco el cine de arte todos los lunes, miércoles y viernes a la misma hora. Club infantil de la ciencia El grupo Quark te invita a participar en el “club infantil de la ciencia” todos los sábados de 12:00 a 14:00 hrs en el patio principal de rectoría. Olimpiada Estatal de Matemáticas Del 4 al 6 de diciembre de 2014, se llevará a cabo la XIV Olimpiada Estatal de Matemáticas para alumnos de primaria y secundaria. La sede es la Escuela Secundaria Técnica 24 de Concepción del Oro, Zac.
4° desafío Rubik, un reto a tu destreza, se desarro-
llará en el salón de eventos del Centro Interactivo de Ciencia y Tecnología de Zacatecas, Zigzag. Inscríbete y ven y demuestra tus habilidades. La cita es el 13 de diciembre a las 14:30. Mayores informes en www.zigzag.gob.mx
El Centro Interactivo de Ciencia y Tecnología de Zacatecas, Zigzag te invita al festejo de su X aniversario, este 20 de enero de 2014. Entrada libre. Mayores informes en www.zigzag.gob.mx