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¿Cómo predecimos la vida útil de los dinosaurios?


Por supuesto, ahora son fósiles. Encontré un enlace aquí que indica que los herbívoros vivieron mucho más tiempo que los carnívoros. El ejemplo es un T-Rex que es "viejo" a los 29 años, y un Bothriospondylus herbívoro que no ha alcanzado la mitad de su tamaño adulto a los 43 años.

Pero, ¿existe alguna evidencia que pueda indicar la duración de su vida, o la duración de la vida de al menos un tipo de dinosaurios?

Una breve pregunta adicional es ¿son sus vidas comparables a las de los descendientes de hoy en día?


Su primera pregunta parece estar respondida (tentativamente, al menos) en el artículo al que vinculó ...

Estimaciones "tradicionales" Basado en las lentas tasas de crecimiento de los reptiles, combinado con el enorme tamaño de los dinosaurios, llevó a los científicos a concluir que podría ser de varios cientos de años. Sin embargo, los paleontólogos creen hoy en día que los dinosaurios crecieron mucho más rápido, al igual que las aves y los mamíferos.

Luego…

Los huesos de dinosaurio crecieron como los de otros vertebrados, al agregar nueva materia ósea al exterior del hueso. Debido a la variación anual de temperatura o la disponibilidad de alimentos, periódicamente el crecimiento óseo se ralentizaría y una capa delgada de un hueso vascular formaría un anillo o "línea de crecimiento" de la misma manera que lo hacen los troncos de los árboles. Al tomar rodajas finas de huesos, estos anillos se pueden ver bajo una fuente de luz polarizada. Contar los anillos puede dar una idea de la edad del dinosaurio al morir.

Las edades teóricas de algunas especies específicas se dan en varios artículos, incluidos Wikipedia y LiveScience.

El infame T.rex alcanzó teóricamente la edad adulta a la edad de veinte años (similar a los humanos) y alcanzó una edad de al menos veintiocho años. Creo que la mayoría de las especies animales contemporáneas maduran mucho más rápido que eso ... pero pocas se acercan al tamaño del T. rex. Las edades hipotéticas dadas para algunos de los dinosaurios más pequeños parecen estar más en línea con las especies vivientes modernas.


Predecir la esperanza de vida de los módulos solares

Los módulos solares están expuestos a muchas influencias ambientales que provocan la fatiga del material con el paso de los años. Los investigadores han desarrollado un procedimiento para calcular los efectos de estas influencias a largo plazo. Esto permite predicciones fiables de la vida útil.

A las personas que invierten en sus propios paneles solares para el techo les gustaría, por regla general, beneficiarse de ellos a largo plazo, pero ¿cuánto tiempo durará realmente esta tecnología? Si bien la mayoría de los fabricantes garantizan una vida útil de hasta 25 años a sus clientes, los propios fabricantes no pueden hacer predicciones confiables sobre la vida útil esperada. Los módulos deben cumplir con ciertos estándares, por supuesto, para ser aprobados para su funcionamiento. Esto implica exponerlos en varios ensayos a altas temperaturas y altas cargas mecánicas. "Sin embargo, los resultados solo predicen algo sobre la solidez de una muestra nueva con respecto a la carga extrema a corto plazo. En contraste, los efectos relacionados con la edad que solo aparecen con el transcurso del tiempo, como la fatiga del material, son pertinentes para la vida útil real ", explica Alexander Fromm del Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales IWM en Friburgo.

El científico es parte de un proyecto llamado Confiabilidad de módulos fotovoltaicos II, financiado por el Ministerio Federal de Medio Ambiente (BMU) de Alemania, y está trabajando en un nuevo procedimiento para predecir la vida útil de los módulos de células solares. "Utilizando un enfoque dual, combinamos las mediciones reales con una simulación numérica", según Fromm. Con este fin, Fromm está investigando inicialmente cómo la carga mecánica afecta a las unidades en las pruebas de campo. Esto se debe a que las cargas de nieve, las fluctuaciones de temperatura y las ráfagas de viento crean tensiones mecánicas y la tensión y el alargamiento asociados en los módulos. Esto conduce a la fatiga del material a largo plazo. Tanto el material plástico de incrustación como los conectores de las celdas en particular (tiras delgadas de cobre que conectan las celdas solares entre sí) son susceptibles. "Es como doblar continuamente un clip hacia adelante y hacia atrás. En algún momento, se rompe", explica Fromm.

Incluso los vientos ligeros provocan oscilaciones en los módulos

Para poder captar el efecto de estas influencias en el material, los investigadores equiparon un módulo solar completo con sensores que utilizan cambios en la resistencia para medir deformaciones y alargamientos de los componentes de construcción. A su vez, esto permite calcular las tensiones mecánicas en el material. Fromm y su equipo determinaron a partir de la evaluación de datos que incluso un viento ligero es suficiente para provocar oscilaciones en el módulo. Cuanto más alta es la temperatura ambiente, más pronunciadas se vuelven estas oscilaciones. Además, la frecuencia de resonancia aumenta con el tiempo a medida que el material plástico se vuelve más rígido y quebradizo debido a la radiación UV. "La pregunta fundamental ahora es cómo estas influencias afectan la vida útil de los componentes a largo plazo. Nuestras simulaciones entran en juego en este punto", según Fromm.

Para ello, se ha elaborado una simulación 3D detallada del módulo solar. Con base en las mediciones de las pruebas de campo, se pueden utilizar cálculos numéricos para derivar los efectos a largo plazo de las influencias ambientales sobre los componentes del módulo y qué tipo de tensiones mecánicas se desarrollan. "Utilizando la simulación, hemos aprendido, por ejemplo, que la fragilidad causada por la radiación ultravioleta juega un papel mucho más importante en la fatiga del material de lo que se suponía hasta ahora", dice Fromm. Para poder predecir la vida útil de un módulo, los investigadores combinan los valores de medición de la prueba de campo con resistencias específicas conocidas a la tracción de los materiales correspondientes. Estos números predicen la carga a la que se espera que el material se rompa o se separe.

Sin pruebas industriales a gran escala listas para usar

El procedimiento se puede implementar de inmediato. Sin embargo, para producir pronósticos óptimos y confiables, los desarrolladores requieren datos de materiales específicos altamente detallados e información sobre la geometría del módulo que se va a probar. "Nuestro procedimiento no ofrece una prueba industrial a gran escala lista para usar, sino que se ajusta individualmente para cada cliente", explica Fromm. Usando sus cálculos, los investigadores no solo pueden hacer predicciones sobre la vida útil esperada, sino también representar mejoras potenciales con respecto a la geometría y el material, así como predecir los efectos de varios materiales sobre las tensiones mecánicas en el módulo.


Dinosaurios emplumados: ¿Cómo lo sabemos?

