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Ciencia

El interior de la Tierra absorbe más carbono del que se pensaba

“Estos resultados también nos ayudarán a entender mejores formas de encerrar el carbono en la Tierra sólida, fuera de la atmósfera. Si podemos acelerar este proceso más rápido de lo que lo hace la naturaleza, podría ser una vía para ayudar a resolver la crisis climática”, afirma Redfern.

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El volcán Pavlof de Alaska: La visión de la NASA desde el espacio

Científicos de la Universidad de Cambridge y de la NTU de Singapur han descubierto que las colisiones a cámara lenta de las placas tectónicas arrastran más carbono al interior de la Tierra de lo que se pensaba.

Descubrieron que el carbono arrastrado al interior de la Tierra en las zonas de subducción -donde las placas tectónicas chocan y se sumergen en el interior de la Tierra- tiende a quedarse encerrado en la profundidad; antes se pensaba que casi todo él resurgía en forma de emisiones volcánicas.

Los investigadores sugieren que sólo un tercio del carbono reciclado bajo las cadenas volcánicas vuelve a la superficie mediante el reciclaje. Eso en contraste con las teorías anteriores de que lo que baja vuelve a subir. Sus conclusiones fueron publicadas en la revista Nature Communications.

Conociendo el ciclo del carbono en las profundidades

Una de las soluciones para hacer frente al cambio climático es encontrar formas de reducir la cantidad de CO2 en la atmósfera terrestre. Al estudiar el comportamiento del carbono en las profundidades de la Tierra, los científicos pueden comprender mejor todo el ciclo de vida del carbono en la Tierra y cómo fluye entre la atmósfera, los océanos y la vida en la superficie. Las profundidades albergan la mayor parte del carbono de nuestro planeta.

Las partes del ciclo del carbono mejor conocidas se encuentran en la superficie de la Tierra o cerca de ella; pero los depósitos de carbono profundos desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la habitabilidad de nuestro planeta al regular los niveles de CO2 atmosférico. “En la actualidad conocemos relativamente bien los depósitos de carbono de la superficie y los flujos entre ellos; pero sabemos mucho menos sobre los almacenes de carbono del interior de la Tierra, que ciclan el carbono a lo largo de millones de años”. Así lo afirma Stefan Farsang, el autor principal del estudio. Farsang realizó la investigación mientras era estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge.

Experimentos con altas presiones

Hay varias maneras de que el carbono vuelva a la atmósfera (en forma de CO2). Sin embargo, solo hay una vía por la que puede regresar al interior de la Tierra: a través de la subducción de placas. Los científicos pensaban que gran parte de este carbono volvía a la atmósfera en forma de CO2 a través de las emisiones de los volcanes. Pero el nuevo estudio revela que las reacciones químicas que tienen lugar en las rocas engullidas en las zonas de subducción atrapan el carbono y lo envían al interior de la Tierra; de esta forma, dichas reacciones impiden que parte de él vuelva a la superficie terrestre.

El equipo llevó a cabo una serie de experimentos en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón. “La ESRF cuenta con instalaciones líderes en el mundo y con la experiencia que necesitábamos para obtener nuestros resultados”, dijo el coautor Simon Redfern, decano de la Facultad de Ciencias de la NTU de Singapur. “La instalación puede medir concentraciones muy bajas de estos metales en las condiciones de alta presión y temperatura que nos interesan.” Para reproducir las altas presiones y temperaturas de las zonas de subducción, utilizaron un “yunque de diamante” calentado, en el que las presiones extremas se consiguen presionando dos diminutos yunques de diamante contra la muestra.

Buscando encerrar el carbono en las profundidades de la Tierra

El trabajo apoya la creciente evidencia de que las rocas carbonatadas, que tienen la misma composición química que la tiza, se vuelven menos ricas en calcio y más ricas en magnesio cuando se canalizan a mayor profundidad en el manto. Esta transformación química hace que el carbonato sea menos soluble, lo que significa que no es arrastrado por los fluidos que alimentan los volcanes. En su lugar, la mayor parte del carbonato se hunde en las profundidades del manto, donde puede acabar convirtiéndose en diamante.

“Todavía queda mucho por investigar en este campo”, afirma Farsang. “En el futuro, pretendemos afinar nuestras estimaciones estudiando la solubilidad del carbonato en un rango más amplio de temperatura y presión y en varias composiciones de fluidos”.

