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Computadoras bacterianas resuelven problemas matemáticos

Un equipo de científicos estadounidenses ha desarrollado una bacteria que puede resolver problemas matemáticos complejos, mucho más rápido que su contraparte de silicio. La investigación, publicada hoy en el Journal of Biological Engineering  (abstract y PDF provisorio), demuestra que la bacteria puede ser utilizada para resolver un problema conocido como el Problema del Camino Hamiltoniano, que es un caso especial del Problema del Viajante (“the travelling salesman problem”). Los investigadores dicen que esta prueba de concepto demuestra que la computación bacteriana es una nueva forma de resolver problemas NP-completos utilizando las ventajas inherentes de los sistemas genéticos.

Para entender el Problema del Camino Hamiltoniano, imagina que quieres pasar por las 10 principales ciudades de Argentina, comenzando por Buenos Aires (número 1) y terminando en Posadas (número 10). La solución al problema es la ruta más corta posible que puedas tomar.

Este simple problema es sorprendentemente difícil de resolver. Hay más de 3.5 millones de posibles rutas para elegir, y una computadora corriente debería probarlas una por una par encontrar la más corta.

Alternativamente, una computadora hecha de millones de bacterias puede evaluar todas las rutas posibles en forma simultánea. El mundo de la biología tiene también otras ventajas. A medida que pasa el tiempo, la computadora bacteriana incrementa su potencia pues las bacterias se reproducen.

Sin embargo, programar dicha computadora no es tarea sencilla. Los investigadores codificaron una versión simplificada del problema utilizando solamente tres ciudades, mediante la modificación del ADN de la bacteria Escherichia Coli. Las ciudades fueron representadas por una combinación de genes que produjeron que la bacteria brille en rojo o verde, y las posibles rutas entre las ciudades fueron exploradas ordenando en forma aleatoria el ADN. La bacteria que produjera la respuesta correcta brillaría en ambos colores, combinación que resulta en amarillo.

El experimento funcionó, y los científicos chequearon la respuesta de la bacteria amarilla examinando su secuencia de ADN. Introduciendo diferencias genéticas adicionales, como la resistencia a antibióticos particulares, el equipo cree que este método podrá ser expandido para resolver problemas que involucren más ciudades.

Este no es el único problema que las bacterias pueden resolver. La investigación se construyó sobre la base de un trabajo previo del mismo equipo, que el año pasado creó una computadora bacteriana para resolver el Problema del Panqueque Quemado. Este problema matemático de particular nombre, involucra un proceso de ordenamiento que puede ser visualizado como una pila de panqueques, todos quemados de un lado, que deben ser ordenados por tamaño.

Además, para probar la potencia de la computación bacteriana, el equipo también contribuyó significativamente en el campo de la biología sintética. Así como los circuitos electrónicos están hechos de transistores, diodos y otros dispositivos, también hay circuitos biológicos. Lo biólogos han trabajado en conjunto para crear un Registro de las partes biológicas estándar, y esta nueva investigación ha contribuido con más de 60 nuevos componentes a la lista.

Fuente: Science Blog – The Guardian

El cuerpo humano emite luz visible

Estudios científicos realizados por investigadores japoneses revelaron que el cuerpo humano brilla -literalmente- en la obscuridad, emitiendo luz visible en cantidades extremadamente pequeñas, a niveles que aumentan y disminuyen a lo largo del día. Su intensidad es unas mil veces menor que la que nuestros ojos son capaces de percibir. De hecho, todos los seres vivos emiten una débil luz, que por lo que se ha estudiado, es generada como un subproducto de reacciones bioquímicas con radicales libres involucrados.  Esta luz visible difiere de la radiación infrarroja, que proviene del calor del cuerpo.

Para poder aprender más acerca de esta extraña luz visible, los científicos de Japón emplearon cámaras extraordinariamente sensibles, capaces de detectar unos pocos fotones.

Cinco voluntarios masculinos completamente saludables, de entre 20 y 30 años de edad, fueron ubicados frente a las cámaras en obscuridad completa, por 20 minutos cada 3 horas, desde las 10 a.m hasta las 10 p.m., a lo largo de 3 días.

Los investigadores encontraron que la luminosidad del cuerpo aumenta y disminuye a lo largo del día, con su punto más bajo a las 10 a.m y su pico a las 4 p.m., disminuyendo gradualmente luego de ese momento. Estos hechos sugieren que existe una emisión de luz vinculada a nuestros relojes biológicos, probablemente debido a cómo fluctúa nuestro ritmo metabólico en el transcurso del día.

Los rostros se iluminaron más que el resto del cuerpo. Esto puede ser debido a que los rostros están más expuestos al sol que el resto del cuerpo, y el pigmento que colorea la piel -la melanina- tiene componentes fluorescentes.

Dado que esta tenue luz está vinculada al metabolismo del cuerpo, este descubrimiento sugiere que las cámaras pueden ayudar a revelar situaciones particulares de salud donde sea necesaria una intervención médica, cuenta el investigador y especialista en biología circadiana Hitoshi Okamura, de la universidad de Kyoto, en Japón.

“Si podemos ver el resplandor de la superficie del cuerpo, podemos ver las condiciones del cuerpo completo”, dice el investigador y especialista en fotónica biomédica Masaki Kobayashi, del Instituto de Tecnología de Sendai, Japón.

Fuente: AOL News