Durante mucho tiempo, los dinosaurios emplumados me parecieron raros. Ver borroso Deinonychus o algún otro dromeosaurio con un poco de plumaje nunca se veía bien y no entendía por qué en el transcurso de unos años los dinosaurios depredadores pasaron de ser escamosos a estar cubiertos de plumón. La mayoría de los libros que había visto no lo explicaban más allá de "Estos dinosaurios estaban estrechamente relacionados con las aves", algo que no discutí pero que no fue suficiente para hacerme sentir cómodo con las aves rapaces emplumadas. Incluso después de que comencé a interesarme más por la paleontología, todavía tenía problemas con las reconstrucciones de dromeosaurios emplumados cuando aún no se habían encontrado especímenes con plumas. Sin embargo, a medida que aprendía más, me di cuenta de que cualquier Deinonychus o Velociraptor que aparece sin plumas es un dinosaurio desnudo, un creciente cuerpo de evidencia que muestra que probablemente había muchos más dinosaurios emplumados de los que se sospechaba anteriormente.

La noción de que las aves y los dinosaurios están estrechamente relacionados ha existido durante mucho tiempo, iniciada por el descubrimiento de Arqueoptérix y Compsognathus a mediados del siglo XIX y popularizado por T.H. Huxley. (Debe notarse, sin embargo, que no siempre se consideró que la similitud reflejara una relación ancestro-descendiente). A pesar de que el término "dinosaurio" acababa de ser acuñado por Richard Owen en 1842 en la década de 1870, los fósiles de Solnhofen, huellas y el bípedo Hadrosaurus y Dryptosaurus estimuló el primer Renacimiento de los dinosaurios, revelando animales bípedos (e incluso parecidos a pájaros) en lugar de las criaturas parecidas a paquidermos que Owen trajo a la vida en el Crystal Palace. A los dinosaurios más pequeños les gusta Compsognathus y Hypsilophodon Fueron particularmente importantes ya que se consideró que eran más representativos de la forma de los antepasados ​​de las aves, siendo las aves no voladoras como los ñandúes y los emúes el siguiente paso en el hipotético sistema evolutivo. Aún así, no fue hasta el segundo Renacimiento de los dinosaurios de finales del siglo XX que la noción de las aves como dinosaurios vivos comenzó a nacer.

Un problema particular plagó la hipótesis de que las aves evolucionaron a partir de los dinosaurios, sin embargo, no se habían encontrado dinosaurios emplumados. Arqueoptérix fue considerado un pájaro, demasiado derivado para ser llamado cómodamente un dinosaurio emplumado, y aunque se volvió cada vez más importante como fósil de transición, una transición de lo que se debatía. Finalmente, los problemas morfológicos que enfrentó la hipótesis de los dinosaurios, como la supuesta ausencia de clavículas, fueron superados con nueva evidencia y mayor estudio, pero más de Arqueoptérix era necesario para confirmar las predicciones que se estaban haciendo. Ingresar Sinosauropteryx prima, descrito en 1996 (Chen et al 1998). Aunque hubo cierto escepticismo sobre si las estructuras conservadas eran realmente plumas (Unwin 1998, Thomas & amp Garner 1998), pronto siguió una avalancha de dinosaurios emplumados procedentes de China que apoyó abrumadoramente la idea de que las aves evolucionaron a partir de los dinosaurios.

Especímenes como "Dave" (un probable Sinornithosaurus, Ji et al 2001, el primer espécimen de Sinornithosaurus millenii que también tenían plumas filamentosas [Xu et al 1999]) dieron mayor peso a la idea de que las aves habían evolucionado a partir de dinosaurios depredadores. (Para una revisión bastante reciente, ver Norell & amp Xu 2005 y Zhou 2004). Aún más sorprendente, sin embargo, fue el descubrimiento de Beipiaosaurus inexpectus, un dinosaurio terizinosauroide con plumas tegumentarias. Si bien son terópodos relativamente relacionados con las rapaces, los dinosaurios terizinosauroides también son muy diferentes, tienen cuellos largos, garras enormes en sus manos y quizás una dieta herbívora. Si estos dinosaurios tenían plumas, surge la pregunta de si otros celurosaurios, que incluyen a los ornitomimosaurios parecidos al avestruz y los tiranosaurios, también tenían plumas. Es muy posible que incluso el terrorífico tiranosaurio tenía plumaje durante al menos alguna etapa de su vida, tal vez para regular la temperatura corporal cuando era pequeño, pero se desprendían de las plumas a medida que se agrandaba rápidamente, e incluso el tiranosáuroide jurásico descrito recientemente. Guanlong (Xu et al 2006) puede haber tenido plumas. Esta hipótesis aún no se ha confirmado, pero es posible que las plumas no solo sean indicativas de dromeosaurios sino de celurosaurios como grupo.

Las plumas aparecen una y otra vez en diferentes formas y arreglos en los celurosaurios, y si pensamos en esto evolutivamente, la predicción de que al menos todos los dromeosaurios deberían tener plumas es clara. Si las plumas no fueran heredadas de un ancestro común, entonces tendrían que evolucionar varias veces dentro de los celurosaurios, siendo improbable tal convergencia a gran escala. Si diferentes grupos de celurosaurios tuvieran plumas, es razonable suponer que la mayoría, si no todos, las tenían, y cualquiera que careciera de plumas las habría perdido secundariamente por una razón u otra. Esta predicción aún se está elaborando, pero los estudios futuros pueden ayudar a confirmarla o refutarla, especialmente porque hay más de una forma de detectar la presencia de plumas en el registro fósil.

El descubrimiento que realmente me asombró fue revelado en una breve nota impresa en Ciencias el año pasado. Hasta hace poco, había asumido que la detección de dinosaurios emplumados se basaba por completo en una conservación excepcional, ya que las plumas son tan delicadas que en la mayoría de los casos no se conservarán (de hecho, Arqueoptérix especímenes en los que las plumas no estaban bien conservadas se confundieron con Compsognathus y pterodáctilos). Si las plumas no se conservan, aún podemos argumentar que el dinosaurio habría sido emplumado en función de sus relaciones, pero confirmar la idea requeriría un espécimen excepcionalmente conservado, y las posibilidades de encontrar uno son cada vez menos probables con el aumento del tamaño corporal. Lo que Turner et al (2007) encontraron, sin embargo, fueron pomos en forma de pluma en el antebrazo de Velociraptor, las mismas estructuras que se ven en aves vivas con plumas secundarias. Los terrores de Parque jurásico Tenían más que los escasos mohawks que lucían en la tercera entrega, tenían lo que parecerían ser plumas de vuelo, tal vez se usaban para exhibirlas, ya que ciertamente no podían volar.

Independientemente de para qué se usaron, ahora hay un carácter osteológico que se puede observar para ver si algunos dinosaurios tenían plumas secundarias, algo que puede ser útil para animales grandes con pocas probabilidades de que sus plumas se conserven en el registro fósil. Además, la detección de plumas asociadas con Shuvuuia sugiere que puede haber evidencia de plumas asociadas con algunos terópodos en depósitos que no se consideraría exhibir una "conservación excepcional". El potencial de que las plumas puedan rodear a algunos dinosaurios en depósitos que no son lagerstatten requiere un mayor cuidado y atención a los detalles durante la excavación. En situaciones en las que la presencia de plumas puede ser ambigua, las pruebas químicas pueden ayudar a resolver el problema, la presencia de plumas en Shuvuuia (Schweitzer et al 1999) confirmaron cuando las pruebas revelaron beta-queratina. Esta colocada simultáneamente Shuvuuia cerca de las aves e ilustró que las proteínas pueden sobrevivir mucho más tiempo de lo esperado en el registro fósil.

