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Martha Duhne

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La importancia de la biodiversidad subterránea

A pesar de que la mayor biodiversidad del planeta se encuentra bajo la tierra sabemos poco de ella, de sus efectos en los ecosistemas y de cómo se ve afectada por cambios en el clima. Un estudio reciente dirigido por Xin Jing, de la Universidad de Beijing, y Aimée Classen, de la Universidad de Copenhague, muestra que las bacterias y una riqueza de animales que habitan el suelo desempeñan un papel importante en regular funciones de los ecosistemas de la Tierra.

La biodiversidad que existe bajo nuestros pies no es visible, pero en un puñado de tierra puede haber más especies que todos los vertebrados del planeta. Los investigadores decidieron prestar atención a estos organismos para entender mejor las funciones de los ecosistemas, que van desde la captura de biomasa y de carbono (con un impacto directo en el cambio climático), hasta contener y liberar una enorme variedad de nutrientes que afectan tanto la vegetación en áreas verdes como el rendimiento de los cultivos.

El estudio se llevó a cabo en 60 sitios distintos que se localizan en los prados alpinos de la meseta tibetana de China, que fueron elegidos por la enorme variación climática (lluvia, temperatura y pH) que existe en distintas áreas de esta región. El clima afecta las funciones del ecosistema acelerando o frenando la actividad y las interacciones entre los consumidores (un depredador y su presa, o un herbívoro y una planta) y los descomponedores (hongos y bacterias, por ejemplo). El estudio encontró que los efectos combinados de la biodiversidad que existe sobre y bajo el suelo son responsables de las variaciones en la multifuncionalidad de los ecosistemas: la diversidad en la vegetación que habita sobre la superficie es responsable del 42%, y el 32% depende de la diversidad de los organismos que habitan bajo tierra, como lombrices, escarabajos y bacterias.

Los resultados, publicados en Nature Communications en septiembre pasado, demuestran que incluir la biodiversidad subterránea da precisión a los modelos que hacen los científicos para predecir, por ejemplo, distintos escenarios del cambio climático en una región.

Origen diverso de pobladores de Teotihuacán

La antigua ciudad de Teotihuacán fue un centro urbano de gran tamaño e importancia. Se fundó cerca del año 100 a. C. y 600 años después era una de las ciudades más grandes del planeta, con más de 100 000 personas. Un estudio genético reciente realizado en restos humanos localizados en entierros de uno de los vecindarios de Teotihuacán, llamado Teopancazco, demuestra la enorme diversidad de migrantes que ahí vivieron.

En la investigación, dirigida por Brenda Álvarez-Sandoval, del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad del Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav) del IPN, y por Linda Manzanilla, del Instituto de Investigaciones Antropológicas de la UNAM, se planteó la hipótesis de que Teopancazco era un vecindario multiétnicocon base en evidencias arqueológicas ya existentes, de prácticas funerarias diferentes y del hallazgo de materiales que no eran de la región. Los investigadores eligieron 46 esqueletos de hombres, mujeres y niños, a los que realizaron análisis de ADN. Muchos tenían mal conservado el material genético, pero los investigadores recuperaron ADN de 29 individuos.

Álvarez-Sandoval y sus colegas encontraron que el material genético pertenecía a cuatro haplogrupos. Un haplogrupo es un grupo de personas que comparten un ancestro común, y para estudiarlo se le asigna letras del alfabeto.

En este caso, encontraron un haplogrupo muy frecuente, el A, pero también identificaron haplogrupos B, C y D, que son muy frecuentes en las poblaciones de indígenas americanos. Pero al analizar los esqueletos, los investigadores descubrieron que éstos pertenecían a ocupaciones realizadas en distintas épocas. Por ejemplo, el haplogrupo D se encontró solamente en las ocupaciones tempranas o muy tardías, pero estaba ausente en los periodos intermedios. El C fue dos veces más frecuente en los periodos tempranos e intermedios. Esto significa que la población de la vecindad de Teopancazco fue diversa desde sus orígenes y se mantuvo hasta su colapso.

