Hola a todos, bueno aca les traigo las tendencias del siglo XXI, pero no de la moda...
Sino de TECNOLOGIA!!
Sino de TECNOLOGIA!!
Crean la primera célula controlada por un genoma
sintético
Han sustituido un genoma por otro artificial en una bacteria, modificando su comportamiento
Científicos del Instituto J. Craig Venter de EEUU han conseguido que un genoma sintético, creado por ellos mismos mediante síntesis química, controle las funciones de una célula bacteriana. Los investigadores han sustituido el genoma de la bacteria Mycoplasma capricolum por otro sintético con la secuencia del de la especie Mycoplasma mycoides, de tal forma que la primera ha empezado a actuar y auto-replicarse como la segunda. Este avance puede ayudar a resolver problemas energéticos y medioambientales. SINC.
“Hemos creado una ‘célula sintética’, ya que está controlada por un genoma ensamblado con fragmentos de ADN sintetizados químicamente”, explica a SINC Daniel Gibson, investigador del Instituto J. Craig Venter de EE UU. Los científicos de esta fundación presentan hoy en la revista Science a la bacteria ‘Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0’, la primera célula controlada por un genoma sintético.
El equipo ya había conseguido, por un lado, sintetizar y copiar químicamente un genoma bacteriano, y por otro, trasplantar el genoma de una bacteria a otra. Lo que han logrado ahora es juntar los dos métodos: primero sintetizar el genoma del microorganismo Mycoplasma mycoides y después trasplantarlo a Mycoplasma capricolum, al que se le extrae el suyo.
El nuevo genoma logró "arrancar" o activar la célula receptora para que produjera proteínas y se auto-replicara como M. mycoides. Surgió así Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, “que no se puede considerar una nueva especie o subespecie porque es muy similar a la natural”, subraya Gibson. “Como el software del ADN construye su propio hardware, esperamos que las propiedades de las células controladas por el genoma sintético sean las mismas que las que habría si toda la célula se hubiera producido sintéticamente”.
El genoma sintético es una copia del original salvo en 14 genes. El investigador explica que dos se desorganizaron durante el proceso, “pero los otros doce se eliminaron o alteraron intencionadamente, diez de ellos para formar cuatro secuencias que actúan como ‘marcas de agua' para diferenciar el genoma sintético del natural, y que reemplazan a genes que sabíamos que no eran esenciales para la viabilidad”.
Los científicos se refieren a la célula resultante como ‘sintética’, pero en realidad sólo es sintético el genoma. Gilbson aclara que, aunque el citoplasma de la célula receptora no es sintético, “después de trasplantarla y replicarla en una placa para formar una colonia, la progenie no contendrá ninguna de las proteínas que estaban presentes en la célula receptora original”.
Aplicaciones energéticas y medioambientales
De momento los científicos han tomado como modelo el genoma de M. mycoides, pero en el futuro les gustaría diseñar otros más originales y crear bacterias capaces de realizar tareas específicas para ayudar a resolver problemas como los energéticos, con la producción de combustible, o los medioambientales, mediante microorganismos que limpien ambientes contaminados.
“Hemos aprendido mucho con esta prueba de experimento conceptual y ahora estamos listos para construir diferentes organismos”, señala Gibson. “Por ejemplo, nos gustaría utilizar la información de secuenciación disponible y crear células que puedan producir energía, productos farmacéuticos, compuestos industriales, o que permitan secuestrar el dióxido de carbono”.
Los investigadores también confían en que el método desarrollado ayude a comprender mejor los mecanismos básicos que dirigen toda la vida. “Ya hemos empezado a trabajar con el objetivo final de sintetizar una célula mínima, con sólo la maquinaria necesaria para llevar una vida independiente”, destaca el científico.
“Ahora que somos capaces de sintetizar una célula de un genoma sintético, podemos probar su funcionalidad. Podemos ir reduciendo el genoma sintético y repetir los experimentos en los transplantes hasta que ya no se puedan eliminar más genes, y el genoma quede tan pequeño como sea posible. Esto nos ayudará a comprender la función de cada gen en una célula y qué ADN se requiere para sostener la forma de vida más simple”, continúa.
En el estudio se apunta que si los métodos descritos se pueden generalizar, “el diseño, la síntesis, el ensamblaje y el trasplante de cromosomas sintéticos ya no será un obstáculo para el progreso de la biología sintética", y se prevé que los costes de los procedimientos serán cada vez más baratos y automáticos.
