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10 Reversiones científicas del mundo como lo conocemos
Ya sea descubierta en la naturaleza o hecha por el hombre, cada uno de estos cambios científicos cambia alguna propiedad de la vida como la conocemos. Algunos de ellos son simplemente caprichos interesantes de la naturaleza, mientras que otros pueden tener implicaciones profundas sobre cómo viviremos nuestras vidas.
10 Acústica de inversión de tiempo
Todos hemos escuchado ecos típicos, pero la verdadera inversión de sonido no existe en la naturaleza. Por ejemplo, con la inversión exacta del sonido, si grita "hola", volverá a aparecer como "olleh", con la onda de sonido viajando precisamente hacia su boca en lugar de propagarse por el aire como lo haría normalmente. Este tipo de tecnología tiene muchos usos, como romper los cálculos renales, rastrear vehículos submarinos y traducir un altavoz a múltiples idiomas para diferentes oyentes.
Pero uno de los usos más interesantes sería desde el punto de vista de la defensa nacional. Al convertir sus cuerpos en dispositivos de guía, esta tecnología de inversión acústica puede usarse para aturdir a los terroristas que se encuentran buceando en el océano para entregar explosivos. Una forma de hacerlo sería aumentar y devolver el sonido de su equipo de respiración bajo el agua. El fuerte ruido los marearía y desorientaría. Probablemente sería doloroso, también. Pero el eco se enviaría de manera tan precisa que no dañaría a otras personas, animales o equipos cercanos al objetivo.
9 Reversión genital masculina / femenina
En una primera etapa evolutiva para el reino animal, los científicos han descubierto insectos en cuevas brasileñas excepcionalmente secas, donde las hembras tienen órganos sexuales similares a penes llamados ginosomas y los machos tienen estructuras similares a vaginas conocidas como falosomas. Este es un cambio de rol extremo entre los sexos que probablemente incluye a las hembras que obligan a los machos reacios a aparearse durante 40-70 horas a la vez.
Estos insectos son todos del género. Neotrogla. Los adultos miden entre 2,7 y 3,7 milímetros (0,11 a 0,15 pulgadas) de largo. Los gynosomas, o penes femeninos, son aproximadamente una séptima parte de los insectos. Es como un hombre con una altura de 175 centímetros (5'9 ") que tiene un pene de casi 25 centímetros (10 pulgadas) de largo.
Después de insertar su ginósoma en el falosoma del macho, la hembra NeotroglaLos globos de órganos sexuales con una cubierta espinosa para anclarse firmemente a su compañero. El largo período de copulación permite una mayor transferencia de semen desde el macho.
Los investigadores parecían estar particularmente interesados en cómo los hombres Neotrogla Reaccionaría al apareamiento coercitivo, que es otro cambio de rol inusual en estas especies de insectos. Con otras especies, las hembras coaccionadas eliminarán el semen de los machos que no les gustan, o recibirán deliberadamente esperma de otros machos que les gustan. Pero el Neotrogla los machos no reciben huevos de sus parejas, por lo que no tienen una manera de tomar represalias, especialmente porque las espinas del ginosoma femenino las unen.
8La máquina de sonido unidireccional
Todas las ondas de sonido poseen una propiedad llamada "simetría de inversión de tiempo". Si envía una onda de sonido a través del aire en una dirección, se puede devolver de la misma manera. Entonces, si puede hablar con alguien, ellos pueden responderle, y cada uno escuchará al otro.
La simetría de inversión de tiempo también funciona con otras ondas, incluida la luz visible y las ondas de radio. Sin embargo, con las ondas de radio, los científicos descubrieron cómo hacer girar los electrones en una sola dirección utilizando materiales magnéticos. Esto rompe la simetría de inversión de tiempo, para que las ondas de radio que transmiten nuestras canciones favoritas no vuelvan a las torres de transmisión.
