La creación de un microscopio cuántico, y el pez Celacanto sorprende a los científicos.

Crean microscopio cuántico capaz de mostrar lo que era imposible ver.

Investigadores de la Universidad de Queensland (UQ), en Australia, y de Rostok, en Alemania crearon un microscopio cuántico, el cual revela estructuras biológicas que de otro modo sería imposible ver.

Esto abre el camino a las aplicaciones en biotecnología, y podría extenderse mucho más allá en áreas que van desde la navegación hasta la imagen médica, aseguraron científicos en la revista "Nature".

Arriba. Impresión artística del nuevo microscopio cuántico de la Universidad de Queensland (UQ) en acción. - tomada de The University Of Queensland.

Abajo. Warwick Bowen (al centro) del Laboratorio de Óptica Cuántica de la UQ y del Centro de Excelencia de Sistemas Cuánticos de Ingeniería del ARC, dijo que se trata del primer sensor basado en el entrelazamiento con un rendimiento superior al de la mejor tecnología existente. Foto tomadas del sitio de la https amp. uq edu au.

Este microscopio se basa en la ciencia del entrelazamiento cuántico, un efecto que Albert Einstein, en su momento, describió como “interacciones fantasmales a distancia”, empleando para ello dos haces de láser, dirigiendo uno para que pase a través de un cristal diseñado para el proceso. Este cristal "estruja la luz", es decir, consigue que los fotones se emparejen en pares correlacionados, con lo cual se reduce el ruido y se logra mayor detalle. Se trata del principio de entrelazamiento cuántico, de ahí que se hable de "microscopio cuántico". El "entrelazamiento" es la asociación de dos partículas con propiedades interdependientes, de manera que midiendo un fotón puede conocerse cuándo llegará el siguiente.

Células de cebolla al microscopio óptico (100x). Imagen: Researchgate.

De hecho, hace poco hablábamos de una técnica para observar átomos a nivel individual. En este caso, la técnica permite observar a "nanoescala" células sin tener que destruirlas al no necesitar vacío como sucede en un "microscopio electrónico", los cuales normalmente tienen mucha más resolución que los ópticos genéricos (que no requieren vacío y permiten observar muestras vivas).

Normalmente, al mirar células vivas en un microscopio óptico se ve algo así, muy aumentado, con resolución limitada y sin tinciones. El poder de resolución es limitado y hablar de nanómetros es más bien una idea, porque lo que vemos está a una escala "micrométrica".

A razón de: (1 milimetro = un mil micrómetros (µm) = un millón nanómetros (nm)).

Así como una célula se mide en micrómetros, para medir sus estructuras internas, debemos utilizar unidades menores, como son los nanómetros, por ejemplo para hablar del diámetro de los filamentos que forman su esqueleto o del espesor de la membrana, que es lo que vemos como una línea o pared (propiamente dicho) en las células anteriores. Y justo en esta escala es donde se han centrado con esta nueva técnica.

El profesor Warwick Bowen, líder del proyecto, destaca que se trata del primer sensor basado en el entrelazamiento con un rendimiento superior al de la mejor tecnología existente, y agregó: “Este avance dará lugar a todo tipo de nuevas tecnologías, desde mejores sistemas de navegación hasta mejores máquinas de resonancia magnética. Se cree que el entrelazamiento está en el centro de la revolución cuántica y por fin hemos demostrado que los sensores que lo utilizan pueden sustituir al conjunto de instrumentos no cuánticos existentes. La hoja de ruta de las tecnologías cuánticas de Australia prevé que los sensores de ese tipo impulsen una nueva ola de innovación en los ámbitos de la sanidad, la ingeniería y el transporte. Uno de los principales éxitos del microscopio cuántico es su capacidad para superar una “barrera difícil” en la microscopía tradicional basada en la luz. El entrelazamiento cuántico de este microscopio proporciona 35% más de claridad sin destruir la célula, lo que permite ver estructuras biológicas diminutas que de otro modo serían invisibles”.

Según destaca, “las ventajas son evidentes: desde una mejor comprensión de los sistemas vivos hasta la mejora de las tecnologías de diagnóstico”.

Sostiene que las oportunidades del entrelazamiento cuántico en la tecnología son potencialmente ilimitadas. “Está llamado a revolucionar la computación, la comunicación y la detección”.

Concluyó: “La computación más rápida que cualquier equipamiento convencional posible fue demostrada por Google hace dos años, como la primera prueba de la ventaja absoluta en esa área. La última pieza del rompecabezas era la detección, y ahora hemos cerrado esa brecha. Esto abre la puerta a algunas revoluciones tecnológicas de gran alcance”.

