lunes, 6 de enero de 2014

La mano humana anatómicamente hábil ya existía medio millón de años antes de lo creído

La mano humana es única. Es un portento mecánico de la biología. Los seres humanos tenemos manos con una anatomía distintiva, que nos permite aplicarles mayores cantidades de presión, lo que a su vez nos dota de una buena capacidad para fabricar y utilizar herramientas. Los simios y otros primates no humanos carecen de estas características anatómicas distintivas en sus manos. Se desconoce cuándo exactamente esa anatomía avanzada de la mano apareció por vez primera en la evolución humana.

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha encontrado un nuevo hueso de la mano de un ancestro humano que vivió en el este de África hace aproximadamente 1.420.000 años.

El equipo de Carol Ward, de la Universidad de Misuri en la ciudad estadounidense de Columbia, y Fredrick Manthi de los Museos Nacionales de Kenia, sospecha que el hueso perteneció a un individuo de una especie humana temprana, Homo erectus. El descubrimiento de este hueso es la evidencia más antigua conocida de la existencia de una mano humana con los rasgos fundamentales de la anatomía distintiva antes descrita, y sitúa tales rasgos más de medio millón de años antes de lo previamente conocido.

Este hueso es el tercer metacarpiano de la mano, y se conecta al dedo corazón o medio. El hueso fue descubierto en el yacimiento paleontológico de Kaitio en el sector occidental de la zona del lago Turkana, en Kenia.

Lo que hace a este hueso tan especial y tan importante es la presencia de lo que se conoce como proceso estiloides o apófisis estiloides, una proyección de hueso en el extremo que se conecta a la muñeca. Hasta ahora, este proceso estiloides sólo se ha encontrado en los humanos anatómicamente modernos, en los neandertales y en algunos otros humanos primitivos.
La mano humana es única. El proceso estiloides ayuda a la estructura ósea de la mano humana a encajar con los huesos de la muñeca de un modo que permite aplicar grandes cantidades de presión a la muñeca y a la mano al sujetar algo entre el pulgar y los demás dedos. Esto nos permite a los humanos combinar fuerza y precisión, cualidades imprescindibles para muchas tareas manuales, como por ejemplo fabricar herramientas y usarlas. (Foto: Universidad de Misuri)

El proceso estiloides ayuda a la estructura ósea de la mano a encajar con los huesos de la muñeca de un modo que permite aplicar grandes cantidades de presión a la muñeca y a la mano al sujetar algo entre el pulgar y los demás dedos. La falta de la apófisis estiloides impone serias limitaciones en actividades manuales tales como fabricar herramientas o usarlas.

El hueso fue encontrado cerca de yacimientos arqueológicos donde tiempo atrás se descubrieron las más antiguas herramientas achelenses conocidas. Las herramientas achelenses son enseres de piedra tallada entre las que figuran bifaces de más de 1,6 millones de años. Los bifaces son rudimentarias herramientas de piedra, comparables en algunos aspectos a hachas sin mango, y con una forma que recuerda un poco a la de una almendra, talladas por sus dos caras y con aristas cortantes, características sobre todo del Paleolítico inferior y del medio.


La capacidad manual de fabricar estos bifaces indica, casi con total certeza, que estos humanos antiguos usaban sus manos para muchas otras tareas complejas.

La apófisis estiloides avala la existencia de una notable destreza manual que permitió a algunas especies

humanas primitivas aferrar objetos con mucha fuerza pero también con mucha precisión al manipularlos, por ejemplo al tallar piedra. Esto era algo que sus predecesores no podían hacer, o al menos no tan bien, debido a la falta de esta apófisis estiloides y su anatomía asociada, tal como destaca Ward. "Nuestras manos hábiles y especializadas han estado con nosotros durante la mayor parte de la historia evolutiva de nuestro género, Homo. Ellas son, y han sido durante casi un millón y medio de años, fundamentales para nuestra supervivencia".

En la investigación también han trabajado Matthew Tocheri, del Museo Nacional de Historia Natural adscrito al Instituto Smithsoniano, J. Michael Plavcan de la Universidad de Arkansas, y Francis Brown, de la Universidad de Utah, en Estados Unidos todas estas entidades.

Camper utiliza la biomecánica para hacer zapatos más cómodos

El software creado por ingenieros biomecánicos se une a la destreza de los zapateros para fabricar calzado cómodo. Ahora, Camper utiliza parámetros basados en algoritmos obtenidos por un grupo del Centro de Investigación en Ingeniería Biomédica (CREB) de la UPC (Universidad Politécnica de Cataluña), en España.

Según explica a SINC Josep Maria Font, director de la división de biomecánica de CREB y líder del proyecto, se trata de una iniciativa pionera ya que hasta ahora este tipo de estudios biomecánicos se habían aplicado al calzado deportivo, pero no al urbano. 