Como Mark Norell me explicó una vez cuando le pregunté sobre esta pregunta, podemos estar tan seguros de que los dromeosaurios tenían plumas como nosotros de que Australopithecus estaba cubierto de pelo (una afirmación similar a la que se le atribuye en Ciencias en 1999). Las reconstrucciones de dinosaurios emplumados a veces pueden parecer tontas, sí, pero nuestras preferencias estéticas no deberían dictar si aceptamos o rechazamos una realidad científica. Los dromeosaurios, y posiblemente la mayoría de los celurosaurios, tenían plumas, y esa es una de las nociones más emocionantes surgidas de la paleontología en los últimos años. Sin embargo, todavía hay muchas preguntas sobre cómo evolucionaron las aves, incluso si sus relaciones familiares se han entendido mejor, y he tratado de centrarme en la presencia de plumas aquí en lugar de su origen. Los estudios interdisciplinarios, particularmente del desarrollo (Wagner 2005, Vargas & amp Fallon 2005), se han vuelto más importantes para comprender el origen de las aves y las antiguas dicotomías se han puesto en duda a medida que continúan las investigaciones (Glen & amp Bennett 2007). Como escribió Richard Prum en una revisión de 2002, "la ornitología es la biología de los dinosaurios existente", y el origen y la evolución de las aves probablemente serán un área de investigación candente en los próximos años.

Appenzeller, T. (1999) "Tirano saurio Rex Era feroz, sí, pero también emplumado ". Ciencias, Vol. 285 (5436_, págs.2052-2053


El Instituto de Investigación de la Creación

Según la evolución, la vida ha existido en la Tierra durante miles de millones de años. Es común afirmar que la vida se originó hace unos tres o cuatro mil millones de años. A pesar de que la generación espontánea de vida ha sido ampliamente refutada en todos los experimentos, los evolucionistas piensan al menos una vez que las sustancias químicas inertes se unieron por sí solas, sin la ayuda de ninguna agencia no natural, y formaron una célula viva, completa con la suya propia. codigo genetico. Bajo la guía de estas instrucciones genéticas, la célula fue capaz de realizar las funciones de la vida y reproducir otras células similares con sus propios códigos genéticos similares. En este proceso de reproducción de código, las mutaciones pueden alterar un poco el contenido codificado, de modo que las instrucciones detalladas varían un poco, lo que lleva a un cambio evolutivo.

Se están realizando esfuerzos para hacer retroceder el origen de la vida al pasado más distante del universo, incluso sugiriendo que la vida llegó a la Tierra en un meteorito (o nave espacial). Las especulaciones sobre el origen "naturalista" de la vida hace mucho tiempo y muy lejos parecen alimentadas por la aversión del hombre a ser responsable ante un Ser "sobrenatural".

Un origen naturalista de la vida es el mayor obstáculo de la evolución. Obtener variaciones útiles del código genético parece fácil en comparación con obtener espontáneamente el primer código genético. Incluso la selección natural no puede actuar sobre los precursores químicos de la vida, ya que solo puede elegir entre variantes vivientes en cuanto a la capacidad de supervivencia.

Mutaciones en los códigos existentes, mientras que no se dirigen a la origen del código, puede decirnos algo sobre la antigüedad de la vida. La mayoría de las mutaciones son sólo levemente dañinas, pero otras son sumamente dañinas. La mayoría de estas mutaciones dañinas, ya sean leves o agudas, se transmiten a la siguiente generación, por lo que cada generación sucesiva es más "mutante". Hoy en día, los códigos mutan a tasas mucho más altas de lo que predeciría la evolución. Los evolucionistas saben desde hace mucho tiempo que si la tasa de mutación fuera tan alta como una por generación en la línea reproductiva, el deterioro genético sería una certeza. ¡Pero la tasa medida es de 100 a 300 mutaciones dañinas por persona que se fijan dentro de la población! (Recomiendo el nuevo libro del Dr. John Sanford La entropía genética y el misterio del genoma.) ¡Las mutaciones están conduciendo, no al avance evolutivo, sino a la extinción!

Una conclusión obvia a la que podemos llegar a partir de la tasa de deterioro observada es que la humanidad (o cualquier especie de la Tierra) no puede haber estado aquí durante millones de años y, por tanto, ya se habría extinguido. En cambio, la vida parece haber sido creada recientemente y no puede durar millones de años en el futuro.


Ciencia del futuro: los próximos 10 años

Nuevos mundos, nueva vida, nuevos cuerpos: solo algunos de los avances que podemos ver en 2020, predice nuestro panel de científicos australianos líderes.

¿Qué depararán los próximos 10 años para la ciencia? (Fuente: iStockphoto)

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Ha habido algunos avances increíbles en la ciencia en la última década. Es difícil imaginar cómo era la vida antes de la conexión Wi-Fi y es difícil creer cuánto hemos descubierto sobre Marte. Y solo han pasado siete años desde que se secuenció todo el genoma humano; sin embargo, desde entonces, los científicos han descifrado los genomas de docenas de especies más.

¿Qué es lo siguiente? ¿Cuántos descubrimientos científicos más asombrosos veremos al final de la próxima década? ¿Y cómo estos cambiarán nuestras vidas?

Le pedimos a algunos de los investigadores más destacados de Australia en astronomía, salud, tecnología y medio ambiente que miraran hacia el futuro y pronosticaran cómo será el mundo en 2020.

Más profundo en el espacio

  • LO SIGUIENTE: Telescopios mejores y más grandes barren los cielos escudriñando la atmósfera de los planetas en otros sistemas solares, mientras que los taladros de plutonio desentierran vida extraterrestre a 20 kilómetros bajo el hielo de las lunas de Saturno.

"Para el 2020, apuesto a que estaremos al borde de un gran avance en la búsqueda de vida en el espacio", dice. Profesor Fred Watson del Observatorio Anglo-Australiano.

"Algunas de las lunas de Júpiter y Saturno tienen hielo de 20 kilómetros de espesor flotando en océanos líquidos: ¿quién sabe qué podría estar viviendo en ellos? Titán tiene lagos de metano líquido en lugar de agua. Hay una buena posibilidad de que haya microbios viviendo de estos hidrocarburos & # 8212 serían formas de vida asombrosas si pudiéramos encontrarlas ".

Watson pronostica que una nueva generación de telescopios dos o incluso tres veces más grande que la actual permitirá escudriñar de cerca la atmósfera de planetas similares a la Tierra muy distantes en busca de indicios de vida.

Descubriremos muchos planetas similares a la Tierra para 2020, dice Dr. Charley Lineweaver de la Universidad Nacional de Australia.

"Esto inspirará la primera misión de la humanidad a otra estrella, utilizando una nave espacial que puede viajar muchas veces más rápido que cualquier nave anterior".

