Leche, intolerancia a la lactosa y evolución.

Leche, intolerancia a la lactosa y evolución.

Leonard Hofstadter, el personaje de la serie The Big Bang Theory, “padece” de intolerancia a la lactosa y se da a entender que es una enfermedad. En EEUU la tolerancia a la lactosa es la condición dominante (solo un 30% de la población es intolerante), aunque en ciertos grupos es mucho mayor la intolerancia (entre los Estadounidenses de origen asiático la intolerancia a la lactosa supera el 90%)

La evolución ha favorecido la generación de soluciones innovadoras para garantizar el éxito de una especie. El huevo fue una de estas innovaciones, que en el caso de los mamíferos tuvo un elegante añadido: el huevo móvil. En efecto, una vez fecundado el huevo era transportado dentro de la madre. Así, el huevo obtenía ojos y piernas para arrancar…y garras y dientes para defenderse. Sin embargo, la característica más distintiva de los mamíferos es la que les da su nombre: la presencia de glándulas mamarias. La producción de leche para amamantar a las crías es una solución que permite generar un alimento adaptado a las necesidades nutricionales de los recién nacidos, ya que su producción es un proceso dinámico: la composición cambia con el desarrollo de la cría. La leche es esencialmente una emulsión de grasas en una solución acuosa de azúcares, proteínas y electrolitos. La composición es distinta en diferentes especies. Así, la leche humana contiene aproximadamente 7 g de lactosa (azúcar); 4 g de grasa y 1 g de proteína por cada 100 ml. En comparación, la leche de vaca contiene más proteínas, calcio y fósforo pero menos lactosa que la leche humana. Si bien los niños puede ser alimentados con leche de vaca, la industria alimenticia ha generado fórmulas “humanizadas” de leche, que sean más parecidas a la humana.

El misterio de la lactosa

Una de las cosas más sorprendentes de la leche es la presencia de lactosa.  Este azúcar –un disacárido de glucosa y galactosa– es rarísimo en la naturaleza y aparte de la leche solo se encuentra en algunas flores. Su síntesis es muy compleja desde el punto de vista bioquímico, está finamente regulada para que ocurra solo en las hembras que deben amamantar y demanda muchísima energía (cualquier mujer que haya amamantado puede dar fe de esto). Sin embargo, este es solo el inicio de los problemas con la lactosa, ya que existe un asunto aún más complejo: la enzima que rompe la lactosa y que permite que sea metabolizada –la lactasa– no se expresa en el intestino delgado de los mamíferos. De hecho, los recién nacidos humanos casi no expresan lactasa. Inicialmente esto no es un problema, ya que cuando los recién nacidos comienzan a amamantarse, es la misma leche la que induce la expresión de lactasa en su intestino. Sin embargo, la expresión de lactasa no se mantiene durante mucho tiempo: los niños humanos a los dos años muestran una muy baja expresión de lactasa en el intestino, lo que básicamente no les permite metabolizar la lactosa. Uno podría preguntarse por qué demonios la naturaleza desarrollo una solución tan compleja para producir el azúcar de la leche, pensando que hay soluciones más obvias y sencillas, como la glucosa. ¿Por qué la leche tiene un azúcar que no podemos metabolizar cuando crecemos? Una hipótesis, que personalmente encuentro muy elegante, es la siguiente: la succión del recién nacido estimula la secreción de leche en la madre, lo que a su vez gatilla el cese de la ovulación. Esto es muy lógico desde el punto de vista evolutivo, ya que una mujer amamantando y embarazada al mismo tiempo estaría sujeta a un estrés energético altísimo. Ahora bien, este circuito regulatorio negativo –que bloquea la ovulación en las mujeres mientras amamantan– es un callejón sin salida. Cuando la población humana aún era pequeña, era importante que las mujeres volvieran a ovular rápidamente. De esta forma, era necesario encontrar un mecanismo que permitiera a las hembras volver a ovular. Es aquí donde la presencia de lactosa y la regulación de la lactasa juegan un rol fundamental: cuando la expresión de lactasa cesa, la cría ya no puede metabolizar la lactosa. Esta pasa al intestino grueso donde produce dos efectos bien notorios: diarrea y flatulencia (la primera por efecto osmótico, la segunda por acción de las bacterias en el intestino grueso). Ambos síntomas son reconocidos por la madre, la que deja de amamantar a la cría. De esta forma, el cese del estímulo de succión hará que la madre deje de producir leche y volverá a ovular.

Entonces ¿por qué insistimos en tomar leche?

