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Ciencia

Estudio da a conocer los grandes cambios inmunológicos en las embarazadas.

Jean Muñoz Iturriaga

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Los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford han completado la primera caracterización de los cambios meticulosamente temporales del sistema inmunológico en las mujeres que ocurren durante el embarazo.

Los hallazgos, que se publicaron el 1 de septiembre en Science Immunology, revelan que hay un reloj inmunológico del embarazo, los cuales ayudaría a predecir embarazos prematuros.

"El embarazo es un estado inmunológico único, encontramos que el momento de los cambios del sistema inmune sigue un patrón preciso y predecible en el embarazo normal", dijo el autor principal del estudio, Brice Gaudilliere, MD, PhD, profesor asistente de anestesiología. Aunque los médicos han sabido durante mucho tiempo que el sistema inmunológico de la madre embarazada se ajusta para evitar que su cuerpo rechace al feto, nadie había investigado el alcance completo de estos cambios ni preguntado si su sincronización estaba controlada estrictamente. "En última instancia, queremos ser capaces de preguntar," ¿Su reloj inmunológico del embarazo es demasiado lento o demasiado rápido? ", Dijo Gaudilliere.

La nueva investigación proviene del Centro de Investigación de Prematuridad March of Dimes de la Universidad de Stanford, que tiene como objetivo comprender por qué los nacimientos prematuros ocurren y cómo podrían prevenirse. Casi el 10 por ciento de los niños estadounidenses nacen prematuramente, llegando tres o más semanas antes, pero los médicos carecen de una forma confiable para predecir partos prematuros.

"Es realmente emocionante que exista un reloj inmunológico del embarazo", dijo la autora principal del estudio, Nima Aghaeepour, PhD, instructora en anestesiología, medicina perioperatoria y analgésica. "Ahora que tenemos una referencia para el desarrollo normal del sistema inmunológico durante el embarazo, podemos usar eso como una línea de base para futuros estudios para entender cuándo el sistema inmunológico de alguien no se está adaptando al embarazo de la manera que esperaríamos".

Investigaciones previas en Stanford y en otros lugares sugirieron que las respuestas inmunitarias inflamatorias pueden ayudar a desencadenar el parto prematuro. Si los científicos identifican una firma inmune de parto prematuro inminente, deben ser capaces de diseñar un análisis de sangre para detectarlo.

El estudio utilizó muestras de sangre recogidas de 18 mujeres que tenían embarazos a término. Cada mujer dio cuatro muestras de sangre: una durante cada uno de los tres trimestres del embarazo y una seis semanas después del parto. Se utilizaron muestras de un grupo adicional de 10 mujeres con embarazos a término para validar los hallazgos.

¿Cómo cada célula inmune experimenta el embarazo?


Los investigadores utilizaron la citometría de masa, una técnica desarrollada en Stanford, para medir simultáneamente hasta 50 propiedades de cada célula inmunológica en las muestras de sangre. Contaron los tipos de células inmunitarias, evaluaron qué vías de señalización eran más activas en cada célula y determinaron cómo reaccionaban las células a ser estimuladas con compuestos que imitan la infección con virus y bacterias.

El análisis de Aghaeepour et al. Reveló programas celulares completos, en lugar de mecanismos aislados, que caracterizaron la progresión cronológica de las adaptaciones inmunitarias durante todo el curso del embarazo. Crédito: Aghaeepour et al., Sci. Immunol. 2, eaan2946 (2017)

Con una avanzada técnica de modelado estadístico, introducida por primera vez en este estudio, los científicos describieron en detalle cómo el sistema inmunológico cambia durante el embarazo.

"Este algoritmo nos está diciendo cómo los tipos de células inmunes específicas están experimentando el embarazo", dijo Gaudilliere.

