Investigadores obtienen la imagen de un rostro a partir del ADN

Estamos en la escena de un crimen. Es un caso especialmente difícil de resolver. No hay testigos visuales, los investigadores no tienen ningún sospechoso ni un móvil que pueda explicar los hechos. Sin embargo, están cerca de resolver el caso, porque han encontrado un pelo del atacante. Llevan la prueba al laboratorio y en unas horas tienen la cara del asesino, reconstruida a partir de su ADN.

CSI: CRIME SCENE INVESTIGATION

Aunque parece una escena sacada de CSI o una película de ciencia ficción, puede que dentro de no mucho tiempo se pueda hacer algo parecido. Unos investigadores de la Universidad de Pensilvania han desarrollado un programa de ordenador que puede crear un modelo tridimensional basto de una cara a partir de una muestra de ADN.

Desde hace unos años se puede conocer el color de los ojos y el pelo a partir del ADN de una persona, conociendo los genes que regulan estas características. Sin embargo, la estructura de una cara es mucho más compleja, y mucho más importante para investigadores forenses. El problema es que es mucho más difícil conectar los rasgos de un rostro con variaciones genéticas.

El antropólogo Shriver y sus colegas tomaron imágenes de alta resolución de las caras de 592 personas con ancestros europeos y africanos y usaron esas imágenes para crear modelos 3D de las caras. De estos modelos tomaron más de 7000 puntos de la superficie y midieron cómo esas caras variaban de la media (si tenían la nariz más plana, los pómulos más anchos, si eran más masculinas o femeninas, así como la etnia).

nature-facial-morphology

En un segundo paso, los autores compararon el genoma de los voluntarios para identificar puntos en los que el ADN se diferenciaba por una sola base. Para reducir la búsqueda, se enfocaron en genes que se piensa están involucrados en el desarrollo del rostro, como la forma de la cabeza en el desarrollo embrionario temprano, y aquellos que se encuentran mutados en patologías que afectan a la forma del rostro. Entonces, teniendo en cuenta el sexo y los ancestros de la persona, fueron capaces de calcular la probabilidad de que un gen fuera responsable de una característica facial particular.

Una vez identificaron 20 genes asociados con la forma de la cara, desarrollaron un programa que realiza el trabajo inverso, es decir, transforma el ADN de un individuo desconocido en un modelo facial. Por supuesto, se trata de aproximaciones, ya que hay muchos genes que están involucrados en el proceso. Identificarlos a todos podría llevar mucho tiempo. Por eso los autores afirman que se necesitan más personas y genes para dar resultados más precisos.

¿Veremos estas investigaciones aplicadas a la vida real? ¿Tendrán en un futuro los policias este tipo de herramientas?  Seguro que, de ser así, su trabajo se simplificaría mucho.

Fuente: http://www.nature.com/news/mugshots-built-from-dna-data-1.14899

Anuncios

El gobierno de Japón planea reabrir las centrales nucleares

Después del accidente de Fukushima la aceptación de la energía nuclear en el país nipón (y en el mundo) cayó drásticamente. El miedo de la población a sufrir un nuevo accidente provocó que el gobierno japonés cerrara las centrales nucleares que no habían sufrido ningún daño después del accidente de Marzo de 2011. Por supuesto, aunque su objetivo era fomentar las energías renovables, a corto plazo esta decisión disparó los niveles de emisión de gases de efecto invernadero. Desde entonces el país ha vivido un apagón nuclear.

Tres años después, en el marco de un nuevo plan energético, el gobierno ha decidido reabrir esas centrales y construir nuevas, con el objetivo de asegurar el abastecimiento de energía. La decisión ha llegado con polémica, pues muchos lo ven como un cambio en la política energética del país orientada a fomentar las energías renovables.

Susquehanna_steam_electric_stationEl miedo a la energía nuclear tiene su origen, principalmente, en su aplicación en las armas nucleares y los accidentes como Chernobil y Fukushima. Por supuesto, las películas y libros se han encargado de hablarnos de mutantes, apocalipsis, radiación mortal… Pero, ¿son las centrales nuclear más peligrosas que el resto de centrales energéticas?