En resumen, nuestra historia evolutiva nos ha programado para ser intolerantes a la lactosa, probablemente como un mecanismo que permite espaciar los nacimientos. Así, la intolerancia a la lactosa no es una enfermedad, sino que es la condición normal. ¿Por qué seguimos tomando leche? La explicación en este punto tiene carácter antropológico y se remonta al neolítico. Hace 10.000 años los hombres dejaron de ser cazadores-recolectores y se transformaron en agricultores. El ganado tenía múltiples usos: la carne aportaba proteínas, grasas y calorías, mientras que la piel aportaba abrigo a nuestros cada vez menos peludos ancestros. El problema es que para obtener la piel y la carne de la vaca hay que matarla. Una vaca viva aporta muchas más calorías a la dieta si se usa su leche primero y luego, cuando la producción es muy baja, se sacrifica para obtener la piel y la carne. Esto tiene sentido pero es un problema, ya que los humanos adultos tienen apagado el gen de la lactasa y solo un vaso podría desencadenar los molestos síntomas asociados a la intolerancia a la lactosa. Dos eventos cruciales cambiaron este escenario: la “domesticación” de bacterias que degradan lactosa y la aparición de una mutación en el genoma humano.

Las bacterias ácido-lácticas están presentes de manera natural en la leche y los primeros agricultores descubrieron rápidamente que podían inocular leche fresca con leche fermentada y de esta forma deshacerse de la lactosa. De hecho, productos de fermentación ácida como el yogurt o algunos quesos tienen muy poca lactosa como para producir síntomas de intolerancia. Además, las bacterias ingeridas con el yogurt permiten digerir la lactosa en el intestino delgado. De esta forma, la leche de vaca fermentada se convirtió en una buena fuente de alimento para las crías y permitió aliviar el enorme estrés nutricional en la madre. Esto acortó el período de lactancia y permitió aumentar el crecimiento de la población, ya que al dejar de amamantar la madre ovulaba nuevamente. De esta forma, las comunidades agrícolas desplazaron a las que aún eran cazadoras-recolectoras.

Se estima que el 65% de los humanos son intolerantes a la lactosa, siendo esta la condición dominante. En algunos grupos étnicos, sin embargo, la tolerancia a la lactosa es dominante y se tiende a pensar que los intolerantes a la lactosa están “enfermos”. No es así. Las poblaciones humanas tolerantes a la lactosa (que expresan lactasa de manera persistente) poseen dos mutaciones en el gen de la lactasa y habrían aparecido en un período que va entre los 20.000 y 5.000 años atrás. Esta mutación está muy representada en el norte de Alemania y Dinamarca, zonas lecheras por excelencia y que muestran la mayor diversidad de genes de leche en el ganado, lo que sugiere una co-evolución de este rasgo. La pregunta es ¿se seleccionó la mutación por que producían mucha leche o producen mucha leche por que adquirieron la mutación y podían tomarla? Es muy difícil saberlo, aunque la pregunta más importante es otra: ¿qué ventaja evolutiva confiere ser tolerante a la lactosa? Existen múltiples hipótesis al respecto. Algunas de carácter nutricional, como la ventaja de poder acceder a más calorías o mejorar la ingesta de calcio, muy abundante en la leche y esencial para los humanos. Existen otras hipótesis no relacionadas con la nutrición. Una de ellas establece que las poblaciones tolerantes a la lactosa se hicieron además resistentes a los patógenos adquiridos desde las vacas. Cuando estas poblaciones introducían la costumbre de beber leche en otras comunidades, estos enfermaban y morían, haciendo que la tolerancia a la lactosa fuera siendo seleccionada por eliminación de la intolerancia. En cualquier escenario, resulta tremendamente desafiante averiguar por qué se seleccionó la capacidad de tomar leche en la adultez.

Para finalizar y brevemente. No es cierto que se haya demostrado que tomar leche esté ligado a la incidencia de cáncer (o autismo). Hay un excelente post escrito por Alexis Rebolledo (@el_alexis) al respecto, que les recomiendo leer.

Y por último: no es cierto que la leche se re-pasteurice. La pasteurización es un proceso industrial que permite esterilizar a la leche y hay un mail circulando hace años que dice que los números en la parte de atrás de las cajas de leche indican cuantas veces esta ha vencido y se ha re-pasteurizado. Eso es mentira y además no tiene sentido, ya que la leche vencida sigue siendo estéril. Los números en realidad indican de que rollo de Tetra Pak se hizo la caja. Esa historia es pura mala leche.

