Recc 6 by itorresc

REVISTA Â´ EL CLUB CUANTICO Ciencia del siglo XXI No 6 -ESPECIAL 1- MARZO 2014

Editores: Marco Corgini Videla - Ingrid Torres Castillo http://elclubcuantico.blogspot.com

´Indice 1. EDITORIAL

2. TEOR´IA INFLACIONARIA DEL UNIVERSO Y ´ DE ONDAS GRAVITACIONALES DETECCION

2.1. A la b´ usqueda de ondas gravitacionales

2.2. Conclusiones

3. A LA ZAGA DE CAMPOS ESCALARES

3.1. El Inflat´on

3.2. ¿Es el Higgs el Inflat´on?

3.3. Conclusiones

´ 4. EL EFECTO CASIMIR Y EL VAC´IO CUANTICO 22 4.1. Efectos de un vac´ıo fluctuante

4.2. Observaci´on del Efecto Casimir Din´amico

4.3. Conclusiones

´ ´ 5. ACIDOS NUCLEICOS SINTETICOS

5.1. ¿DNA o XNA?

5.2. Conclusiones

´ SON LOS DUONES? 6. ¿QUE

6.1. El c´odigo oculto

6.2. Conclusiones

´ 7. GENETICA, BOLOG´IA MOLECULAR Y MEDICINA

7.1. Los retrovirus humanos

7.2. Terapias g´enicas

7.3. Leucemia linfobl´astica aguda

7.4. Terapias g´enicas y Alzheimer

´ EL CLUB CUANTICO

7.5. Conclusiones

´ NUMERO 6, 2014

EDITORIAL

El ser humano es un ser simbólico. S´ımbolo y representación son su impronta en la aventura que ha emprendido por acceder al conocimiento cient´ıfico de la realidad, pero esto no debe confundirse con alucinación y arbitrariedad. Preparado, como resultado de la presión selectiva, para manejar su entorno inmediato, el hombre desarrolló herramientas estructuradas sobre la base de su propia biolog´ıa en interacción con el medio tales como el lenguaje (que sorprendentemente posee mucho de matemático), ´ el pensamiento abstracto, etc. Estas le facilitaron el sistematizar, dar coherencia y estructura a dicha relación, permitiéndole elaborar conjeturas e hipótesis sobre la naturaleza y sus fenómenos y poner a prueba la verosimilitud de sus presunciones con el concurso de sofisticadas tecnolog´ıas. Estos u ´ltimo cinco a˜ nos, por poner una cota, han estado cruzados por avances espectaculares en f´ısica y biolog´ıa. En este sentido, Revista El Club Cuántico ha querido hacer una peque˜ na s´ıntesis de lo que nos ha parecido más relevante durante ese per´ıodo. Obviamente hay muchos descubrimientos y avances que pueden haber quedado fuera de esta breve recopilación. Invitamos al lector a hacerse part´ıcipe de esa b´ usqueda y a realizar su propia y particular reflexión respecto de lo que la ciencia aporta a nuestro conocimiento del mundo. La teor´ıa estándar de la f´ısica de part´ıculas (o modelo estándar-ME), fundada en base a la teor´ıa cuántica de campos y la teor´ıa especial de la relatividad, ha permitido no sólo predecir la existencia de la mayor´ıa de las part´ıculas elementales hasta hoy conocidas, sino que también ha

´ EL CLUB CUANTICO

indicado en qué rangos de energ´ıa escudri˜ nar y cuáles son las trazas que delatan su presencia (las evidencias indirectas). Esta b´ usqueda que parece culminar, al menos en el contexto del MEpues otras conjeturas deberán reemplazarlo más allá de los l´ımites que él mismo se impone-con el descubrimiento de una nueva part´ıcula, el bosón de Higgs, es de gran relevancia para la f´ısica teórica y experimental, por cuanto se trata del u ´ltimo eslabón de la teor´ıa y del primer bosón escalar fundamental (esp´ın cero) encontrado en la naturaleza. En particular, lo anterior constituye un respaldo experimental descomunal para la teor´ıa estandar de la f´ısica de part´ıculas elementales en general y la teor´ıa cuántica de campos en particular. Esta u ´ltima el a˜ no 2012 hab´ıa registrado un avance importante, resultado de un experimento que condujo por primera vez a la generación de “fotones reales” a partir del vac´ıo cuántico (Efecto Casimir Dinámico), cuestión que abordaremos en uno de nuestros art´ıculos. As´ı como el campo de Higgs, el Inflatón es un hipotético campo escalar que podr´ıa ser el responsable de la inflación cósmica previa al Big-Bang tal cual ha sido conjeturado en la denominada teor´ıa inflacionaria desarrollada inicialmente por Alan Guth en 1981 y que, con modificaciones, todav´ıa se destaca como la más plausible al momento de explicar los or´ıgenes y posterior evolución del Universo que conocemos. Hoy d´ıa, a poco más de un a˜ no de haber sido obtenidas evidencias contundentes respecto de la part´ıcula de Higgs, se especula acerca de la relación existente entre su campo y el Inflatón o un nuevo campo, el Dilatón, el que se presume habr´ıa facilitado la ruptura de simetr´ıa de escalas en el universo.

´ NUMERO 6, 2014

Por otro lado, en el largo y necesario camino de la verificación experimental, en marzo de este a˜ no se informó acerca de la detección, en la conocida radiación de fondo de microondas, de los denominados modos B (asociados a la polarización a˜ nos atrás detectada) los cuales aportar´ıan importantes evidencias acerca de la presencia de ondas gravitacionales, predichos por la teor´ıa. Este descubrimiento ser´ıa tan importante para la cosmolog´ıa como lo fue la detección de la part´ıcula de Higgs para el ME. La ciencia avanza de esa forma. Sus conjeturas, que no son inamovibles, son puestas a prueba experimentalmente, cuestión que puede ser ardua y dif´ıcil de materializar en lo inmediato, poseyendo sus resultados exitosos carácter de respaldo pero raramente de conclusión y cierre. En biolog´ıa, la teor´ıa de la evolución de Darwin se vio enriquecida por los avances espectaculares de la genética dando lugar a la teor´ıa sintética de la evolución. En este sentido, la decodificación del genóma humano en 2003 es quizás uno de los avances cient´ıfico-tecnológicos más importantes de nuestra historia. La plasticidad fenot´ıpica que manifiestan los organismos procariotas y muchos eucariotas, resultado de procesos que involucran intercambio y readecuación de información génica, tanto endógenos como exógenos, no sólo como huella sino en calidad de mecanismo vigente del proceso evolutivo, es un signo de la relevancia que en éste ocupan las interacciones con el medio. Dentro de los procesos mencionados se encuentran bien documentados, por ejemplo, la denominada “transferencia horizontal” de genes entre bacterias y la acción de estructuras estrictamente proteicas-llamados priones-no relacionadas con ácidos nucleicos. En el primer caso, se consideran mecanismos como la transferencia directa de ADN desde el

´ EL CLUB CUANTICO

medio de material genético (Transformación), transferencia de ADN entre procariotas, mediada por un bacteriófago, por ejemplo un virus (Transducción) y la transferencia de organismo a organismo (bacterias) a través del contacto directo, por medio de plásmidos (Conjugación procariota). En este n´ umero indagaremos acerca de nuevos descubrimientos en genética y develaremos cómo el ser humano intenta ponerlos al servicio de su propia especie, haciendo uso de mecanismos sugeridos por la misma naturaleza. Invitamos al lector a revisar con nosotros, en esta edición especial dedicada a la f´ısica y la biolog´ıa, algunos descubrimientos, avances y conjeturas de la ciencia actual.

