septiembre 23, 2023

De la celula al universo

Universo observable

Observa la Vía Láctea a 10 millones de años luz de la Tierra. A continuación, desplácese por el espacio en dirección a la Tierra en sucesivos órdenes de magnitud hasta llegar a un alto roble a las afueras de los edificios del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Tallahassee, Florida. Después, comience a pasar del tamaño real de una hoja a un mundo microscópico que revela las paredes celulares de la hoja, el núcleo celular, la cromatina, el ADN y, finalmente, al universo subatómico de los electrones y protones.

Una vez que el tutorial se haya descargado completamente, aparecerá un conjunto de flechas que permiten al usuario aumentar o disminuir la magnitud de la vista en el modo Manual. Haga clic en el botón Auto para volver al modo Automático.

Observe cómo cada imagen es en realidad una imagen de algo que es 10 veces más grande o más pequeña que la que le precede o le sigue. El número que aparece en la parte inferior derecha, justo debajo de cada imagen, es el tamaño del objeto en la imagen. En la parte inferior izquierda aparece el mismo número escrito en potencias de diez, o notación exponencial. La notación exponencial es una forma conveniente para los científicos de escribir números muy grandes o muy pequeños. Por ejemplo, compara el tamaño de la Tierra con el de una célula vegetal, que es un trillón de veces menor:

¿Es el universo un cerebro?

Dirigido por Srigokul «Gokul» Upadhyayula, recién llegado a la cátedra de biología molecular y celular, el centro está construyendo sistemas de imagen que proporcionarán vídeo en tiempo real de las células vivas a los biólogos que quieran entender «cómo funciona la vida», dijo Upadhyayula a Seeker. Todavía está asombrado por el «universo microscópico que hay dentro de cada célula», dijo.

Upadhyayula y los cofundadores del centro -Betzig, Xavier Darzacq, Doug Koshland y Robert Tjian- esperan que se convierta en un centro de visualización, procesamiento de datos y análisis de primer orden, con una base de usuarios en todo el mundo y un modelo para otras universidades.

«Comprender la biología y su complejidad es probablemente una de las últimas fronteras humanas», afirma Upadhyayula. «Es la era de la exploración, pero en lugar de mirar las galaxias, estamos mirando las galaxias dentro de las células».

Universo célula cerebral

Izquierda: sección de cerebelo, con factor de aumento 40x, obtenida con microscopía electrónica (Dr. E. Zunarelli, Hospital Universitario de Módena); derecha: sección de una simulación cosmológica, con una extensión de 300 millones de años luz a cada lado (Vazza et al. 2019 A&A). Crédito: Universidad de Bolonia

El cerebro humano funciona gracias a su amplia red neuronal que se considera que contiene aproximadamente 69 mil millones de neuronas. Por otro lado, el universo observable está compuesto por una red cósmica de al menos 100.000 millones de galaxias. Dentro de ambos sistemas, sólo el 30% de sus masas están compuestas por galaxias y neuronas. Dentro de ambos sistemas, las galaxias y las neuronas se disponen en largos filamentos o nodos entre los filamentos. Por último, dentro de ambos sistemas, el 70% de la distribución de masa o energía está compuesta por componentes que desempeñan un papel aparentemente pasivo: el agua en el cerebro y la energía oscura en el Universo observable.

Partiendo de las características compartidas por ambos sistemas, los investigadores compararon una simulación de la red de galaxias con secciones de la corteza cerebral y el cerebelo. El objetivo era observar cómo se dispersan las fluctuaciones de la materia en escalas tan diversas.

Animación del átomo

«Patterning in Nature», un simposio de un día de duración en el Gimnasio Radcliffe, incluye una conferencia de Volker Springel, profesor de astrofísica teórica en el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg (Alemania), sobre la energía oscura y la materia oscura en el universo. Volker Springel (a la derecha) responde a las preguntas formuladas tras su conferencia.

A los ojos de los científicos de hoy en día, el orden de la naturaleza emerge en patrones grandes y pequeños, desde la vasta red cósmica hasta la disposición de los genes en los cromosomas, dijeron el viernes (30 de abril) autoridades de una serie de campos en el Instituto Radcliffe de Estudios Avanzados.

Los participantes, procedentes de numerosos países, se reunieron en el Gimnasio Radcliffe en un simposio científico de un día de duración para hablar de los patrones en el universo, en la disposición corporal de diversos vertebrados, del sistema esquelético y nervioso, del cerebro y del intestino, entre otros. Los ponentes procedían de Massachusetts, California, Nueva York, Alemania y Suiza.

Volker Springel, profesor de astrofísica teórica en el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg (Alemania), habló de los patrones en uno de los mayores contextos en los que se han detectado: el universo.