Esta entrada es un resumen de este excelente review: Brüssow, H. (2013) Nutrition, population growth and disease: a short history of lactose. Environmental Microbiology (en prensa)

Acerca del Autor

Mi nombre es Gabriel León, soy Bioquímico (Pontificia Universidad Católica de Chile, 2000) y tengo un Doctorado en Biología Celular y Molecular (Pontificia Universidad Católica de Chile, 2006). Actualmente soy académico en la Universidad Andrés Bello y dirijo un laboratorio de investigación en donde se forman estudiantes de Pregrado (Bioquímicos e Ingenieros en Biotecnología) y de Doctorado. Nuestro principal interés es el desarrollo reproductivo de las plantas y actualmente estamos estudiando el tiempo de floración y el desarrollo del polen. Este blog tiene un carácter personal y su objetivo es acercar la actividad científica a la comunidad, a través del relato de historias de ciencia.

Contacto: Twitter, Facebook

Artículo original en http://elefectorayleigh.wordpress.com/2013/05/01/leche-intolerancia-a-lalactosa-
y-evolucion/

 

¿Exoplanetas habitables?

El hombre, en su afán de saberlo todo, se ha preguntado en más de una ocasión si se encuentra sólo en el universo. Durante los últimos 20 años hemos estado descubriendo nuevos planetas fuera de nuestro Sistema Solar que nos hacen pensar que estamos cada día más cerca de responder esa pregunta. Como todo, muchos medios hablan de forma incorrecta de esos descubrimientos hablando de
ya “haber encontrado otra Tierra que puede ser habitable.” Se tiene que hablar responsablemente de estos descubrimientos de planetas en zonas habitables y evitar caer en el juego de la especulación de vida en otros planetas, especialmente cuando queremos llevar la ciencia al público. ¿Qué es un exoplaneta? ¿Qué es la zona habitable de una estrella? ¿Súper Tierras?

Hablemos de ello.

¿Qué es un exoplaneta y como se detecta?

El prefijo griego exo- significa externo o exterior, por lo cual podemos definir a un exoplaneta como un planeta que no es parte del Sistema Solar. En 1992 se confirmó la existencia del primer par de exoplanetas en la estrella pulsar PSR 125+12 que se encuentra en la constelación de Virgo gracias al radiotelescopio que se encuentra en Arecibo, Puerto Rico. A la fecha se han encontrado 846 planetas extrasolares en 625 sistemas planetarios de los cuales 126 de ellos son sistemas que tienen 2 o más planetas. Todos estos exoplanetas son parte de nuestra Vía Lactea y un reciente estudio de Arnaud Cassan, del Instituto de Astrofísica de París, estima que podrían existir al menos 160 mil millones de exoplanetas en nuestra galaxia.

Encontrar un exoplaneta no es una tarea fácil, con la tecnología actual es casi imposible que nuestros telescopios puedan tomarles una imagen. Sin embargo existen métodos de detección indirecta que los científicos usan para encontrarlos.

  • Velocidad Radial – Cuando un planeta orbita una estrella, la estrella también se mueve un poco alrededor del centro de gravedad del sistema. Es posible detectar una pequeña variación en la velocidad radial en las líneas espectrales de la estrella observada gracias al efecto Dopler. Éste es el método más efectivo para encontrar exoplanetas pero no es posible determinar con precisión la masa del planeta que mueve a la estrella.
  • Tránsito – Cuando un planeta cruza (o transita) frente a su estrella (desde nuestro punto de vista) su brillo disminuye un poco. La cantidad del brillo de una estrella cambiará dependiendo del tamaño del planeta que transita. De esta forma también es posible encontrar sistemas planetarios por una distintiva variación en el brillo de su estrella madre. Este sistema tiende a tener falsos positivos y necesita de otro método para su confirmación.

Adicionalmente existen los métodos de microlente gravitacional, que detecta un planeta por una anomalía en el aumento de su brillo por la gravedad; astrometría, que detecta un planeta al detectar de manera precisa los cambios de la posición de una estrella a través del tiempo. Ninguno de estos métodos ha sido muy efectivo a la fecha.

Seguro han oído hablar del término “Súper Tierra” para describir un exoplaneta. De igual forma, con base en los planetas del Sistema Solar tratamos de clasificar exoplanetas con respecto a su masa. Podemos describir esos exoplanetas como Júpiter Calientes, gigante gaseoso cerca de su estrella; Neptunos calientes, gaseosos más pequeños cercanos a su estrella; Júpiter excéntrico, un gigante gaseoso que tiene una orbita poco circular. La Súper Tierra sería un planeta más grande que la Tierra pero más pequeño que los gigantes gaseosos y no necesariamente sería un planeta rocoso aunque la palabra Tierra acompañe al nombre.

