Varias noticias de ciencia que te pueden interesar

Dibujo20130328 The lightest solid ever developed - graphene aerogel placed on a cherry flower

El material sólido más ligero del mundo es un aerogel de grafeno con una densidad de 0,16 miligramos por centímetro cúbico (sólo el doble de la densidad del hidrógeno) y menos denso que el helio. Este material esponjoso se fabrica por liofilización (congelación y posterior deshidratación por sublimación en una cámara de vacío) a partir de óxido de grafeno y carbono. El grafeno y sus derivadas son un gran pozo de sorpresas. Nos lo han contado Damien Gayle, “Scientists develop lightest solid material ever which can balance on top of a flower,” Daily Mail, 20 Mar 2013, Michael Rundle, “Graphene Aerogel Is The World’s New Lightest Material,” Huffington Post UK, 26 Mar 2013, y “Solid carbon, springy and light,” Nature 494: 404, 28 Feb 2013.

Dibujo20130328 The lightest solid ever developed - chao gao

Los interesados en los detalles técnicos de su fabricación y caracterización pueden consultar Haiyan Sun, Zhen Xu, Chao Gao, “Multifunctional, Ultra-Flyweight, Synergistically Assembled Carbon Aerogels,” Advanced Materials, AOP 18 Feb 2013, y Han Hu, Zongbin Zhao, Wubo Wan, Yury Gogotsi, Jieshan Qiu, “Ultralight and Highly Compressible Graphene Aerogels,” Advanced Materials, AOP 18 Feb 2013.

Dibujo20130328 honey bee on flower spl

Nueva posible causa del síndrome de despoblamiento de las colmenas. Una exposición simultánea a dos pesticidas de uso común en apicultura para matar el ácaro Varroa, que afecta a las abejas, llamados neonicotinoides y coumaphos, pueden afectar al sistema nervioso de las abejas, dificultando su aprendizaje y provocando que olviden el emplazamiento de sus fuentes de alimento. La magnitud de este efecto de los pesticidas sobre el síndrome de despoblamiento de las colmenas todavía no ha sido estimada, pero parece claro que se trata de un nuevo factor a tener en cuenta en este problema multifactorial. Nos lo han contado “Los pesticidas vuelven tontas a las abejas,” Ciencia, ABC.es, 27 Mar 2013, y Rebecca Morelle, “Neonicotinoid pesticides ‘damage brains of bees’,” BBC Science News, 27 Mar 2013. Los artículos técnicos, para los interesados en los detalles, son Mary J. Palmer et al., “Cholinergic pesticides cause mushroom body neuronal inactivation in honeybees,” Nature Communications 4: 1634, 27 March 2013, y Sally M. Williamson, Geraldine A. Wright, “Exposure to multiple cholinergic pesticides impairs olfactory learning and memory in honeybees,” The Journal of Experimental Biology, AOP Feb 7, 2013.

Dibujo20130328 Principle of a coherent amplifier network

Dibujo20130328 Schematic of an ADR system with fibre front end

Colisionadores de partículas compactos usando láseres. Los láseres de fibra óptica son muy compactos lo que permite integrar miles de ellos para obtener fuentes láser de muy alta potencia (petavatios), suficiente para utilizarlos para diseñar un colisionador de partículas compacto. P0r ahora todo se queda en un diseño teórico con gran número de inconvenientes prácticos (como el ajuste preciso de la fase de todos los láseres). Quizás el futuro de los grandes colisionadores como el LHC pase por estos nuevos diseños basados en láseres. Nos lo ha contado “Scientists propose revolutionary laser system to produce the next LHC,” PhysOrg, Mar 28, 2013, que se hace eco del artículo técnico de Gerard Mourou, Bill Brocklesby, Toshiki Tajima, Jens Limpert, “The future is fibre accelerators,” Nature Photonics 7: 258-261, 27 March 2013.