Por su parte, el equipo habla de un contraste y calidad mejorados, mostrando micrografías de unas gotas de poliestireno y de células de una levadura. No es la imagen que obtendríamos con un microscopio electrónico de barrido, pero hay que tener en cuenta que las levaduras estaban vivas y se aprecian algunos orgánulos y la pared celular, mostrando una resolución de 200 nanómetros. Es una resolución menor que la de "la souciónque se observó con el recubrimiento material hiperbólico, pero sin duda es un logro llamativo. Eso sí, para su comercialización aún hay que resolver ciertos obstáculos técnicos, según describen, aunque consideran el experimento como una clara prueba de que las técnicas cuánticas pueden ser un buen recursos para conocer y comprender mejor los procesos biológicos.

Y en el aspecto macroscópico, se tiene la ampliación del expediente de un muy antiguo habitante de los mares en este planeta.

Pez Celacanto sorprende a los científicos de nuevo.

El celacanto -un asombroso pez que se pensaba se debía haber extinguido junto a los dinosaurios hace 66 millones de años, antes de ser hallado de forma inesperada vivo en 1938 frente a la costa este de Sudáfrica, por lo que se considera un "relicto"- está ofreciendo nuevas sorpresas.

Así podemos decir que los celacantimorfos (Coelacanthimorpha) son peces de aletas lobuladas (sarcopterigios), existentes desde el período "Cretácico" hasta que, fueron encontrados en el océano Índico.

Habrá que señalar que junto con los "Peces Pulmonados" son los seres vivos marinos más cercanos de los vertebrados terrestres.

Fotografía Centrándose en una de las dos especies vivas de celacanto, los científicos determinaron también que se desarrolla y crece a uno de los ritmos más lentos de cualquier pez y que no alcanza la madurez sexual hasta cerca de los 55 años. Foto tomada del sitio https:// www ofrecer. fr /

Científicos especializados en el tema, dijeron en un nuevo estudio que estos grandes y nocturnos habitantes de las profundidades marinas tienen una esperanza de vida cerca de cinco veces mayor de lo que se creía anteriormente, explicando que esta es cercana a los cien años; y adicionalmente, indicaron que las hembras llevan a sus crías durante cinco años, lo que se constituye en el periodo de gestación más largo que se conoce en cualquier animal.

Centrándose en una de las dos especies vivas de celacanto (Latimeria chalumnae) y (Latimeria menadoensis), el primero llamado popularmente "de Comores," y el segundo "indonesio", los científicos determinaron también que se desarrolla y crece a uno de los ritmos más lentos de cualquier pez y que no alcanza la madurez sexual hasta cerca de los 55 años.

Celacanto de Comores. Wikipedia

Los investigadores usaron los anillos de crecimiento anual depositados en las escamas del pez para determinar la edad de los celacantos, "igual que cuando uno lee los anillos de los árboles", dijo el biólogo marino Kélig Mahé, de la "French Institute for Ocean Science" o "Institución Oceanográfica Francesa" (IFREMER) y autor principal del estudio publicado esta semana en la revista "Current Biology".

Celacanto indonesio, Wikipedia.

Los celacantos aparecieron durante el Periodo Devónico, hace unos 400 millones de años, esto es, unos 170 millones de años antes de los dinosaurios. Basado en el historial de los fósiles, se pensaba que desaparecieron durante la extinción masiva que acabó con cerca de tres cuartos de las especies de la Tierra al final del Cretácico.

Después de haber sido hallado con vida, en 1938, el celacanto fue catalogado como un "fósil viviente", pero: "Por definición, un fósil está muerto, y los celacantos han evolucionado mucho desde el Devónico", señaló el biólogo y coautor del estudio Marc Herbin, del Museo Nacional de Historia Natural de París, por lo que ahora es una descripción que ya no utilizan los biólogos.

Las aletas del celacanto tienen forma de lóbulo, lo que difiere estructuralmente de otros peces. Se cree que estos peces allanaron el camino para el crecimiento de extremidades en la evolución de los primeros vertebrados terrestres.

Uno de los grandes hitos de la evolución es el proceso de transición agua-tierra, es decir, los primeros organismos capaces de colonizar la tierra. Se estima que este evento ocurrió en el "Devónico", aproximadamente hace unos 400 millones de años, y para llevar a cabo esta transición debieron de producirse cambios a nivel metabólico, como la excreción de urea, y morfológico, como el desarrollo de extremidades. En lo que se refiere a los cambios morfológicos acaecidos en ese periodo geológico, se han propuesto dos hipótesis al respecto. La primera de ellas, es que se tratara de una característica nueva de los tetrápodos. La segunda conjetura, sería el desarrollo de aletas procedentes de un ancestro pez lobulado. Este pezl posee unas aletas con una estructura ósea que podría ser la precursora de las actuales extremidades de los tetrápodos. El análisis de secuencias "conserved non-coding elements" (CNEs) en el celacanto en el clúster (HOX-D) reveló la presencia de secuencias reguladoras compartidas entre tetrápodos y celacantos, pero no en el resto de peces. Constatando que dichas secuencias se han mantenido evolutivamente para controlar la expresión de los genes involucrados en el desarrollo de las extremidades de los tetrápodos. Arrojando luz sobre el origen de las actuales extremidades de los tetrápodos.