Los resultados también son importantes para comprender el papel de la formación de carbonatos en nuestro sistema climático de forma más general. “Nuestros resultados demuestran que estos minerales son muy estables y que, sin duda, pueden encerrar el CO2 de la atmósfera en formas minerales sólidas que podrían dar lugar a emisiones negativas”, afirma Redfern. El equipo ha estado estudiando el uso de métodos similares para la captura de carbono, que traslada el CO2 atmosférico al almacenamiento en las rocas y los océanos.

“Estos resultados también nos ayudarán a entender mejores formas de encerrar el carbono en la Tierra sólida, fuera de la atmósfera. Si podemos acelerar este proceso más rápido de lo que lo hace la naturaleza, podría ser una vía para ayudar a resolver la crisis climática”, afirma Redfern.

Referencia:
Farsang, S, Louvel, M, Zhao, C et al. Deep carbon cycle constrained by carbonate solubility. Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24533-7

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Ciencia

Ciencia para niños: ¿Por qué los planetas son redondos?

Los antiguos griegos demostraron hace más de 2.000 años que la Tierra era redonda y calcularon su tamaño mediante simples observaciones del Sol.

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Photo by Tima Miroshnichenko from Pexels

James Webb
Profesor y Director del Centro Stocker de Astrociencia para la Física; Centro Stocker de Astrociencia, Universidad Internacional de Florida
The Conversation

¿Pero cómo se sabe esto hoy en día? Cuando se deja caer cualquier cosa, la gravedad hace que caiga directamente hacia el centro de la Tierra, al menos hasta que toca el suelo. La gravedad es una fuerza causada por casi todo lo que tiene masa. La masa es una medida de la cantidad de material que hay en cualquier cosa. Puede ser en forma de rocas, agua, metal, personas… cualquier cosa. Todo lo material tiene masa y, por tanto, todo provoca la gravedad. La gravedad siempre tira hacia el centro de la masa.

La Tierra y todos los planetas son redondos porque cuando los planetas se formaron, estaban compuestos de material fundido – esencialmente líquido muy caliente. Como la gravedad siempre apunta hacia el centro de una masa, apretó el material del que está hecha la Tierra por igual en todas las direcciones y formó una bola. Cuando la Tierra se enfrió y se convirtió en un sólido, era una bola redonda. Si la Tierra no hubiera girado, habría sido un planeta perfectamente esférico. Los científicos llaman “esfera” a algo que es perfectamente redondo en todas las direcciones.

La nube de gas de la que estaba hecha la Tierra giraba lentamente en una dirección alrededor de un eje. La parte superior e inferior de este eje son los polos norte y sur de la Tierra.

Este juego se llama tiovivo. En él, puedes experimentar los efectos de la fuerza centrífuga.

Fuerza centrífuga

Ahora, extiende tu mano derecha. Apunta con el pulgar de tu mano derecha hacia arriba, y enrosca los dedos en la dirección de la rotación. Tu pulgar está apuntando hacia el polo norte. El ecuador se define como el plano a medio camino entre los polos norte y sur.

Si alguna vez has jugado en un tiovivo, sabrás que el tiovivo que gira tiende a despistarte. Cuanto más rápido gira, más difícil es mantenerse en él. Esta tendencia a salir despedido se llama fuerza centrífuga y empuja la masa del ecuador hacia fuera. Esto hace que el planeta se abulte en el ecuador.

Cuanto más rápido sea el giro, más se desenrollará. Luego, cuando se enfría y se endurece, conserva esa forma. Si un planeta fundido comienza a girar más rápido, será menos redondo y tendrá una mayor protuberancia.

El planeta Saturno es muy oblato -no esférico- porque gira muy rápido. Debido a la gravedad, todos los planetas son redondos, y como giran a diferentes velocidades, algunos tienen ecuadores más gordos que sus polos. Por tanto, la forma del planeta y la velocidad y dirección de su rotación dependen del estado inicial de la materia de la que se forma.

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Ciencia

¿Es posible recrear dinosaurios a partir de su ADN?

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Brachiosaurus, un herbívoro del periodo jurásico. Al fondo: una bandada de pterosaurios. Crédito: dottedhippo/iStock via Getty Images

William Ausich
Profesor Emérito de Paleontología, Universidad Estatal de Ohio
The Conversation

Como paleontólogo -es decir, como científico que estudia la vida antigua- me hacen esta pregunta todo el tiempo. Al fin y al cabo, los científicos de “Parque Jurásico” (y más tarde de “Jurassic World”) utilizaron el ADN para recrear docenas de dinosaurios: Triceratops, Velociraptor y T. rex.

Y si viste alguna de esas películas, tuviste que preguntarte: ¿Podrían los científicos de verdad hacer eso hoy en día?