Implicaciones éticas
Los autores también hacen referencia en la publicación a las implicaciones éticas de este avance en biología: “Las discusiones éticas relativas a la síntesis de vida las tenemos desde las primera etapas del estudio. Según se vayan extendiendo las aplicaciones de la genómica sintética, anticipamos que este trabajo continuará planteando asuntos filosóficos con implicaciones sociales y éticas. Animamos al dialogo continuo”.
“Cualquier nueva área de la ciencia o la tecnología se puede emplear con fines positivos (en el caso de la genómica sintética: nuevos biocombustibles, nuevas vacunas y medicamentos, agua potable...) o pueden ser utilizados de una manera negativa”, plantea Gibson.
“Desde el primer día del programa de investigación para crear la célula sintética, hace ya casi 15 años, hemos trabajado duro para establecer un diálogo con especialistas en bioética, los gobiernos de EE UU y de otros países, miembros del Congreso, educadores, estudiantes y los medios de comunicación. Esta área de la ciencia se ha analizado en detalle y creemos que tiene un gran potencial para el bien de la sociedad si se usa con prudencia. Tenemos la intención de ser líderes en hacer esto una realidad”, concluye.
Desarrollan un robot molecular que se mueve de forma autónoma
En un futuro, podrá llevar medicamentos a las células o reparar tejidos dañados
Un equipo de investigadores de Estados Unidos ha conseguido que un robot molecular fabricado con ADN se ponga en marcha, se mueva, cambie de dirección y se detenga de manera completamente autónoma. Con forma de araña con cuatro patas, el robot recorrió un entorno creado específicamente para controlar sus movimientos. Este logro podría tener importantes implicaciones para la medicina: si los robots moleculares llegan a desarrollarse plenamente, servirán para portar medicamentos a las células e, incluso, para curar tejidos dañados. Pero para eso aún quedan décadas de investigaciones, señalan los científicos. Por Yaiza Martínez.
Científicos de la Columbia University, de la Arizona State University, de la University of Michigan, y del Caltech, de Estados Unidos, han logrado que un robot molecular fabricado con ADN, se ponga en marcha, se mueva, cambie de dirección y se detenga en un entorno artificial, de secuencias de ADN.
Este logro permitirá, en un futuro, crear sistemas moleculares que, algún día, serán utilizados como dispositivos médicos que funcionarán a escala milimétrica, y que además podrán reposicionarse e incluso reconstruirse a sí mismos para desarrollar tareas terapéuticas diversas, publica el Caltech en un comunicado.
En un artículo aparecido en la revista Nature, los científicos explican que las funciones de los robots tradicionales dependen de la computación, que es lo que les permite almacenar representaciones internas de sus objetivos y de su entorno, y coordinar sus percepciones y sus actuaciones.
La idea corriente de un robot, por tanto, sería la de un aparato que percibe su entorno, toma una decisión, y después actúa, explica el bioingeniero Erik Winfree www.dna.caltech.edu/~winfree/, profesor de ciencias computacionales y de sistemas neuronales del Caltech y uno de los autores de esta investigación.
A nivel molecular, la robótica podría suponer para los procesos moleculares el mismo tipo de beneficios que la robótica y la automatización clásica suponen para la escala macroscópica.
Así, en teoría, los robots moleculares podrían ser programados para percibir su entorno (por ejemplo, la presencia de marcadores de una enfermedad en la célula), tomar una decisión (que la célula es cancerosa y debe ser neutralizada) y actuar en consecuencia (liberando una carga de medicamentos anticancerígenos).
Pero, ¿cómo podría programarse una molécula para que funcione de manera autónoma de la misma forma que lo hacen los robots a escala macroscópica, si las moléculas no pueden acoger un sistema informático a bordo?
Entorno con información contenida
En las moléculas, no se puede almacenar la misma cantidad de información que en un robot normal, así que la idea de los científicos fue almacenar la información sobre las órdenes a seguir por el robot diminuto en el exterior de éste, en su entorno.
Para lograrlo, imbuyeron el entorno molecular en que se iba a desplazar el robot con claves de información. Lo lograron gracias a una técnica conocida como “ADN de origami”, que permite generar estructuras con formas concretas de dos o tres dimensiones, a partir de una hebra simple de ADN a la que se unen otras en diversas áreas de la primera.
Gracias al ADN de origami, los científicos crearon un camino rectangular de dos nanómetros de ancho por 100 nanómetros de largo, por el que el robot molecular pudo moverse.
