UNAM
23 de abril de 2018
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¿Cómo ves?
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Ráfagas

No. 29

¿Por qué se mueven las placas tectónicas?

A principios del siglo XX, el investigador Alfred Wegener inició una revolución científica al proponer que grandes bloques de la superficie rocosa de la Tierra, las placas tectónicas, resbalan bajo, encima, o a los lados, unas de otras, lo que resulta en el desplazamiento o deriva de los continentes. Muy discutida hasta principios de los sesenta, actualmente la teoría de las placas tectónicas es aceptada aunque permanecen algunas interrogantes, por ejemplo, ¿por qué se mueven? Esta duda es el tema central de acalorados debates entre geofísicos.

En el interior de la Tierra existen cuatro capas principales: la corteza, compuesta por el suelo y las rocas; el manto, constituido por roca sólida con una capa fundida en su parte más externa, y el núcleo, dividido a su vez en dos partes: una capa externa de espesos fluidos, y un núcleo interno sólido. La corteza flota sobre la parte externa del manto (como un iceberg en el mar).

Las placas tectónicas tienen de 50 a 100 kilómetros de espesor y son más delgadas en los océanos y más gruesas en los continentes. En las regiones más antiguas de los continentes, las placas casi siempre forman una raíz rocosa que mide de 200 a 400 kilómetros, que llega hasta las partes profundas del manto de la Tierra. Respecto a las razones que explican el movimiento de las placas tectónicas, la comunidad científica está dividida. Un planteamiento es que los desplazamientos de las placas se deben al movimiento de la roca fundida del manto y la deriva de los continentes se ocasiona desde abajo, es decir, que el manto arrastra la placa. Otros investigadores apoyan la teoría de un movimiento lateral, como si se tratara de una banda transportadora: los movimientos ascendentes de materiales ligeros en las crestas oceánicas comprimen las placas en la dirección del lado más pesado, el cual se hunde. Según esta teoría, el movimiento de las placas es independiente del movimiento del manto.

De acuerdo con la primera teoría y debido a que las placas tienen raíces rocosas incrustadas dentro del manto, al moverse éste arrastrará en la misma dirección a la placa que se encuentra sobre él; por lo tanto, la raíz tendrá una inclinación hacia adelante, en la dirección del movimiento.

Por el contrario, si el desplazamiento de las placas se debe a fuerzas laterales, y éstas son independientes del manto, la raíz rocosa tendrá una inclinación hacia atrás, en contra de la dirección del movimiento de las placas. Varios investigadores están tratando de determinar, en distintos sitios, la dirección de los cristales de olivina, que es el mineral más abundante en las raíces, ya que éstos se reorientan y alinean en la dirección en la que se mueve la raíz.

Aún no se ha llegado a ninguna conclusión y la controversia continúa. Pero el comprender cómo funciona la dinámica del planeta a gran escala nos ayudará a entender cómo funciona en las pequeñas, como ocurre en los terremotos y las erupciones volcánicas, tan frecuentes en los lugares donde chocan dos placas tectónicas.

El investigador Gotz Bokelmann, de la Universidad de Stanford, opina que es probable que ambos mecanismos actúen en diferentes grados en distintas regiones de la Tierra y concluye “a menudo la verdad se encuentra mediando dos puntos de vista, en apariencia opuestos”.

Encuentro con Eros

La noticia del descenso de la nave NEAR Shoemaker en la superficie del asteroide 433 Eros, el pasado 14 de febrero, causó el asombro hasta de los científicos e ingenieros más optimistas que trabajan en esta misión. Las últimas fotos que se habían recibido fueron tomadas a una distancia de 120 metros de la superficie del asteroide y, minutos después, la nave mandó una señal que aseguraba que el descenso había sido un éxito. En ese momento, la NEAR Shoemaker pasó a la historia al convertirse en la primera nave en descender en un asteroide.

La mayoría de los asteroides están concentrados en un anillo que se localiza entre las órbitas de Marte y Júpiter. Estas rocas espaciales rodean al Sol como lo hacen los planetas, no tienen atmósfera y poseen muy poca gravedad. Es probable que sean los restos de un objeto que empezó a formarse cuando el Sistema Solar era muy joven, pero que no llegó a ser planeta debido a la poderosa gravedad de Júpiter. Algunos asteroides llamados Near Earth Asteroids (Asteroides cercanos a la Tierra) o NEAs, tienen órbitas que pasan muy cerca de nuestro planeta . El 433 Eros es uno de éstos; fue el primer NEA que se encontró, es el segundo en tamaño que se conoce y uno de los más alargados. Fue descubierto en 1898 por Gustav Witt, de Alemania, y August H. P. Charlois, de Francia. Esta roca espacial tiene forma de papa y mide 33 kilómetros de largo, 13 de ancho y 13 de espesor. Realiza una rotación completa cada cinco horas y 16 minutos. La gravedad en Eros es muy débil: una persona que pesa 100 kilogramos en la Tierra pesaría unos 60 gramos en el asteroide. La temperatura durante el “día” es de 100° C, mientras que durante la “noche” baja a –150° C. Es un asteroide tipo S, lo que significa que su composición es de silicatos de hierro y magnesio, mezclados con hierro y níquel.