Los investigadores compararon los grupos genéticos de Teopancazco con los de nueve poblaciones de nativos mexicanos y encontraron que los de Teotihuacán están relacionados con poblaciones tepehuanas, zapotecas, mayas y mixtecas. Los resultados de esta investigación, publicados en la revista PLOS ONE en el mes de julio, demuestran que desde siempre y por razones diversas, las personas se han desplazado desde sus sitios de origen a otras regiones.

Vista de Teotihuacán. Foto: Miga.

Analizan la violencia en México

Desde diciembre del año 2006 más de 1 000 ciudades en México han sufrido los efectos de la violencia. Jesús Espinal- Enríquez, del Instituto Nacional de Medicina Genómica y del Centro de Estudios de la Complejidad de la UNAM, y Hernán Larralde, del Instituto de Ciencias Físicas, también de la UNAM, realizaron una investigación que fue publicada en la revista PLOS ONE en el mes de mayo. Espinal y Larralde utilizaron herramientas de estadística y análisis de redes complejas que revelan los patrones de propagación de la violencia a través del territorio mexicano entre 2007 y 2011, último año para el que existe información.

Utilizando los datos oficiales del número de homicidios y los sitios geográficos donde ocurrieron, los investigadores trataron de encontrar alguna relación entre las ciudades donde la violencia aumentaba o disminuía en un mismo periodo. Si las ciudades presentaban un índice mayor a 70 homicidios por cada 100 000 habitantes en un año en localidades a distancias menores de 200 kilómetros, los investigadores las unían, buscando patrones geográficos.

Los resultados son desalentadores. En 2008 era posible viajar desde el estado de Sonora, en el norte del país, hasta el Istmo de Tehuantepec, en el sur, pasando solamente ciudades con altos índices de violencia. En 2010 los estados norteños de Tamaulipas y Nuevo León se habían convertido en zonas de guerra y para 2011 era posible viajar del norte al sur y del este al oeste del país tocando sitios con índices de homicidios mayores que los reportados durante la invasión de Estados Unidos a Irak.

El análisis también demuestra que la violencia relacionada con el narcotráfico no se propaga por proximidad geográfica, como lo haría una epidemia, más bien es como una guerra medieval que se expande lentamente por el país. Tampoco se encuentra repartida de manera uniforme. Siguen existiendo ciudades con índices bajos y regiones muy violentas que se forman en torno a un pequeño núcleo de ciudades como Ciudad Juárez, Acapulco, Cancún, Culiacán, Monterrey, Tampico y Tijuana. Pensar en estos sitios como nodos centrales en la red de la violencia podría ayudar a los investigadores y políticos a generar mejores estrategias para reducir la violencia. Pero el mapa de la violencia no puede predecir su comportamiento futuro. Para eso los investigadores necesitarían más información, como datos confiables del número y lugar de los homicidios, el aumento de la violencia en época de elecciones, cambio de alianzas o rivalidad entre los cárteles, que por lo general no se dan a conocer.

Hoja artificial para producir combustible

Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech) diseñó un dispositivo fotoelectroquímico altamente eficiente que utiliza la energía del Sol para separar el agua en oxígeno e hidrógeno.

La generación y almacenamiento de energía renovable, como la solar o la eólica, son piezas clave para producir energía limpia. En 2010 el Caltech, con algunas instituciones asociadas como el Departamento de Energía de Estados Unidos, establecieron el Joint Center for Artificial Photosynthesis con un objetivo principal: desarrollar métodos económicos para producir combustibles utilizando sólo la luz del Sol, agua y dióxido de carbono imitando el proceso natural de la fotosíntesis de las plantas y el posterior almacenamiento de energía en forma de combustibles químicos.