Recientemente, un grupo de investigadores presentó un estudio en el que concluía que el uso de la energía nuclear en lugar de las fuentes de energía de combustibles fósiles había prevenido la muerte de millones de personas en el mundo (1.84 millones, concretamente), y que podría salvar a muchas otras en las próximas décadas. El estudio se centraba en la ausencia de emisiones de gases de efecto invernadero, lluvia ácida o contaminación del aire. Es decir, si la energía producida por centrales nucleares hubiese sido producida por combustibles fósiles habría 1.84 millones de muertos más.

muertes-energia

Figura basada en el estudio ENSAD (Energy-related Severe Accident Database) del Instituto Suizo Paul Scherrer. Se comparan las tasas de muertes inmediatas por cada gigavatio eléctrico – año producido, basadas en la experiencia histórica de accidentes graves ocurridos en el periodo 1969-2000. Nótese que la escala vertical es logarítmica. Las tasas de gases licuados de petróleo (LPG) son las más altas, incluso en los países de la OCDE y del grupo EU15. En el caso de la energía nuclear, todas las muertes corresponden al accidente de Chernóbil. La tabla no incluye las muertes latentes que puedan producirse, por ejemplo, por la contaminación resultante de la combustión de carbón u otros combustibles fósiles, o por los efectos posteriores de la radiactividad producida en Chernóbil. (via http://pendientedemigracion.ucm.es/info/otri/cult_cient/infocientifica/201103_04not.htm)

¿Y qué pasa con los residuos nucleares? Claramente, es un tema polémico. Nadie quiere tener cerca residuos que pueden ser peligrosos. Hay una gran cantidad de campañas y movimientos que avisan del riesgo potencial de los residuos radiactivos de larga vida producidos en las centrales nucleares. Sin embargo, estos cementerios están especialmente diseñados para no tener fugas. Los residuos, que no son mucha cantidad,se entierran a gran profundidad. Los residuos de la quema del carbón, por otro lado, son mucho más peligrosos. Primero, porque se emiten al aire y quedan en el suelo. Segundo porque son más dañinos. Estos residuos incluyen berilio, cadmio, arsénico, níquel y cromo; elementos cancerígenos que, a diferencia de los residuos nucleares, sí duran para siempre. Además, el carbón también contiene cantidades de uranio, como impurezas, que es una fuente de emisión del radón. Como en las centrales nucleares se consume el uranio, se previene la muerte por exposición a gas radón.

En la siguiente tabla os muestro las muertes eventuales causadas por los residuos de una planta generadora de 1000 MW–año de energía eléctrica:

Nuclear

Residuos de alta actividad …………..0.018

Emisión de Radón…………………. -420*

Emisión de rutinas (Xe,C-14,Cr,H-3) …..0.3

Residuos de baja actividad …………..0.0004

Carbón

Contaminación del aire ………………75

Emisión de Radón…………………… 30

Cancerígenos químicos………………..70

Solar

Carbón para materiales (acero,vidrio,aluminio)……………. 3

Sulfúrico de Cadmio(si es usado) ……..80

* El numero negativo significa cantidad de muertes evitadas y no causadas

Por supuesto, estos datos contrastan el uso de energía nuclear frente a combustibles fósiles. El uso de energías renovables no está contemplado y, aunque no están libres de riesgos, pueden ser una alternativa en un futuro.

Como conclusión, no hay que tener tanto miedo a la energía nuclear. Es una tecnología con décadas de historia. Desafortunadamente, no está exenta de accidentes, pero están mucho más controlados y producen menos daños que el resto de accidentes en centrales energéticas. Desgraciadamente, se les da más publicidad negativa.

Las lentes gravitacionales encuentran la “masa perdida” de los cúmulos galácticos

Image

Diferencias en la temperatura del fondo cósmico de microondas (CMB) medidos por el satélite Planck.