En lugar de agrupar las muestras de sangre de las mujeres por trimestre para el análisis, su modelo trató la edad gestacional como una variable continua, permitiendo a los investigadores explicar el tiempo exacto durante el embarazo en el cual cada muestra fue tomada. El modelo matemático también incorporó el conocimiento de la literatura científica existente sobre cómo las células inmunes se comportan en individuos no embarazosos para ayudar a determinar cuáles hallazgos tenían más probabilidades de ser importantes. El modelo mejoró la comprensión del sistema inmunológico al igual que el software de mapeo que sabe qué calles son de un solo sentido, proporciona mejores direcciones de conducción. "Si hay varios modelos que son estadísticamente equivalentes, estamos interesados ​​en el modelo que es más consistente con nuestro conocimiento existente de la inmunología", dijo Aghaeepour.

Esperanzas de encontrar 'Punto Justo'


El estudio confirmó características inmunes del embarazo que ya eran conocidas. Por ejemplo, los científicos vieron que las células asesinas naturales (Célula NK) y los neutrófilos han mejorado la acción durante el embarazo. Los investigadores también descubrieron varias características previamente no apreciadas de cómo el sistema inmunológico cambia, como el hallazgo de que la actividad de la vía de señalización STAT5 en células T CD4 + aumenta progresivamente durante el embarazo en un horario preciso, llegando finalmente a niveles mucho más altos que en individuos no embarazados. La vía STAT5 está involucrada en ayudar a otro grupo de células inmunes, las células T reguladoras, para diferenciar. Curiosamente, la investigación previa en animales ha indicado que las células T reguladoras son importantes para mantener el embarazo.

El siguiente paso será llevar a cabo una investigación similar utilizando muestras de sangre de mujeres que entregan a sus bebés prematuramente para ver donde sus trayectorias de función inmune difieren de lo normal.
"Estamos especialmente interesados ​​en entender más exactamente lo que está ocurriendo muy temprano y muy tarde en el embarazo", dijo Gaudilliere. "Nos gustaría ver si realmente hay un interruptor que podemos detectar, un punto dulce donde la desviación de la norma sería máxima con la patología".

"El sistema inmunológico no actúa de manera aislada, y ahora estamos muy interesados ​​en perfilar su interacción con otros aspectos de la biología de las madres, tales como su genética, el metabolismo y las comunidades microbianas del cuerpo para llegar a un reloj biológico holístico del embarazo , "Agregó Aghaeepour.

El trabajo es un ejemplo del enfoque de Stanford Medicine en la salud de precisión, cuyo objetivo es anticipar y prevenir la enfermedad en las personas y precisamente diagnosticar y tratar la enfermedad en los enfermos.

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Cómo los mosquitos cambiaron la historia de la humanidad

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Entre 1980 y 2010 la malaria acabó con la vida de entre 1 200 000 y 2 780 000 personas cada año, lo que supuso un aumento de casi el 25 % en tres décadas. Según el informe de la OMS correspondiente a 2017, la malaria mató a 435 000 personas (entre 219 millones de casos), de las cuales dos tercios eran menores de cinco años.

Esto significa que es muy posible que la malaria haya matado a más personas que cualquier otra enfermedad a lo largo de la historia.

El historiador Timothy C. Winegard estima en su último libro, The Mosquito: A Human History of Our Deadliest Predator] (El mosquito: una historia humana de nuestro depredador más mortífero), que las hembras de los mosquitos Anopheles han enviado al otro mundo unos 52 000 millones de personas del total de 108 000 millones que han existido a lo largo de la historia de la Tierra.

En el transcurso de la historia el daño provocado por estos minúsculos insectos ha determinado el destino de imperios y naciones, paralizado actividades económicas y decidido el resultado de guerras decisivas. Por el camino, han matado a casi la mitad de la humanidad.

El linaje exterminador de los mosquitos, compuesto por unas tres mil especies, ha desempeñado un papel más importante en la configuración de nuestra historia que cualquier otro organismo del planeta.

La malaria o paludismo se transmite entre los seres humanos a través de mosquitos hembras del género Anopheles, cuyas 465 especies formalmente reconocidas habitan prácticamente en todo el mundo. El de la fotografía, Anopheles gambiae, trasmite el plasmodio más peligroso, Plasmodium falciparum.

Florence Nightingale llamó a las marismas pontinas, cercanas a Roma, «el valle de la sombra de la muerte». Es algo que los cartagineses y los primeros pueblos bárbaros que atacaron Roma ya habían comprobado por sí mismos.

