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Los biólogos construyen una ‘tabla periódica’ para los núcleos celulares

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En un artículo publicado en Science, biólogos de la Facultad de Medicina de Baylor, el Instituto del Cáncer de los Países Bajos y la Universidad de Rice, que estudian el árbol de la vida, revelan un nuevo sistema de clasificación para los núcleos celulares y el descubrimiento de un método de transmutación de un tipo de núcleo celular a otro. otro. Esta ilustración muestra la colección de patrones de contacto cromosómico en los núcleos de varios animales y plantas. Crédito: Adam Fotos, Olga Dudchenko, Benjamin Rowland y Erez Lieberman Aiden / Baylor College of Medicine

Hace ciento cincuenta años, Dmitry Mendeleev creó la tabla periódica, un sistema para clasificar los átomos en función de las propiedades de sus núcleos. Esta semana, un equipo de biólogos que estudia el árbol de la vida dio a conocer un nuevo sistema de clasificación de núcleos celulares y descubrió un método para transmutar un tipo de núcleo celular en otro.


El estudio, que aparece esta semana en la revista La ciencia, surgió de varios esfuerzos anteriormente separados. Uno de ellos se centró en el Zoológico de ADN, un consorcio internacional que abarca decenas de instituciones, incluida la Facultad de Medicina de Baylor, el Centro de Física Teórica y Biológica (CTBP) con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de la Universidad. Rice, la Universidad de Australia Occidental y Mundo Marino.

Los científicos del equipo de DNA Zoo trabajaron juntos para clasificar cómo los cromosomas, que pueden tener varios pies de largo, se pliegan para encajar dentro de los núcleos de diferentes especies en el árbol de la vida.

“Ya sea que estemos viendo gusanos o erizos de mar, ascidias o corales, seguimos viendo aparecer los mismos patrones de plegado”, dijo la Dra. Olga Dudchenko, co-primera autora del nuevo estudio y miembro del Centro de Genoma. Arquitectura en Baylor y CTBP.

Finalmente, el equipo se dio cuenta de que solo veían variaciones en dos diseños nucleares generales. “En algunas especies, los cromosomas están organizados como las páginas de un periódico impreso, con los márgenes exteriores en un lado y el medio doblado en el otro”, dijo Dudchenko, quien también es codirector de DNA Zoo. “Y luego, en otras especies, cada cromosoma se arruga en una pequeña bola”.

“Así que tuvimos un enigma”, dijo el Dr. Erez Lieberman Aiden, profesor asociado de biología molecular y genética humana y Baylor McNair Fellow Emeritus, codirector de DNA Zoo y autor principal del nuevo estudio. “Los datos implican que durante la evolución, las especies pueden cambiar de un tipo a otro. Nos preguntamos: ¿cuál es el mecanismo de control? ¿Sería posible cambiar un tipo de núcleo a otro en el laboratorio? Aiden también es Director del Centro de Arquitectura del Genoma e Investigador Principal de CTBP.

Mientras tanto, un equipo independiente de Holanda había descubierto algo inesperado. “Estaba haciendo experimentos con una proteína llamada condensina II, que sabíamos que juega un papel en la división celular”, dijo Claire Hoencamp, coautora primera del estudio y miembro del laboratorio del Dr. Benjamin Rowland en Netherlands Cancer. Instituto. “Pero observamos lo más extraño: cuando mutamos la proteína en las células humanas, los cromosomas se reorganizaron por completo. ¡Fué confuso!

Los dos equipos se reunieron en una conferencia en las montañas de Austria, donde Rowland presentó el último trabajo de su laboratorio. Pronto se dieron cuenta de que Hoencamp había encontrado una forma de convertir células humanas de un tipo nuclear a otro.

“Cuando observamos los genomas estudiados en DNA Zoo, descubrimos que la evolución ya se había experimentado muchas veces. Cuando las mutaciones en una especie descomponen la condensina II, por lo general anulan toda la arquitectura del núcleo”, dijo Rowland. , autor principal del estudio. “Siempre es un poco decepcionante ser elegido en un experimento, pero la evolución tuvo una ventaja muy larga”.