Los celacantos actuales viven en profundidades oceánicas de hasta 800 metros. Durante las horas del día permanecen en cuevas volcánicas solos o en pequeños grupos. Las hembras suelen ser más grandes que los machos, llegando a cerca de dos metros y pesando unos 110 kilos. Son carnívoros depredadores de hábitos nocturnos.

Investigaciones previas habían sugerido que su esperanza de vida era de unos 20 años, con uno de los crecimientos corporales más rápidos entre los peces. No obstante, resultó que esto estaba basado en lecturas erradas hechas décadas atrás con otro tipo de anillos depositados en las escamas.

Etapas de desarrollo del pez celacanto. Foto MNHN vía Ap.

"Tras revaluar la historia de vida del celacanto basado en nuestra nueva estimación de edad, parece ser una de las más lentas -si no la más- entre todos los peces", indicó Bruno Ernande, ecologista evolutivo marino de (IFREMER) y coautor del estudio. "Una esperanza de vida centenaria es algo".

Se estima que las dos especies sobrevivientes, divergieron evolutivamente en el intervalo de seis a cuarenta millones de años. El análisis comparativo de su genoma muestra un 99. 73% de identidad a nivel del "Transcriptoma" y un 98.7% de similitud en el "alineamiento de 20 secuencias". Ambos análisis reflejan una divergencia evolutiva similar a la existente entre humanos y chimpancés.

El tiburón de Groenlandia (Somniosus microcephalus), llamado también "tollo de Groenlandia" o "tiburón boreal" un gran depredador de las profundidades oceánicas rondando entre los seis y siete metros de longitud, está estrechamente emparentado con el "tollo negro dormilón" o "tiburón dormilón del Pacífico" (Somniosus pacificuses) considerado como el vertebrado con mayor longevidad de la Tierra, con una esperanza de vida de unos 400 años.

Tiburón de Groenlandia o Tiburón boreal. Wikipedia.

Su sobrenombre de tiburón dormido se debe a su lentitud a la hora de desplazarse, además de su casi total ceguera, es una especie característica del "abismo polar", y puede vivir en profundidades de hasta dos mil metros. Su dieta se basa primordialmente en peces y calamares, pero también en mamíferos marinoís, como focas y morsas, aunque se han examinado los estómagos de algunos tiburones de Groenlandia y se han encontrado restos de Caribues, caballos e incluso restos de osos polares. Frecuentemente le acompaña un copépodo parásito (Omnmatokoita elongata), que se instala en la cornea de su ojo, alimentándose del tejido ocular, provocando al tiburón una ceguera parcial. El copépodo es una criatura "bioluminiscense", y es posible que cumpla la función simbiótica de atraer a las presas del tiburón como si fuera un señuelo de pesca, esto es sugerido por el hecho de que estos tiburones normalmente son lentos, sin embargo, se han encontrado presas muy veloces (como calamares) dentro de sus estómagos, aunque carecen de una buena vista, siguen siendo exitosos predadores, dentro de su hábitat, puesto que tienen el sentido del olfato excepcionalmente sensible y pueden detectar a sus presas a "kilómetros de distancia", incluyendo a cadáveres y restos animales que quedan atrapados bajo la espesa capa de hielo que cubre el mar.

Según el estudio de investigadores de la Universidad de Copenhague, sobre estos escualos que son el mayor pez del océano Ártico y uno de los menos conocidos, los que no tienen depredadores naturales y llegan a superar los cinco metros de largo, más o menos lo mismo que un "tiburón blanco", especie que se caracteriza porque las hembras son siempre mayores que los machos y crecen a un ritmo lentísimo, apenas un centímetro por año, y que fue realizado, entre los años de 2010 y 2013, cuyos resultados fueron publicados en el año 2016, en la revista "Science", se ha establecido que pueden alcanzar una prolongada longevidad, su esperanza de vida se sitúa por encima de los quinientos años. Se especula que esta longevidad se puede deber a la lentitud de su desarrollo, su crecimiento se ha calculado en un centímetro anual y la madurez sexual se alcanzaría hasta los ciento cincuenta años, según dio a conocer  el doctor en Biología Molecular Manuel Collado Rodríguez, que ew el director del Laboratorio de Células Madre den Cáncer y Envejecimiento del Complejo Hospitalario Universitario de Santiago de Compostela: «a temperaturas tan bajas el metabolismo y la actividad celular y de los tejidos es mucho menor, podríamos decir que todo está ralentizado y por tanto, el paso del tiempo es más lento. Estos tiburones siguen “una estrategia evolutiva típica la de la "vida lenta", con edad reproductiva muy retrasada, pocas crías, y longevidad elevada».