El fin de la segunda Guerra Púnica terminó en las llanuras de Regia con un enfrentamiento entre el general cartaginés Aníbal Barca y el joven Publio Cornelio Escipión el Africano. Aníbal fue derrotado en la batalla de Zama (202 a. C.), que significó el final de un conflicto que había durado diecisiete años.

El declive cartaginés había comenzado mucho antes en las ciénagas pontinas, cuando los mosquitos de la malaria se cebaron con las tropas cartaginesas. El insecto ayudó a proteger a Roma de Aníbal y sus hordas, y proporcionó un trampolín para que sus habitantes dominaran el Mediterráneo.

Los visigodos, dirigidos por el rey Alarico, fueron los primeros bárbaros en atacar Roma. En 408, sus ejércitos sitiaron la ciudad, que tenía aproximadamente un millón de habitantes, en tres ocasiones distintas. En 410, asedió la ciudad por tercera y última vez. Una vez intramuros, sus tropas emprendieron tres días de pillaje, violaciones, destrucción y muerte.

Satisfechos con los estragos y el saqueo, los visigodos abandonaron la ciudad y se dirigieron al sur, dejando tras de sí un rastro de sangre y ruinas. Aunque tenía previsto regresar a Roma para arrasarla de una vez por todas, cuando terminó la campaña del sur las fuerzas de Alarico estaban diezmadas por la malaria. El poderoso rey, el primero en saquear Roma, murió de malaria en el otoño de 410. El mosquito había vuelto a salvar Roma.

Derrotado por una coalición de visigodos y romanos cerca del bosque de las Ardenas en junio de 451, Atila giró sus vociferantes hunos hacia el sur y comenzó una rápida invasión del norte de Italia. A su paso sembraba el pánico, la destrucción y la muerte. Como habían hecho los espartanos en las Termópilas, una pequeña fuerza romana logró detener a los hunos que avanzaban en las tierras pantanosas cercanas al río Po. Unas inesperadas legiones de mosquitos entraron rápidamente en la batalla y frenaron el avance huno. Una vez más, el general Anopheles salvó Roma.

Recordando una página del memorándum del ayudante militar de Aníbal, Atila mantuvo una audiencia con el Papa León I. A pesar de la leyenda de un piadoso papa cristiano que convence al bárbaro Atila para que abandone el asalto de Roma y se retire de Italia, los feroces hunos de Atila habían sido derrotados otra vez por los insectos. La respuesta de Atila a la súplica del Papa no fue más que una artimaña para salvar la cara. Lo más prudente era que el rey de los hunos regresara a la alta estepa más allá del Danubio, fría y seca, donde Anopheles no podía seguirle.

Aunque Atila no murió víctima de la malaria como Alejando Magno o Alarico, dos años más tarde, en el año 453, murió de complicaciones desencadenadas por el alcoholismo agudo. La división y las luchas internas surgieron rápidamente, y los hunos tribales abandonaron su frágil unidad y desaparecieron de la historia.

El animal más mortífero de la historia


El primero de agosto, la editorial estadounidense Ruston puso a la venta el libro de Winegard. Este ensayo muestra cómo los mosquitos han sido durante milenios la fuerza más poderosa para determinar el destino de la humanidad y condicionar el moderno orden mundial.

La historia de la protección de Roma por ejércitos de mosquitos es una más de las muchas que cuenta Winegard, que a lo largo de su ensayo presenta a estos insectos no solo como una molesta plaga, sino como una fuerza de la naturaleza que ha cambiado el resultado de acontecimientos significativos en la historia humana.

Desde la antigua Atenas hasta la Segunda Guerra Mundial, pasando por la Guerra de Independencia de Estados Unidos, la estrepitosa derrota de los ingleses frente a Blas de Lezo en el sitio de Cartagena de Indias y la creación de Gran Bretaña, Winegard destaca momentos clave en los que las enfermedades transmitidas por mosquitos causaron que ejércitos enteros se derrumbaran, que grandes líderes enfermaran o que las poblaciones fueran vulnerables a invasiones.