El equipo decidió trabajar en conjunto para confirmar el papel de Condensin II. Pero luego la pandemia de COVID-19 golpeó y gran parte del mundo cerró sus puertas.

“Sin acceso a nuestros laboratorios, solo teníamos una forma de establecer lo que estaba haciendo Condensin II”, dijo Hoencamp. “Necesitábamos crear un programa de computadora que pudiera simular los efectos de la Condensina II en la cadena de cientos de millones de letras genéticas que componen cada cromosoma humano”.

El equipo se dirigió al Dr. José Onuchic, presidente Harry C. de Física y Olga K. Wiess de Rice. “Nuestras simulaciones mostraron que al destruir la Condensina II, se podría hacer que un núcleo humano se reorganice para parecerse a un núcleo de mosca”, dijo Onuchic, codirector de CTBP, que incluye colaboradores de Rice, Baylor, Northeastern University y otras instituciones en Houston y Boston. . .

Las simulaciones fueron realizadas por un equipo dentro del laboratorio de Onuchic en CTBP, dirigido por el investigador postdoctoral y coautor principal, el Dr. Sumitabha Brahmachari, en colaboración con el Dr. Vinicius Contessoto, ex becario postdoctoral en CTBP, y la Dra. Michele Di Pierro, investigadora senior de CTBP. y actualmente profesor asistente en Northeastern University.

“Comenzamos con un estudio increíblemente grande de 2 mil millones de años de evolución nuclear”, dijo Brahmachari. “Y hemos descubierto que todo se reduce a un mecanismo simple, que podemos simular y resumir, por nuestra cuenta, en un tubo de ensayo. Este es un paso emocionante en el camino hacia un nuevo tipo de ingeniería del genoma, ¡en 3D! ”


El complejo de proteínas en forma de anillo desgarra el ADN


Más información:
“La genómica 3D a través del árbol de la vida revela la condensación II como determinante del tipo de arquitectura” La ciencia (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.abe2218

Cita: Biologists Construct ‘Periodic Table’ for Cell Nuclei (2021, 27 de mayo) recuperado el 27 de mayo de 2021 de https://phys.org/news/2021-05-biologists-periodic-table-cell-nuclei .html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte del uso legítimo para fines de estudio o investigación privados, no se puede reproducir ninguna parte sin permiso por escrito. El contenido se proporciona solo a título informativo.

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Rocket Lab gana un contrato con una nave espacial marciana para ver cómo la atmósfera se infiltra en el espacio

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Rocket Lab, con sede en California, diseñará dos naves espaciales, denominadas “Blue” y “Gold”, para un viaje marciano que se lanzará en 2024.

La compañía está enviando lanzamientos de cohetes Electron a gran altitud desde Nueva Zelanda y planea realizar más lanzamientos en Virginia en un futuro próximo. Después de varios años de enviar naves espaciales a la órbita alrededor de la Tierra, comienza a hundirse más profundamente en el sistema solar, incluidas las misiones lunares y marcianas.

La misión marciana se llama Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) y está dirigida por el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California en Berkeley. El valor del contrato de diseño no se reveló en un comunicado de prensa.

“Esta es una misión enormemente prometedora que ofrecerá una gran ciencia en un paquete pequeño”, dijo Peter Beck, fundador y director ejecutivo de Rocket Lab, en un comunicado. “Las misiones de ciencia planetaria han costado tradicionalmente cientos de millones de dólares y han tardado hasta una década en materializarse. Nuestra nave espacial Photon para EscaPADE demostrará un enfoque más rentable para la exploración planetaria que mejorará el acceso de la comunidad científica a nuestro sistema solar.

Lo que distingue a EscaPADE de la mayoría de las misiones marcianas anteriores es la capacidad de aprovechar dos naves espaciales, lo que brinda diferentes perspectivas desde la órbita. La esperanza es que las dos máquinas brinden una perspectiva diferente a medida que la actividad solar sangra la atmósfera marciana, algo que la única nave espacial de Atmósfera de Marte y Evolución Volátil (MAVEN) de la NASA también ha estado examinando durante algunos años. MAVEN descubrió una pérdida masiva de agua de Marte en 2020, lo que podría ayudar a explicar por qué la superficie está tan seca hoy.

