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Los científicos han descubierto cómo las serpientes continúan respirando mientras constriñen a su presa: NPR

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Los científicos han descubierto cómo las serpientes continúan respirando mientras constriñen a su presa: NPR

Una boa constrictor se alimenta de un lagarto en el Parque Nacional del Bosque de Tijuca, Río de Janeiro, Brasil.

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Una boa constrictor se alimenta de un lagarto en el Parque Nacional del Bosque de Tijuca, Río de Janeiro, Brasil.

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Las serpientes que se contraen y luego se tragan presas enormes han desarrollado una forma de evitar que se ahoguen mientras lo hacen.

Cuando las espirales escamosas más cercanas a la cabeza de la serpiente están muy ocupadas exprimiendo su cena hasta matarla, el reptil puede simplemente cambiar la forma en que respira para usar las costillas y los músculos más abajo a lo largo de su cuerpo.

Es según un nuevo estudio que usó un manguito de presión arterial inflado para inmovilizar diferentes partes del cuerpo de las boa constrictoras mientras tomaba simultáneamente rayos X para monitorear el movimiento de sus costillas. Lo que los investigadores observaron fue que las serpientes podían usar fácilmente diferentes conjuntos de costillas para aspirar aire como un fuelle.

«Me pareció notable que tuvieran un control tan fino», dice el autor del estudio. Juan Capano, que estudia biomecánica en la Universidad de Brown. «Solo vemos que se activan regiones particulares de las costas y otras regiones están completamente en silencio y sin moverse».

Un descubrimiento con un pequeño casco y un tensiómetro

Las boa constrictoras tienen más de doscientos pares de costillas a lo largo de sus cuerpos y respiran normalmente usando sus músculos para rotar sus costillas rígidas y bombear aire hacia adentro y hacia afuera.

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Al igual que el resto de su cuerpo, los pulmones de una serpiente son largos y se extienden por gran parte de la longitud de la serpiente. La parte de los pulmones más cercana a la cabeza es donde parece tener lugar el intercambio de gases, ya que es rica en vasos sanguíneos, mientras que la parte de los pulmones más cercana a la cola de la serpiente se parece más a un saco vacío.

Cuando una serpiente muerde y agarra a su presa, la parte frontal de su cuerpo generalmente se dedica por completo a controlar la comida al contraerla. esta. Y luego, una vez que una serpiente comienza a ingerir lo que a menudo es un animal grande en relación con su propio tamaño, la caja torácica debe abrirse de par en par. “Es posible que ya no puedan mover las costillas porque ya están a plena capacidad”, explica Capano.

Hace algún tiempo, mientras trabajaba en el laboratorio de scott boback en Dickinson College, Capano y Boback notó que cuando estaban alimentando a las serpientes, «parecía que respiraban con una parte del cuerpo diferente» de lo que verías cuando estaban «simplemente descansando en la mesa», recordó Capano.

Pero no estaba claro si esto representaba un cambio real en la respiración de las serpientes. ¿Quizás las serpientes siempre intentaban mover las mismas costillas para respirar, pero las demandas físicas de apretar e ingerir presas simplemente impedían que ciertas costillas pudieran hacerlo?

«Eso fue una especie de comienzo del proyecto, ¿pueden controlar eso?» dijo Capano.

En el Revista de Biología Experimental, Capano y un equipo de investigadores describen cómo colocaron manguitos de presión arterial en diferentes partes del cuerpo de las serpientes para evitar que las costillas se movieran. «Le pusimos un pequeño casco a la serpiente que nos permite medir el flujo de aire que entra y sale, para que podamos medir que estaba respirando», explica Capano. El equipo usó rayos X para observar el movimiento de los huesos dentro de la serpiente y también controló las señales nerviosas.

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Al colocar el manguito en la parte delantera de las serpientes, los animales pasaron a respirar con un conjunto de costillas hacia la cola. «Y si te quitas el brazalete, dejan de moverse por atrás y vuelven al frente», explica Capano.

Debido a que las costillas en el extremo de la serpiente solo se involucraron cuando la parte frontal no se podía mover, Capano dice que parece que la sección del pulmón en forma de saco en la parte posterior de la serpiente funciona esencialmente como un fuelle para aspirar aire a través del pulmón. sección en la parte delantera de la serpiente donde se produce el intercambio de gases.

¿Una clave para el éxito evolutivo?

«Muestran de manera muy convincente que la serpiente tiene el control de dónde se ventila a lo largo del tronco», explica jacques socha, un investigador que estudia biomecánica animal en la Universidad Tecnológica de Virginia. «Este es un estudio realmente importante y clave para ayudar a explicar qué pudo haber hecho que las serpientes tuvieran tanto éxito».

Después de todo, miles de especies de serpientes prosperan en ambientes que van desde el suelo hasta los árboles, el océano e incluso el aire (en el caso de volando serpientes). El cuerpo largo y sin extremidades ha demostrado ser extraordinariamente adaptable, en parte porque las serpientes han desarrollado formas de matar animales relativamente grandes, dándoles más opciones de presas para explotar.