Un sobreviviente maya de las epidemias de malaria posteriores a Colón recordaba: «Grande era el hedor de la muerte. […] Todos estábamos así. ¡Nacimos para morir!». Los seres humanos vivieron y murieron a causa de enfermedades transmitidas por mosquitos durante miles de años sin comprender cómo les llegaba la parca.

El enemigo parecía, lo sigue pareciendo, insignificante.The Conversation

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Ciencia

La incertidumbre que dejan los informes sobre el cambio climático: ¿Una opción para dudar?

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Pixabay

El año 2018 fue el cuarto año más caluroso de la historia moderna de la Tierra. La segunda década del siglo XXI está batiendo el récord de temperatura media global desbancando a la primera, que había superado la espectacular marca de los años anteriores.

El listón de temperaturas elevadas en nuestro planeta está llegando a límites escalofriantes. Los que seguimos (con preocupación) la evolución del clima global hemos observado cómo la Organización Meteorológica Mundial (OMM) ha informado que durante los últimos 22 años se han batido 20 récords de temperatura media.

La tendencia va en aumento: la Tierra acumula 400 meses seguidos de temperaturas superiores a la media histórica, sumando más de 33 años consecutivos por encima de la referencia del siglo XX.

Consecuencias de la actividad del ser humano


El cambio climático puede considerarse una certeza y ello supone una verdadera amenaza para el mundo que conocemos. Todo indica que se trata de una amenaza generada principalmente por la actividad industrial humana.

El informe especial Global Warming of 1,5 ℃ del IPCC, publicado a finales de 2018, no da lugar a dudas: estima que esta actividad ha aumentado la temperatura del planeta en aproximadamente 1 ℃ con respecto a los niveles preindustriales.

En unos pocos decenios la concentración de CO₂ en la atmósfera ha aumentado más del 30 %, superando los 400 ppm y batiendo el récord datado hace 3 millones de años. No se trata de una evolución natural del clima: la evidencia es abrumadora y el consenso de la comunidad científica es prácticamente unánime.

Supercomputadores para pronosticar el futuro


Sin embargo, así como el cambio climático pasado es avalado por el histórico de datos recogidos a lo largo del último siglo, para conocer el futuro no hay observación empírica posible.

Si queremos estimar los posibles escenarios a los que se enfrenta nuestro planeta, dependemos casi exclusivamente de complejos modelos de simulación. A su vez, estos se componen de un conjunto de submodelos desarrollados por centros como la NASA, la UK Met Office o el Beijing Climate Center.

Simulaciones empleando el modelo climático del Goddard Earth Observing System (GEOS-5) de la NASA. William Putman/NASA/Goddard

Estas simulaciones se rigen por un corpus teórico, es decir, un conjunto de teorías científicas, leyes y datos. Estos actúan como “reglas” que hacen que la simulación emule adecuadamente el sistema natural que se pretende conocer. Por ejemplo, en el caso de las simulaciones atmosféricas, este corpus es construido con las ecuaciones que definen la mecánica de los fluidos y el efecto calorífico de la radiación solar.

En conjunto con otros submodelos, como la simulación del ciclo del carbono o el movimiento tectónico, estas simulaciones se utilizan para construir posibles escenarios futuros. Estos se utilizan para la toma de decisiones en política de mitigación o de adaptación medioambiental, ya sea en forma de monetización del carbono o de aplicación de estrategias de geoingeniería, por ejemplo.

Sin embargo, a pesar de que los mecanismos que gobiernan el cambio climático antropogénico son bien entendidos, estas proyecciones presentan incertidumbre en la precisión de sus resultados. Su cuantificación es, precisamente, la principal herramienta para comunicar el (des)conocimiento de expertos a políticos.