El cohete Falcon Heavy de SpaceX lanzará EscaPADE en 2022, junto con la nave espacial de asteroides binarios Janus y otra misión llamada Psyche, que estudiará un asteroide en órbita entre Marte y Júpiter. El plan para la nave espacial gemela marciana es enviarlos a la órbita alrededor del Planeta Rojo durante al menos un año. Llegarán allí en 2025.

La NASA financió ESCAPADE y otras dos misiones del programa Pequeñas Misiones Innovadoras para la Exploración Planetaria (SIMPLEX) en 2019 “para realizar ciencia planetaria convincente y brindar más oportunidades de experiencia de vuelo para la comunidad científica”, dijo Rocket Lab, y está pendiente una revisión de diseño preliminar. a finales de este mes. En julio se tomará una decisión final sobre la preparación para la implementación y el vuelo.

Marte ha sido un destino popular en 2021, con hitos recientes que incluyen el primer vuelo en helicóptero a Marte por parte del Ingenuity de la NASA, el despliegue de un rover chino en la superficie por primera vez y el aterrizaje del rover Perseverance de la NASA más grande del mundo en un oferta a largo plazo para enviar muestras a la Tierra. Los Emiratos Árabes Unidos también enviaron con éxito su primera misión a Marte a principios de este año.

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Nueva investigación científica en la cara oculta de la luna

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Los módulos de aterrizaje comerciales transportarán cargas útiles de ciencia y tecnología proporcionadas por la NASA a la superficie lunar, allanando el camino para que los astronautas de la NASA aterricen en la luna para el 2024. Crédito: NASA

A medida que la NASA continúa con sus planes para varias entregas comerciales a la superficie de la Luna por año, la agencia ha seleccionado tres nuevos conjuntos de cargas útiles de investigación científica para avanzar en la comprensión del vecino más cercano de la Tierra. Dos de las suites de carga útil aterrizarán en el otro lado de la luna, una novedad para la NASA. Los tres sondeos recibirán viajes a la superficie lunar como parte de la iniciativa Commercial Lunar Payload Services, o CLPS, de la NASA, que forma parte del enfoque Artemis de la agencia.

Las cargas útiles marcan las primeras selecciones de la agencia en su convocatoria de propuestas de cargas útiles y encuestas de investigación de la superficie lunar (PRISM).

“Estas selecciones se suman a nuestra sólida cartera de cargas útiles científicas y de encuestas que se entregarán a la Luna a través de CLPS”, dijo Joel Kearns, administrador asistente adjunto de exploración en la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. “Con cada nueva selección de PRISM, aprovecharemos nuestras capacidades para permitir una ciencia mayor y mejor y probar la tecnología que ayudará a allanar el camino para que los astronautas regresen a la Luna a través de Artemis”.

Luna de la NASA

Crédito: NASA

Lunar Vertex, una de las tres selecciones, es un conjunto de carga útil conjunto de aterrizaje y rover destinado a ser entregado a Reiner Gamma, una de las características naturales más distintivas y enigmáticas de la Luna, conocida como vórtice lunar. Los científicos no comprenden completamente qué son los vórtices lunares o cómo se forman, pero saben que están estrechamente relacionados con anomalías asociadas con el campo magnético de la Luna. El rover Lunar Vertex realizará mediciones detalladas de la superficie del campo magnético de la Luna utilizando un magnetómetro a bordo. Los datos del campo magnético de la superficie lunar recopilados por el rover mejorarán los datos recopilados por la nave espacial que orbita la luna y ayudarán a los científicos a comprender mejor cómo se forman y evolucionan estos misteriosos vórtices lunares, además de proporcionar información adicional sobre el interior y el núcleo de la Luna. . El Dr. David Blewett del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins dirige este conjunto de cargas útiles.