Los dos escualos más grandes en el estudio medían 4.93 metros y 5.02 metros respectivamente, los que se calcularon edades de 392 años.

Adicionalmente, estos peces pueden esconder secretos claves para retrasar nuestro propio envejecimiento. El año 2015, Joao Pedro de Magalhaes, que es un investigador de la Universidad de Liverpool, lideró un estudio comparativo del genoma de la "ballena boreal" que reveló varios genes responsables de su extraordinaria longevidad y su capacidad para no enfermar a pesar de los años. “Cada especie tiene un truco diferente para lograr una vida larga y descubrirlos quizás nos permita aplicar ese conocimiento a las personas para combatir las enfermedades relacionadas con el envejecimiento”, explica el científico. “Por ello deberíamos estar haciendo un esfuerzo mayor en estudiar a los animales más longevos, incluido el tiburón de Groenlandia”, resalto el doctor Collado

Tanto Magalhaes como Collado piensan que los “trucos biológicos” de estos tiburones, animales de sangre fría, pueden ser menos aplicables a los humanos que los que se puedan extraer de otros mamíferos extraordinarios, como el "Ratón Triple", creado en un laboratorio del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas para vivir un 40% más de lo normal, o el mítico "Ratopín rasurado", que es un roedor africano que no sufre de tumores, gracias a una variante del ácido hialurónico, el que por cierto ya se utiliza para elaborar productos antienvejicimiento en humanos. Es uno de los mamíferos más raros del mundo y posiblemente uno de los más feos, pero todos podríamos envidiarle. Es el "ratopín rasurado", un roedor sin pelo que vive bajo tierra en las sabanas de África, se organiza en colonias como las hormigas, nunca bebe agua y, sobre todo, es el único animal conocido que no sufre del cáncer. Un reducido grupo de investigadores de varios países estudia a esta criatura capaz de vivir hasta treinta años, un récord absoluto entre roedores , en busca de nuevas claves para prolongar la vida de los humanos.

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Ratopín Rasurado o Rata Topo Desnuda (Heterocephalus glaber) de Twitter.

No es casualidad que todo esto suceda en las gélidas aguas del Ártico. En este mismo océano vive el animal más longevo del mundo, la almeja de Islandia, (Arctica islandica) que se dice supera también los quinientos años de vida. 

Existen  descubrimientos de antiguas puntas de arpones de marfil en ballenas vivas en 1993, 1995 y 1999, es la ballena boreal, (Balaena mysticetus) lo que ha propiciado el interés de biólogos y sus investigaciones adicionales basadas en las estructuras del ojo de las ballenas, llegando a la conclusión fiable de que por lo menos algunos individuos han vivido de entre 150 a 200 años, lo que les convertiría en los vertebrados más longevos, pero hay un antecedente ocurrido en el año 2007, en el que  un arpón del siglo XIX fue arrancado de la piel de otro de sus habitantes,  con lo que se demostró que tenía 211 años, lo que le convirtió en el mamífero más longevo de la Tierra.

La Vida Eterna es uno de los temas que más apasionó a los antiguos, con Alquimia o búsqueda de fuentes de agua que otorgaran la inmortalidad, humanos que buscaron pociones mágicas y remedios milagrosos, pero que hasta donde se sabe fracasaron,  ahora la ciencia se ocupa de buscar encontrar los secretos de las especies animales que logran un mayor periodo de longevidad y tratar de encontrar la manera de hacer que el lapso de vida humana se prolongue.

Quizás el descubrimiento y uso de las nuevas herramientas tecnológicas nos lleven a la posibilidad de encontrar nuevos elementos para reformar las perspectivas de antaño, y fortalecer logros posibles, en la consecución de mejorar la calidad de vida, de organismos que superen los tiempos naturales de la existencia, según la especie que se trate. 

Este microscopio cuántico es un avance que pareciera salido de una novela de ciencia ficción, pero que ya es una realidad, por cierto, que iniciará apenas con su desarrollo, lonque llevara a la humanidad por senderos antes no transitados. Ya se verá.