Marco Corgini Videla

´ NUMERO 6, 2014

TEOR´IA INFLACIONARIA DEL UNIVERSO Y ´ DE ONDAS GRAVITACIONALES DETECCION

2.1.

A la b´ usqueda de ondas gravitacionales. Con objeto de

resolver algunos del los problemas asociados a la teor´ıa del Big Bang, muy familiar hoy a todos, el f´ısico estadounidense Alan Guth desarrolló el a˜ no 1981 la denominada teor´ıa de la “Inflación Cósmica” [1]. Si bien hasta nuestros d´ıas la conjetura tuvo modificaciones, en lo esencial se ha mantenido la hipótesis original respecto de la existencia de un campo escalar bautizado como “Inflatón”, cuya part´ıcula asociada lleva el mismo nombre, que habr´ıa regido sin competencia en los inicios del universo primitivo. Sometido a fluctuaciones cuánticas, este campo habr´ıa dado origen a la repentina expansión cósmica y a la variación en la distribución de materia en el universo que posteriormente resultar´ıa responsable de la aparición de las estructuras galácticas que hoy conocemos. Stephen Hawking se˜ nala en su libro El Gran Dise˜ no: “[. . . ] es como si una moneda de un cent´ımetro de diámetro s´ ubitamente explotara a una dimensión de unos diez mil millones de veces la anchura de la v´ıa láctea. Podr´ıa parecer que eso viola la relatividad, ya que ésta establece que nada puede moverse más rápido que la luz en el vac´ıo, pero dicha velocidad l´ımite no se aplica a la expansión del propio espacio”. La perdida de energ´ıa del mencionado campo con el transcurso del tiempo (muy breve por lo demás) se habr´ıa traducido en la desintegración de su part´ıcula, resultando en la consecuente producción de part´ıculas normales. Es en este momento cuando habr´ıa emergido el “universo caliente”.

´ EL CLUB CUANTICO

En este punto, la energ´ıa potencial del Inflatón se habr´ıa transferido a la radiación, produciendo el proceso de termalización que hoy se traduce en la homogeneidad de la radiación de fondo cósmica (RFC, fondo de microondas o CMB en inglés-cosmic microwave background, remanente del proceso de expansión inicial) que permea nuestro universo. De esta forma, una vez finalizada la época inflacionaria, la evolución del universo es descrita en esta teor´ıa por la teor´ıa estándar del BigBang. Esa abrupta etapa inflacionaria ser´ıa la razón por la cual el universo se “aplanó”, tal cual se determinó a partir del análisis de los datos obtenidos por los satélites COBE (Cosmic Background Explorer) y WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) durante los u ´ltimos decenios. Por otro lado, el astrof´ısico inglés Martin Rees predijo en 1968 que cierta “polarización” u “orientación” de la radiación de fondo, conteniendo información acerca de la dinámica de las inhomogeneidades iniciales presentes durante los primeros cientos miles de a˜ nos del universoresponsables de las actuales estructuras galácticas-debiera ser observable. El a˜ no 2002, se anunció el descubrimiento de dicha polarización. En este caso fueron detectados los denominados modo E de la polarización de fotones que componen la radiación de fondo. Por otra parte, la transición desde la etapa de inflación a la de recalentamiento habr´ıa producido enormes ondas de choque acompa˜ nadas de la transformación de parte importante de la energ´ıa liberada en ondas gravitacionales desplazándose libremente luego de su separación del

´ NUMERO 6, 2014

´ plasma [3]. Estas suelen ser descritas como “arrugas” o “inhomogeneidades” en la estructura del espacio-tiempo, cuya existencia podr´ıa ser detectada en nuestros d´ıas a través de una se˜ nal asociada precisamente a la “polarización” registrada en la RFC, ahora asociada a los llamados modos B primordiales, bastante más dif´ıciles de detectar, por cuanto son de una intensidad mucho menor que los modos E previamente observados. As´ı, una forma de confirmar aspectos importantes de la teor´ıa se refer´ıa además a la detección de ese fondo de ondas gravitacionales generadas después de la expansión y que debiera atravesar el universo [2]. El gran hallazgo: Los d´ıas 17 y 18 de marzo de 2014, cient´ıficos han hecho p´ ublicos dos art´ıculos asociados a los análisis realizados a los datos recabados desde el polo sur por el observatorio BICEP 2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) indicando la identificación de “ondas gravitacionales primordiales” (modos B primordiales) [5]. 2.2.

Conclusiones. Si bien es cierto el an´alisis de datos deber´a ser

confirmado, como es natural en ciencias, por especialistas en todo el mundo, este resultado junto a los exitosos experimentos asociados al bosón de Higgs, constituirán hitos en el desarrollo cient´ıfico de la f´ısica futura, no sólo como respaldo a las teor´ıas y conjeturas que llevaron a indagar, all´ı donde los modelos indicaban, sino también como plataforma para desarrollar nuevas estrategias para seguir develando los misterios acerca de los origenes del universo. Referencias [1] A.H. Guth. Phys. Rev. D 23, 347 (1981)

´ EL CLUB CUANTICO

[2] J. Garc´ıa-Bellido, D.G. Figueroa.Una ventana al primer instante del universo. Investigaci´on y Ciencia, No. 435, 68-75, 2012. [3] Agullo, A. Ashtekar, W. Nelson. A Quantum Gravity Extension of the Inflationary Scenario. http://xxx.lanl.gov/abs/1209.1609, 2012. (publicado en Phys. Rev. Lett.) [4] S. Hawking, L. Mlodinov. El Gran Dise˜ no. Cr´ıtica, Barcelona. 2011. [5] POLARIZATION AT DEGREE ANGULAR SCALES. arXiv:1403.4302v1 (2014) BICEP2 II: EXPERIMENT AND THREE-YEAR DATA SET. BICEP2 I: DETECTION OF B-mode http://arxiv.org/pdf/1403. 3985.pdf (2014)

´ NUMERO 6, 2014

3. 3.1.