La búsqueda de inteligencia extraterrestre tiene el potencial en cualquier momento de "trastornar nuestras identidades tanto o incluso más que lo que hizo Darwin", dice Lineweaver, y agrega "pero sospecho que será otra década tranquila para SETI", un proyecto que busca otras formas de vida en el universo.

Profesor Mathew Colless, el director del Observatorio Anglo-Australiano tiene un poco más de esperanza.

"Tal vez, solo tal vez & # 8212 esto es una posibilidad muy remota, incluso podríamos aprender de otras inteligencias que existen, criaturas que, como nosotros, son capaces de saborear el conocimiento sobre el universo que compartimos".

"El Gran Colisionador de Hadrones encontrará el Bosón de Higgs o algo inesperado" - Dr. Charley Lineweaver (Fuente: CERN)

Estamos aprendiendo sobre nuestro universo más rápidamente que antes y la próxima década podría presagiar algunos descubrimientos emocionantes, dice Colless.

"Nuevos descubrimientos particularmente fascinantes para saborear en los próximos diez años bien pueden incluir de dónde proviene la masa si el Gran Colisionador de Hadrones identifica el bosón de Higgs qué es realmente la mayor parte del material en el universo si los experimentos de laboratorio detectan las partículas subatómicas de 'materia oscura' qué está provocando que la expansión del universo se acelere si las observaciones astronómicas revelan la naturaleza de la energía oscura y si hay otros mundos similares a la Tierra alrededor de otras estrellas ".

Lineweaver está de acuerdo en que esta será la década para encontrar la elusiva partícula del bosón de Higgs.

"Nuestras búsquedas de materia oscura encontrarán una partícula (o partículas) de materia oscura o algo inesperado. Estos resultados y las observaciones del fondo cósmico de microondas de Planck podrían resolver el misterio de la materia oscura y la energía oscura", dice Lineweaver.

El significado de la vida

Si bien descubrir la partícula del bosón de Higgs puede ayudarnos a comprender cómo funciona nuestro universo, una nueva ciencia llamada interactómica puede ayudarnos a comprender el significado de la vida en la Tierra.

Érase una vez, pensamos que los genes podrían explicar todo lo que observamos en biología. Luego llegó la epigenética, revelando que nuestra apariencia y función son el resultado no solo de nuestros genes, sino también de su interacción con su entorno.

La interactómica & # 8212 una gran teoría unificadora de la biología & # 8212 podría ayudarnos a predecir cómo se comportará un sistema en función de la información sobre los componentes individuales que componen ese sistema, dice Profesor Stephen Simpson de la Universidad de Sydney.

"Un marco como este podría ayudarnos a predecir cómo interactúan los genes para producir un organismo, cómo las neuronas en el cerebro crean conciencia sobre cómo se comportarían miles de personas si estallara un incendio en un estadio de fútbol e incluso lo que podría hacer el mercado de valores en el futuro. . Lograr tal síntesis es uno de los mayores desafíos de la biología moderna, con inmensas implicaciones prácticas ", dice Simpson.

Nuevos cuerpos

Pero, ¿qué pasa con nuestra propia biología? ¿Cómo será el cuerpo humano dentro de una década?

  • LO SIGUIENTE: La grasa es la nueva delgada, la talla 18 la nueva 12. Podemos elegir entre una amplia gama de 'balas mágicas' farmacéuticas de alta tecnología para ayudar a perder kilos.

"En 2020 habrá más medicamentos para bajar de peso disponibles en el mercado que en la actualidad" - Dra. Nuala Byrne. (Fuente: iStockphoto)

Experto en obesidad Dra. Nuala Byrne de la Universidad Tecnológica de Queensland predice que estarán disponibles en el mercado incluso más medicamentos para perder peso en 2020 que en la actualidad: algunos para retrasar el vaciado del estómago, otros para hacer que se sienta lleno, algunos para limitar la absorción de grasas y otros para aumentar el metabolismo.

"También podemos ver dispositivos que utilizan impulsos eléctricos para controlar los nervios que regulan el estómago y el páncreas y que le indican cuándo está lleno. En última instancia, puede haber una prueba genética que le diga si tiene los genes que aumentan la propensión a padecer aumento de peso & # 8212, pero aún dependerá de usted lo que haga al respecto ".

Podrás ver si has heredado esos genes de la obesidad dentro de 10 años, ya que las tecnologías de secuenciación de ADN rápidas y baratas harán realidad los genomas personales, predice Profesor Arthur Georges de la Universidad de Canberra.

"Las nuevas máquinas que pueden producir terabytes de información genética harán posible que cualquiera tenga su ADN secuenciado completo en menos de una semana por $ 1000. Teóricamente, esta información podría usarse para predecir enfermedades, cáncer y obesidad años antes de cuando realmente desarrollar ", dice Georges.

La nueva tecnología genómica también transformará la ciencia forense, haciendo cada vez más difícil para los perpetradores permanecer desconectados de la escena del crimen y la víctima.

Y para 2020, los laboratorios habrán secuenciado los genomas completos de 10,000 organismos, proporcionando una gran cantidad de datos para ayudar a comprender cómo funcionan los organismos, cómo responden al medio ambiente y, en última instancia, cómo evolucionan.

  • LO QUE SIGUE: Cualquier herida se puede curar combinando ingeniería de tejidos, bioingeniería y nanotecnología.

"Veremos la construcción de tejidos tridimensionales en el laboratorio, como piel, cartílago, tejido cardíaco y óseo" - Profesora Fiona Wood (Fuente: iStockphoto)

La genética se combinará con otras tecnologías en el futuro para curar el daño creado por traumatismos, quemaduras e incluso cáncer, dice el australiano del año. Profesora Fiona Wood de la Universidad de Australia Occidental.

"Veremos la construcción de tejidos tridimensionales en el laboratorio, como piel, cartílago, tejido cardíaco y óseo: órganos en crecimiento en placas de Petri, si se quiere", predice Wood.

También comenzaremos a ver una caracterización de varios niveles de la herida, el cáncer o lo que sea que se esté tratando, desde la apariencia externa hasta los cambios a nivel genético, dice.

"Una vez que entendamos lo que está sucediendo a nivel genético, mejoraremos la actividad genética para hacer que las heridas se curen más rápido y mejor. Las nanopartículas autoensambladas restaurarán la estructura del tejido y, en última instancia, la regeneración de tejido in situ se convertirá en algo común".

La nueva tecnología ofrecerá más que beneficios físicos en la próxima década. Recuerde los chips de memoria implantables en el clásico de ciencia ficción de 1984 Neuromante?

Bueno, la realidad de tener acceso directo al ciberespacio a través de implantes en el cerebro está más cerca de lo que piensas, dice Profesor Vaughan Macefield de la Universidad de Western Sydney.

"Cuatro personas ya tienen electrodos implantados en su cerebro & # 8212 un sistema de interfaz neuronal para ayudarles a controlar una computadora o una prótesis. En otra década, este sistema le dará un sentido completo del tacto y de lo que le rodea, lo que le permitirá decir la diferencia entre objetos de diferente peso, textura y suavidad ", dice Macefield.