Dibujo20130328 optical image planet orbiting two stars

La primera imagen óptica de un planeta tipo “Tatooine” (que orbita dos estrellas) gracias a un telescopio del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile. “Según han explicado los expertos, el objeto, llamado catchily 2MASS0103 (AB) b, tiene “una doble vida.” Es tan grande que también puede ser una estrella fallida con una órbita relativamente apretada alrededor de las estrellas binarias centrales. La imagen se tomó en noviembre del año pasado. El posible planeta tiene una masa entre 12 a 14 veces la masa de Júpiter, lo que lo coloca cerca de la línea divisoria entre planetas y enanas marrones; además, orbita a las dos estrellas una distancia de alrededor de 12,5 millones de kilómetros, por lo que podría haber nacido a partir del disco de polvo que las rodea. Nos lo han contado en “Obtienen la primera imagen directa de un planeta que orbita dos soles,” Europa Press, 27 Mar 2013. El artículo técnico es P. Delorme et al., “Direct imaging discovery of 12-14 Jupiter mass object orbiting a young binary system of very low-mass stars,” arXiv:1303.4525, 19 Mar 2013 (Accepted in A&A Letters).

Francis en ¡Eureka!: Curiosidades sobre las abejas y su gusto por la cafeína

Dibujo20130310 european honey bee extracts nectar from flower

El audio de mi sección ¡Eureka! en La Rosa de los Vientos, Onda Cero, lo puedes escuchar siguiendo este enlace. Como siempre, una transcripción libre para abrir boca.

Las abejas como las hormigas son los insectos sociales por excelencia. Se ha dicho que su comportamiento social es muy avanzado como si fueran muy inteligentes, ¿qué hay de verdad en esto? En realidad, el comportamiento eusocial de la colmena emerge del comportamientos egoísta e individual de cada abeja. La “inteligencia” colectiva de la colmena es un mito. Las abejas no saben que la colmena tiene una estructura social y actúan por instinto realizando acciones individuales que sólo dependen de su edad. En una colmena pueden existir hasta 80.000 obreras, 200 zánganos y una reina. Las funciones de las abejas obreras varían con la edad. Sus tres primeros días lo pasan como limpiadoras. Del tercer al décimo día ejercen funciones de niñeras alimentando a las larvas. A partir del décimo día se activan las glándulas abdominales productoras de cera y se comportan como constructoras. Del decimosexto al vigésimo día se encargan de almacenar el polen y el néctar que traen las obreras que han ido en busca de comida. A partir del vigésimo día, se convierten en soldados que protegen la entrada al nido y, después, durante el resto de sus seis semanas de vida, se convierten en abejas de campo que buscan comida. El comportamiento eusocial de las abejas emerge de este ciclo de vida de cada abeja obrera individual. Por cierto, hay más 19.200 especies de abejas y la mayoría son insectos solitarios; sólo un 5% de las especies de abejas son sociales, como la abeja melífera europea (Apis mellifera), la más común.

Se ha hablado mucho de la perfección de los panales, como si las abejas fueran excelentes matemáticas. ¿Se trata también de un mito? La teoría de la evolución garantiza que una habilidad adquirida durante cientos de millones de años acaba con un resultado óptimo. El diseño de los paneles maximiza el espacio útil, minimizando el consumo de cera. El mito de que el diseño geométrico de los paneles es perfecto nació con el error de un matemático. Las abejas cierran cada celda hexagonal formando un vértice de tres caras planas que son rombos idénticos. El matemático Koenig calculó en 1739 que el valor óptimo de los ángulos mayor y menor de estos rombos debía ser 109º 26′ y 70º 34′, cuando las medidas experimentales indicaban que las abejas usaban valores algo diferentes, 109° 28’ y 70° 32’. Estudios posteriores mostraron un error en el cálculo de este matemático (que había usado unas tablas de logaritmos que contenían un error). El cálculo correcto mostraba que las abejas tenían razón y su diseño era perfecto. En realidad lo que era imperfecto era el cálculo de este matemático del siglo XVIII.