Hasta hace poco, sin embargo, los científicos no sabían cómo controlar la dirección de las ondas de sonido a través del aire para poder escuchar sin ser escuchado. Querían crear una versión de onda de sonido de un espejo unidireccional, que sería una excelente manera de espiar a las personas. No en vano, esta investigación fue financiada por el gobierno de los Estados Unidos.
Usando esos fondos, un equipo de la Universidad de Texas en Austin ideó una solución ingeniosa. Construyeron un circulador acústico, un dispositivo que es como una estrella de mar con tres brazos. Los brazos son tubos con micrófonos al final para grabar el sonido que fluye a través de una cavidad en forma de anillo en el cuerpo central. Tres ventiladores en la cavidad operan a una velocidad que hace que el sonido se mueva solo en una dirección.
Entonces, si incrustaras una pared con varios de estos circuladores, podrías escuchar la actividad del otro lado sin que nadie te escuche. Estos dispositivos pueden aislar el sonido en aviones, estudios de música, submarinos y más. También pueden hacer que las máquinas de sonar y ultrasonido sean más precisas.
7Unboiling Un Huevo
En un proceso que lleva solo unos minutos, los científicos han descubierto cómo desbobinar las claras de huevo. Agregaron urea, un componente importante de la orina, para disolver las claras de huevo, y luego hicieron girar la mezcla líquida resultante a alta velocidad en un dispositivo de fluido de vórtice. Pero no lo hicieron para que pudieras cambiar tu orden de desayuno de huevos hervidos a revueltos o una vez más fácil sin romper huevos nuevos. En cambio, este descubrimiento tiene el potencial de transformar los procesos de fabricación que pueden reducir los costos del tratamiento del cáncer y la producción de alimentos.
Los científicos comenzaron a hervir claras de huevo a 90 grados centígrados (194 ° F) durante 20 minutos para hacerlos extremadamente duros. Esto hace que las proteínas individuales de las claras de huevo transparentes y pegajosas se conviertan en enredos dentro de las claras de huevo hervidas. "Ese proceso se llama 'agregación'", dijo el investigador Gregory Weiss de la Universidad de California en Irvine. "Esto nos vuelve locos, como científicos, porque es muy difícil desentrañar [las proteínas] más tarde. "A menudo, tenemos esta proteína que queremos estudiar, y sale, y son simplemente idiotas".
Aparte de demostrar cómo funciona este proceso, los huevos de gallina son realmente irrelevantes.Como lo explicó Weiss, "el verdadero problema es que hay muchos casos de proteínas gomosas en las que pasas demasiado tiempo raspando tus tubos de ensayo, y quieres algún medio para recuperar ese material". Usando su procedimiento, los científicos pueden desenmarañar suavemente Las proteínas son mucho más rápidas y más baratas que los métodos anteriores, que tardaron unos cuatro días. Esto es importante para cualquier empresa de biotecnología que necesite plegar proteínas.
6Reversal de enlaces emocionales a recuerdos
Hemos discutido previamente cómo los científicos alteraron genéticamente las células cerebrales individuales de los ratones para que un rayo de luz activara y desactivara la actividad celular. Esta técnica se llama optogénica. En su primer experimento, los investigadores plantaron recuerdos falsos en el cerebro de estos ratones y luego activaron el recuerdo de esos recuerdos con un rayo de luz. Ahora, los científicos están llevando la optogénica al siguiente nivel al alterar el contenido emocional de una memoria. Pueden convertir una asociación negativa con una memoria en una positiva y viceversa.
Cada memoria tiene componentes que se almacenan en diferentes áreas del cerebro. Por ejemplo, el contexto de una memoria (como cuando sucedió algo) se almacena en el hipocampo del cerebro, mientras que la parte emocional de esa memoria se conserva en la amígdala.