«Las serpientes desarrollaron una constricción para hacer esto, por lo que nuestra idea es que tenía que haber innovaciones respiratorias que acompañaran esto», dice Elizabeth Brainerd, investigador de biomecánica en la Universidad de Brown. “A medida que avanzaba la constricción, ciertamente impidió la capacidad de estos animales para usar las costillas en esa área para respirar. Entonces habría habido una presión para desarrollar esta respiración modular, para mover la respiración a otra parte de la caja torácica.

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Brainerd ha estado fascinado durante mucho tiempo por cómo los mecanismos de bombeo de aire dentro y fuera de los pulmones varían de un animal a otro. «Respirar es algo en lo que casi nunca pensamos, pero en realidad es un problema biomecánico», dice ella.

Y aunque los humanos tienen una configuración respiratoria completamente diferente a la de las serpientes, incluido un diafragma y un esternón que las serpientes no tienen, Brainerd no puede evitar notar que las personas tienen algunas «costillas flotantes» que se asemejan a las serpientes. no adjuntar a cualquier cosa en el frente.

«Ahora estoy realmente interesado en la medida en que controlamos estas costillas flotantes por separado y en qué condiciones lo hacemos», dice Brainerd.

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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Observe cómo el Sol retira brevemente la cola del cometa del diablo

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Observe cómo el Sol retira brevemente la cola del cometa del diablo

La nave espacial STEREO A de la NASA detectó una poderosa llamarada solar arrancando la cola del cometa Pons-Brooks, aunque rápidamente volvió a crecer. Esta no es la primera vez que STEREO A ve al Sol jugando con una bola de nieve sucia como esta, pero las imágenes son particularmente dramáticas.

Las colas de los cometas son cosas tenues que se crean cuando el viento solar empuja el gas y el polvo liberados por la sublimación del hielo lejos de la cabeza del cometa. No hace falta mucho para molestarlos; A veces se ven cometas con dos colas, una de gas y otra de polvo, apuntando en direcciones algo diferentes, siendo la cola de gas particularmente sensible a las condiciones.

Cuando las erupciones solares generan eyecciones de masa coronal (CME) desde la superficie del Sol, las partículas expulsadas pueden afectar las colas de los cometas, y la nave espacial STEREO, que rastrea las tormentas solares, ha detectado esto con frecuencia. Véase, por ejemplo, este caso de 2013 en el que se pudieron ver dos cometas en el mismo campo visual, uno de ellos moviendo la cola como un renacuajo o un espermatozoide congelado pero particularmente decidido.

Una eyección de masa coronal en 2013 que logró impactar a dos cometas a la vez, como muestra STEREO.

Crédito de la imagen: Karl Battams/NASA/STEREO/CIOC

La nave espacial STEREO no sólo observa las colas de los cometas por diversión. Me gusta su sitio web Observaciones«El uso de colas de cometas como trazadores puede proporcionar datos valiosos sobre las condiciones del viento solar cerca del Sol».

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Como sugiere su nombre, las naves espaciales STEREO fueron diseñadas para proporcionar vistas duales de la actividad solar, una con una órbita unas semanas más corta que la de la Tierra y la otra un poco más larga. La línea de base generalmente larga entre ellos le dio a la NASA una visión sin precedentes de la actividad solar durante una década, pero se perdió el contacto con STEREO B en 2016, e incluso una vez recuperado, los intentos de restaurarlo han fracasado.

STEREO A siguió funcionando, incluso si el acrónimo ahora es inexacto. Su nombre completo es Observatorio A de Relaciones Solar-Terrestres y continúa ayudando a los astrónomos a comprender cómo la variabilidad del Sol afecta a la Tierra. Como muestran estas imágenes, lo mismo ocurre con otros componentes del sistema solar.

El 12 de abril, STEREO A detectó un importante despegue de CME desde el Sol. Este evento se alejaba casi directamente de la Tierra, por lo que no provocó ninguna aurora aquí, aunque ocurrió otra aproximadamente al mismo tiempo. cielo iluminado sobre Tasmania. Pero una semana después, Spaceweather.com se dio cuenta el efecto que tuvo el evento sobre el cometa Pons-Brooks. En lenguaje astronómico, se trató de un «evento de desconexión» en el que la fuerza añadida del viento solar provocó que la cola del núcleo del cometa se rompiera y partiera como la bandera de Rohan hacia el espacio. Las dos torres.

El efecto fue tan fuerte en parte porque la CME era muy poderosa, pero también porque Pons-Brooks estaba a 120 millones de kilómetros (75 millones de millas) del Sol, o el 80 por ciento de la distancia de la Tierra. Aunque desde la perspectiva de STEREO A el cometa parece casi chocar con Júpiter, el planeta gigante estaba casi mil millones de kilómetros (620 millones de millas) más lejos y apenas se habría visto afectado.