Cuando el Universo contaba solamente con 380.000 años su temperatura bajó lo suficiente para a los electrones les saliera energéticamente rentable unirse a los protones, formando átomos de hidrógeno. En este momento, los átomos fueron neutros y los fotones, que antes se movían lentamente por el plasma de partículas cargadas, pudieron viajar libremente por el espacio, llevándose consigo la información de la estructura del Universo Primigenio. Ese fondo de fotones sigue con nosotros hasta ahora y, debido a la expansión del Universo, su energía se ha movido al rango de las microondas (por eso se conoce como fondo cósmico de microondas o CMB por sus siglas en inglés).

La imagen más detallada del CMB nos la ha proporcionado el satélite Planck, lanzado por la Agencia Espacial Europea en 2009. Sus resultados muestran un Universo casi uniforme, que cuadra con la teoría inflaccionaria de la Cosmología, que dice que el Universo sufrió una expansión exponencial (inflacción) poco después del Big Bang. Las pequeñas diferencias de temperatura en el CMB son el resultado de las fluctuaciones cuánticas en la densidad de la bola de plasma caliente que era por entonces el Cosmos. Esos minúsculos cambios en la densidad crecieron a lo largo de los millones de años de expansión, dando lugar a los cúmulos de galaxias que vemos hoy en día.

Sin embargo, cuando el año pasado se dieron a conocer los resultados de Planck, los investigadores se dieron cuenta de que alrededor del 40% de la masa de los cúmulos galácticos visibles hoy en día no aparecía cuando se comparaba con la que cabría esperar a partir de las fluctuaciones medidas en el CMB. Es decir, debería haber más masa de la que vemos si tomamos como referencia los datos de Planck. Esta discrepancia rápidamente se vio como una señal de Física más allá del Modelo Estándar, y numerosas explicaciones aparecieron para solventar el problema, como neutrinos fantasma, nuevas partículas, etc.

Imagen de lente gravitacional cortesía de la NASA, ESA, M. Postman (STScI) y el CLASH Team

Imagen de lente gravitacional cortesía de la NASA, ESA, M. Postman (STScI) y el CLASH Team

Sin embargo, un artículo aparecido la semana pasada en arXiv sugiere que los cúmulos galácticos tienen en realidad más masa que la estimada por Planck, por lo que los datos pueden ser explicados sin recurrir a Física exótica. El artículo técnico es A. von der Linden et al. http://arxiv.org/abs/1402.2670. Los autores usan la técnica de lentes gravitacionales para medir la masa de los cúmulos, obteniendo un método más fiable que el utilizado en Planck, que se basa en el efecto de Sunyaev-Zel’dovich.

Medida de la masa de los cúmulos galácticos usando Sunyaev-Zel'dovich y lentes gravitacionales.

Medida de la masa de los cúmulos galácticos usando Sunyaev-Zel’dovich y lentes gravitacionales.

El efecto Sunyaev-Zel’dovich (SZ) se produce cuando los fotones, en este caso los del CMB, ganan energía al atravesar un gas de electrones energéticos. Esta ganancia de energía se puede correlacionar con la masa de las galaxias en el cúmulo, ya que a mayor masa del cúmulo más capacidad de atrapar gas caliente, pero tiene un error asociado nada despreciable.

Por su parte, el trabajo de Von der Linder ha utilizado el telescopio Subaru y el telescopio Canada-France-Hawaii, ambos en el monte Mauna Kea (Hawaii), para medir la distorsión de la luz alrededor de los cúmulos. La Relatividad General predice que la luz se curva en presencia de grandes masas, lo que se conoce como lentes gravitacionales. Midiendo esta curvatura se obtiene una predicción mucho más fiable de la masa total del cúmulo. Los investigadores midieron 22 cúmulos de galaxias, con masas alrededor de 10^{15} masas solares en promedio, unas 1000 veces mayor que la masa de la Vía Lactea, y obtuvieron un valor un 43% mayor que el de Planck.

Habrá que esperar a futuros estudios con técnicas similares y mayores cúmulos, para ver si así se soluciona la discrepancia con los datos de Planck. Sin embargo, aunque no existiera discrepancia, el estudio de la evolución de los cúmulos galácticos seguiría siendo importante, pues gracias a ello podemos conocer si el efecto de la energía oscura, esa misteriosa fuerza repulsiva que provoca la aceleración de la expansión del Universo, ha cambiado con el tiempo o no.

Noticia extraída de Nature.com