A LA ZAGA DE CAMPOS ESCALARES

El Inflat´ on. En alg´ un instante, en el cual prevalec´ıan altas tem-

peraturas, todas las interacciones que conocemos habr´ıan sido manifestaciones de una misma fuerza. As´ı, primero se habr´ıa desacoplado la gravitación, luego la interacción fuerte y finalmente las interacciones electromagnética y débil. Hay varias ventajas en suponer la existencia de una fase de inflación ´ acelerada en las teor´ıas . Esta resuelve varios problemas no aclarados por la llamada teor´ıa estándar del Big Bang: planitud del Universo, existencia de monopolos magnéticos (imán con un sólo polo magnético), causalidad del horizonte, etc. Para que esta fase se materialice, hace falta que de alguna manera se manifieste una presión negativa en el Universo. En este sentido, una tierra fértil para la especulación teórica y desarrollo de modelos ad-hoc es, en cosmolog´ıa y f´ısica de part´ıculas elementales, aquélla que considera la existencia de ciertos campos denominados “escalares”, asociados a part´ıculas escalares (de esp´ın nulo). Matemáticamente hablando, un campo escalar queda determinado por una función que para cada elemento en su dominio de definición asume un valor real. En f´ısica muchos campos suelen ser funciones del espacio y el tiempo. As´ı, el Universo debió encontrarse primero en una fase inflacionaria, la que al decaer dio lugar a la llamada “fase de recalentamiento”, momento a partir del cual habr´ıan comenzado a emerger todas las part´ıculas que hoy conocemos (las mismas del modelo estándar).

´ EL CLUB CUANTICO

En este contexto, los campos escalares permiten ser analizados como fluidos, es decir poseen propiedades termodinámicas tales como la presión. Esto hace factible el estudio de simetr´ıas globales, todas asociadas a leyes de conservación en la naturaleza, y por consiguiente también se hacen accesibles a la investigación sus rupturas, sean éstas espontáneas o no. Un buen ejemplo lo constituye el bosón de Higgs, part´ıcula que media la denominada ruptura de la simetr´ıa electrodébil. Perm´ıtame el lector, en este punto, una peque˜ na pero necesaria disgresión matemática. Ya sea que la transición descrita sea de primer o de segundo orden, dependerá de la forma del potencial V (φ), donde φ(t) (t es tiempo) es el campo escalar al cual le corresponde conducir la inflación, denominado por este motivo “Inflatón”, naturalmente asociado a la ruptura de simetr´ıa que supone la transición mencionada en un párrafo anterior. Notemos que una transición de fase de un sistema de muchas part´ıculas corresponde simplemente a la evolución de éste desde un cierto estado accesible a otro. Además, las transiciones de fase de primer orden están asociadas a rupturas espontáneas de simetr´ıas (son abruptas) y a la liberación o absorción de energ´ıa, mientras las de segundo orden, en un sentido que no profundizaremos aqu´ı, son continuas. Cabe destacar en este punto que el Inflatón, representa un escenario plausible para explicar la generación de estructuras complejas en el Universo (como las galaxias). De hecho ser´ıan las inevitables y peque˜ nas fluctuaciones cuánticas del campo las que se habr´ıan transformado en fluctuacionse clásicas residuales en densidad de materia y/o energ´ıa luego de que la inflación cesó. Modelos inflacionarios diferentes surgen de diferentes elecciones para dicho potencial.

´ NUMERO 6, 2014

En los primeros modelos inflacionarios de primer orden (ver [6]), la inflación finaliza con una ruptura espontánea de simetr´ıa, tal como ´ una transición de fase de primer orden. Esta se habr´ıa producido al encontrarse el Inflatón en un estado de “falso vac´ıo” (matemáticamente un m´ınimo local de V (φ)) y en una situación de supercongelamiento. Fundamentalmente, esta propuesta y otras variantes afines propusieron una fase de expansión acelerad´ısima (exponencial y superlum´ınica) del universo en sus primeros instantes, doblando enormemente su tama˜ no en un breve lapso. La detención, en tiempo finito, de este crecimiento acelerado tiene lugar al producirse la transición del campo desde dicho estado al del verdadero vac´ıo (transición de fase). Desde el punto de vista de la mecánica clásica el falso vac´ıo es un estado estable pues el campo no posee la energ´ıa necesaria para atravesar la barrera de potencial que lo separa del verdadero vac´ıo. En este caso, el decaimiento desde el falso vac´ıo al verdadero no es posible. Sin embargo, dado que en los primeros instantes son los fenómenos cuánticos los que prevalecen, el efecto t´ unel permite que tal tránsito sea posible. Más a´ un, la energ´ıa del campo debe transformarse en radiación, iniciándose con esto el per´ıodo radiativo de la cosmolog´ıa estándar [1]. Este modelo presentaba inconsistencias respecto del Universo conocido. Por este motivo fue reemplazado por un potencial más bien plano, es decir un sistema con un estado semi estable y el m´ınimo global usual (verdadero vac´ıo). En este caso el falso vac´ıo no corresponde a un m´ınimo local del potencial V (φ) sino que se trata de una región relativamente plana de su gráfico. As´ı, un campo escalar cuya energ´ıa fuese preponderante en el universo y cuyo término de energ´ıa potencial dominara sobre el cinético (φ˙ 2 /2 ≤ |V (φ)|) conducir´ıa a una inflación

´ EL CLUB CUANTICO

finita adecuada a través de lo que se denominó rodadura lenta”(slow roll-inflation) de la energ´ıa potencial. En la rodadura, el inflatón disminuye paulatinamente su energ´ıa potencial lo que tendrá como consecuencia el que la energ´ıa cinética aumente y termine por dominar el escenario (cinematización). En efecto, inmediatamente después del per´ıodo de inflación la densidad de energ´ıa potencial es prácticamente nula y a partir de ese momento alg´ un mecanismo a determinar debe producir el recalentamiento. Algunas conjeturas sostienen que un acoplamiento entre el inflatón y otros campos le permitir´ıa transferir energ´ıa a éstos durante sus oscilaciones en el pozo de potencial, generando as´ı la fase de recalentamiento. De cualquier forma, esta propuesta también presenta problemas como el de la planitud del potencial en el origen y el equilibrio térmico en el que deb´ıa encontrarse la región inicial. Hoy d´ıa existe una gama extensa de conjeturas y por lo tanto escenarios para la inflación, dependiendo fundamentalmente de la elección del campo Inflatón. Entre estos encontramos los modelos de inflación caótica y de inflación h´ıbrida. Los primeros consideran inflación polinomial caracterizada por potenciales del tipo V (φ) = φα , con α > 1 e inflación en ley de potencias para la cual V (φ) = ekφ , siendo k un parámetro fijo. En el caso de la inflación h´ıbrida los modelos incluyen varios campos (que notaremos porφ y ψ) caracterizados por potenciales del tipo: V (φ, ψ) =

1 1 (M 2 − λψ 2 )2 + U (φ) + g 2 ψ 2 φ2 4λ 2

que mostramos sólo con propósito ilustrativo. Aqu´ı, M, λ y g representan parámetros fijos y U (φ) es energ´ıa potecial asociada al campo φ.