La finalidad de este proyecto “ha sido determinar qué parámetros influyen en el confort del calzado de Camper y lo hemos hecho a partir de mediciones físicas realizadas en nuestro laboratorio de biomecánica y también con cuestionarios para conocer la percepción de los  usuarios”, señala Font.

Para llevarlo a cabo, los investigadores contaron con la colaboración de 54 voluntarios que probaron seis modelos de zapatos de hombre y seis de mujer, que fueron analizados con el sofisticado equipamiento de que dispone el Laboratorio de Biomecánica del CREB.

En concreto, los instrumentos que se han utilizado han sido plantillas de presión plantar que se colocan entre el pie y el calzado para registrar las presiones que recibe el pie. También placas de fuerza, unos instrumentos que permiten medir las fuerzas de contacto entre el suelo y el usuario al andar. A todo esto se ha añadido un sistema óptico de captura de movimiento, integrado por 18 cámaras, que permite seguir en todo momento la trayectoria de las piernas de la persona al caminar, señala Font.
Un voluntario prueba unos zapatos equipado con sistemas de captura ópticos, placas de fuerza, plantillas de presión y sensores. (Foto: CREB)

Los investigadores también se han servido de sensores de electromiografía, unos electrodos que permiten captar la actividad de los músculos del cuerpo humano. “En este caso –añade Font– nos hemos centrado en los movimientos de la articulación del tobillo, porque son los más cercanos al zapato. Y a partir de esta medición eléctrica, también hemos podido determinar cuánta actividad muscular se precisa usando un zapato u otro”.

El responsable señala que tras la realización de las pruebas con los voluntarios se hizo un análisis estadístico de las mediciones físicas y se obtuvieron parámetros considerados claves como el patrón del ángulo del tobillo o de la rodilla utilizando algoritmos de ingeniería mecánica.

“Con toda esta información y con los datos estadísticos y los cuestionarios fuimos capaces de ver qué parámetros eran los que se relacionaban más con el confort que percibía el usuario”, dice Josep Maria Font.

El CREB, que forma parte del Centro de Innovación y Tecnología (CIT UPC), está explorando en estos momentos la posibilidad de iniciar estudios similares al que está llevando a cabo con Camper con otras firmas de la industria del calzado. 

El proyecto se inició en 2012 y ahora ha entrado en su segunda fase. Según Font, Camper, con su tradición zapatera, ya conoce cuáles son los aspectos que definen el confort del calzado, y “lo que ha querido con este estudio ha sido profundizar utilizando un enfoque científico y objetivamente medible con modelos matemáticos que ayuden a mejorar la comodidad”, subraya.

Así, cuando la firma quiera sacar un nuevo modelo de zapato al mercado, antes lo puede llevar al laboratorio del CREB y allí se medirán los distintos parámetros que afectan al confort. “De esta forma, la empresa tendrá referencias tangibles y datos que le permitan mejorar de forma objetiva los nuevos modelos”, concluye el investigador. (Fuente: SINC)

Los genes saltarines son una causa de la esquizofrenia

Un estudio japonés muestra movimiento del 'transposones' en el cerebro de los pacientes