El nuevo sistema consta de tres componentes principales: dos electrodos (un fotoánodo y un fotocátodo) y una membrana. El fotoánodo es un electrodo en el que se produce una reacción mediante la cual un material pierde electrones y el fotocátodo es un electrodo con carga negativa que produce una reacción donde el material recibe electrones. En este nuevo diseño, el fotoánodo utiliza la luz solar para oxidar las moléculas de agua, generando protones y electrones, así como oxígeno en estado gaseoso. El fotocátodo recombina los protones y los electrones y forma gas hidrógeno. Una parte clave es la membrana de plástico, que mantiene separados el oxígeno y el hidrógeno. Si éstos llegaran a mezclarse y accidentalmente entraran en contacto con sustancias combustibles, podría producirse una explosión. Esta membrana permite que el hidrógeno, que es el combustible, se recoja por separado y entre en una tubería.

Semiconductores como el silicio o el arseniuro de galio absorben la luz de manera eficiente y por lo tanto se utilizan en paneles solares. Sin embargo, se oxidan fácilmente cuando se exponen al agua. Gracias a un trabajo previo en el que se mostró que la adición de una capa de dióxido de titanio (material que se encuentra en pintura blanca y muchas pastas de dientes y protectores solares) de unos cuantos nanómetros de espesor podía evitar la corrosión y permitir el paso de luz y de electrones. El nuevo sistema de generación de combustible, también llamado hoja artificial, se dio a conocer en la revista Energy and Environmental Science en el mes de agosto. Los investigadores aseguran que su desarrollo fue posible gracias a los conocimientos, ideas y capacidades de un equipo integrado por personas de disciplinas distintas que trabajan con un objetivo común.

Hoja artificial. Foto: Caltech.

La música y el desarrollo cerebral

El entrenamiento musical iniciado en la adolescencia puede mejorar el procesamiento neuronal del sonido y otorgar beneficios en el desarrollo de las habilidades lingüísticas, de acuerdo con un estudio dirigido por Adam Tierney, de la Universidad Northwestern, Estados Unidos.

A los seis años de edad, el cerebro humano ha llegado al 90% del tamaño que tendrá en la edad adulta. Sin embargo, los años que transcurren desde la niñez a los primeros años de vida adulta están marcados por acontecimientos neuronales sutiles.

La idea de que el entrenamiento musical puede tener efectos positivos en las funciones cognitivas además del conocimiento musical adquirido, ha sido la base de diferentes investigaciones desde principios del siglo XX. Algunas sugerían que estudiar música mejoraba el nivel de inteligencia global y una variedad de habilidades distintas, como la memoria y el aprendizaje espacial.

Esta investigación, publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, tenía el objetivo de entender qué tipo de entrenamiento tenía el mayor impacto en el desarrollo de los mecanismos neuronales que contribuyen a las habilidades auditivas y de lenguaje.

Los investigadores formaron dos grupos de adolescentes y les hicieron pruebas neurológicas poco antes de que iniciaran sus estudios de preparatoria, cuando tenían en promedio 14.7 años de edad, y de nuevo cuatro años más tarde, cuando salieron de la escuela. El primer grupo de 19 personas recibió durante estos años clases de música dos o tres horas por semana, mientras que el segundo grupo, de 21 estudiantes, entró a un programa de entrenamiento militar en el que se hacía énfasis en actividades físicas. Ambas actividades eran parte del programa que ofrecía la preparatoria. El resto del programa académico era idéntico para ambos grupos.

En las pruebas finales, los investigadores observaron el desarrollo normal del cerebro que ocurre en esta etapa de la vida. Sin embargo, los estudiantes que participaron en la formación musical mostraron una acelerada maduración de la respuesta del cerebro al sonido y una mayor sensibilidad a sus detalles, en comparación con los que lo hicieron en entrenamiento militar. Además el entrenamiento musical parece prolongar la ventana de tiempo en la que el cerebro se está desarrollando, lo que podría beneficiar el desarrollo de otras habilidades como el aprendizaje de un segundo idioma. También apoya la idea de que el cerebro de los adolescentes se sigue modificando significativamente, lo que subraya la importancia de su enriquecimiento durante esta etapa de la vida