Cambiemos de tema. Hablando de abejas, se ha observado una reducción en el número de abejas en todo el mundo, ¿se saben ya las causas?. El llamado síndrome de despoblamiento de las colmenas ha diezmado las poblaciones de abejas de Estados Unidos y Europa en la última década. En España, el síndrome empezó a observarse a principios del año 2000, pero se hizo evidente a partir de 2004. En el año 2005, un equipo de investigadores españoles del Centro Apícola Regional de Marchamalo (Guadalajara) sugirió que un hongo parásito de las abejas, llamado Nosema ceranae, podría ser la causa del despoblamiento en España; existe un tratamiento farmacológico contra este hongo, un antibiótico llamado fumagilina. Pero hoy en día se cree que el síndrome de despoblamiento de las colmenas es un fenómeno multifactorial en el que intervienen múltiples causas, además de las epidemias de parásitos, también influye el uso de ciertos pesticidas e incluso podría influir el cambio climático. En la actualidad este síndrome, aunque es una gran amenaza para la polinización de los cultivos y provoca enormes pérdidas económicas, aún no tiene una explicación convincente aceptada por todo los expertos.

Esta semana se ha publicado en la prestigiosa revista Science un curioso artículo sobre la relación entre la cafeína y las abejas. ¿Qué es lo que se ha descubierto? Los aficionados a ir de camping habrán observado que a las abejas les encantan las latas de refrescos de bebidas con cafeína. Muchas plantas contienen alcaloides como la cafeína y la nicotina porque su sabor amargo disuade a los herbívoros, ya que en altas dosis son sustancias tóxicas. Las plantas compiten entre sí para ser elegidas por los insectos polinizadores desplegando diferentes señales visuales (como flores de vivos colores) y olfativas (como flores con olores agradables). A muchas personas nos gusta tomar café y productos con cafeína porque a bajas dosis es “gratificante” y “estimulante” ya que mejora el rendimiento cognitivo y la memoria. Un grupo de investigadores británicos liderados por el profesor Wright, del Instituto de Neurociencia de la Universidad de Newcastle, han descubierto que el néctar de algunas flores (como las del cafeto y algunos cítricos) contiene cafeína porque mejora la memoria de recompensa de las abejas. Las abejas recuerdan más y mejor las flores cuyo néctar contiene una pequeña dosis de cafeína, a pesar de tener un ligero sabor amargo.

El artículo técnico es G. A. Wright et al., “Caffeine in Floral Nectar Enhances a Pollinator’s Memory of Reward,” Science 339: 1202-1204, 8 Mar 2013; recomiendo leer también a Lars Chittka, Fei Peng, “Caffeine Boosts Bees’ Memories,” Science 339: 1157-1159, 8 Mar 2013.

Cómo han realizado sus experimentos estos investigadores británicos. En este estudio se han utilizado técnicas de aprendizaje con refuerzo, como hacía el ruso Pavlov con sus perros; los oyentes recordarán que los perros de Pavlov escuchaban una campanilla cuando se les daba de comer y más tarde se ponían a salivar con sólo escuchar la campanilla. En el nuevo estudio, estos investigadores británicos han entrenado a las abejas para asociar el olor de las flores con una recompensa (una gota de sacarosa). Cuando la gota de azúcar contiene una pequeña dosis de cafeína, las abejas recuerdan el olor de la flor durante más tiempo y con mayor intensidad. Según este estudio, la cafeína refuerza las conexiones sinápticas entre las neuronas de la cabeza de la abeja que son responsables de los recuerdos a largo plazo de los aromas de las flores.

Cómo actúa la cafeína para reforzar las memoria de las abejas según estos investigadores británicos. El profesor Wright y sus colegas creen que los efectos observados de la cafeína en la memoria a largo plazo de las abejas se deben a que bloquea los receptores de un neurotransmisor llamado adenosina. Los receptores olfativos de las abejas se encuentran en sus antenas y están conectadas con unas neuronas llamadas lóbulos antenales. Estas neuronas a su vez están conectados con otras neuronas llamadas células de Kenyon que están en una región de su cabeza de la abeja llamada cuerpo pedunculado. La cafeína aumenta la excitabilidad de las células de Kenyon y refuerza las sinapsis químicas que utilizan como neurotransmisor la acetilcolina; hay que recordar que todas las mañanas nos despierta una lluvia de acetilcolina en nuestro encéfalo. La cafeína hace que nos mantengamos despiertos y no nos entre sueño porque es una antagonista de la adenosina, que es un neurotransmisor que relaja la actividad neuronal produciendo la sensación del sueño. En las abejas, la cafeína refuerza las conexiones sinápticas entre las células de Kenyon y las neuronas olfativas activadas por un olor floral.