Zona Habitable

La Zona Habitable es la región alrededor de una estrella en la cual es teóricamente posible que un planeta o luna con suficiente presión atmosférica podría mantener agua líquida en su superficie. A este lugar suelen llamarle la “Zona Ricitos de Oro” en analogía a la sopa en la historia de Ricitos de Oro, que no estaba ni muy caliente, ni muy fría, sino a la temperatura adecuada.

Estar en la Zona Habitable de una estrella no significa que exista vida. Tanto Venus como Marte se encuentran en la zona habitable del Sol y sus características atmosféricas no podrían permitir el desarrollo de vida similar a la Tierra. Habría que describir entonces la habitabilidad planetaria, la cual requeriría de características mínimas (masa, presión, temperatura) para el desarrollo de vida. Algunos astrobiologos teorizan la posibilidad de vida en planetas donde exista amoniaco o metano líquido; pero esta vida sería radicalmente diferente a la terrestre.

Regresemos al caso de HD 40307 g, una Súper Tierra que es parte de un sistema planetario con 6 planetas descubiertos. Sabemos que tiene 7 veces la masa de la Tierra, que está en su Zona Habitable y también que tiene un periodo orbital de casi 200 días. Nada más. ¿Podrá albergar vida? Antes de poder responder esta pregunta hay que saber más del planeta ¿Es rocoso? ¿Tiene atmósfera? ¿Tiene agua líquida? Tardaremos todavía algunos años más, hasta que sea lanzado el telescopio espacial James Webb para poder responder algunas de esas preguntas.

Hasta la fecha se han encontrado 7 exoplanetas en su Zona Habitable, entre ellos HD 40307g. Un estudio por Xavier Bonfils, del Instituto de Astrofísica de Grenoble, Francia usando el Buscador de Planetas por Velocidad Radial de Alta Precisión (HARPS por sus siglas en inglés) extrapoló que podrían existir al menos 40 mil millones de Súper Tierras en la Zona Habitable de sus estrellas tan sólo en la Vía Láctea seguramente noticias como la de HD 40307g


Los dejo con una breve reflexión para que me compartan ¿Cuántos planetas como la Tierra habrá en nuestra galaxia? ¿Siguen creyendo que están solos en el universo?

 

 

 

 

Acerca del autor

Estudiante de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Texas en Arlington; 26 años. Desde muy joven me he interesado en temas de ciencia y tecnología, especialmente en Física y Astronomía; sus aplicaciones y los spinoffs tecnológicos que obtenemos de las diversas investigaciones del pasado. Me agrada compartir la ciencia de manera comprensible y quitar el término ficción a la ciencia ficción.

Contacto: @Astro_Gee
Artículo original en http://www.proyecto40.com/?p=13668

La primera imagen de la estructura orbital de un átomo de hidrógeno

La primera imagen de la estructura orbital de un átomo de hidrógeno

Les cuento que la imagen principal de esta nota es la primera observación directa de electrones en el espacio orbital de un átomo, en este caso, lafunción de onda real de un átomo de hidrógeno. Para obtener esta imagen, los investigadores utilizaron un microscopio cuántico, dispositivo que nos ayuda a divisar fenómenos físicos a escalas microscópicas, algo que décadas atrás era imposible imaginar. Para darnos una idea de la escala a la que funciona este microscopio, recordemos que el electrón se encuentra a una distancia de 5,291 772 0859(36)×10−11 m del núcleo del átomo de hidrógeno (distancia conocida como radio de Bohr).

La estructura orbital es el espacio en un átomo que está ocupado por un electrón. Para poder describir estas propiedades super-microscópicas de la materia, los científicos tienen que depender de las funciones de onda – una manera matemática de describir los estados cuánticos de las partículas. Normalmente, los físicos cuánticos usan fórmulas como la ecuación de Schrödinger para describir estos estados.

El equipo liderado por Stodolna, explica que el microscopio cuántico funciona por un efecto de fotoionización microscópica. Qué es esto? Un electrón externo es expulsado a gran distancia y sin condiciones de confinamiento, en donde la aplicación de un campo eléctrico durante la fotoionización permite confinar el flujo de electrones a lo largo de una coordenada. Ésto permite proyectar las propiedades cuánticas de la función de onda en el mundo macroscópico.