El ABC del ADN

El ADN -que significa ácido desoxirribonucleico- está presente en todas las células de todos los organismos que han existido en la Tierra, incluidos los dinosaurios.

Piensa en el ADN como en las moléculas que llevan el código genético, un conjunto de instrucciones que ayuda a los cuerpos y a las mentes a crecer y prosperar.

Tu ADN es diferente al de los demás. Determina muchas de las características que te definen, como el color de tus ojos o si tu pelo es liso o rizado.

El ADN es mucho más fácil de encontrar en las “partes blandas” de un animal: sus órganos, vasos sanguíneos, nervios, músculos y grasa.

Pero las partes blandas de un dinosaurio hace tiempo que desaparecieron. Se han descompuesto o han sido devoradas por otro dinosaurio.

¿Está el ADN en los fósiles?

Los fósiles de dinosaurio son todo lo que queda de esos animales prehistóricos.

Sumergidos durante decenas de millones de años en el barro, los minerales y el agua de la antigüedad, los fósiles proceden de las llamadas “partes duras” del dinosaurio: sus huesos, dientes y cráneo.

Encontramos fósiles de dinosaurios en el suelo, en lechos de ríos y lagos, y en las laderas de acantilados y montañas. De vez en cuando, alguien encuentra uno en su patio trasero.

A menudo, están bastante cerca de la superficie y, por lo general, están incrustados en la roca sedimentaria.

Con suficientes fósiles, los científicos pueden construir un esqueleto de dinosaurio, lo que ves cuando vas al museo.

Un fósil de Parasaurolophus, un dinosaurio que vivió durante el Cretácico en lo que hoy es América del Norte. Kevin Schafer/The Image Bank via Getty Images

El problema del “dino-ADN”

Pero los científicos tienen un gran problema cuando intentan encontrar ADN en los fósiles de dinosaurios.

Las moléculas de ADN acaban por descomponerse. Estudios recientes demuestran que el ADN se deteriora y acaba desintegrándose después de unos 7 millones de años.

Parece mucho tiempo, pero el último dinosaurio murió a finales del Cretácico. Eso es hace más de 65 millones de años.

Si se desenterrara un fósil hoy en día, el ADN de los dinosaurios que lo componen se habría desintegrado hace tiempo.

Eso significa que, por lo que saben los científicos, e incluso utilizando la mejor tecnología disponible hoy en día, no es posible fabricar un dinosaurio a partir de su ADN.

Aunque es demasiado tarde para encontrar ADN de dinosaurio, los científicos han encontrado recientemente algo casi tan intrigante.

Descubrieron fragmentos de ADN en los fósiles de neandertales y otros mamíferos antiguos, como los mamuts lanudos.

Ahora, eso tiene sentido; esos fragmentos tienen menos de 2 millones de años, mucho antes de que todo el ADN se descomponga.

Imaginemos por un momento…

Sólo por diversión, imaginemos que de alguna manera, en algún momento en el futuro, los investigadores llegaran a fragmentos de ADN de dinosaurio.

Con sólo fragmentos, los científicos aún no podrían hacer un dinosaurio completo.

En su lugar, tendrían que combinar los fragmentos con el ADN de un animal actual para crear un organismo vivo.

Esa criatura, sin embargo, no podría llamarse un dinosaurio real. Más bien sería un híbrido, una mezcla de dinosaurio y, muy probablemente, de ave o reptil.

¿Cree que sería una buena idea? Después de todo, los científicos de las películas de “Jurásico” lo intentaron. Y ya sabes lo que pasó allí.

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Ciencia

Bacterias intestinales revierten el envejecimiento del cerebro en ratones

Los principios generales de Metchnikoff parecen ser correctos: proteger los microbios intestinales puede ser el secreto de la fuente de la juventud.

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Photo by Tanner Johnson from Pexels

John Cryan
Vicepresidente de Investigación e Innovación, University College Cork

En 1895, al cumplir 50 años, Elie Metchnikoff empezó a preocuparse por el envejecimiento. Por ello, este científico ruso, ganador del premio Nobel y uno de los fundadores de la inmunología, desvió su atención de la inmunología hacia la gerontología, término que él mismo acuñó.

Le fascinaba el papel que desempeñan las bacterias intestinales en la salud y la enfermedad. Él sugirió que los habitantes de las zonas del este de Europa vivían más tiempo porque comían muchos alimentos fermentados que contenían bacterias lácticas. Aunque fue popular en su momento, esta teoría que relaciona los microbios intestinales con el envejecimiento saludable fue ignorada por los científicos hasta hace relativamente poco tiempo. Ahora reconocemos la importancia que tienen los billones de bacterias, conocidas como microbioma intestinal, en la regulación de la salud y la enfermedad.

