El ADN de los cloroplastos

September 22, 2009

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Chloroplastos

Anteriormente en unos de mis posting presenté a las mitocondrias, orgánulos responsables por proveer energía celular en forma de ATP. El posting fué en torno a que estos orgánulos poseen un genoma o sea un contenido de ADN, algo en si sosprendente, ya que estamos acostumbrados a la noción de que el ADN está contenido en el nucleo de la celula organizado en forma de cromosómas. Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas tomar lugar la fotosíntesis. La estructura de estos orgánulos es relativamente simple, están formados por dos membranas concéntricas,contienen vesículas llamadas tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía de la luz solar en energía química o sea la creación de ATP y la reducción bioquímica de NADP a NADPH. A esta conversión de la energia de la luz del sol en energía química y a la reducción bioquímica de NADP a NADPH es lo que hemos definido como fotosintesis. Asombrosamente los cloropastos también poseen un genoma o contenido relativamente bien definido y característico de ADN. Las moléculas de ADN en los cloroplastos son relativamente bien grandes ( entre 120000 a 170000 bases de pares). Este ADN de los cloropastos presenta alrededor de 120 genes muy bien definidos. La inmensa mayoría de estos genes codifican por enzimas y proveen instrucciones de como realizar el proceso de fotosintesis. El ADN de los cloroplastos y sus genes codifican en su mayoría por proteinas de la clase redox que juegan un papel esencial en el transporte electrónico. El ADN contenido en los cloroplastos es llamado plastoma. El ADN de los cloroplastos es escrito como cpADN, el ADN contenido en las mitocondrias es escrito como mtADN. Ambos ADNs son completamentes diferentes en propósito y organización del ADN nuclear contenido en los cromosómas. A diferencia del ADN mitocondrial que solo se trasmite via materna a la descendencia, el ADN  de los cloroplastos puede ser heredado via materna o paterna. El origen de los cloroplastos al igual que el de las mitocondrias también es considerado endosimbiótico en naturaleza. La endosimbiosis es una relación estrecha y mutuamente ventajosa entre especies, en la que los individuos de una especie residen dentro de las células de la otra especie. Se considera que tanto las mitocondrias como los cloroplastos eran originalmente bacterias independientes que establecieron relaciones endosimbióticas con otras bacterias u organismos en los cuales penetraron. La idea del origen endosimbiótico de estos orgánulos está basada en el hecho de que tanto los genomas de las mitocondrias como el de los cloroplastos son muy similares a genomas de bacterias muy primitivas. Yo personalmente no creía en la endosimbiosis un tiempo atrás, en mi opinión era mala ciencia traida por los pelos, el relato del Genesis bíblico sería más mas confiable en comparación. Ahora comprendo plenamente que muchos orgánulos de la celula Eucariota fueron bacterias primitivas. El punto es que ya tenemos ADN cromosómico nuclear, ADN en las mitocondrias y ahora en los cloroplastos.


La W de la ecuación de Ludwin Boltzman

September 19, 2009

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BoltzmannEn mi posting anterior no hubo intención alguna de introducir el concepto de entropía, es un tema abstracto y dificil de atrapar, aún asi una ley fundamental de la física y la información. La intención fue solo mostrar la tumba de Ludwin Boltzman y la lápida que contiene su famosa ecuación . Esa fué mi intención original, solo mostrar la ecuación escrita en su lápida , lo cual me pareció algo inusual y digno de mostrarse. He recibido muchos correos electrónicos con innumerables preguntas en torno a esta ley, algunas las he respondido de modo personal en el mejor modo posible, el más simple. En muchos de estos correos me preguntan si la W contenida en la ecuación se refiere a la variable trabajo. No, esa W no se refiere en modo alguno a trabajo. Esta W no es mas que el conjunto de todos los posibles microestados o configuraciones de los atomos de un gas que se corresponden al estado  macroscópico de un sistema , o sea W se refiere a todos las posibles conjuntos de propiedades en un gas tales, como las posiciones y velocidades particulares de los átomos. No fué mi intención de modo alguno introducir un concepto como la entropía en este blog. Pero es bueno ver un grupo de personas tratando de entender uno de los mas elusivos conceptos de la ciencia. Desgraciadamente, cuando tomamos cursos de termodinámica nos relacionan y reducen la noción de entropía a algun grado de desorden. Es cierto que la entropía implica incremento en el desorden, pero no creo que ese sea el modo mas conveniente o apropiado de introducir este principio. Recuerdo que muchos de mis compañeros de Ingeniería Química de la CUJAE, carrera que no terminé debido a que marché de Cuba, nunca entendieron este concepto por culpa de esta clase de introducción reduccionista. Entropía , en mi opinión, debe ser presentado en primera instancia, como calor degradado , o sea incapaz de realizar algun trabajo útil a diferencia de la llamada energía libre.