´ NUMERO 6, 2014

No discutiremos aqu´ı estos constructos matemáticos dado que el propósito de este art´ıculo es sólo destacar la multiplicidad de modelos existentes asociados a campos escalares vinculados a la conjetura inflacionaria. Dejamos a la curiosidad del lector el investigar en profundidad, si lo desea, éstas u otras hipótesis, todas disponibles en el abigarrado y fascinante libro de la cosmolog´ıa actual.

3.2.

¿Es el Higgs el Inflat´ on? En el contexto de lo dicho en la

sección anterior, el bosón de Higgs goza del privilegio de ser la “primera part´ıcula escalar fundamental”descubierta. Recordemos que la obtención de la masa de muchas de las part´ıculas elementales hoy conocidas ocurrir´ıa a través de la interacción de éstas con el campo de Higgs, cuya part´ıcula mediadora es denominada “bosón de Higgs” (todas las part´ıculas que median interacciones f´ısicas pertenecen a una exclusiva clase cuyos miembros poseen caracter´ısticas muy particulares y a los cuales se les otorga el apelativo de “bosones” ). Este singular campo ser´ıa entonces el responsable final de la existencia de la materia y de las estructuras complejas generadas a partir de ella tal cual las conocemos hoy d´ıa, es decir, de los planetas, las estrellas, las galaxias, la vida, etc. El campo de Higgs no se acopla ni al fotón ni al gluon, part´ıculas sin masa que median las interacciones electromagnéticas y fuertes, respectivamente. Sin embargo, se acopla a leptones y a los bosones W y Z, mediadores de la fuerza débil. Mientras mayor sea la interacción de part´ıcula con el campo de Higgs, mayor será su masa. Complementemos algo de lo ya mencionado en la sección anterior. Las simetr´ıas se encuentran ligadas al concepto de leyes f´ısicas de conservación, pero además, el contexto matemático natural que las cobija

´ EL CLUB CUANTICO

es el de la llamada “Teor´ıa de Grupos”. Eso es lo que debemos leer en lo que sigue. Las simetr´ıas y sus rupturas, cuando se producen, siempre se refieren a “grupos matemáticos”determinados. Las ecuaciones diferenciales a partir de las cuales es posible estudiar la dinámica del sistema, de acuerdo a las estrategias matemáticas estándar, se obtienen por cálculos directos realizados sobre la siguiente expresión matemática, denominada Lagrangiano:

LT ot = LM E

Mp2 R, − 2

donde Mp es la llamada masa reducida de Planck, R es el escalar de curvatura de Ricci (de la teor´ıa relativista de la gravitación) y LM E representa al Lagrangiano asociado al modelo estándar de la f´ısica de part´ıculas elementales que además incluye entre sus términos al Lagrangiano LH dado por:

LH = −Dµ H † Dµ H + µ2 H † H − λ(H † H), siendo Dµ la derivada covariante ante transformaciones de gauge asociadas al grupo de simetr´ıas SU (3)c ⊗SU (2)L ⊗U (1)Y , µ es un parámetro que satisface la condición µ2 > 0, λ es una constante de autoacoplamiento y H es el denominado “doblete escalar de Higgs” el cual corresponde a una descomposición del campo en dos componentes: H=

H+ H0

siendo H + la componente de carga positiva y H 0 la de carga neutra. La componente H + está asociada a la ruptura de simetr´ıa de la interacción fuerte, asociada al grupo SU (3)c , conducente a la obtención de masa por parte de los quarks (constituyentes de protones y neutrones) y H 0 se

´ NUMERO 6, 2014

vincula a la ruptura de la simétria de las interacción electrodébil ligada a SU (2)L ⊗ U (1)Y a través de la cual los bosones W y Z consiguen su masa. Este modelo además de presentar problemas en la fase post inflacionaria, exige en la inflacionaria que λ ' 10−13 lo cual es un valor muy bajo respecto de lo esperado de acuerdo a lo deducido a partir de los resultados del LHC y el LEP del CERN. El problema de la inconsistencia del valor de λ fue resuelto considerando un acoplamiento no m´ınimo del Higgs con la gravedad. As´ı, LT ot adopta la forma:

LT ot = LM E − ξH + HR donde ξ es la constante de acoplamiento no m´ınimo. Sin embargo, tal como se destaca en [3], este modelo conduce a una f´ısica de part´ıculas no coincidente con lo observado. Es más, el valor de la constante de acoplamiento m´ınimo necesario para producir la deseada inflación corresponde a ξ = 1032 lo cual habr´ıa hecho imposible la detección de la part´ıcula de Higgs en el LHC por cuanto el campo se encontrar´ıa, en tales condiciones, ya casi totalmente desacoplado del resto del modelo estándar. A diferencia de estas aproximaciones, los modelos posteriores consideraron valores mucho menores para la constante de acoplamiento no m´ınimo [4]. Esto llevó a considerar una nueva variación para el Lagrangiano original, definido ahora como:

LT ot = LM E −

M2 R − ξH + HR 2

´ EL CLUB CUANTICO

donde M es un parámetro de masa y ξ como antes es la constante de acoplamiento. Si ξ = 0 tendremos un acoplamiento m´ınimo del campo de Higgs con la gravedad. En este caso M = Mp . Tal cual se menciona en [3], debiera ser posible “una elección intermedia entre M y ξ que se ajuste adecuadamente a la inflación de tipo rodadura lenta y a la f´ısica de part´ıculas elementales al mismo tiempo”. El doblete escalar de Higgs toma la forma H =

0 φ

Es en este caso, el del acoplamiento m´ınimo, en donde se ha intentado identificar el bosón de Higgs del modelo estándar con el Inflatón. Más a´ un, se ha sugerido que ésta propuesta puede ser colocada en un contexto más amplio.Aqu´ı el elemento crucial es la extensión de la denominada invarianza de escala, para lo cual un nuevo campo debe ser introducido, el Dilatón [5]. Aparentemente, si bien hoy d´ıa no puede ser excluida la posibilidad de que el Higgs sea el Inflatón, algunos resultados obtenidos en el LHC hacen este escenario más complicado: “Over the years there has been considerable interest in the Higgs boson non-minimal coupling to gravity in the literature. This coupling is particularly important in models of “induced gravity” where the scale is generated spontaneously by setting M = 0 and requiring that ξ = 1032 . Such a setup was also shown to be able to produce good inflation with the standard model Higgs boson acting as the inflaton [...] Clearly the discovery of the Higgs boson rules out such models on the grounds that with such a large ξ the Higgs boson would be almost