Para probar si podían cambiar la emoción relacionada con la memoria de estar en una ubicación específica, los investigadores dieron a los ratones machos la experiencia positiva de conocer a una hembra o la experiencia negativa de recibir una pequeña descarga eléctrica. Luego, los científicos trasladaron los ratones a una nueva ubicación y utilizaron un rayo de luz para activar esa memoria. Pero esta vez, cada ratón recibió la experiencia emocional opuesta. Los ratones machos que primero tuvieron el placer de conocer a hembras ahora se sorprendieron cuando se activó ese recuerdo, y los ratones machos que se sorprendieron originalmente atraparon a las chicas en esta ocasión.
Según cómo reaccionaron los ratones una vez en la primera ubicación, parecía que las emociones vinculadas a la memoria habían cambiado. Por ejemplo, los ratones que se sorprendieron originalmente tenían menos miedo en ese mismo lugar y comenzaron a buscar un ratón hembra.
Sin embargo, solo funcionó si activaban las células del cerebro en el hipocampo, donde se almacenaba el contexto de la memoria. No funcionó si activaban las células cerebrales en la amígdala, donde se localizaba la emoción asociada con un recuerdo.
5Reversión de continentes individuales en un supercontinente
El último supercontinente fue Pangea, cuando los dinosaurios vagaban por la Tierra. Antes de eso, otros tres o cuatro supercontinentes se habían formado durante la historia multimillonaria de nuestro planeta.
Los científicos saben que los continentes de la Tierra se mueven de forma continua, lentamente a la deriva y se rompen como piezas de un rompecabezas porque se apoyan en placas tectónicas cambiantes. "Los continentes en estas placas generalmente se mueven ... al ritmo que crecen tus uñas", dijo Ross Mitchell, de la Universidad de Yale. Así que puede llevar cientos de millones de años para que se forme un nuevo supercontinente.
Eso no ha impedido a los científicos hacer predicciones sobre el nuevo supercontinente, a pesar de que los humanos probablemente no estarán cerca para verlos realidad. Posiblemente en 50-200 millones de años a partir de ahora, algunos científicos predicen que el próximo supercontinente será Amasia, la fusión de América y Asia. ¿Pero dónde se formará este supercontinente?
La primera teoría, la introversión, dice que Amasia cerrará el Océano Atlántico para formarse donde una vez Pangea descansó a lo largo del ecuador. La segunda teoría, la extroversión, dice que Amasia cerrará el Océano Pacífico para formar un supercontinente a lo largo del ecuador en el otro lado del mundo.
Sin embargo, una teoría más reciente de la introversión dice que los nuevos supercontinentes siempre se forman en ángulos rectos con sus predecesores. Al parecer que los continentes se desplazan hacia el norte, Amasia se formará en el Polo Norte cerrando el Océano Ártico y el Mar Caribe. Al analizar la firma magnética de las antiguas rocas fundidas, que se congelan en su lugar apuntando hacia el norte como una brújula, los investigadores pueden determinar cómo estas rocas han cambiado con el tiempo y dónde se moverán las masas de tierra para formar el próximo supercontinente. Su teoría es consistente con que Pangea se encuentra en un ángulo recto con respecto a donde su predecesora, Rodinia, se dividió. Rodinia, a su vez, se formó en ángulo recto con su predecesora, Nuna.
Más importante aún, la ubicación de estos supercontinentes puede ayudarnos a comprender dónde surgió la vida en diferentes puntos de nuestro planeta y cómo se movió sobre las masas terrestres. "Los continentes con registros fósiles similares probablemente comparten una ascendencia evolutiva", dijo Mitchell, "pero en realidad establecer un puente terrestre yuxtaponiendo esos continentes es encontrar la pistola humeante".
4 Reversión evolutiva de la Osedax
Previamente hablamos Osedax mucofloris (similar al Annelid que se muestra arriba), las "flores de moco que comen huesos". Estos gusanos rojos zombies, cada uno de aproximadamente una pulgada o dos de largo, se meten en los huesos de las ballenas muertas y secretan ácido para alimentarse de ellos. Luego los investigadores descubrieron que todos los gusanos en los huesos de ballena eran hembras. Los científicos no encontraron a los machos hasta que examinaron a una hembra con un microscopio. Vivían dentro de los tubos de las hembras los machos de larvas enanas, cada uno de aproximadamente 1 milímetro de largo. Cada hembra contenía un harén de 30-100 machos individuales.