Epitafio de Ludwig Boltzmann

September 17, 2009

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En la tumba de Ludwin Boltzman aparece en la parte superior de la lápida su ecuación de la entropía S = k log W , ecuación que relaciona magistralmente los conceptos de entropía y probabilidad. Para aquellos tiempos el logaritmo neperiano era representado por log. Asi que no hay error de ninguna clase. Es importante entender que esta ecuación de algun modo condensa toda una vida de trabajo y dedicación. No lo puedo negar,  para mi fue una sorpresa enorme que la ecuación estuviese incluida en su tumba. Me ha tomado horas decidir publicar la foto, pero creo que si lo amerita.

tumba


Werner Heisenberg y su disertación doctoral.

September 16, 2009

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En mecánica cuántica el principio de incertidumbre de Heisenberg expone que no se puede determinar, simultáneamente, ciertos parejas de variables físicas, como pueden ser, la posición y la velocidad de una partícula. Por lo tanto, mientras más empeño pongamos en determinar la posición de una partícula, menos conoceremos su velocidad y viceversa. Este principio fue enunciado por Werner Heisenberg en 1927. Esta noción es extraña y en ocasiones desconcertante para nosotros. La siguiente historia relacionada con su autor y la discusión de su trabajo de disertación doctoral  también califica como desconcertante como menos.

Esta historia me la mandó un amigo meses atrás, no la reproduzco literalmente, introduje algunos cambios formales,  ignoro su procedencia o de donde la extrajo, pero yo he sabido por largo tiempo que Werner Heisenberg había enfrentado graves problemas en la discusión de su disertación doctoral , por años he sabido eso. Arnold Sommerfeld fue un físico reconocido que actuó como mentor y puso mucha fe y esfuerzo en promover la carrera de Heisenberg. Wilhelm Wien fue un reconocido físico experimental ganador del premio nobel, o sea que la historia tiene todos los elementos de haber sido real. Nuevamente ignoro las fuentes de este relato, pero otros amigos me han confirmado que la presentación de la disertación doctoral por Heisenberg fué todo un “desastre” y que es una historia bien conocida en el mundo de la física su incapacidad de responder preguntas elementales en torno a instrumentación usada en el estudio precedente a la disertación,  hasta hace pocas semanas ignoraba estos detalles. Mi amigo obtuvo este relato via correo electrónico, meses atrás de otro amigo que a su vez la recibió de otro. Repito, el relato tiene todos los elementos de veracidad y consistencia .