Éste, que medía nada más que cuatro nanómetros, se trasladó en línea recta hacia delante a través de dicho camino, efectuando un total de 50 pasos (cada nanómetro equivale a la billonésima parte de un metro, lo que da una idea del tamaño extremadamente pequeño tanto del robot como del entorno en que éste se movió).
El desplazamiento del robot vino dirigido por los oligonucleótidos (secuencias corta de con cincuenta o menos pares de bases) que los científicos añadieron al camino rectangular, y que funcionaron como “claves” que le indicaron al robot molecular qué hacer (ponerse en marcha, caminar, girar a la izquierda o a la derecha o pararse), de manera similar a como se da órdenes a los robots corrientes.
Todo el proceso fue captado por los científicos gracias a un microscopio de fuerza atómica.
Arañas andantes
El robot molecular escogido por los científicos fue del tipo de los robots “araña”, inventados por Milan N. Stojanovic y sus colaboradores de la Universidad de Columbia hace unos años.
Estos robots araña consisten en sistemas de ADN artificial ensamblado que se mueven como arañas sobre superficies cubiertas con sustratos o, como en este caso, sobre superficies creadas con ADN de origami.
El robot molecular del presente experimento tenía cuatro patas, tres de ellas hechas con ADN enzimático que es el ADN que se une a una secuencia particular de ADN. La cuarta pata de la “araña” fue una hebra de ADN que sirvió para ligar al robot al sitio de partida de su trayectoria (un oligonucleótido concreto del “camino” creado con el origami de ADN).
Una vez que el robot fue liberado de este sitio “de arranque” por otra hebra accionadora, siguió la ruta marcada ligándose y después separándose de las hebras de ADN del camino molecular. Una vez aferrado a alguna de dichas hebras, el robot se paraba y sus patas buscaban un nuevo sustrato al que aferrarse.
Aplicaciones futuras
Anteriormente, se habían creado moléculas “andadoras” de ADN, pero hasta ahora no se había conseguido que éstas dieran más de tres pasos. El robot molecular de los investigadores del Caltech recorrió alrededor de 100 nanómetros, dando unos 50 pasos.
Pero lo más importante ha sido la posibilidad de dirigir este recorrido en una dirección específica y de forma autónoma, señalan los científicos.
El próximo desafío será conseguir que el robot se mueva a mayor velocidad y resulte más programable, mejorando así su comportamiento lógico. Por otro lado, los investigadores planean será añadir un nuevo robot, un caminante molecular más, para que se produzca la comunicación entre ambos robots y el entorno.
La finalidad: que las dos máquinas moleculares trabajen juntas para conseguir objetivos comunes. Si se consigue desarrollar este tipo de colaboración, esto podría suponer la base para creación de robots re-configurables a escala molecular, máquinas complejas formadas por muchas unidades simples que podrán reorganizarse a sí mismas dando lugar a diversas formas encargadas de tareas diferentes.
En última instancia, estos robots podrían llegar a usarse para aplicaciones médicas, como la reparación de tejidos dañados, traslado de medicamentos y liberación de éstos en superficies como las membranas de las células. Pero, según los investigadores, para que esto llegue, aún quedan décadas de trabajo.
Nuevo impulso al desarrollo de los coches eléctricos
Motores aplicados a las ruedas se perfilan como una de las opciones de propulsión más eficientes
Ingenieros e investigadores alemanes del Instituto Fraunhofer han desarrollado un trabajo que explora las ventajas y potencialidades de los motores de cubo de rueda en su aplicación en coches propulsados mediante electricidad. Los estudios realizados, junto a desarrollos complementarios en el área, se han puesto en práctica en un prototipo o vehículo conceptual. De acuerdo a los resultados de la investigación, este tipo de ingeniería de motor registraría amplias ventajas con relación a otras posibilidades, facilitando un mayor desarrollo de los coches eléctricos. Por Pablo Javier Piacente.
De acuerdo a un grupo de especialistas del Instituto Fraunhofer, los motores de cubo de rueda podrían ser una de las opciones más eficientes en la propulsión de los coches eléctricos. Así lo demuestra un trabajo de investigación concretado en el mencionado centro alemán, cuyos resultados se han aplicado además en un coche prototipo. Los beneficios de esta tecnología podrían facilitar una mayor difusión de los vehículos eléctricos.
Para lograr que los coches eléctricos sean parte de la vida cotidiana, es necesario modificar distintos puntos del diseño, de los aspectos técnicos y de las piezas de los motores utilizados. Los motores ubicados en las ruedas podrían ser una de las soluciones más viables y efectivas.