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La NASA también ha seleccionado dos conjuntos de carga útil separados para ser entregados en tándem a la Cuenca Schrödinger, que es un gran cráter de impacto ubicado en el lado opuesto de la Luna, cerca del Polo Sur lunar. El Farside Seismic Suite (FSS), una de las dos cargas útiles que se entregarán a la cuenca de Schrödinger, llevará dos sismómetros: el sismómetro vertical Very Broadband y el sensor de período corto. La NASA midió la actividad sísmica en el lado visible de la Luna como parte del programa Apolo, pero el FSS devolverá los primeros datos sísmicos de la agencia al lado lejano de la Luna, un posible destino futuro para los astronautas en Artemisa. Estos nuevos datos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor la actividad tectónica en el lado lejano de la luna, revelar la frecuencia con la que el lado lejano de la luna se ve afectado por pequeños meteoritos y proporcionar nuevas tensiones en la estructura interna de la luna. El FSS continuará tomando datos durante varios meses en la superficie lunar más allá de la vida útil del módulo de aterrizaje. Para sobrevivir a las noches lunares de dos semanas de duración, el paquete FSS será autónomo con energía, comunicaciones y control térmico independientes. El Dr. Mark Panning del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California está liderando esta suite de carga útil.

60 años de NASA, celebrando donde el arte y la ciencia se encuentran

El Orbitador de reconocimiento lunar capturó esta imagen de la cuenca de Schrödinger, un gran cráter cerca del Polo Sur en el lado opuesto de la Luna. Crédito: NASA / LRO / Ernie Wright

El Lunar Interior Temperature and Materials Suite (LITMS), la otra carga útil dirigida a la cuenca Schrödinger, es un conjunto de dos instrumentos: la instrumentación lunar para la exploración térmica con un martillo neumático Rapidity y la sonda magnetotelúrica lunar. Esta suite de carga útil estudiará el flujo de calor y la conductividad eléctrica del interior lunar en la cuenca de Schrödinger, proporcionando una visión en profundidad del flujo mecánico y térmico interno de la Luna. Los datos LITMS también complementarán los datos sísmicos adquiridos por el FSS para proporcionar una imagen más completa del subsuelo cercano y profundo del lado lejano de la Luna. El Dr. Robert Grimm del Southwest Research Institute dirige este conjunto de cargas útiles.

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Si bien estas selecciones son definitivas, las negociaciones continúan para cada monto otorgado.

“Estas investigaciones demuestran el poder de CLPS para ofrecer gran ciencia en paquetes pequeños, proporcionando acceso a la superficie lunar para cumplir con los objetivos científicos de alta prioridad para la Luna”, dijo Lori Glaze, directora de la división de ciencia planetaria de la NASA. “Cuando los científicos analicen estos nuevos datos junto con las muestras lunares devueltas de Apolo y los datos de nuestras muchas misiones orbitales, avanzarán en nuestro conocimiento de la superficie y el interior de la Luna, y aumentarán nuestra comprensión de los fenómenos, cruciales como la alteración espacial para informar futuras misiones tripuladas. a la Luna y más allá.

Una vez que se realicen estas selecciones, la NASA trabajará con la oficina de CLPS en el Centro Espacial Johnson de la agencia en Houston para emitir órdenes de trabajo para entregar estas suites de carga útil a la luna antes de la fecha límite de 2024.

Para estas suites de carga útil, la agencia también seleccionó a dos científicos del proyecto para coordinar las actividades científicas, incluida la selección de los lugares de aterrizaje, el desarrollo de conceptos de operaciones y el archivo de datos científicos adquiridos durante las operaciones de superficie. La Dra. Heidi Haviland del Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, coordinará la secuela que se entregará a Reiner Gamma, y ​​el Dr. Brent Garry del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, coordinará las entregas de cargas útiles a la cuenca de Schrödinger.

CLPS es una parte clave de los esfuerzos de exploración lunar Artemis de la NASA. Las cargas útiles de ciencia y tecnología enviadas a la superficie de la Luna como parte del CLPS ayudarán a sentar las bases para las misiones humanas y una presencia humana duradera en la superficie lunar. La agencia ha otorgado seis pedidos de tareas a proveedores de CLPS para entregas lunares entre fines de 2021 y 2023, y se esperan más recompensas de entrega hasta al menos 2028.

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La materia oscura ralentiza la rotación de la barra galáctica de la Vía Láctea

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Concepción artística de la Vía Láctea. Crédito: Pablo Carlos Budassi / Wikimedia Commons

La rotación de la barra galáctica de la Vía Láctea, que está formada por miles de millones de estrellas agrupadas, se ha ralentizado en aproximadamente una cuarta parte desde su formación, según un nuevo estudio realizado por investigadores del University College London (UCL) y de la Universidad de Oxford.