Heisenberg fue un genio que de algun modo era un teórico que detestaba la física experimental. Werner Heisenberg fue un miembro del pequeño grupo de teóricos que forjó la revolución de la mecánica cuántica en la física durante la primera mitad del siglo xx. Tenía poco más de veinte años cuando comenzó sus aportes a esta nueva área que revolucionaría nuestro modo de ver al mundo. Su director en la Universidad de Munich, Arnold Sommerfeld, reconoció el genio de Heisenberg e hizo todo lo que pudo para promocionar su carrera. Cuando llegó el momento de presentar su tesis doctoral, Heisenberg ya había resuelto algunos problemas teóricos en el área de la mecánica cuantica de enorme dificultad, pero su actividad en el laboratorio había sido muy pobre, casi inexistente. Había para la época cierta tensión en el departamento de física de Munich entre Sommerfeld y el profesor de física experimental, Wilhelm Wien. El profesor Wien rechazaba la actitud “liberal” de su colega con respecto a los candidatos a Doctor en sus trabajos de investigación. No siendo un teórico en absoluto, Wien había obtenido su premio Nobel en 1911 por sus estudios experimentales sobre la radiación de objetos calientes, y observaba con cierto desdén las revolucionarias nociones que estaban erosionando los cimientos de la física clásica. Wien había planteado a Heisenberg un problema, como parte de su curso de doctorado, que implicaba la medida de las longitudes de onda de las líneas del espectro del vapor de mercurio, desdobladas en dos componentes bajo la acción de un campo magnético . A Heisenberg se le dio un instrumento científico para cumplir esta meta,  un interferómetro .  Más tarde, él afirmó que no se le había dicho que podía hacer uso de los talleres del departamento y por ello había tratado de montar su experimento con trozos de madera sacados de cajas de cigarros. Esto había provocado la  ira justificada del profesor Wilhelm Wien. Además  Heisenberg, muy probablemente, en su actitud y proceder no había ocultado su fuerte preferencia por el trabajo teórico y su desden por la física experimental. Actitud y proceder de  Heisenberg que no pasaron desapercibidas y que por supuesto el profesor Wilhelm Wien tomó como un agravio personal.

Desgraciadamente para Heisenberg el  profesor Wilhelm Wien jugó un papel crucial en el examen  para su  doctorado . Werner Heisenberg posteriormente relató la historia a Thomas Khun  reconocido historiador de la ciencia. El recuento que proporcionó es el siguiente:

Al principio, el examen había ido bien, pero entonces llegó el turno de Wien:
Yo no me había ocupado, como debería haberlo hecho, de las cuestiones principales concernientes a mi ejercicio experimental. En el examen, Wien me preguntó por el poder de resolución (la mínima diferencia en longitud de onda que podía discriminar el instrumento) del interferómetro  … y esto era algo que nunca había estudiado. Por supuesto, durante el examen traté de deducirlo, pero en este corto tiempo no pude dar con ello. Entonces él se irritó y preguntó por el poder de resolución de un microscopio. Como yo no lo sabía, preguntó por el poder de resolución de un telescopio y yo tampoco lo sabía. De modo que me preguntó sobre el funcionamiento de una batería de plomo, y yo tampoco lo sabía … No estoy seguro de si quería suspenderme. Probablemente tuvo después una acalorada discusión con Sommerfeld.

La actuación de Heisenberg había sido simplemente ridicula  ya que las preguntas de Wien habian sido básicas y elementales,  de naturaleza práctica, preguntas que cualquier estudiante de intelecto y formación regular hubiera podido responder con exito. A los candidatos a doctor en Alemania se les daba una única calificación por su capacidad combinada en física teórica y experimental y, por lo tanto, Wien y Sommerfeld tuvieron que llegar a una solución de compromiso. La evaluación de Wien contenía la frase “ignorancia enciclopédica”, mientras que Sommerfeld aludía en su informe al “genio único” del candidato . La máxima calificación era uno y la peor era un cinco, de modo que a Heisenberg se le dio la media entre ambas: un tres, un aprobado por los pelos como bien decimos en Cuba.