Desde hace casi una década se acumulan pruebas de que la composición del microbioma cambia con la edad. En 2012, una investigación realizada por mis colegas del University College Cork demostró que la diversidad del microbioma estaba relacionada con los resultados de salud en la edad avanzada, incluida la debilidad. Pero todavía no sabíamos mucho sobre el efecto del microbioma en el envejecimiento del cerebro.

Otros estudios anteriores

En 2017, retomamos las ideas de Metchnikoff. Las situamos en el contexto del envejecimiento cerebral; y demostramos que el envejecimiento inducía cambios en la microbiota y el sistema inmunitario. Y que se asociaba con el deterioro cognitivo y la ansiedad. Sin embargo, este estudio, como muchos otros en este campo, sólo mostraba una asociación entre el envejecimiento y estos factores. No demostró que una cosa causara la otra.

En un estudio posterior, dimos un paso más al demostrar que una dieta dirigida a la microbiota y enriquecida con el prebiótico inulina (un prebiótico que alimenta a las bacterias beneficiosas del intestino) podía reducir los efectos del envejecimiento en el cerebro de ratones de mediana edad. Sin embargo, aún no estaba claro si la microbiota en sí misma era la causante de la ralentización del envejecimiento cerebral.

En nuestro último estudio, demostramos que si tomamos el microbioma de ratones jóvenes y lo trasplantamos a ratones viejos, se pueden revertir muchos de los efectos del envejecimiento sobre el aprendizaje y la memoria y las deficiencias inmunológicas. Utilizando un laberinto, demostramos que este trasplante de microbiota fecal de ratones jóvenes a ratones viejos hacía que estos últimos encontraran más rápidamente una plataforma oculta.

La conexión inmunológica

El envejecimiento se asocia a un aumento de la inflamación en todos los sistemas del cuerpo, incluido el cerebro. Está claro que los procesos inmunitarios desempeñan un papel clave en el envejecimiento del cerebro, con un énfasis creciente en el papel de una célula inmunitaria específica, la microglía.

Irónicamente, se trata de la misma clase de células que Metchnikoff visualizó al microscopio, aunque en otros tejidos, a finales del siglo XIX. Ahora también sabemos que la activación de estas células está constantemente regulada por el microbioma intestinal.

Así que la siguiente parte del rompecabezas era ver si los efectos negativos del envejecimiento sobre la inmunidad son también reversibles trasplantando la microbiota de ratones jóvenes a los viejos. Efectivamente, gran parte de la inflamación se redujo.

Por último, demostramos que las sustancias químicas de una región del cerebro implicada en el aprendizaje y la memoria (el hipocampo) eran más parecidas a las de los ratones jóvenes tras el trasplante de microbiota. Nuestros resultados demuestran de forma concluyente que el microbioma es importante para un cerebro sano en la vejez.

¿Fue prematuro el alejamiento de Metchnikoff de la inmunología para entender los secretos del envejecimiento? De hecho, la contribución relativa de los cambios inmunológicos observados en los ratones que recibieron microbiota joven a los efectos generales de rejuvenecimiento merece un estudio más profundo. Pero quedan dos grandes preguntas. ¿Cuáles son los mecanismos exactos en juego? ¿Y podemos trasladar estos notables hallazgos a los humanos?

Los ratones no son humanos

Trabajar con una situación controlada de ratones -que tienen una genética, una dieta y un microbioma muy definidos- es muy diferente a hacerlo con humanos. Debemos tener cuidado de no sobreinterpretar estos resultados. No estamos defendiendo los trasplantes fecales para las personas que quieren rejuvenecer su cerebro. Por el contrario, estos estudios apuntan a un futuro en el que se centrarán en tratamientos dietéticos o basados en bacterias dirigidos a la microbiota que promoverán una salud intestinal e inmunidad óptimas para mantener el cerebro joven y sano. Estas estrategias serán un elixir más apetecible.

Los principios generales de Metchnikoff parecen ser correctos: proteger los microbios intestinales puede ser el secreto de la fuente de la juventud. Con los avances en la atención sanitaria, la longevidad ha aumentado notablemente. Y aunque no podemos detener la marcha del tiempo, sí podemos desarrollar tratamientos que protejan nuestros cerebros del deterioro y tenemos más que un presentimiento de que apuntar al microbioma puede ser una de esas formas. Sin embargo, todavía hay que trabajar mucho para entender mejor cómo los microbios intestinales son capaces de rebobinar algunos de los rasgos distintivos del envejecimiento del cerebro.

Este artículo ha sido republicado de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original (en inglés).

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