"Con la exigencia de los militares para las extremidades de reemplazo, los soldados del mañana serán 40 por ciento de biología, 60 por ciento de tecnología y # 8212 ¡perezca la idea!"

Macefield también predice que aboliremos la pérdida de memoria, con matrices de microelectrodos implantables que nos permitirán recuperar recuerdos olvidados hace mucho tiempo.

Amigos virtuales y hogares inteligentes

Un proyector creará una imagen de su amigo sentado a su lado ". - Dr. Clio Creswell (Fuente: Thomas Peter / Reuters)

Para 2020, será posible chatear con un holograma de tamaño real de amigos o colegas, predice la personalidad de la televisión y el conferenciante. Dr. Clio Cresswell de la Universidad de Sydney.

"Un proyector creará una imagen de tu amigo sentado a tu lado. Será como si estuviera allí, excepto que no puedes tocarlo. Y esto no sucederá sin muchas matemáticas. Las transformadas de Fourier seguramente jugarán un papel en la creación de estos hologramas. Son las mismas matemáticas que subyacen a los reproductores MP3 ", dice Creswell.

Si está jugando Monopoly con su amigo virtual en 2020, el tablero incluirá una opción para comprar banda ancha junto con agua y electricidad si Dr. Alex Zelinsky, que dirige el Grupo de Ciencias de la Información de CSIRO, tiene algo que ver con eso.

"La banda ancha es tan esencial para nuestras vidas que debería considerarse como otra utilidad", dice Zelinsky.

"Si todos en Australia tuvieran acceso a una banda ancha rápida y barata, se allanaría el camino para una gran cantidad de nuevos servicios y tecnologías. Estos podrían incluir la telemedicina, donde la información médica se transfiere a través de Internet para su uso en consultas, procedimientos médicos remotos o exámenes ".

Zelinsky cree que la banda ancha nacional de alta velocidad brindaría muchos beneficios, como hogares 'inteligentes', donde el uso de agua y energía es monitoreado y controlado por sensores conectados a Internet. Y podríamos monitorear cada presa, río y embalse y combinar esta información con pronósticos meteorológicos, lo que nos permite predecir no solo cuánta agua tenemos hoy, sino cuánta tendremos en el futuro.

Energia limpia

"A menos que adoptemos tecnologías limpias, las perspectivas para la civilización humana son sombrías" - Ian Lowe (Fuente: iStockphoto)

La tecnología de energía limpia es la clave del futuro, dice Profesor Ian Lowe de la Universidad de Griffith.

Lowe prevé que las ciudades australianas estarán impulsadas por energía limpia y tendrán la capacidad de convertir la energía y otros recursos en servicios de manera eficiente en un plazo de 10 años.

"El agua de riego se utilizará de manera sostenible sin privar a los sistemas ecológicos fluviales de los caudales que necesitan. Bueno, ese es mi sueño de todos modos.

"Pero a menos que dejemos atrás enfoques y tecnologías que claramente no son sostenibles en la próxima década, las perspectivas para el futuro de la civilización humana son muy sombrías", concluye.

Durante la próxima década, la ciencia ofrecerá aplicaciones ambientales para que podamos vivir de manera sostenible, aplicaciones económicas para que podamos disfrutar de la prosperidad, aplicaciones médicas para que podamos disfrutar de las aplicaciones de salud y seguridad para que podamos disfrutar de la paz, dice Colless.

Pero a veces la ciencia proporciona no solo los medios, sino también el fin en sí mismo, dice.

"[La ciencia es] algo que disfrutamos porque es intrínsecamente valioso, no valioso porque conduce a algo más".

“El final que tengo en mente es simplemente una apreciación del universo en el que vivimos, una comprensión de cómo funciona y por qué las cosas son como son.

Para quienes comparten este punto de vista, Colless predice que la próxima década será "una era de maravillas y placeres agudos".


El estilo de vida del plesiosaurio

Los plesiosaurios en general, y el plesiosaurio en particular, no eran los nadadores más consumados, ya que carecían de la estructura hidrodinámica de sus primos más grandes, más malos y más aerodinámicos, los pliosaurios. Hasta la fecha, se desconoce si el plesiosaurio y los de su calaña se trasladaron pesadamente a tierra firme para poner sus huevos o dieron a luz crías vivas mientras aún nadaban (aunque esta última es la posibilidad cada vez más favorecida). Sin embargo, sí sabemos que los plesiosaurios se extinguieron junto con los dinosaurios hace 65 millones de años y no han dejado descendientes vivos. (¿Por qué es esto importante? Bueno, muchas personas bien intencionadas insisten en que el supuesto monstruo del lago Ness es en realidad un plesiosaurio que sobrevivió a la extinción).

El apogeo de los plesiosaurios y pliosaurios fue la era mesozoica media a tardía, especialmente el Jurásico tardío y el Cretácico temprano al final de la era mesozoica, estos reptiles marinos habían sido ampliamente suplantados por mosasaurios aún más feroces, que también sucumbieron a la extinción K / T hace 65 millones de años. La plantilla de pez grande / pez más grande se aplica a lo largo de la historia evolutiva y se ha argumentado que los mosasaurios se extinguieron en parte debido a la creciente diversidad y dominio de los tiburones, los depredadores marinos mejor equipados hasta ahora desarrollados por la madre naturaleza.


Learn About Dinosaurs & Fossils

Fossils are the preserved remains of organisms from a long time ago.

Hard parts of animals, like bones and teeth, are the most common things that turn into fossils. Fossils can also be in the shape of something that has been left behind by an animal, like a footprint or a burrow – a hole that an animal dug in the ground to live in.

Some fossils are the remains of animals that lived long ago and are now extinct, like dinosaurs. Although there are no dinosaurs alive now, we know they existed because of fossils that have been found all over the world.

There are many different kinds of fossils, and the scientists that study them are called paleontologists (PAY-lee-un-TAL-uh-jests).

What Makes Fossils?

A fossil is formed when a plant or animal gets buried very quickly in wet dirt and sand. When animals or plants are under many layers, their bodies are protected from things that would normally break down their bodies or eat them, like other animals and bacteria. Being trapped in all those layers of mud preserves the plant or animal.

This happens most easily during a natural catastrophe like a flood, mud slide, or earthquake. The hard parts of animals (such as bones, teeth, and shells) that get trapped in these layers of mud are slowly replaced with minerals from the mud, which turn them into a hard material, very similar to rock. A fossil is formed in the same shape as the hard part of the animal, like a tooth or bone.

The soft parts of plants or animals, such as the scales of a fish or the leaves of a plant, sometimes leave a little bit of color in the rock before they eventually break down into nothing. Soft things that turn into fossils usually leave an imprint of their shape as they slowly break down, so it is pressed into the rock instead of being raised up like fossils from hard things are.

Where Are Fossils Found?

Some fossils have to be dug up from the ground and some are visible in rocks. Fossils are most commonly found in soft rocks like limestone, shale, and sandstone. Those rocks get worn down by water and wind more easily than most rocks do. Sometimes larger rocks have layers of fossils inside of them and as the rock gradually wears away over many years, the fossils become visible. Fossils have been found all around the world – on every continent, even Antarctica!