Fuentes de incertidumbre


La literatura especializada establece hasta siete factores que determinan el grado de incertidumbre:

  • La estructura de los modelos. Simplifican la realidad: se seleccionan los rasgos que mejor definen los fenómenos naturales, pero sin exceder la capacidad de procesamiento de los ordenadores.
  • La utilización de aproximaciones numéricas para calcular las soluciones de las ecuaciones diferenciales complejas que conforman los modelos.
  • La capacidad de resolución limitada de los ordenadores. Esto hace que los procesos a microescala tengan que ser descritos usando valores medios y estimaciones de lo que en realidad sucede a muy pequeña escala.
  • La variabilidad natural interna del clima. Se trata de un sistema muy complejo que cambia de forma natural.
  • Limitaciones en la obtención de datos. Se reducen a aquellos que los científicos han podido recabar en estaciones meteorológicas, balizas y otros instrumentos de medición.
  • Las condiciones iniciales y de contorno de los sistemas, cuyos valores son asignados por los científicos.
  • El escenario económico futuro. Depende de multitud de factores impredecibles, como las políticas de mitigación que se van a llevar a cabo y su efecto en el clima futuro global.

Todas estas fuentes de incertidumbre hacen que existan diferentes representaciones del clima para cada uno de los distintos modelos. No obstante, todas las opiniones científicas convergen en un consenso que queda reflejado en los informes de incertidumbre del Grupo I del IPCC.

Proyecciones de futuro de la temperatura superficial de la Tierra. Policymaker Summary of The Phisical Science Basis (4th IPCC Report).

Cómo interpretar la incertidumbre


La primera impresión que genera esta incertidumbre en el público general es que el cambio climático es una hipótesis, de algún modo, incierta.

Sin embargo, los modelos de incertidumbre presentados en los sucesivos informes del cambio climático no tienen como objetivo dilucidar si el cambio climático es incierto o no. Sirven para informar de la calidad de los modelos obtenidos y trasladar la toma de decisiones políticas fuera de los resultados obtenidos por los científicos.

Parece claro que no podemos conocer el futuro a ciencia cierta y, como diría Zygmunt Bauman, la única certeza es la incertidumbre. Ello no impide, sin embargo, que podamos estimar de forma más o menos robusta el futuro plausible que nos espera.

Acompañar los resultados de las simulaciones con modelos probabilísticos de incertidumbre no es una muestra de debilidad, sino un instrumento que permite comunicar esas estimaciones de manera transparente, sin comprometer la investigación científica con cuestiones políticas, sociales o éticas.

Se trata de una actividad que los científicos y el IPCC consideran como un ejemplo de rigor, a pesar de que haya mercaderes de la duda que la exploten como una debilidad. La certeza de la incertidumbre en los informes del IPCC es, paradójicamente, la única forma disponible para hacer que las proyecciones del clima que nos espera sean lo más certeras posible.

 

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Ciencia

Algo más aterrador que lo que dijo la ONU, solo que dicho por científicos de hace 40 años

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Hace unas semanas, el mundo celebraba el 50 aniversario de la llegada del hombre a la Luna. Sin embargo, ha pasado casi inadvertido otro aniversario científico, quizá de igual importancia para el futuro de nuestra civilización.

Hace cuarenta años, un grupo de científicos se reunió en la Institución Oceanográfica de Woods Hole, en Massachussetts, para la primera sesión del “Grupo Ad Hoc sobre Dióxido de Carbono y Clima”. La reunión dio lugar a la preparación del llamado Informe Charney, la primera evaluación exhaustiva sobre el cambio climático mundial debido al dióxido de carbono.

No suena tan increíble como el aterrizaje en la Luna y, desde luego, no había millones de personas conteniendo la respiración a la espera de los resultados de la reunión.

Sin embargo, el Informe Charney es un buen trabajo científico y el éxito de sus predicciones a lo largo de estos 40 años ha establecido firmemente la ciencia del calentamiento global.

¿Qué es ese ‘gas de efecto invernadero’?


Ya en el siglo XIX, otros científicos habían demostrado que el dióxido de carbono era lo que hoy llamamos un “gas de efecto invernadero”. En la década de los 50 del siglo XX, los científicos predijeron el aumento de la temperatura en varios grados producido por la quema de combustibles fósiles.

En 1972, John Sawyer, responsable de investigación de la Oficina Meteorológica del Reino Unido, escribió un artículo de cuatro páginas publicado en la revista Nature que resumía lo que se sabía hasta ese momento. El artículo predecía un calentamiento de casi 0,6 ℃ para finales del siglo XX.