En este blog también puedes leer “La cafeína en el néctar de las flores mejora la memoria olfativa de las abejas,” 8 marzo 2013.

Lo dicho , si quieres escuchar el audio, sigue este enlace.

La cafeína en el néctar de las flores mejora la memoria olfativa de las abejas

Dibujo20130307 gustatory neurons in sensilla on the honeybee mourthparts

Los insectos polinizadores son atraídos por el sabor del néctar, que además de azúcares también contiene sustancias como la cafeína. Un nuevo artículo en Science afirma que la cafeína potencia la respuesta de las neuronas asociadas al aprendizaje olfativo y a la memoria de las abejas, actuando como un receptor antagonista de la adenosina. Aunque la cafeína tiene cierto sabor amargo, no repele a las abejas, todo lo contrario les hace recordar con más fuerza el “buen” sabor del néctar de las flores que contienen esta sustancia (como los cafetos y algunos cítricos). Para los humanos la cafeína es tóxica a altas dosis, pero a bajas dosis es “gratificante” y mejora el rendimiento cognitivo y la memoria. Me ha sorprendido bastante descubrir que estos efectos también se observan en las abejas. Quizás otros alcaloides y otras sustancias con actividad neurofarmacológica, además de repelentes para ciertos insectos, también jueguen un papel importante en la respuesta de sus polinizadores. El artículo técnico es G. A. Wright et al., “Caffeine in Floral Nectar Enhances a Pollinator’s Memory of Reward,” Science 339: 1202-1204, 8 Mar 2013. Nos cuentan muchos detalles curiosos sobre las abejas Lars Chittka, Fei Peng, “Caffeine Boosts Bees’ Memories,” Science 339: 1157-1159, 8 Mar 2013.

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Las avispas japonesas gigantes son asfixiadas en cámaras de gas por enjambres de abejas melíferas

Dibujo20090716-Honeybees_kill_hornets_with_heat_and_gas_Right_giant_hornet_Vespa_mandarinia_japonica_Left_Japanese_honeybee_Apis_cerana_japonica

Las abejas melíferas japonesas matan a las avispas gigantes japonesas gaseándolas con CO2 en una sauna a 46 ºC formada por un enjambre a su alrededor. La avispa gigante japonesa (Vespa mandarinia japonica) es un feroz depredador de las abejas melíferas japonesas (Apis cerana japonica). Se pensaba que la avispa moría por el calentamiento, sin embargo, se ha demostrado que las avispas sobreviven a dichas temperaturas sin problemas. Un nuevo estudio ha mostrado que en el interior de la “sauna” el nivel de CO2 crece un 3.7%. Sorprendentemente, las avispas mueren a 46 ºC en dicha atmósfera asfixiante. El artículo técnico es de los investigadores Michio Sugahara y Fumio Sakamoto, de la Kyoto Gakuen University, Japón, titulado “Heat and carbon dioxide generated by honeybees jointly act to kill hornets,” Naturwissenschaften, In Press, 24 junio 2009. Nos lo han comentado en el número de hoy de Nature “Animal behaviour: Smothered by a swarm,” Research Highlights Nature 460: 308, 16 July 2009.

Los investigadores japoneses han medido la temperatura en el interior de las “bolas de abejas” que crece con el tiempo hasta alcanzar unos 46 ºC. Las avispas en condiciones normales sobreviven sin problemas a dicha temperatura. Sin embargo, en el interior de las “bolas de abejas” la concentración de CO2 crece en los primeros 5 minutos hasta alcanzar un incremento del 3.6 ± 0.2%, similar a la que se produce en la expiración de los humanos (incrementos del 3.7 ± 0.44%). Esta concentración es letal para las avispas si viene acompañada de una temperatura entre 45–46°C. Esta concentración de CO2 es peligrosa para las abejas si la temperatura alcanzara entre 50–51°C. Las abejas logran matar a su feroz depredador gracias a una combinación de temperatura y gas.

Dibujo20090716_bee_ball_temperature_as_function_of_time