´ NUMERO 6, 2014

completely decoupled from the rest of the standard model and would never be produced at a collider [...] Later models of Higgs inflation used a much smaller value of the non-minimal coupling of the order of 104 ... Our results imply that colliders will not be able to probe the size of the non-minimal coupling down to these scales in the foreseeable future”[...]“We have shown that the recent discovery of the Higgs boson at the Large Hadron Collider at CERN implies that the absolute value of the non-minimal coupling is smaller than 2,6 × 1015 ”[4]. Por otro lado, en un art´ıculo y conferencia recientes, se se˜ nala, respecto de dicha posibilidad: “The role of the inflaton can be played by the Standard Model (SM) Higgs field with its mass lying in the interval where the SM can be considered a consistent effective feld theory up to the inflationary scale. More precisely, if the Higgs boson is non-minimally coupled to gravity and the value of the corresponding coupling constant ξh is sufficiently large, the model is able to provide a successful inflationary period followed by a graceful exit to the standard hot Big Bang theory”[5]. “In this talk I will discuss the possibility that the Higgs mass of 126 GeV may be hinting at a new fundamental symmetry, scale invariance, connecting the Fermi and Planck scales. The predictions of this model are a period of inflation driven by the Higgs acting as the inflaton and a late universe acceleration driven by the dilaton, the Goldstone boson associated with the breaking of scale invariance. The scalar spectral index in this model is the same as for Higgs inflation, ns=0.967, and the ratio of tensor to scalar amplitude is r=0.0033, in agreement with

´ EL CLUB CUANTICO

Planck observations of the CMB. Furthermore, there is a specific prediction for the equation of state of dark energy today, which is related to the scalar spectral index, 3(1+w)=1-ns, as well as the running of both: 3wa=-dns/dlogk. Future observations by PRISM and Euclid will be able to rule out this model”[7].

3.3.

Conclusiones. El modelo inflacionario, en todas sus variantes,

es una de las conjeturas actuales más importantes al momento de investigar el comportamiento del Universo en sus instantes iniciales por cuanto permite explicar en forma adecuada algunas situaciones que el modelo estándar del Big Bang, hoy familiar a todos, no lograba conciliar. Es esencial el papel que en estas conjeturas juega la noción de campo escalar, cuestión que ha ganado relevancia con el descubrimiento de la primera part´ıcula escalar fundamental a través de los experimientos realizados recientemente en el LHC. Existen otras propuestas asociadas al problema de los inicios, sin embargo hay que destacar que los antecedentes obtenidos de la observación del fondo de microondas y destacados en el art´ıculo anterior, brindan a la hipótesis inflacionaria un respaldo enorme. La cuestión respecto a si es posible identificar el bosón de Higgs con el Inflatón tendrá que decidirse a la luz no sólo de los resultados hoy conocidos sino también de aquéllos que paulatinamente vayan surgiendo en futuros experimentos en el LHC. Si bien, con el actual estado del arte, no es posible dar por cierta esta conexión o incluso puede ser dudosa, tampoco es razonable descartada. Esto hace más interesante la aventura.

´ NUMERO 6, 2014

Referencias [1] Ellie D’Hondt. From Minimal to Nonminimal Coupling in Cosmological Inflation. Thesis, 1999.Vrije Universiteit Brussel Faculteit van de Wetenschappen Departement Natuurkunde http://www.vub.ac. be/CLEA/ellie/homepage/PDFdirectory/thesisCosmo.pdf. [2] P. Frieded. Cosmological Inflation and Quntessence. Master Thesis. Instituut voor Theoretische Fysica Universiteit van Amsterdam 2004 [3] C. D. Peralta, Y. Rodr´ıguez. Identificando al Inflatón con el Bosón de Higgs del Modelo Estándar.Rev. Acad.Colomb. Cienc. Volumen XXXVI, N´ umero 138, 25-36, 2012. [4] Michael Atkins and Xavier Calmet. Bounds on the non-minimal coupling of the Higgs boson to gravity. Phys. Rev. Lett 110: 051301 (2013). http://arxiv.org/pdf/1211.0281v2.pdf,2013 [5] Fedor Bezrukov, Georgios K. Karananas y Javier Rubio, and Mikhail Shaposhnikov. Higgs-Dilaton Cosmology: an effective field theory approach.http://arxiv.org/abs/1212.4148, 2013. [6] A.H. Guth. Phys. Rev. D 23, 347 (1981) [7]Juan Garc´ıa Bellido-Diciembre 2013. https://agenda.infn.it/conferenceDisplay.py?confId=7206

´ EL CLUB CUANTICO

4. 4.1.

´ EL EFECTO CASIMIR Y EL VACÍO CUANTICO Efectos de un vac´ıo fluctuante. La mecánica cuántica deter-

mina que lo que denominamos vac´ıo f´ısico se encuentra cruzado, tejido de campos f´ısicos (gravitacional, electromagnético, débil y fuerte, además del ahora descubierto campo de Higgs), responsables de todas las interacciones conocidas y de la aparición de la masa de las part´ıcu´ las elementales. Estos sufren fluctuaciones o lo que es equivalente, generan “part´ıculas virtuales” (part´ıculas de gauge), de muy corta vida, mediadoras de dichas fuerzas, reguladas sus exiguas apariciones en el tiempo (por eso se les denomina as´ı) por el principio de incertidumbre de Heisenberg que establece que no es posible determinar con precisión, simultáneamente, su impulso y su posición. As´ı, part´ıculas y antipart´ıculas virtuales surgen y desaparecen rápidamente después de un tiempo ´ınfimo, violando el principio de conservación de la energ´ıa sólo por instantes. Luego todo vuelve a la normalidad. De esta forma, el vac´ıo cuántico bullir´ıa de electrones, positrones, fotones (part´ıculas de luz), quarks, antiquarks, gluones. y muchas otras también virtuales. Evidencias indirectas de este fenómeno lo constituyen el denominado “Lamb shift” del espectro atómico (consiste de una peque˜ na diferencia de energ´ıa entre dos niveles del a´tomo de hidrógeno en el vac´ıo para los cuales ésta debiera tomar un mismo valor) y la modificación del espectro atómico del electrón. Por otra parte, la introducción externa de una energ´ıa adecuada, permitir´ıa transformar part´ıculas “virtuales” en “part´ıculas reales”, sin violar la ley de conservación mencionada. Pero, una pregunta surge inmediata:¿Hay actualmente evidencias experimentales que respalden estas conjeturas?.