"Estos machos no se alimentan", dijo el biólogo Robert Vrijenhoek. “Un macho vive toda su vida de la yema que fue provista por el huevo del cual salió el huevo. Este es uno de los pocos casos en el mundo animal donde los individuos que se reproducen sexualmente están apenas más desarrollados que los huevos. Es raro."
Pero se volvió aún más extraño cuando los científicos descubrieron una nueva especie de Osedax cuyos machos habían vuelto a un estado ancestral. En esta especie, las hembras eran aproximadamente del mismo tamaño que las hembras de otras hembras conocidas. Osedax especies. Sin embargo, los machos de las nuevas especies eran tan grandes como las hembras. Estos machos eran decenas de miles de veces más grandes de lo normal. Los científicos se sorprendieron con esta inversión evolutiva porque creían que los genes para crear adultos masculinos de tamaño completo habían desaparecido por falta de uso. A diferencia de sus contrapartes enanas, estos machos de tamaño completo se alimentan de huesos.
Los científicos nombraron a esta especie. Osedax priapus, después del dios de la fertilidad en la mitología griega porque los cuerpos de los machos parecen haber evolucionado para propósitos de apareamiento. Los machos enanos no tienen que ir a ninguna parte para aparearse porque están unidos permanentemente a los cuerpos de las hembras. Pero el más grande Osedax priapus los machos pueden extender sus cuerpos hasta 10 veces su tamaño normal para encontrar parejas. Los científicos no están seguros, pero creen que cuanto mayor sea Osedax priapus Los machos evolucionaron porque había menos Osedax femalEs competir por el espacio en algunos huesos de animales.
3Reversal del envejecimiento celular
Hemos discutido previamente las medusas inmortales, Turritopsis nutricula, que puede volver a una etapa inmadura de desarrollo si se daña. Si los humanos pudieran hacer esto, los adultos podrían revertir a los bebés según sea necesario para escapar de los estragos de la enfermedad. También hemos hablado sobre cómo la infusión de sangre joven en ratones revirtió el envejecimiento en estos animales. Si esto funcionaría para los humanos es la siguiente etapa de prueba que se realizará.
Un estudio realizado en la Universidad de California en Berkley analizó la reversión de la degeneración celular al inyectar células en ratones con SIRT3, una proteína que regula el envejecimiento. "El envejecimiento es solo una acumulación de daños", dijo la investigadora líder Danica Chen. “Si piensas de esa manera, entonces probablemente no sea reversible, porque las células ya están dañadas y ya no funcionan. Pero lo que mostramos aquí es que el daño inducido por el estrés oxidativo, de hecho, es reversible ”. Este daño ocurre porque las personas mayores no canalizan y usan el oxígeno en sus cuerpos de manera tan eficiente como las personas más jóvenes, lo que resulta en el envejecimiento.
No se trata de producir una fuente de juventud. Su aplicación práctica sería prevenir y tratar enfermedades degenerativas relacionadas con la edad como la artritis, el Alzheimer y las enfermedades cardíacas. SIRT3 también parece suprimir los tumores. Normalmente, cualquier cosa que regenera las células causaría la división celular y aumentaría el riesgo de cáncer. SIRT3 parece revertir el daño a nivel molecular. Por supuesto, no sabemos qué tan bien funcionará en seres humanos, especialmente a largo plazo. Este es el primer estudio que muestra que podemos revertir el envejecimiento celular, no solo retardarlo.
En otra prueba, los investigadores de Stanford lograron alargar los telómeros de las células de la piel humana, lo que invierte el tiempo (y el envejecimiento) en el reloj del telómero, lo que le da a esas células una vida más larga. Los telómeros son las secuencias de ADN que se repiten al final de los cromosomas. El objetivo final de esta técnica es tratar las enfermedades que resultan de los telómeros acortados.