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Pons-Brooks no ha estado exactamente a la altura de su apodo últimamente. Se le puso la etiqueta de «Cometa del Diablo» porque durante su paso explotó varias veces (como en visitas anteriores) y algunas de ellas produjeron lo que parecían cuernos del diablo. Desafortunadamente, las explosiones se detuvieron justo cuando podrían haber permitido que más personas vieran el cometa. Es particularmente desafortunado que ninguna coincidiera con esta CME; imaginen una erupción que se lleva algo mucho más brillante y complejo.

La buena noticia es que, si bien los cometas a menudo se comparan con los gatos, en lo que respecta a sus colas, se parecen más a eslizones, que pueden perder sus apéndices y volver a crecer.

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink desde Florida (fotos)

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink desde Florida (fotos)

SpaceX envió otro lote de sus satélites de Internet Starlink al cielo hoy (23 de abril).

Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó hoy de la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida a las 6:17 p.m.EDT (22:17 GMT).

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“Verdaderamente asombroso”: ¡puntos cuánticos sintetizados con éxito dentro de células vivas!

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“Verdaderamente asombroso”: ¡puntos cuánticos sintetizados con éxito dentro de células vivas!

Un estudio innovador realizado por científicos de la Universidad de Nankai revela un nuevo método para sintetizar puntos cuánticos en los núcleos de las células vivas. Esta técnica, que explota los procesos naturales de la célula utilizando glutatión, allana el camino para aplicaciones avanzadas en biología sintética, incluida la producción de nanomedicinas y nanorobots, al permitir la síntesis precisa de materiales inorgánicos a nivel subcelular.

Un estudio reciente publicado en la revista revista científica nacional demuestra la síntesis de puntos cuánticos (QD) en el núcleo de las células vivas. La investigación fue realizada por el Dr. Hu Yusi, el profesor asociado Wang Zhi-Gang y el profesor Pang Dai-Wen de la Universidad de Nankai.

Durante el estudio de la síntesis de QD en células de mamíferos, se descubrió que el tratamiento con glutatión (GSH) aumentaba la capacidad reductora de la célula. Los QD generados no se distribuyeron uniformemente dentro de la celda sino que se concentraron en un área específica. A través de una serie de experimentos, se confirmó que esta área es efectivamente el núcleo celular (como se muestra en la figura). El Dr. Hu dijo: “Es realmente asombroso, casi increíble. »

Comprender los mecanismos moleculares

El Dr. Hu y su mentor, el profesor Pang, intentaron dilucidar el mecanismo molecular de la síntesis de puntos cuánticos en el núcleo celular. Se ha descubierto que el GSH desempeña un papel importante. Hay una proteína transportadora de GSH, Bcl-2, en el núcleo, que transporta GSH al núcleo en grandes cantidades, mejorando así la capacidad reductora del núcleo y promoviendo la generación de precursores de Se. Al mismo tiempo, el GSH también puede exponer los grupos tiol de las proteínas, creando condiciones favorables para la generación de precursores de cadmio. La combinación de estos factores permite en última instancia la síntesis abundante de puntos cuánticos en el núcleo celular.

La biosíntesis de puntos cuánticos en el núcleo de las células vivas.

De izquierda a derecha, imágenes de fluorescencia de los QD, imágenes de fluorescencia del tinte que tiñe el núcleo y la fusión de las dos. Esta figura muestra que con el tratamiento con GSH, se cultivaron QD fluorescentes en el núcleo de células vivas. Se' significa Na2SEO3; Cd' significa CdCl2. Crédito: Science China Press

El profesor Pang dijo: “Éste es un resultado apasionante; Este trabajo logra la síntesis precisa de QD en células vivas a nivel subcelular. Continuó: “La investigación en el campo de la biología sintética se centra principalmente en la síntesis de moléculas orgánicas por células vivas mediante genética inversa. Rara vez vemos síntesis celulares vivas de materiales funcionales inorgánicos. Nuestro estudio no implica modificaciones genéticas complejas; logra la síntesis objetivo de nanomateriales fluorescentes inorgánicos en orgánulos celulares simplemente regulando el contenido y la distribución de GSH en la célula. Esto aborda el déficit de la biología sintética para la síntesis de materiales inorgánicos.

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Si la síntesis de materiales orgánicos en las células sigue siendo predominante en el campo de la biosíntesis, esta investigación abre sin duda el camino a la síntesis de materiales inorgánicos en la biología sintética. El profesor Pang dijo: “Cada uno de nuestros avances es un nuevo punto de partida. Estamos convencidos de que en un futuro próximo podremos utilizar la síntesis celular para producir nanomedicamentos, o incluso nanorobots en orgánulos específicos. Además, podemos transformar células en supercélulas, permitiéndoles hacer cosas inimaginables. »

Referencia: “Síntesis in situ de puntos cuánticos en el núcleo de células vivas” por Yusi Hu, Zhi-Gang Wang, Haohao Fu, Chuanzheng Zhou, Wensheng Cai, Xueguang Shao, Shu-Lin Liu y Dai-Wen Pang, 12 de enero de 2024, revista científica nacional.
DOI: 10.1093/nsr/nwae021

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