´ NUMERO 6, 2014

Hendrik Casimir, en 1948, fue el primero en sostener que espejos pod´ıan ser usados para medir fluctuaciones del vac´ıo. Predijo que dos espejos, es decir dos placas metálicas perfectamente conductoras, paralelas una respecto de la otra (a distancia de nanómetros), experimentar´ıan en el vac´ıo, una fuerza atractiva, que ser´ıa manifestación inmediata de tal fluctuación. En la práctica, los espejos reducir´ıan la densidad de modos electromagnéticos o fotones virtuales (part´ıculas mediadoras de la interacción electromagnética) en el espacio que los separa, evitando la aparición all´ı de aquellos cuya longitud de onda fuese mayor que la distancia entre las placas. As´ı, la presión de radiación del vac´ıo entre los espejos (presión del campo interno) resultar´ıa menor que la presión en la región externa, en donde no hay restricción, generando de esta forma la fuerza mencionada. Este es el denominado “efecto estático de Casimir”, el cual fue observado por primera vez experimentalmente en 1997 por Steve Lamoreaux (Universidad de Washington). Pero, si bien esto respaldaba la tesis de las fluctuaciones, cab´ıa preguntarse si resultar´ıa posible producir part´ıculas reales de virtuales. En 1970 el f´ısico G. Moore propuso que un espejo bajo movimiento relativista (velocidad cercana a la de la luz) pod´ıa convertir fotones virtuales en “reales”, directamente observables. Este efecto fue denominado con posterioridad “efecto dinámico de Casimir”. En este caso las fluctuaciones del vac´ıo se ver´ıan afectadas por el objeto en movimiento, permitiendo la transformación de fotones virtuales en reales.

4.2.

Observaci´ on del Efecto Casimir Din´ amico. La revista Na-

ture en noviembre de 2011 public´o el art´ıculo “Observation of the dynamical Casimir effect in superconducting circuit” [1] en donde sus

´ EL CLUB CUANTICO

autores, liderados por Christopher Wilson del Departamento de Microtecnolog´ıa y Nanociencia de la Universidad Chalmers de Tecnolog´ıa, en Suecia, informaron acerca de la confirmación experimental de este fenómeno. En este caso, dado que resultaba imposible hacer uso de un espejo, éste fue sustituido por un campo electromagnético (CEM) al que se hizo vibrar en el extremo de una fibra óptica (esta juega un papel equivalente al de un espejo ideal respecto de los fotones virtuales o reales fuera de la fibra) a una velocidad muy cercana a la de la luz y a temperaturas muy bajas (50 microkelvins) -esto u ´ltimo asegura que el campo electromagnético se encuentre en el estado “vac´ıo”- donde se hacen distinguibles los efectos de los llamados fotones térmicos (de baja incidencia a tales temperaturas) de aquellos generados por el efecto dinámico de Casimir. El campo se hizo vibrar haciendo uso de un dispositivo denominado SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). El experimento fue exitoso y pares de fotones “reales”, fuertemente correlacionados, provenientes del vac´ıo cuántico fueron detectados a través de estas modernas técnicas. 4.3.

Conclusiones. Han sido establecidas evidencias importantes

que respaldan las conjeturas respecto de la estructura y comportamiento del vac´ıo. Estos resultados debiesen tener a futuro profundas repercusiones en el estudio tanto te´orico como experimental de los or´ıgenes de nuestro universo y de aquello que contiene. Referencias [1] C. M. Wilson, G. Johansson, A. Pourkabirian, M. Simoen, J. R. Johansson, T. Duty, F. Nori, P. Delsing. Observation of the dynamical Casimir effect in a superconducting circuit. Nature 479, 376–379, 2011.

´ NUMERO 6, 2014

5. 5.1.

´ ´ ACIDOS NUCLEICOS SINTETICOS

¿DNA o XNA?. Hasta hace poco se supon´ıa que el almace-

namiento de información genética y posterior procesamiento descansaba en las macromoléculas de DNA y RNA. Sin embargo la forma en que estos pol´ımeros surgieron y llegaron a constituir la base sobre la cual la evolución de la vida, tal como la conocemos, tuvo lugar en nuestro planeta, es un asunto desconocido. Una investigación cuyos resultados fueron comentados en la revista Science el a˜ no 2012, demuestra que la información genética puede ser guardada haciendo uso de seis pol´ımeros alternativos basados en arquitecturas de aćidos nucléicos simples no encontrados en la naturaleza (ácidos xeno nucleicos AXNs (XNAs en inglés): “Hemos seleccionado también adaptadores de AXNs los cuales unen sus blancos con gran afinidad y especificidad, demostrando que más allá de la herencia, los AXNs espec´ıficos tienen capacidad para evolución Darwiniana y para desplegarse en estructuras definidas. As´ı, herencia y evolución, dos sellos de la vida, no se limitan sólo al AND y al ARN sino que parecen ser propiedades emergentes de pol´ımeros capaces de almacenar información” [1]. Más a´ un, no sólo es posible guardar información genética haciendo uso de los AXNs sino también de transmitirla. Esto quiere decir que es primera vez que un grupo de aćidos nucleicos desarrollados en forma artificial (sintéticos) en laboratorios, diferentes de los conocidos DNA y RNA, son capaces de hacer pasar genes a sus descendientes. A diferencia del ADN y el ARN, construidos a base de un az´ ucar, un fosfato y una base, los AXNs se dise˜ nan con diferentes az´ ucares o definitivamente a partir de otras moléculas. En estas condiciones,

´ EL CLUB CUANTICO

los XNAs obtenidos imitan o replican muchas de las propiedades de nuestros conocidos aćidos nucleicos. El mayor desaf´ıo de los investigadores fue el desarrollo de enzimas que ayudaran a los seis XNAs a armar y replicar mensaje genéticos. ´ Estas, una vez sintetizadas, transcribieron DNAs en los XNAs y luego volvieron atrás creando nuevas fibras de DNAs con un 95 % de confiabilidad o más. Luego se guardó información en XNA, se la transfirió a DNA y se procedió a realizar el proceso inverso, almacenándola en XNA. El ciclo es parecido al que realiza una retrovirus, lo cual implica, de acuerdo a los investigadores, que los XNAs son capaces de evolucionar. La transmisión genética en sucesivos ciclos DNA-XNA permitió a los investigadores seleccionar solamente aquellos XNAs ligados a ciertas prote´ınas provenientes de un grupo de muestras aleatorias, un proceso similar a la evolución sobre m´ ultiples generaciones. “Esta habilidad u ńica del DNA y el RNA para codificar información puede ser implementada en otras cadenas” [. . . ] “Por primera vez esto confirma que la replicación, la herencia y la evolución son posibles en esas cadena alternativas” declaró Philipp Holliger del MRC Laboratory of Molecular Biology en Cambridge, Reino Unido. El experimento mostró que uno de los ANXs, denominado ANH (1.5anhydrohexitol nucleic acid, HNA en inglés) puede plegarse en una estructura tridimensional y ligarse a moléculas objetivo espec´ıficas. Lo mismo hab´ıa sido hecho previamente para el denominado “ácido treosa nucléico” (ATN) ( threose nucleic acid (TNA) en inglés).