2Reversal del efecto Doppler
El efecto Doppler describe el cambio en la frecuencia de las ondas de sonido o la luz a medida que se acerca o se aleja de la fuente. Un ejemplo común es el cambio en el tono de una sirena de ambulancia o silbato de tren, que suena más alto a medida que se acerca a usted (a medida que aumenta la frecuencia) y más bajo a medida que se aleja (a medida que la frecuencia disminuye). Al invertir el efecto Doppler, podemos comenzar a crear una tecnología de ocultación acústica.
En 2011, los científicos primero invirtieron el efecto Doppler óptico, que es necesario para desarrollar tecnología de capa de invisibilidad. Cuando vemos un objeto, realmente estamos viendo su luz reflejada. Entonces, para que un objeto se vuelva completamente invisible, tendríamos que doblar todas las longitudes de onda de la luz visible a su alrededor para que no produzca reflejo y no proyecte sombras.
Para doblar la luz alrededor de un objeto, ese objeto debe tener un índice de refracción negativo. Las ondas de luz se inclinan hacia atrás en lugar de moverse hacia adelante a través del objeto. Esto no ocurre en la naturaleza. Tenemos que crear materiales artificiales, llamados metamateriales, para controlar el camino de la luz.
Los materiales con un índice de refracción negativo también invierten el efecto Doppler. Normalmente, a medida que un objeto se acerca a nosotros, la frecuencia de la luz aumenta, desplazando las longitudes de onda hacia el extremo azul del espectro. Con un efecto Doppler inverso (que no ocurre en la naturaleza), la frecuencia de la luz disminuye, cambiando las longitudes de onda de azul a rojo cuando un objeto se acerca y de rojo a azul a medida que se aleja.
Esta inversión científica podría cambiar el mundo de muchas maneras. Ya hemos discutido algunas de las capas de luz, sonido, tacto y firma térmica que se están desarrollando o que ya están disponibles con la tecnología actual.
1El Chickenosaurus
El paleontólogo Jack Horner, otrora asesor técnico de Parque jurásico, está trabajando duro tratando de crear un chickenosaurus. En 2009, hizo un comentario en los medios de comunicación con la afirmación de que pretendía manipular los genes de los pollos para revivir algunos rasgos latentes de dinosaurios. Desde un punto de vista evolutivo, los pollos modernos son parte de la línea de dinosaurios velociraptor que tenían plumas cuando vivían desde hace 71 a 86 millones de años.
Con un peso máximo de 15 kilogramos (33 lb), los velociraptores eran pequeños dinosaurios parecidos a aves que podían crecer hasta una longitud de casi 2 metros (7 pies) y una altura de 0,5 metros (1,6 pies) en sus caderas. Aunque sus brazos eran demasiado cortos para volar, sus plumas sugieren que sus antepasados alguna vez pudieron volar.Este dinosaurio carnívoro tenía un hocico estrecho con aproximadamente 30 dientes serrados en sus mandíbulas, una cola y dos brazos que terminaban en manos, cada uno con tres garras curvas.
Son estas características, los dientes, la cola y los brazos, lo que Horner quiere aplicar ingeniería inversa a un pollo activando o suprimiendo los genes apropiados. De modo que el pico del pollo se convertiría en un hocico de dinosaurio con dientes, la cola se reactivaría y las alas del pollo se convertirían en brazos, posiblemente con manos y garras. Este animal no sería un dinosaurio sino un pollo modificado con características de dinosaurio.
Horner cree que este experimento enseñaría a la gente sobre la evolución. También puede tener aplicaciones médicas a medida que descubrimos lo que sucede cuando los genes se activan y desactivan. Pero el problema inicial fue localizar los genes apropiados para reactivar las características de los dinosaurios en un pollo. Hasta ahora, el equipo de investigación ha estudiado el desarrollo de colas en embriones de pollo, que luego se reabsorben.