All About Dinosaurs

Dinosaurs are animals that lived a long time ago. They are extinct now, which means that as far as we know, all of them have died. Dinosaurs were reptiles, like lizards and turtles. However, most dinosaurs were very large, the biggest ones were bigger than the largest reptiles that are alive today. Most dinosaurs hatched from eggs.

There are lots of pictures of dinosaurs and even complete dinosaur skeletons on display in museums. Since dinosaurs are extinct, no one has ever seen a living one. That means the pictures you see of dinosaurs are estimates, even guesses, of what they looked like.

When fossilized dinosaur bones are discovered, they have to be put together like a puzzle. Some of the bones might be missing and some might be broken into pieces. Sometimes the bones that are found in one spot are from several different animals! All of those things make it very difficult for scientists to figure out what dinosaurs really looked like, so even full skeletons that are on display in museums are just scientists’ best guesses of what the animals might have looked like. The picture to the right is an example of a drawing of what scientists think two types of dinosaurs looked like, based on bones that have been discovered and pieced together.

Scientists have discovered many species of dinosaurs over the years and even more are being discovered as more fossils are found. As more and more fossils are found, what scientists believe about dinosaurs may change.

When Did Dinosaurs Live?

Since scientists only have bones to guess by, it is impossible to say exactly when dinosaurs lived. There are several ideas, but it is hard to find scientific evidence to prove them. A lot of people think dinosaurs lived millions and millions of years ago. Scientists who believe in Creation believe dinosaurs were on the earth at the same time as man, which is thousands of years ago (instead of millions). It is hard to tell exactly what the earth was like back then, with only fossils to go by.

What Did Dinosaurs Eat?

Most dinosaurs ate plants. Even though they were so huge, Sauropods like Brachiosaurus lived on green grass and shrubs. Scientists know this from looking at their teeth that have been found in fossils. Some dinosaurs ate meat. One of the most famous dinosaurs, Tyrannosaurus Rex, was a meat-eater and had sharp teeth and claws to help him get his food. Animals that eat plants are called herbivores. Animals that eat meat are called carnivores.

Science Words

Extinct– when a species of animal that once lived on earth has all died and no longer exists.

Herbivore– an animal that eats plants.

Carnivore– an animal that eats meat.

Printable Worksheet & PDF

Use this worksheet to help kids visualize how huge most dinosaurs were compared to a human and other animals. Discuss that there is a lot of variety in animal life. This is also a great time to review what different animals eat and how they live. Ask kids to describe how they think an animal’s size affects its ability to eat and protect itself. Help them number the pictures on the page in order from largest to smallest.

You can also find printable coloring pages of different dinosaurs at the end of this page and dozens of online coloring pages here.


How do we know what we know about dinosaur behaviour?

Much of my research looks at reconstructing the behaviour of non-avian dinosaurs: animals that have been extinct for some 66 million years and are represented only by fossils. This statement alone is often enough for people to either ask how on Earth this is possible, or to state quite baldly that it must all be made up. As with many branches of science, certainly there have been (and occasionally still are) some pretty terrible ideas and hypotheses that have been advocated at various times for dinosaur behaviour, but there is a myriad of sources of information and techniques that can be brought to bear on the problem.

The majority of dinosaur remains are of course bones and teeth, but these have a lot to say. Aside from very obvious things like the teeth of carnivores tending towards being sharp, some major anatomical adaptations are strongly linked with certain behaviours. For example, animals that can run quickly and especially those that are efficient over long distances have a short thigh, but long foot, so we can make some reasonable deductions about how they moved from this. Others are still more extreme and clear cut – those animals that dig show a whole suite of adaptations to the claws, fingers, wrist, elbow, shoulder and pelvis and often too the ribs, and joints in the backbone. So when we see all of these features in the tiny alvarezsaurid dinosaurs, we can be very confident that they could dig.

The robust teeth of tiranosaurio are near circular in cross-section and better adapted to heavy bites than those of almost all other carnivorous dinosaurs. Photograph: Daniel Parks/Flickr Photograph: Daniel Parks/flickr

We can even test these kinds of mechanical ideas with computer simulations. The skull of tiranosaurio for example has been shown to be exceptionally good at resisting the forces delivered in biting (more so than other carnivores) and this matches the extra-strong teeth they have, the increased areas for muscle attachment to deliver that bite, and even punctures made in the bones of other dinosaurs when tyrannosaurs bit them. Bringing together multiple lines of evidence like this can therefore build an exceptionally strong and coherent picture of certain behaviours.

Bite marks on bones can provide more detail than just how hard animals were biting, but also whole patterns of feeding. Are the teeth driven into the bone, or do they slide across the surface? Actually tyrannosaurs seem to have done both, biting hard on joints, but scraping teeth across the surface to rip meat off a relatively fresh carcass. Often it is hard to match marks from teeth to individual species, but it is possible in some cases.

Better still are stomach contents. Sometimes dinosaur specimens do preserve with the remains of their meals inside (and the reverse is true, dinosaurs were eaten by other animals too). This is more common for carnivores where bones can survive well and from this we know that many carnivorous dinosaurs seem to have preferentially fed on small or juvenile dinosaurs. Others ate a wide variety of other animals, and the tiny gliding Microraptor seems to have been a generalist with various specimens having consumed a fish, a bird, and the foot of an early mammal. Herbivorous dinosaurs are known to have consumed various leaves, ferns and even pine cones. Continuing down the gut, we also occasionally get coprolites – fossil feces – and naturally this can give a pretty clear idea of what the animals were eating.

On oviraptorosaur dinosaur brooding a nest of eggs. Photograph: Ryan Somma/Flickr Photograph: Ryan Somma/flickr

Moving on from feeding, we can also reasonably infer that dinosaurs were reproducing, after all, they were around for quite a while and birds (and bees, and even educated fleas) are still doing it. More than that though, we see eggs laid in patterns in nests, as do some modern birds. We also see dinosaurs preserved brooding on those nests, protecting the eggs and perhaps sheltering and insulating them with feathers too. The dinosaur Oviraptor (the "egg thief") was so named because it was found in association with eggs thought to belong to another dinosaur, but later discoveries of embryos within these eggs, showed in fact that the parents were protecting their unborn offspring. In other dinosaur nests we see babies considerably older than newly hatched individuals and even traces of food. This implies that the adults were looking after these babies long after they hatched, and that some extended parental care may have been involved.

This is something we would predict from their living relatives. Modern birds are literally living dinosaurs, and the crocodilians are their next nearest evolutionary relatives that are still alive today. Both exhibit parental care in nearly all species, looking after both the eggs and the hatchlings, in some cases for a number of years. That this is near universal behaviour for both, and when there is at least some evidence for this in dinosaurs, does imply that it was an ancestral trait for the collective group and thus most dinosaurs likely gave some care to their offspring pre- and post-hatching.