5.2.

Conclusiones. Este resultado, tal como acotan los mismos in-

vestigadores, sugiere que el que la informaci´on gen´etica se codifique

´ NUMERO 6, 2014

sobre la base del ADN y el ARN podr´ıa tener sólo al oportunismo como causa. Es decir no es poco probable que otras formas de vida en el universo puedan haber evolucionado sobre la base de diferentes cadenas de nucleótidos, como los descritos. Referencias [1] V.P. Pinheiro et al. Synthetic genetic polymers capable of heredity end evolution. Science, 2012, Vol. 336 No. 6079 pp. 341-344. Traducido por Revista El Club Cuántico.

´ EL CLUB CUANTICO

6. 6.1.

´ SON LOS DUONES? ¿QUE

El c´ odigo oculto. Descubrimientos recientes [1-4] comienzan

a modificar la idea extendida de que los cambios en el DNA que afectan al código genético inciden exclusivamente en la s´ıntesis de prote´ınas. El código genético hace uso de un alfabeto de 64 letras denominados “codones”. Cada una de estas unidades está conformada por tres bases de nucleótidos en una base de ADN o ARN y especifica un aminoácido determinado. Un estudio realizado por los investigadores Andrew B. Stergachis, Eric Haugen, Anthony Shafer, Wenqing Fu, Benjamin Vernot, Alex Reynolds, and Joshua M. Akey, todos del UW (University of Washington) Department of Genome Sciences, Anthony Raubitschek del UW Department of Immunology and Benaroya Research Institute, Steven Ziegler del Benaroya Research Institute, Emily M. LeProust, antiguamente en investigadora del Agilent Technologists y ahora con Twist Bioscience, liderados por John A. Stamatoyannopoulos también del UW Department of Genome Sciences, permitió determinar la existencia de un nuevo y escondido código que instruye a la célula acerca de la forma en la que se controla a los genes ha sido descubierto. Los estudios se˜ nalan que el 15 % de los codones humanos tienen carácter dual-a éstos se les denomina “duones”-especificando simultáneamente aminoácidos y sitios de factores de transcripción (FT), es decir, de prote´ınas que participan en la regulación de la transcripción del DNA. Los FT regulan la expresión de los genes en el n´ ucleo de la célula. “Lo que sab´ıamos del código genético era correcto. Pero ahora tenemos todo un lenguaje nuevo en el que no sab´ıamos que se pod´ıa escribir. Esto da información adicional a la que ya se sab´ıa y corrige la idea de

´ NUMERO 6, 2014

que un cambio en la región de las prote´ınas sólo puede afectar a la prote´ına en s´ı misma” [5], indica John Stamatoyannopoulos, l´ıder del grupo cient´ıfico que llevó a cabo la investigación. As´ı, en [1] se se˜ nala que: ”Duons are highly conserved and have shaped protein evolution, and TF-imposed constraint appears to be a major driver of codon usage bias. Conversely, the regulatory code has been selectively depleted of TFs that recognize stop codons. More than 17 % of single-nucleotide variants within duons directly alter TF binding. Pervasive dual encoding of amino acid and regulatory information appears to be a fundamental feature of genome evolution”.

6.2.

Conclusiones. Los resultados de estas investigaciones mues-

tran una vez más la complejidad y capacidad reguladora de la impronta genética y se˜ nalan rasgos importantes del proceso de su evolución, hasta ahora ignorados. Nuevas puertas se abren al conocimiento no sólo de nuestra propia biolog´ıa sino también respecto de cómo información de este tipo se replica en la naturaleza y estructura los mecanismos de funcionamiento de la vida. Referencias [1] Stergachis, A. B. et al. 2013. Exonic Transcription Factor Binding Directs Codon Choice and Affects Protein Evolution. Science. 342 (6164): 1367-1372, 2013. [2] J. M. Franco-Zorrilla, I. López-Vidriero, J. L. Carrasco, M. Godoy, P. Vera and R. Solano. DNA-binding specificities of plant transcription factors and their potential to define target genes. Ver dirección electrónica:

Â´ EL CLUB CUANTICO

file:///C:/Users/L505/Downloads/PNAS-2014-Franco-Zorrilla-1316278111. pdf, aË&#x153; no 2014 [3] Neph, S. et al. An expansive human regulatory lexicon encoded in transcription factor footprints. Nature. 489 (7414): 83-90, 2012. [4] Sanna, C. R., W. H. Li, and L. Zhang. Overlapping genes in the human and mouse genomes. BMC Genomics. 9: 169. 2008. [5] http://diario.latercera.com/2013/12/16/01/contenido/tendencias/ 16-153495-9-cientifico-detalla-hallazgo-de-segundo-codigo-genetico-en-el-adn. shtml

´ NUMERO 6, 2014

7. 7.1.

´ GENETICA, BOLOG´IA MOLECULAR Y MEDICINA Los retrovirus humanos. Dispersos en nuestro genoma (tam-

bién los hay en otros animales) hay una clase de estructuras genéticas denominadas retrovirus endógenos humanos (siglas en inglés: RVEH) que constituyen cerca del 8 % de nuestro genoma y los cuales desde la perspectiva de la evolución constituir´ıan remanentes de infecciones producidas por retrovirus exógenos. Estos retrovirus participan en innumerables procesos como la codificación directa de prote´ınas, la regulación genética, la reparación y recombinación de DNA y la transducción viral, fundamental en el mecanismo de transferencia horizontal entre bacterias-ya mencionaday la resistencia a retrovirus exógenos [4].

7.2.