Fred Hoyle entrevistado por Brig Klice en el Instituto de Astronomía

September 14, 2009

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Siempre me he cuestionado seriamente cuando Fred Hoyle comenzó a creer que la panspermia era una idea viable para explicar la aparición de la vida en nuestro planeta. Sabía que desde muy joven Hoyle dudó de las ideas Darwinistas, pero no tenia idea cuando adoptó la panspermia como hipótesis. En esta entrevista encontré mi respuesta a la interrogante . Es importante explicar que solo traduje y publiqué las dos primeras preguntas de la entrevista, eran las respuestas significativas a mi interrogante. En los próximos artículos presentaré otras partes de la entrevista que muestran idea básicas y angulares de Hoyleen en torno a como la vida apareció en nuestro planeta. Por ahora ya se con certeza, que el rechazo temprano de Hoyle de las ideas de Darwin no significó de modo alguno el abrazo automático de las ideas de la panspermia. También ahora se que el joven Hoyle rechazó la idea de panspermia por muchos años por considerarla un sinsentido.

Fred Hoyle entrevistado por Brig Klice en el Instituto de Astronomía , Cambridge , Inglaterra, el 5 de julio de 1996

Acorde a su reputación, Fred Hoyle puede ser en ocasiones brusco e irracible con amateurs como yo. Durante la entrevista, fue todo lo contrario, fue amistoso y tolerante, aún más fue generoso. En tres ocasiones fue a la pizarra para ilustrar o explicar un punto o argumento. El parecía especialmente cómodo por la presencia de una tercera persona en la entrevista y ocasionalmente se dirigiría a ella. Obviamente , ella y él anteriormente habian discutido anteriormente algunos de estos temas. Esta tercera persona era su nieta Nicola Hoyle que como su padre  era una baterista en una banda de jazz.

Usted promueve la idea de panspermia y la teoría del estado fijo del universo, ambas ideas son solos aceptadas por una pequeña minoría de científicos. Aunque la primera teoría es biológica y la segunda es cosmológica , ambas teorías tienden a soportarse una o la otra. Algunos críticos han sugerido que su interés en una fue un acto calculado y no espontaneo para soportar la otra. Es esto cierto?

No , no, yo no trabajo de ese modo. Nunca he trabajado de ese modo! Yo siempre mantengo mis problemas en departamentos muy bien separados . Nosotros tuvimos un astronomo famoso llamado James Beans. El tuvo la idea que las estrellas serian inestables si sus medios de producir energía no fueran consistentes con un grupo muy restrictivo de criterios.James fue un excelente matemático que hizo excelentes trabajos en otras areas. El hizo uso de esta idea consistentemente en un enorme libro llamado Astronomía y Cosmografía , el cual fue imprimido por Cambridge Press, y como resultado de ese enfoque tan restrictivo, él obtuvo todos los resultados erróneos. Como estudiante de Doctorado, me di cuenta que si tratas de hacer todo absolutamente  consistente, la penalidad a pagar es estar errado en todo. Si estas errado en una cosa entonces estas errado en todo lo demás. Siempre mantengo todos mis problemas separados y a prueba de errores.

Cuales fueron sus primeras influencias biológicas?

Un aspecto afortunado es que mi padre fué un directo creyente en las ideas de Darwin. El solía decirme que la idea de la evolución era la idea mas importante de la ciencia. Yo decía que no , que Newton y su mecánica era lo más importante. Mi padre intentó explicarme las idea de Darwin con muy pobre resultado. El era un hombre de pobre educación , mas bien autodidacta. Quizás el no hizo un buen trabajo. El punto es que a muy temprana edad comenzé a dudar de la teoría de la evolución por selección natural . Simplemente no creí en esta teoría. En Cambridge me hice amigo de un irlandes del norte llamado George Carson. El estaba estudiando para obtener su PhD en botánica. El también era muy ecéptico de las ideas de la evolución biológica por selección natural. El siempre sostuvo la idea que con un tratamiento matemático apropiado sería revelado lo erroneo de las ideas de Darwin. Para esa época estas ideas eran solo ideas muy independientes de ideas muy posteriores. En esa tiempo no estaba para nada relacionado con las ideas de panspermia, es más no creía en esa noción, pensé por muchos años que era una idea descabellada. No fué hasta 1975 que me vi envuelto seriamente con esta teoría,  pero no antes.