Pero estas predicciones eran todavía controvertidas en los años 70. En todo caso, el mundo se había enfriado a mediados del siglo XX y todavía se especulaba en los medios de comunicación con que quizá nos estábamos dirigiendo hacia una nueva edad de hielo.

El encuentro de Woods Hole reunió a 10 distinguidos científicos del clima, que habían solicitado asesoramiento a otros investigadores de todo el mundo. El grupo estaba liderado por Jule Charney, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), uno de los estudiosos de la atmósfera más respetados del siglo XX.

El informe expone claramente lo que se sabía sobre los posibles efectos del incremento de dióxido de carbono en el clima, así como las incertidumbres. La conclusión del informe fue clara:

Estimamos que el calentamiento más probable al duplicar las emisiones de CO₂ estará cerca de 3 ℃ con un margen de error de 1,5 ℃.

Durante los 40 años transcurridos desde aquella reunión, la media anual de concentración de CO₂ en la atmósfera, medida en Mauna Loa, Hawaii, se ha incrementado cerca de un 21 %. Durante el mismo periodo, la temperatura media global de la superficie terrestre se ha incrementado en torno a 0,66 ℃, casi exactamente lo que podría haberse esperado si una duplicación de CO₂ produce cerca de 2,5 ℃ de calentamiento, justo un poco por debajo de su mejor estimación. Un pronóstico notablemente premonitorio.

Author provided/The Conversation, CC BY-ND

Repercusión del artículo


A pesar de la gran consideración con la que los autores del Informe Charney fueron recibidos por sus compañeros científicos de aquella época, el informe no produjo cambios inmediatos de comportamiento por parte de los ciudadanos o los políticos.

Con el tiempo, como el mundo ha continuado calentándose como se predijo, el informe ha sido considerado como un hito relevante para calibrar las consecuencias que nuestros actos tienen sobre el clima. La nueva hornada de científicos del clima venera a Charney y sus coautores por su perspicacia y claridad.

Base científica


El informe ejemplifica cómo trabaja la buena ciencia: tras un examen desde los puntos de vista físico y químico, se establece una hipótesis, y, basándose en los resultados de su investigación, se hacen predicciones sólidas. Aquí, “predicciones sólidas” significa algo que sería improbable que suceda si sus hipótesis y sus investigaciones fueran incorrectas.

En este caso, sus predicciones más específicas fueron que el calentamiento entre 1,5 ℃ y 4,5 ℃ vendría acompañado de una duplicación del CO₂ atmosférico. En ese momento, las temperaturas globales, a falta de sus hipótesis y ciencia, podría haberse esperado que se mantuvieran prácticamente iguales durante los 40 años posteriores, que se enfriaran un poco, posiblemente incluso que enfriaran mucho, o que calentaran un montón (o un poco).

En ausencia de una ciencia del calentamiento global, cualquiera de estos resultados podría haber sido factible, así que sus predicciones específicas reflejaron una prueba muy rigurosa de su ciencia.

Los autores del Informe Charney no resumieron sin sentido crítico la ciencia. También actuaron de forma escéptica, intentando encontrar factores que pudiesen invalidar sus conclusiones. Así, determinaron:

Hemos intentado, pero no ha sido posible encontrar efectos físicos pasados por alto o subestimados que puedan reducir el calentamiento global estimado actual como consecuencia de la duplicación del CO₂ atmosférico a proporciones insignificantes o revertirlas completamente.

El informe y la exitosa verificación de su predicción aportan una base científica firme para el debate sobre qué debemos hacer ante el calentamiento global.

Durante los 40 años siguientes, como el mundo se calentó tal y como Charney y sus compañeros esperaban, la ciencia del cambio climático mejoró, con modelos que incluyeron varios de los factores que faltaban en las conclusiones de 1979.

Sin embargo, esta ciencia posterior solo ha confirmado las conclusiones del Informe Charney, aunque ahora son posibles muchas más predicciones detalladas sobre el cambio climático.The Conversation

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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