Lo usual es atribuir la causa de las enfermedades mentales al entorno, con algunos raros casos de origen genético. La vanguardia de la patología molecular —la ciencia que busca las causas últimas de la enfermedad humana— está derribando ese paradigma al mostrar hasta qué punto el entorno actúa a través de los genes. Científicos de Tokio revelan hoy que los transposones, o genes saltarines que cambian de posición en el genoma en las ucélulas precursoras de las neuronas, son una causa mayor de la esquizofrenia. Los transposones generan variedad neuronal durante el desarrollo normal. Su movilidad excesiva puede deberse a causas hereditarias, pero también provocarse por el entorno, lo que puede explicar las actuales paradojas sobre la genética de las enfermedades mentales.
No es que el genoma de las neuronas se vuelva loco, todo empiece a ir mal y el azar acabe causando la esquizofrenia. Los meros errores pueden ser la causa de raras enfermedades hereditarias —las monogenéticas o debidas a la mutación de un solo gen—, pero las grandes enfermedades humanas, como el cáncer o el trastorno mental, tienen unas componentes genéticas mucho más sutiles.
La razón de que los transposones generen la esquizofrenia es que se insertan cerca de genes esenciales para el desarrollo y el funcionamiento del cerebro. Así no solo alteran su actividad, sino también la forma en que responden al entorno. La regulación de los genes depende precisamente de las secuencias de ADN que tienen al lado, y el transposón protagonista de este estudio, llamado L1, contiene secuencias especializadas en responder al entorno y regular a los genes vecinos. En eso se basa su función durante el desarrollo normal, y también en la génesis de la esquizofrenia.
Lo usual es atribuir 
las enfermedades mentales al entorno
Tadafumi Kato, Kazuya Iwamoto y sus colegas del departamento de Psiquiatría Molecular de la Universidad de Tokio, en colaboración con otras instituciones japonesas, presentan en la revista Neuron, una referencia en el campo, una investigación del cerebro de 48 pacientes de esquizofrenia y 47 personas control, complementada con estudios genómicos, experimentos en células madre derivadas de pacientes y comprobaciones en modelos animales como ratones y macacos. Todos los resultados apuntan a la misma conclusión: un claro incremento de los sucesos de transposición en las neuronas, o las células precursoras de las neuronas, en el córtex cerebral prefrontal —la parte más anterior del cerebro, y la que ha experimentado un mayor crecimiento durante la evolución humana— de los pacientes de esquizofrenia, o los modelos celulares o animales basados en ellos.
El descubrimiento de los transposones, o elementos móviles de ADN, por Bárbara McClintock fue uno de los hitos de la biología del siglo pasado, y uno de los que siguió una senda más tortuosa. McClintock, tal vez la genetista más brillante del siglo XX, acabó recibiendo el premio Nobel en los años ochenta por un descubrimiento que había demostrado en los cuarenta más allá de toda duda razonable, ante el escepticismo general. Que los genes, la base de datos biológica que había definido Mendel, pudieran moverse y saltar por los cromosomas no era del agrado del biólogo medio en esa época.
A menor escala y salvando todas las distancias, como en la geometría fractal, el descubrimiento, fundamentalmente por Fred Gage, del Instituto Salk de California, de que el transposón humano L1 estaba activo en los precursores de las neuronas, fue uno de los grandes saltos conceptuales de la década pasada. Y su recepción por la elite científica está resultando igualmente lento.
Pero los datos son tozudos, y siguen acumulándose a favor de la gran visión de McClintock: que los transposones modifican el genoma en respuesta al entorno.
El estudio japonés no estaba dirigido específicamente a la esquizofrenia; los autores también han examinado tejidos cerebrales obtenidos de pacientes de trastorno bipolar y depresión grave, en un intento general de asociar las principales enfermedades mentales con unas altas tasas de transposición. Los resultados, sin embargo, solo son significativos en el caso de la esquizofrenia. Los científicos de Tokio, sin embargo, han sido capaces de demostrar el efecto de ciertos factores del entorno, de los que se sabe que aumentan el riesgo de esquizofrenia en una variedad de situaciones, sobre todo en los periodos perinatales y neonatales, con unas altas tasas de movilidad del transposón L1.

Confirman que nuestra galaxia tiene cuatro brazos

Un estudio de 12 años de duración sobre estrellas masivas ha confirmado que nuestra galaxia tiene cuatro brazos espirales, marcando así un punto y final en el largo debate que se inició a raíz de unas imágenes captadas por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA que mostraban sólo dos brazos.

Los astrónomos no pueden observar directamente el aspecto de nuestra galaxia, la Vía Láctea, por la circunstancia obvia de que estamos en su interior. Sin embargo, sí es posible deducir su forma observando cuidadosamente sus estrellas y las distancias de éstas hasta nosotros.

En la década de 1950, unos astrónomos usaron radiotelescopios para crear un mapa de nuestra galaxia. Sus observaciones se centraron en nubes de gas de la Vía Láctea en las que nacen nuevas estrellas, y condujeron a la conclusión de que nuestra galaxia posee cuatro brazos principales. El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, por su parte, escudriñó en la galaxia la luz infrarroja emitida por las estrellas. En 2008 se anunció que el Spitzer había encontrado cerca de 110 de millones de estrellas, pero evidencias de sólo dos brazos espirales.

El equipo de Melvin Hoare, de la Universidad de Leeds en el Reino Unido, y James Urquhart, del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, utilizó varios radiotelescopios en Australia, Estados Unidos y China para observar de forma individual unas 1.650 estrellas masivas. A partir de sus observaciones, se calcularon las distancias y luminosidades de las estrellas masivas, revelando que se distribuyen en cuatro brazos espirales.
Aquí se muestra la distribución de estrellas masivas halladas en el nuevo estudio. Nuestra posición en la galaxia está marcada por un círculo negro. (Imagen: J. Urquhart et al. Imagen de fondo: Robert Hurt del Centro de Ciencia del Spitzer)

Los resultados del nuevo estudio no implican ningún error en los datos captados por el Telescopio Espacial Spitzer. Simplemente, el Spitzer está diseñado para captar estrellas mucho menos calientes y de menor masa (estrellas como nuestro Sol) que son mucho más numerosas que las estrellas masivas rastreadas en el nuevo estudio.

Las estrellas masivas son mucho menos comunes que las de menor masa, ya que su vida es corta (unos 10 millones de años, una cifra diminuta en comparación con la de miles de millones de años de otras estrellas). El hecho de que tengan una vida más corta hace que sólo estén presentes en los brazos en los que se formaron, lo cual podría explicar la discrepancia en el número de brazos galácticos que han determinado diferentes equipos de investigación.
http://noticiasdelaciencia.com/not/9216/confirman_que_nuestra_galaxia_tiene_cuatro_brazos/