Más info de este experimento en este artículo

Fotoionización microscópica

 

Fuentes:
•http://io9.com/the-first-image-ever-of-a-hydrogen-atoms-orbital-struc-509684901
•http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e213001 (artículo original)

 

 

 

Acerca del Autor

Carolina Agurto Gangas es actualmente alumna de magíster en astrofísica en la Universidad de Valparaíso, donde hizo sus estudios de pregrado. Trabaja en sistemas estelares binarios, en particular sistemas compuestos por una enana blanca y una estrella de secuencia principal, los cuales son muy importantes para el estudio de la evolución y formación estelar. Es miembro del grupo de divulgación “Grupo 07” (UV)
donde hace charlas de evolución estelar en colegios. Actualmente comparte ideas en la web por medio del sitio Startres, donde junto a Javiera Rey y Karina Rojas difunden y enseñan ciencia de una manera fácil y divertida.
Contacto: Twitter
Sitio Startres: www.startres.net
Twitter Startres: @Star_Tres

                                                                                                                                                    

Artículo original en http://www.startres.net/la-primera-imagen-de-la-estructura-orbital-de-unatomo-
de-hidrogeno/

 

 

 

La vida en planetas alienígenas puede no requerir una gran luna después de todo

La vida en planetas alienígenas puede no requerir una gran luna después de todo

Un estudio realizado en 1993 propuso que, para que un planeta pueda sustentar vida más compleja, habría ser más conveniente para el planeta el tener una gran luna orbitandole, al igual que la luna de la Tierra. Nuestra Luna ayuda a estabilizar el eje de rotación de la Tierra contra las perturbaciones causadas por la influencia gravitatoria de Júpiter. Sin esa fuerza de estabilización, habría enormes fluctuaciones del clima causado por la inclinación del eje de la Tierra, oscilando entre unos 0 y 85 grados.

Pero ahora esa idea está siendo cuestionada gracias a una nueva investigación, lo cual puede significar que el número de planetas capaces de sustentar vida compleja podría ser incluso mayor de lo previamente pensado.

Ya que los planetas con lunas relativamente grandes se piensa que son muy poco frecuentes, eso significaría que la mayoría de los planetas tipo terrestre como la Tierra habrían de tener, ya sea lunas pequeñas o ninguna luna, limitando su potencial para albergar vida. Pero si los resultados de esta nueva investigación son correctos, la dependencia de una gran luna podría no ser tan importante después de todo. “Podrían existir muchos más mundos habitables ahí fuera”, según Jack Lissauer del Centro Ames de la NASA en Moffett Field, California, quien lidera el equipo de investigación.

Parece ser que el estudio de 1993 no tomó en cuenta como de rápido son los cambios en la inclinación que habría de ocurrir: la impresión dada fue que las fluctuaciones del eje serían salvajes y caóticas. Lissauer y su equipo realizaron un nuevo experimento simulando una Tierra sin Luna durante un período de tiempo de 4 millones de años. Los resultados fueron sorpresivos. La inclinación del eje de la Tierra sólo variaba entre unos 10 y 50 grados, mucho menos de lo que sugería el estudio anterior. También hubo largos períodos de tiempo, de hasta 500 millones de años, cuando la inclinación fue sólo entre 17 y 32 grados, mucho más estable de lo que previamente se pensaba posible.

Por tanto, ¿qué significa esto para los planetas en otros sistemas solares? De acuerdo con Darren Williams de la Universidad Estatal de Pennsylvania, “las grandes lunas no se requieren para una estable inclinación y clima. En algunas circunstancias, las grandes lunas pueden incluso ser perjudiciales, dependiendo de la disposición de los planetas en un determinado sistema. Cada sistema va a ser diferente “.

Por lo visto, el supuesto de que un planeta necesita una gran luna a fin de ser capaz de soportar la vida fue un poco prematuro. Los resultados hasta ahora de la misión Kepler y de otros telescopios han mostrado que hay una amplia variedad de planetas que orbitan otras estrellas, y así probablemente también lunas, que nosotros ahora estamos también a punto de ser capaces de detectar. Es bueno pensar que más de los planetas rocosos de tipo terrestre, con o sin lunas, podría ser habitable después de todo.
Escrito por: Paul Scott en Universe Today  Paper original: aqui

Acerca del autor

Edgar Luis Gomez. Aficionado a la astronomía y la ciencia en general. Desmitificador de charlatanes que se hacen pasar por científicos. Administrador del blog ”El reptiliano escéptico”, ha colaborado en programas de radio como: “Un punto azul” y “Masa critica”.

Contacto: Facebook , Twitter

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