Skull of a pachycephalosaurian dinosaur - normally only the top dome of solid bone is preserved Photograph: Dave Hone Photograph: Dave Hone

Other patterns of behaviour can also be detected from where fossils are found. For example, specimens of ankylosaurs (those wonderfully squat and armoured dinosaurs) are regularly found in marine deposits, even well out to sea. They were terrestrial animals, but perhaps spent a lot of their time close to the coast or around estuaries and rivers, meaning that they are washed into the sea more often than many others. On the flip side, the pachycephalosaurs and their giant bony heads seem to have favoured upland environments. Fossils of these animals are very rare and most of their remains are only the "skullcaps" of solid bone, but these are rather beaten up. This is exactly the pattern we see when bodies have been transported a long way by rivers with skeletons being broken up, small bones destroyed and only the most robust parts (here, the top of the skull) surviving and the clear conclusion therefore is that they lived in upland areas.

Put all of these lines of evidence together – eggs, nests, anatomical specialisations, coprolites, mechanical tests, bite marks, stomach contents, preservation types – and we can really start to get to grips with these issues. Add into this other studies – such as from footprints and trackways, reconstructing muscle groups, analysis of seasonal temperatures and climatic changes, scans of brains and bones around the ear to give ideas on senses, stress fractures in bones showing where peak forces were delivered, systematic injuries suggesting combat between horned dinosaurs – and you can see how a clear picture can be put together of the otherwise intangible behaviour of long extinct animals.

There are of course limitations here, and plenty is uncertain or unknown, but this is neither impossible to work out nor a work of fiction, but solid researched based on a wealth of data and careful analysis.


How Impossible, Actually, Is the Dinosaur DNA Splicing in Jurassic World?

By the time Jurassic World begins, dino-making is yesterday’s news. Brontosaurs? Boring. Triceratops? Over it. The “science” that made all the wonder in the first film possible—extracting DNA from ancient mosquitoes, filling in the gaps with frog genes, and whisking it all together to grow a real live dinosaur—it’s all been done. “Let’s be honest,” says Claire Dearing, the park operations manager in Jurassic World. “No one’s impressed by a dinosaur anymore.”

So now what? To restore a sense of wonder to the jaded masses, we’re going to need something bigger, better, and altogether grander: a dinosaur that can transcend the pesky laws of nature. Armed with test tubes and hubris, scientists set out to design their own, tricking out the T-Rex genome with strands of cuttlefish and tree frog DNA to create a custom-made methuselah: the Indominus rex. After all, why mimic Mother Nature when you can outdo her?

Clearly, there’s a lot here to set off your scientific BS radar. But just how implausible is it to think that we could engineer a mega-creature out of a patchwork of different animals’ DNA?

First off, the idea of designing a dino is hardly as far-fetched as it once was. In the two decades that have elapsed since Jurassic Park came out in 1993, we’ve made massive breakthroughs in dino genetics and developmental biology. Some scientists—namely Jack Horner, the paleontologist who inspired Jurassic Park’s Alan Grant and dino advisor on Jurassic World—are even talking about reverse-evolving a chicken back into a dinosaur. Theoretically, we could “turn back the evolutionary clock” by breeding a chicken backward to unlock ancient genes that control dinosaur characteristics like teeth, scales, and talons. And ta-da: a chickenosaurus!

But in this scenario, scientists are merely working with what they’ve got: a chicken genome with some evolutionary holdovers. Blending entirely different species will require a little more imagination. Just ask the scientists trying to bring back the woolly mammoth by splicing mammoth genes into the modern elephant genome or others trying to resurrect the extinct passenger pigeon by grafting its DNA onto a living pigeon’s. The good news: “It’s not impossible,” says Robert DeSalle, a geneticist at the Sackler Institute for Comparative Genomics and co-author of The Science of Jurassic Park and the Lost World or, How to Build a Dinosaur. “The technology already exists.”

In fact, the technology for combining unlike genomes isn’t just a dream. We’ve been making mutant hybrids for years: They’re called GMOs. Scientists have created strawberries augmented with antifreeze genes from Arctic flounder fish and oranges injected with disease-fighting genes cultivated from pigs.* Outside of crops, scientists have been tinting zebra fish and leopard gecko embryos with green fluorescent proteins from jellyfish and corals so they can watch them develop for decades now. So where are the rhinosauruses? Or the Clairodactyl, that rare hybrid that can fly long distances in heels?

Well, there’s just one problem: Dinos are not like strawberries. In the case of GMO crops, we’re talking about isolating one gene that codes for one specific trait. In the case of Jurassic World, we’re talking about traits that involve hundreds of genes. Take camouflage, the trait that (spoiler alert!) so surprises the Indominus rex’s trainers. Blending in with your surroundings requires tweaks to neural genes, skin genes, hormonal genes, and temperature sensitivity genes. “It’s likely a whole suite of genes,” says Beth Shapiro, a professor of ecology and evolutionary biology at the University of California at Santa Cruz and author of How to Clone a Mammoth: The Science of De-Extinction.

In other words, it’s not a simple matter of genetic cutting and pasting. “When genomes evolve, they don’t do so in isolation,” says Shapiro. “They do so in the background of the entire genome.” Many of the genes you’re messing with are pleiotropic—that is, they code for several different characteristics. And it’s not like all of them are located in one place they’re distributed all over the genome. You start to appreciate the difficulty. Shapiro compares the challenge to trying to swap out an elephant’s forelegs for wings. “I can’t cut out a wing gene, insert into an elephant, and assume I’m going to get an elephant with wings,” she told me, not without a touch of exasperation. “There is no wing gene.”

There’s a bigger reason this wouldn’t work. Though we’ve sequenced hundreds of animal genomes, we still don’t know exactly how each one functions as a whole. You might say we have the vocabulary to describe the language of biology, but we haven’t yet mastered the grammar. As DeSalle puts it: “We’ve had the chicken genome sequences for a decade now—and we still don’t know chickenshit about it.”

So Jurassic World is right: In reality, injecting a complex trait into a foreign genome would be like trying to transplant a nonnative species into a delicate island ecosystem. (Which, it turns out, is exactly the plot of Jurassic Park.) No matter how careful you are, you can never predict the complex chain of interactions that will occur. The only thing you can predict is that you’re probably going to break the entire system—and make a pretty dramatic movie while you’re at it.

“You’re talking about mixing and matching across evolutionary barriers that have been separate for hundreds of millions of years,” says David Blockstein, a senior scientist at the National Council for Science and the Environment and the head of the Passenger Pigeon Project. “It’s hard to imagine that would work.”

But Jurassic Park was never about deconstructing the science of de-extinction. It was about entertaining the impossible. To watch Jurassic World is to experience the same chills of possibility you feel when Frankenstein’s monster comes to life, or when H.G. Wells’ time traveler turns on his machine for the first time. For a moment, man is larger than himself, surveying the whole of creation, his spirit as indomitable as … well, as the Indominus rex.

Then, of course, he gets eaten.

Read more in Pizarra about the Jurassic Park movies.

*Correction, June 19, 2015:This article originally misstated that most of us eat GMO strawberries and oranges. These GMOs are not yet on the market.