La nave NEAR se lanzó desde Cabo Cañaveral el 17 de febrero de 1996. Originalmente, su encuentro con Eros se planeó para el 10 de enero de 1999, pero tuvo que posponerse por problemas técnicos. La nave pasó el último año cerca de la órbita del asteroide y logró colectar 10 veces más información de lo planeado y completar todas las metas científicas propuestas antes de que descendiera en su superficie, habiendo recorrido 3.2 mil millones de kilómetros desde su lanzamiento.

¿Por qué es importante realizar este tipo de estudios? Actualmente se conocen cerca de 800 NEAs, lo cual equivale a un porcentaje muy pequeño del total. Muchos de estos asteroides han chocado con la Tierra y con la Luna. Una teoría muy aceptada asegura que hace 65 millones de años un cometa o asteroide de 10 kilómetros de diámetro se impactó contra la Tierra, causando la extinción de muchos organismos, entre ellos, los dinosaurios. Otras teorías sugieren que los elementos químicos que lograron que se originara la vida en el planeta llegaron en alguno de estos cuerpos celestes.

Nueva vacuna

En México, cada dos horas muere una mujer debido al cáncer cervicouterino. Esta enfermedad, una de las más devastadoras, está relacionada con la infección previa por el virus del papiloma humano. Por ello, es de suma importancia que investigadores de la UNAM hayan creado una vacuna que elimina las lesiones precancerosas, combate al virus y evita nuevas infecciones.

En nuestro país, del total de mujeres que padecen cáncer, 85% tiene cáncer cervicouterino. Los tratamientos actuales para combatirlo, como son la radioterapia o la quimioterapia, son muy drásticos y resultan efectivos sólo en el 40% de los casos. Mediante la prueba del Papanicolau pueden detectarse las lesiones precancerosas que causa el virus del papiloma humano, las cuales son tratadas con criocirugía, que es la congelación del tejido, o extirpando parte del cuello del útero, pero estos métodos no erradican la posibilidad de que se generen nuevas infecciones por el virus.

Hace más de dos años que el doctor Ricardo Rosales, del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM, logró desarrollar una vacuna terapéutica que no sólo elimina las lesiones sino también combate al virus y evita nuevas infecciones. Esto se logró a partir del virus de la vaccinia, el cual pertenece a la familia de los Poxvirus, que son de los virus más grandes (con un genoma compuesto por 200 mil pares de bases), y ya han sido utilizados con éxito en la producción de otras vacunas, como la de la viruela. Se aisló el virus de la vaccinia atenuado, es decir, que no causa alteraciones ni efectos secundarios en animales o humanos, llamado Modified Vaccinia Ankara (MVA) y le introdujeron el gen E2, que proviene del virus del papiloma de bovino. Al insertar la proteína E2 en la vaccinia se genera una vacuna capaz de evitar que continúe el proceso de transformación celular que causa el cáncer cérvico uterino, llamada MVA E2. Los ensayos se realizaron en ratones a los que se les introdujeron células de tumor humano. Después de varias semanas, cuando ya tenían formado el tumor, se les inyectó la vacuna MVA E2 con lo que se inhibió el crecimiento tumoral. En otros experimentos en conejos se logró la regresión de tumores hasta su completa desaparición. Además, el tratamiento con MVA E2 logró generar en estos animales una respuesta de memoria inmunológica capaz de impedir de nuevo el crecimientos de tumores.

Con estos resultados, en el Hospital Juárez de México se iniciaron pruebas clínicas con 172 pacientes infectadas con virus de papiloma humano. Después de dos años se observó que seis dosis inyectadas a cada paciente en el cuello del útero fueron suficientes para erradicar el virus en 90% de éstas, sin que presentaran efectos colaterales. Durante los dos años siguientes, las pacientes no tuvieron ninguna infección a pesar de continuar con una vida sexual normal.

Por la investigación relacionada con el desarrollo de esta vacuna, el pasado 31 de enero se premió al doctor Ricardo Rosales y a sus colaboradores Carlos Rosales y Horacio Merchant, del Departamento de Biología Molecular del Instituto de Investigaciones Biomédicas, con el Canifarma 2000. Este galardón, de la Cámara Nacional de la Industria Farmacéutica, se creó hace 25 años para vincular el quehacer de la comunidad científica nacional con el desarrollo de la industria farmacéutica y reconocer a quienes realizan investigación básica en ciencias farmacéuticas, químicas y biomédicas. Por otra parte, el doctor Rosales continúa investigando en este campo, en busca de desarrollar vacunas contra el dengue, la toxoplasmosis y los rotavirus.

El proyecto Genoma vuelve a ser noticia

El domingo 11 de febrero marcó un paso fundamental en la carrera por desentrañar la información existente en nuestros genes, cuando el Proyecto del Genoma Humano publicó sus resultados en la revista británica Nature y la compañía Celera Genomics hizo lo mismo en la revista estadounidense Science. Un día después, los resultados podían consultarse en decenas de sitios de Internet y en muchos de los periódicos del mundo, incluidos los de México, que no suelen darle mucha importancia a las cuestiones científicas. ¿Por qué tanto revuelo?