Durante 30 años, los astrofísicos han predicho tal desaceleración, pero esta es la primera vez que se mide.

Los investigadores dicen que esto brinda un nuevo tipo de información sobre la naturaleza de la materia oscura, que actúa como un contrapeso que ralentiza la rotación.

En el estudio publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, los investigadores analizaron las observaciones del Telescopio Espacial Gaia de un gran grupo de estrellas, la corriente de Hércules, que están en resonancia con la barra, es decir, giran alrededor de la galaxia al mismo ritmo que la rotación de la barra.

Estas estrellas quedan atrapadas gravitacionalmente por la barra giratoria. El mismo fenómeno ocurre con los asteroides troyanos y griegos de Júpiter, que orbitan alrededor de los puntos Lagrange de Júpiter (delante y detrás de Júpiter). Si la rotación de la barra se ralentiza, estas estrellas deberían moverse más en la galaxia, manteniendo su período orbital adaptado al de la rotación de la barra.

Los investigadores encontraron que las estrellas en la corriente tienen una huella química: son más ricas en elementos más pesados ​​(llamados metales en astronomía), lo que prueba que se han alejado del centro galáctico, donde están las estrellas y el gas de las estrellas. Unas 10 veces más rico en metales en comparación con la galaxia exterior.

Con estos datos, el equipo dedujo que la barra, formada por miles de millones de estrellas y miles de millones de masas solares– había ralentizado su volumen de negocios en al menos un 24% desde su formación.

El coautor Dr. Ralph Schoenrich (Física y Astronomía de la UCL) dijo: “Los astrofísicos han sospechado durante mucho tiempo que la barra giratoria en el centro de nuestra galaxia se está desacelerando, pero hemos encontrado la primera evidencia de lo que está sucediendo.

“El contrapeso que ralentiza esta rotación debe ser la materia oscura. Hasta ahora, solo hemos podido inferir materia oscura mapeando el potencial gravitacional de las galaxias y restando la contribución de la materia visible”.

“Nuestra investigación proporciona un nuevo tipo de medida de materia oscura, no de su energía gravitacional, sino de su masa inercial (la respuesta dinámica), que ralentiza la rotación de la barra”.

El coautor y estudiante de doctorado Rimpei Chiba, de la Universidad de Oxford, dijo: “Nuestro descubrimiento ofrece una perspectiva fascinante para restringir la naturaleza de la materia oscura, ya que diferentes modelos cambiarán este tirón inercial en la barra galáctica de la superficie.

“Nuestro descubrimiento también plantea un problema importante para las teorías alternativas de la gravedad, porque carecen de materia oscura en el halo, no predicen o disminuyen demasiado poco la barra”.

Se cree que la Vía Láctea, como otras galaxias, está incrustada en un “halo” de materia oscura que se extiende mucho más allá de su borde visible.

La materia oscura es invisible y se desconoce su naturaleza, pero su existencia se infiere de galaxias comportándose como si estuvieran envueltos en mucha más masa de la que podemos ver. Se cree que hay unas cinco veces más materia oscura en el Universo que materia visible ordinaria.

Las teorías alternativas de la gravedad, como la dinámica newtoniana modificada, rechazan la idea de materia negra, en lugar de buscar explicar las discrepancias refinando la teoría de la relatividad general de Einstein.

La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada, con una barra gruesa de estrellas en el medio y brazos espirales que se extienden a través del disco en el exterior de la barra. La barra gira en la misma dirección que la galaxia.


Los astrónomos lanzan un nuevo mapa celeste de los confines de la Vía Láctea


Más información:
Rimpei Chiba et al, Estructura de anillo de árbol de resonancia de barra galáctica, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093 / mnras / stab1094

Cita: La materia oscura ralentiza la rotación de la barra galáctica de la Vía Láctea (2021, 14 de junio) recuperado el 14 de junio de 2021 de https://phys.org/news/2021-06-dark-milky-galactic-bar.html

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