Terapias g´ enicas. Este proceso de incorporaci´on de material

genético externo a través de mecanismos como el descrito resulta sugerente en el contexto del desarrollo de terapias génicas, muchas veces discutidas. En general, éstas consisten en que una copia de un gen determinado es empaquetada en un virus que ha sido despojado de gran parte de su contenido original. Este h´ıbrido es introducido en el organismo donde ataca a ciertos receptores o a células objetivo. Una vez dentro de la célula, la copia correcta del gen la instruye a manufacturar aquella o aquéllas prote´ınas que originalmente no era capaz de producir. Obviamente pueden producirse efectos indeseados por efecto de la inserción accidental de genes capaces de producir cáncer o cuando el propio organismo receptor genera una acción defensiva demasiado vigorosa en contra de los organismos invasores. Los géneros conocidos de retrovirus son los oncovirus, lentivirus y espumavirus. Sus genomas

´ EL CLUB CUANTICO

están constituidos por ARN (ácido ribonucleico) y no por ADN, contrariamente a lo que sucede con otros tipos de virus. Sin embargo, en el proceso de invasión de una célula, transforman el primero en el segundo por medio de una enzima espec´ıfica denominada “transcriptaza inversa”. Los denominados lentivirus (como el HIV), pertenecientes a la familia de los retrovirus, tienen las propiedades de evadir las respuestas inmunes del organismo y de no ser usualmente oncogénicos (generadores de cáncer). Por estas razones resultan ser candidatos ideales para constituirse en vectores virales en terapias génicas [1,2]. Algunos resultados alentadores en situaciones espec´ıficas han sido documentados recientemente. 7.3.

Leucemia linfobl´ astica aguda. La leucemia linfobl´astica agu-

da donde el 20 % de los enfermos son refractarios a los tratamientos de quimioterapia. En tal situación, se desarrolló una terapia génica que habilitó a las células inmunes de algunos ni˜ nos enfermos a destruir las células cancerosas recalcitrantes [1]. El tratamiento se basa en la llamada tecnolog´ıa de receptor de ant´ıgeno quimérico. Este receptor consiste de dos moléculas del sistema inmune que usualmente no se encuentran juntas. La terapia consiste en que algunas células inmunes conocidas como células T son provistas de dichos receptores permitiéndoles as´ı reconocer prote´ınas que se encuentran en gran cantidad en las células cancerosas y de este modo proceden a destruirlas. Para esto se toman muestras de sangre de un paciente, procediéndose a aislar algunas células T “objetivo” a las cuales se les inyecta lentivirus previamente provistos de los genes adecuados. Finalmente las células T fueron devueltas al organismo.

´ NUMERO 6, 2014

En uno de los casos informados, después de tres semanas de tratamiento un cuarto de las células T en la médula espinal de la paciente compart´ıan la corrección genética, comenzando a atacar las células cancerosas las cuales pronto desaparecieron en su totalidad. A fines de 2013 se hab´ıan reportado como tratados 120 pacientes adoleciendo del mismo tipo de leucemia y tres con otros tipos de cáncer resultando con remisión (libres de cáncer) 5 adultos y 19 ni˜ nos de un grupo de 22. 7.4.

Terapias g´ enicas y Alzheimer. Las placas formadas por el

péptido beta amiloide (asociadas con una pérdida local de espinas dendr´ıticas)-amiloidosis- constituyen las mayor parte de las placas seniles en la enfermedad de Alzheimer (EA). A esto debemos agregar la aparición de ovillos neurofibrilares intracelulares compuestos por la llamada prote´ına Tau hiperfosforilizada, la disfunción sináptica (presuntamente provocada por la toxicidad del beta amiloide), la pérdida progresiva de memoria y la muerte de neuronas cerebrales. Todo lo anterior implica un deterioro cognitivo importante. Cabe se˜ nalar que la prote´ına Tau está presente en las neuronas y tiene como tarea estabilizar los denominados microt´ ubulos, a veces llamados neurot´ ubulos (polimeros que forman parte fundamental de la arquitectura neuronal), utilizando dos mecanismos, las isoformas y la fosforilazión (adición de un grupo fosfato inorgánico a cualquier tipo de molécula- este proceso permite el transporte de energ´ıa). Hace ya algunos a˜ nos algunas investigaciones sugirieron que la leptina, una hormona de la grasa que regula el apetito podr´ıa proteger contra el Alzheimer y la demencia. Se ha identificado receptores de leptina en neuronas de varias regiones cerebrales tales como el hipocampo, encontrándose evidencias

´ EL CLUB CUANTICO

de su acción neuroprotectora en varios modelos de Alzheimer en animales transgénicos en el sentido de la disminución de beta-amiloide y reducción de la fosforolización Tau. En el caso de estudios cl´ınicos de pacientes con EA se ha detectado baja circulación de leptina en el torrente circulatorio. En este escenario, en un estudio reciente con ratones con alteraciones similares a las producidas por la EA se ha analizado la posible reducción de los disturbios cognitivos y neuropatólogicos asociados a la amiloidosis por aplicación crónica de Leptina. El experimento arrojó como resultado que la sobre exposición a Leptina por transferencia génica a través de vectores virales permitió la modulación de los progenitores neuronales (pueden dividirse un n´ umero limitado de veces y activarse en caso de da˜ no o muerte celular o de tejidos) y la neuroprotección. En este caso la transferencia genética al sistema nervioso central para tratar modelos de EA en ratones transgénicos se realizó utilizando vectores lentivirales recombinantes dada su habilidad para transducir células que no se dividen. El gen viral distribuidor de leptina se transfirió v´ıa inyección estereotáctica (procedimiento en el que se utiliza un computador y un explorador tridimensional). Después de tres meses de realizado el experimento con un ratón de seis meses, la Leptina redujo la acumulación de beta-amiloide y alivió las alteraciones sinápticas. De esta forma los cient´ıficos que llevaron a cabo los experimentos declararon que éstos representan un novedoso método para distribuir leptina en el sistema nervioso central para el tratamiento de la EA [3]. 7.5.

Conclusiones. Estas aplicaciones, basadas obviamente en meca-

nismos ya observados en la naturaleza, dan cuenta de la factibilidad, al menos potencial, de hacer uso de intervenci´on gen´etica en el caso de algunas enfermedades espec´ıficas altamente refractarias a tratamientos

´ NUMERO 6, 2014

farmacológicos o en aquellas situaciones en que éstas sirvan de complemento a otros tratamientos. Referencias [1] R. Lewis. Gene Therapy‘s Second Act. Scientific American, March 2014, Volume 310, No 3, Pages 52-57. [2] P. Colella, A. Auricchio. Gene Therapy of Inherited Retinopathies: A Long and Succesfull Road from Viral‘s Vectors to Patients. Human Gene Therapy, Vol.8, No. 23, 796-807, 2012. [3] R. Pérez-González, et. al.

Leptin gene therapy attenuates neu-

ronal damages evoked by amyloid-beta and rescues memory deficits in APP/PS1 mice. Gene Therapy (2014) 21, 298–308. [4] Y. LLu, C. Soper. The Natural History of Retroviruses: Exogenization vs Endogenization. Answers Research Journal 2 (2009):97–106.

´ EL CLUB CUANTICO

´ EL CLUB CUANTICO www.youtube.com/elclubcuantico www.goear.com/elclubcuantico www.twitter.com/elclubcuantico Figura 1. Ouρoβoρoς