En primer lugar, se trata de la información detallada del genoma de nuestra propia especie y el entender cómo funcionan nuestros genes nos proporcionará información valiosa acerca del desarrollo, fisiología y evolución del ser humano. (Véase ¿Cómo ves?, No. 21).

Una gran sorpresa fue el número: parece que el genoma humano contiene entre 25 000 y 40 000 genes distintos, lo cual equivale solamente al doble de los que existen en un gusano o en una mosca. Sin embargo, nuestros genes son más complejos y generan un mayor número de proteínas. De este hecho podemos pensar que las diferencias físicas y de comportamiento que existen entre las especies no están relacionadas de una manera simple y directa con el número de los genes que cada una posee.

Las investigaciones incluyen más del 90% del genoma humano y representan el orden exacto de las cuatro bases químicas del ADN: la timina, la citosina, la guanina y la adenina localizadas en los cromosomas. Esto influye en todo lo que constituye a un ser humano, desde el color de sus ojos y su estatura, hasta los procesos de envejecimiento y las enfermedades.

La información recabada a la fecha puede ser consultada sin restricciones en cuanto a su uso, lo que seguramente tendrá como consecuencia grandes descubrimientos en los próximos años. Por ejemplo, en la actualidad ya se han identificado más de 30 genes que están involucrados en distintas enfermedades.

Eric Lander, director del Whitehead Institute Center for Genome Research dijo: “Estamos en un momento extraordinario en la historia de la ciencia. Es como si hubiéramos subido hasta la cima de los Himalayas. Pero aún nos queda un largo camino por delante antes de que entendamos todos los secretos que el genoma tiene que decirnos”.

Por otra parte, en este tipo de investigaciones apenas hay participación de los países subdesarrollados, lo cual va a redundar en un incremento de su dependencia tecnológica. Además, los beneficios que se generarán del proyecto del genoma humano, los medicamentos genéticos entre otros, seguramente serán muy costosos, lo cual excluirá a buena parte de la humanidad, en especial a la que vive en los países pobres.

Biofertilizante hecho en México

Todos los seres vivos, en términos biológicos y bioquímicos, tenemos ciertas necesidades fundamentales, como son la obtención de alimento y la reproducción. El nitrógeno es un elemento químico indispensable para cubrir estas necesidades, ya que forma parte esencial de los aminoácidos y de los nucleótidos, que son las moléculas que constituyen, respectivamente, a las proteínas y a los genes.

En términos generales, los seres humanos obtenemos nitrógeno a través del consumo de carne, huevo, leche y sus derivados, así como de algunos productos vegetales ricos en proteínas como las leguminosas (frijol, chícharo y haba), y en menor cantidad de cereales como el maíz y el trigo. Nuestra fuente natural de nitrógeno depende, en gran medida, de nuestra capacidad de producción de estos productos agrícolas.

A raíz de la llamada revolución verde, iniciada en los años sesenta, el uso de fertilizantes químicos —sobre todo los nitrogenados— ha sido el método más exitoso para aumentar la producción de estos alimentos. Sin embargo, los costos económicos y ecológicos han conducido a cuestionar su uso. Del total del fertilizante aplicado en los cultivos sólo se aprovecha del 50 al 60% y una parte importante de éste pasa a los mantos acuíferos, con la consecuente contaminación de ríos, lagos y aguas subterráneas. Además, los gases tóxicos que se desprenden de los fertilizantes, como los óxidos de nitrógeno, dañan la capa de ozono.

Recientemente, el doctor Jesús Caballero-Mellado, investiga dor del Centro de Investigación sobre Fijación de Nitrógeno de la UNAM, proporcionó el material biológico, así como la asesoría para la fabricación de un biofertilizante dirigido a los cultivos de maíz, trigo, sorgo y cebada. Este proyecto de investigación se realizó en coordinación con la Secretaria de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural, por conducto de su Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (SAGARINIFAP) y la Fundación Mexicana para la Investigación Agropecuaria y Forestal. El biofertilizante consiste en un cultivo de bacterias del género Azospirillum, mezcladas en un soporte inerte, lo cual permite su fácil manejo en zonas rurales. Las bacterias han sido seleccionadas por su capacidad para estimular el crecimiento de las plantas y aumentar el rendimiento de los cultivos. Es importante recalcar que este fertilizante no contamina las zonas donde se utiliza.

En 1999 se aplicó el biofertilizante en alrededor de medio millón de hectáreas de maíz, trigo y otros cereales, y se obtuvieron rendimientos mayores en el rango de 11 a 95%, con un incremento promedio de 26% entre los diferentes cultivos. En el año 2000, el uso del biofertilizante por parte de los campesinos y de otros productores aumentó a cerca de un millón y medio de hectáreas. Este año continuará el programa y el CIFN-UNAM seguirá aportando sus conocimientos en beneficio de los productores mexicanos.

Óscar Rodríguez

 

Martha Duhne

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Medicina espacial*

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El agente secreto de la evolución

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Experimentos con animales, ¿mal necesario?

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