Estos motores de cubo de rueda pueden prescindir del espacio empleado en los propulsores convencionales, ya que se encuentran conectados directamente a las ruedas del vehículo. Esto abre un sinfín de posibilidades para los diseñadores de automóviles y permite un importante ahorro de espacio.
Al mismo tiempo, al no necesitar de elementos como el diferencial, los componentes de la transmisión mecánica no sufren pérdidas o deterioro por uso. Por otra parte, al ubicar la motorización directamente en cada rueda es posible mejorar en gran medida la dinámica y la seguridad de la unidad.
Tras el desarrollo integral de los coches eléctricos
Los investigadores del Instituto Fraunhofer están desarrollando componentes individuales relacionados con este tipo de motores aplicados a coches eléctricos, además de diseñar la totalidad del sistema. Los componentes trabajados y el concepto general se han aplicado en un prototipo, denominado Fraunhofer E-Concept Car.
Este vehículo no solamente se encuentra a disposición de los investigadores para continuar sus trabajos, sino que además podrá ser utilizado por fabricantes de automóviles y proveedores para probar nuevos componentes que puedan ser útiles en el diseño de nuevos coches eléctricos.
La base estética de este modelo es un coche ya existente: el Artega GT fabricado por Artega Automobil GmbH. La ingeniería del motor de cubo de rueda y el prototipo desarrollado son solamente una parte del trabajo llevado adelante en el Fraunhofer System Research for Electromobility, un área creada especialmente en este centro de investigación para avanzar en el desarrollo de vehículos eléctricos.
El ente de investigación se centra en temas que incluyen el diseño de vehículos, la producción de energía eléctrica, su distribución y aplicación, las técnicas de almacenamiento de energía y la integración de sistemas técnicos y asuntos sociopolíticos relacionados con el desarrollo de los coches eléctricos.
Importantes ventajas
Con el apoyo económico del Federal Ministry of Education and Research (BMBF) de Alemania, que ha financiado esta iniciativa invirtiendo 44 millones de euros, se persigue el desarrollo de prototipos de vehículos híbridos y eléctricos, con el fin de apoyar a la industria alemana del automóvil que trabaja en la producción de alternativas sustentables.
Los motores de cubo de rueda no son una novedad. Ferdinand Porsche utilizó estos motores para equipar a su "Lohner Porsche" en la Exposición Universal de 1900 en París. Desde esa fecha hasta hoy, la tecnología ha cambiado radicalmente y el propósito de los ingenieros alemanes es aplicar ese concepto inicial a los motores eléctricos de la actualidad, con todos los beneficios que el avance tecnológico permite.
De esta manera, se busca desarrollar en el Instituto Fraunhofer un motor de cubo de rueda que integre todas las prestaciones eléctricas esenciales y los componentes electrónicos relacionados en el espacio de instalación del motor, o sea en cada una de las ruedas. Por lo tanto, no son necesarios sistemas electrónicos externos y el número y alcance de las líneas de alimentación pueden reducirse al mínimo.
La conclusión a la que llegan los ingenieros luego de su trabajo con el prototipo creado es que se logra un marcado aumento de potencia en los motores de cubo de rueda propulsados a electricidad, en comparación con los motores integrados de diseño tradicional.
Asimismo, no existen diferencias en cuanto al confort de marcha con respecto a otras alternativas. Además, los investigadores trabajan actualmente para aprovechar la energía generada en el frenado, con el propósito de reutilizarla en la recarga de las baterías. Esta investigación fue difundida en un artículo del medio especializado Science Daily y en una nota de prensa del Instituto Fraunhofer.
Crean un sistema de reconocimiento de objetos que imita al cerebro
Utiliza un modelo jerárquico para compartir la información común de imágenes diferentes
Científicos norteamericanos han desarrollado un sistema de reconocimiento de objetos que realiza el mismo tipo de procesamiento visual que se produce en el cerebro. El sistema utiliza un modelo jerárquico para compartir la información común de imágenes diferentes. De esta forma, consigue su objetivo de forma sencilla y eficaz e incluso ahorra espacio de memoria informática. Por Elena Higueras.
Al tratar de discernir un determinado tipo de objeto en una imagen digital, los sistemas de reconocimiento de objetos convencionales comienzan examinando los elementos destacados del mismo. Un sistema creado para identificar caras, por ejemplo, puede buscar los elementos que parecen ojos, nariz y boca, para después determinar si se ajustan a las normas espaciales establecidas. Pero para ello es imprescindible contar con la intuición humana.