Don Fawcett (1917-2009): Descubriendo los secretos mas ocultos de la naturaleza.

September 7, 2009

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La biología celular le debe muchos de sus grandes descubrimientos al microscopio electrónico y a hombres que dedicaron su vida al uso de este instrumento científico con el propósito de “arrancarle a la naturaleza sus secretos mas preciados y ocultos” . Don Wayne Fawcett perteneció a esa clase de hombres, fué sin lugar a dudas un pionero en el uso del microscopio electrónico y uno de los grandes estudiosos de la organización de las celulas y tejidos usando este preciado instrumento que nos ha permitido visualizar estructuras nuncas antes vistas. Fawcett ha muerto en su casa en Missoula, Montana, el 7 de mayo del 2009 a la avanzada edad de 92 años. Don Wayne Fawcett nació y se crió en un ambiente rural en el estado de Iowa, donde su familia por generaciones se habia dedicado a la ganaderia. Se educó en Boston, donde combinó el estudio formal con investigaciones propias de él, algo bastante inusual para aquellos tiempos y aún para esta epoca. Normalmente los estudiantes en nuestros tiempos, aún en Graduate School, solo se preocupan con los aspectos formales de su educación. Es altamente inusual encontrar estudiantes dispuestos ir la extramilla , y desarrollar sus propios experimentos e investigaciones al margen de los requerimientos formales para obtener su grado académico. Para eso se necesita la motivación de un verdadero científico, para eso se necesita ser un Fawcett.  Al menos esa es mi apreciación personal. Incluyo en mi blog un artículo en formato PDF acerca de Fawcett, por supuesto en lenguage inglés obtenido en el PLoS de Biología, en la edición de Agosto del 2009. De esta clase de hombres necesitamos en nuestros predios académicos, desgraciadamente constituyen la excepción y no la regla.

Obtenga la publicación original en formato PDF desde mi blog.

Citation: Marincola E (2009) Don Fawcett (1917–2009): Unlocking Nature’s Closely Guarded Secrets. PLoS Biol 7(8): e1000183. doi:10.1371/journal.pbio.1000183
Published: August 25, 2009
Copyright: © 2009 Elizabeth Marincola. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

* E-mail: emarincola@societyforscience.org


Charles Babbage y su corrección a Alfred Tennyson

September 5, 2009

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CharlesBabbage

Charles Babbage fue un matemático, científico y un pionero de la computación considerado algo inusual por sus contemporáneos y no sin razón . Diseñó e implementó de modo erróneo y parcial una máquina a vapor para realizar operaciones numéricas a alta velocidad. Fue un hombre de genio singular con un carácter impredecible y mercurial. Charles Babbage en una ocasión contactó al poeta Alfred Tennyson con relación al poema escrito por éste , conocido como “La visión del pecado”. Babbage en términos muy amables pero excepcionalmente críticos le hizo notar que ” leyendo su hermoso poema noté un verso que expresaba:

Llena la copa, llena el recipiente:
ten un animar antes del lamento:
Cada momento muere un hombre,
Cada momento un hombre es nacido.”

Charles Babbage le hizo amablemente la siguiente rectificación a
Alfred Tennyson: ” Si su premisa fuera cierta, la población de nuestro planeta fuera constante en el tiempo, algo que usted sabe que no ocurre. La realidad es que el ritmo de nacimientos supera con creces al número de muertes en condiciones normales. Yo le sugiero una versión revisada de su poema en la que exprese esta realidad. Yo le sugeriría que usted escribiera algo asi como:

Cada momento muere un hombre,
Cada momento 1 1/16 de hombre es nacido.”

Solo imagino la sorpresa y el rostro de Alfred Tennyson al recibir estas “correcciones” a su poema. De más está decir que el poema nunca fué corregido, algo que Charles Babbage tomó como un insulto y “evidencia contundente” de cuan ignorante puede ser un poeta. Definitivamente Babbage era inusual.