Researchers break down DNA of world's largest mammals to discover how whales defy the cancer odds

An illustration of Peto’s Paradox. The solid red line indicates a relationship between cancer rate and (body mass)*(lifespan), and the dashed red line represents an approximation of the expected cancer rate. The solid blue line represents the observation that there is no relationship between cancer risk and (body mass)*(lifespan). For instance, cancer risk, which is 11–25% in the human population, is not vastly different between mice and humans. In contrast, cancer risk was estimated to be 5% in elephants. Cancer rates in whales are not known, but these models predict that 100% of the largest whales should have cancer by age 90, which is an unlikely scenario. Metastatic cancer was found in a duck-billed dinosaur fossil. While adult body mass is approximately the same for the dinosaur and the elephant, duck-billed dinosaurs are thought to have had a shorter lifespan. This suggests the trade-offs between reproduction and growth and cancer defense mechanisms left these dinosaurs more susceptible to cancer than elephants. Credit: Tollis, Boddy and Maley (2017)

Scientists know that age and weight are risk factors in the development of cancer. That should mean that whales, which include some of the largest and longest-lived animals on Earth, have an outsized risk of developing cancer.

But they don't. Instead, they are less likely to develop or die of this enigmatic disease. The same is true of elephants and dinosaurs' living relatives, birds. Marc Tollis, an assistant professor in the School of Informatics, Computing, and Cyber Systems at Northern Arizona University, wants to know why.

Tollis led a team of scientists from Arizona State University, the University of Groningen in the Netherlands, the Center for Coastal Studies in Massachusetts and nine other institutions worldwide to study potential cancer suppression mechanisms in cetaceans, the mammalian group that includes whales, dolphins and porpoises. Their findings, which picked apart the genome of the humpback whale, as well as the genomes of nine other cetaceans, in order to determine how their cancer defenses are so effective, were published today in Molecular Biology and Evolution.

The study found that nature has beaten cancer in countless ways across the tree of life, Tollis said, and researchers can use that information to help find potential new targets for preventing cancer in humans, like using the whale version of a protein that can stop cell proliferation to develop drugs that shrink tumors in humans.

"Our goal is not only to get nature to inform us about better cancer therapies, but to give the public a new perspective of cancer," Tollis said. "The fact that whales and elephants evolved to beat cancer, and that dinosaurs suffered from it as well, suggests that cancer has been a selective pressure across many millions of years of evolution, and it has always been with us. Our hope is that this may change people's relationship with the disease, which can be painful and personal. It also helps provide even better appreciation for biodiversity. In our current sixth mass extinction, we need all the reasons for conservation that we can get."

At its most basic, cancer occurs when body cells divide and mutate. Cell division is normal in living creatures, as are body cell, or somatic, mutations. Most of the time, somatic mutations are either harmless or the body is able to fix those mutations. When it doesn't, that can lead to cancer.

Beyond that foundation, cancer gets much more complicated. For all of the research being done on all types of cancer and all types of organisms, there are still more questions than answers. However, age and body size are well-known risk factors in people. Tollis said one explanation for this is that cancer risk overall is a function of the number of cell divisions that occur over the lifetime of an organism.

"This is driven by somatic evolution—genetic changes that occur when body cells copy their genomes, divide and produce daughter cells," he said. "The longer you live, the more cell divisions you have and the higher chance that a cancer-causing mutation will occur in the genome of the descendent cells. Similarly, larger individuals are made of more cells, which also increases the chance of cancer-causing mutations."

Knowing this, it's worth looking at whether whales, which live longer than most mammals on the planet and have a much higher percentage of body fat, are more likely to develop cancer. They aren't. This phenomenon, known as Peto's Paradox, is what Tollis and his team studied. How do whales defy these well-known risk factors?

Methods and conclusions

The team worked under a federal research permit to obtain skin samples from an adult female humpback whale off the coast of Massachusetts. This whale, named Salt, is well-known to researchers and whale watchers alike. She was cataloged by the Center for Coastal Studies in the mid-1970s and selected for this study because her life history is among the most well-documented of any individual humpback whale. The team sequenced and assembled Salt's genome, which requires extracting DNA from skin tissue, fractioning it into smaller bits and put through a DNA sequencer that produces almost 2 billion short sequences. Then they put those sequences back together into a genome assembly that spans about 2.7 billion base pairs. (By contrast, the human genome is about 3.1 billion base pairs long.) They also sequenced RNA, which helps in the process of finding the precise coordinates where genes lie in the genome.

Tollis and his team then compared the humpback whale genome to those of other mammals including other ocean giants like the blue whale, fin whale, bowhead whale and sperm whale. They expected to see a lot of differences, but also a few similarities, particularly with the parts of the genome that perform important functions. They also looked for parts of the genome that had evolved to help whales adapt to their environment.

What they found was that some parts of the whale genome have evolved faster than in other mammals. These parts of the whale genome contain genes that control the cell cycle, cell proliferation and DNA repair, which are essential for normal cell function. In human cancers, many of these genes are mutated. The whale genome also evolved many duplications in tumor suppressor genes.

"Nature is showing us that these changes to cancer genes are compatible with life. The next questions are, which of these changes is preventing cancer, and can we translate those discoveries into preventing cancer in humans?" said Carlo Maley, a cancer evolutionary biologist from ASU's Biodesign Institute and one of the two senior authors, who started this project in 2011 with Per Palsbøll, a marine mammal conservation geneticist from the Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences at University of Groningen, in collaboration with Jooke Robbins from the Center for Coastal Studies.

"This suggests that whales are unique among mammals in that in order to evolve their gigantic sizes, these important 'housekeeping' genes, that are evolutionarily conserved and normally prevent cancer, had to keep up in order to maintain the species' fitness," Tollis said. "We also found that despite these cancer-related parts of whale genomes evolving faster than other mammals, on average whales have accumulated far fewer DNA mutations in their genomes over time compared to other mammals, which suggests they have slower mutation rates."

This slow rate of change may also limit whales' exposure to cancer-causing somatic mutations.

This study builds on research that the ASU team has done finding lower rates of cancer in elephants, another mammal that is large and can live a long time but doesn't have much in common genetically with whales. Both species arrived at the same result—cancer suppression—through different mechanisms. The same is likely true of extinct giant dinosaurs although scientists have found evidence of cancer in dinosaur fossils, this group of organisms includes the largest animals ever to walk the earth and thus they probably had efficient cancer suppression as well.

Next steps for Tollis and his team will be to better understand the cancer suppression phenotype using experiments with whale cell lines, which will provide important functional validation of the team's genomic results. That will be the first step in generating whale-derived human cancer drugs. They also are looking at other animals, such as bats, tortoises and crocodilians, to see how these varied long-lived species suppress cancer. The humpback whale genome also will serve as the basis for studies by other team members on whale mutation rates and other adaptations taking advantage of a collection of the 9,000-plus DNA samples collected from free-ranging humpback whales curated by Palsbøll's team.


Ver el vídeo: Cuantos años vivieron los dinosaurios en la Tierra? (Enero 2022).