El informático debe decidir qué partes del todo son las más adecuadas para introducirlas en el programa. Eso significa que por cada nuevo objeto añadido al repertorio del sistema, el programador tiene que empezar desde cero para determinar qué partes del objeto son las más importantes.
Algo que resultaría prácticamente inviable ante sistemas diseñados para reconocer millones de tipos de objetos complejos y diferentes. Cada uno de ellos tendría su propio conjunto único de partes, pero éstas se verían diferentes desde distintas perspectivas y su catalogación ocuparía una enorme cantidad de memoria del ordenador.
Para resolver el problema un equipo de investigación de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), en colaboración con científicos de la UCLA (Universidad de California en Los Ángeles), ha creado un nuevo método de reconocimiento de objetos basado en un sistema de interpretación visual por categorías, según un comunicado del MIT.
Un enfoque jerárquico
Como la mayoría de los sistemas de reconocimiento de objetos, el nuevo modelo aprende a identificar datos gráficos nuevos mediante un entrenamiento con objetos ya etiquetados en imágenes digitales. Sin embargo, los modelos convencionales no tienen por qué saber de antemano qué características de los objetos deben buscar.
En el método diseñado por el MIT, lo primero es identificar los rasgos más pequeños posibles (a menudo segmentos cortos de líneas). El siguiente paso es localizar los casos en que estas características de bajo nivel están conectadas entre sí, formando figuras un poco más sofisticadas.
A continuación, busca dónde estas formas más elaboradas están conectadas las unas con las otras, y así sucesivamente, hasta que configura un catálogo jerárquico de las piezas cada vez más complejo, cuya capa superior es un modelo del objeto completo. Una vez que el sistema ha reunido su catálogo de abajo hacia arriba, lo hace en sentido inverso, de arriba hacia abajo, eliminando todas las redundancias.
Para visualizar cómo funciona el sistema, los científicos ilustran su comunicado con el siguiente ejemplo: en un catálogo de piezas para un caballo visto de perfil, la segunda capa de la parte superior podría incluir dos representaciones diferentes de la parte trasera del caballo. Una mostraría la grupa, una pata trasera y parte del vientre, y la otra la rabadilla y las dos piernas traseras. Así, podría resultar que en la gran mayoría de los casos en que el sistema identifica una de estas partes, acabe reconociendo también la otra.
Con este enfoque jerárquico, que va añadiendo nuevas capas de información acerca de los objetos representados digitalmente, se consigue ahorrar memoria, ya que los objetos diferentes pueden compartir varias partes. Es decir, en capas diferentes, los catálogos de piezas de un caballo y un ciervo pueden llegar a tener formas en común. De este modo, cuando una forma se comparte entre dos o varios catálogos, el sistema solo necesita almacenarla una vez.
Lejos de la eficacia del cerebro
Aunque el trabajo de los investigadores promete un uso más eficiente de la memoria del ordenador y el tiempo empleado por los programadores, para Tai Sing Lee, profesor asociado de Ciencias de la computación en la Universidad Carnegie Mellon, lo más importante es que crea una forma más eficaz de llevar a cabo el reconocimiento de objetos.
En su opinión, el funcionamiento de este sistema tiene mucho que ver con la forma en que nuestro cerebro asimila las imágenes. Lee señala que el procesamiento visual en el ser humano parece implicar entre cinco y siete regiones cerebrales distintas, sin embargo nadie está completamente seguro de lo que hacen. “Lo que me aturdió es que el sistema aprende desde cinco hasta siete capas”, confiesa Lee. “Eso –añade- sugiere que puede realizar el mismo tipo de procesamiento visual que se produce en el cerebro”.
Sin embargo, aunque en los ensayos el método del MIT y la UCLA obtuvo buenos resultados está todavía muy lejos de acercarse al cerebro humano. Y es que, según Lee, el sistema en la actualidad se centra principalmente en la detección de los bordes de los objetos en las representaciones bidimensionales y para alcanzar el rendimiento humano, tendría que incorporar una gran cantidad de información adicional acerca de texturas y contornos en tres dimensiones, como lo hace el cerebro.
El equipo de investigación presentará su proyecto en una conferencia sobre visión por ordenador y reconocimiento de patrones que se celebrará el próximo mes de junio en San Francisco.
Espero les haya gustado, hasta la proxima.