Los 10 hitos científicos de la Región en 2018

El grupo de investigación Genómica y Biotecnología Molecular de Hongos de la Universidad de Murcia recibió a principios de año la concesión de un proyecto por parte del Joint Genome Institute (JGI), uno de los más importantes centros de secuenciación y caracterización de genomas del mundo, dependiente del Departamento de Energía de los Estados Unidos.

Esto convierte a la UMU en una de las dos universidades españolas que tendrán acceso a esta institución, y a su investigador principal, Victoriano Garre, en el coordinador de un proyecto en el que participan las universidades de Sevilla, Duke (Estados Unidos) y Melbourne (Australia), junto a la colaboración de las universidades de Navarra, California Riverside (Estados Unidos), Oregón (Estados Unidos) y del Centro de Regulación Genómica de Barcelona.

Este proyecto, que durará tres años, determinará si una modificación química concreta del ADN (metilación de adeninas) regula la expresión de los genes de hongos sencillos, denominados basales, incluyendo los genes implicados en la acumulación de lípidos. Esto supone que los hongos basales que acumulan lípidos, utilizados para la producción de biodiésel, podrían ser genéticamente manipulados para aumentar la cantidad de combustible que se produce. «La propuesta realizada al JGI busca demostrar que la metilación de adeninas de los genes es importante para su expresión en ese tipo de hongos», explica Victoriano Garre, «y podría generar interés por su participación en la acumulación de lípidos, ya que si se reúne más cantidad de lípidos, se podrá obtener una mayor cantidad de biocombustible». El grupo de la UMU desarrolla una línea relacionada con la obtención de biodiésel a partir de biomasa del hongo basal 'Mucor circinelloides', muy rica en lípidos susceptibles de ser convertidos en biodiésel de forma fácil.

El bioquímico de Alhama de Murcia Daniel López Serrano, que actualmente trabaja en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC, ha sido galardonado con el XIII Premio a la Investigación Biomédica 2018 por su innovadora contribución en el campo de la resistencia bacteriana a los antibióticos, tema de inmensa relevancia biomédica y sanitaria a nivel mundial. Según dijo tras conocer la noticia, «el 35% de pacientes hospitalizados se infectan por bacterias resistentes a antibióticos, y de ellos un 20% morirán por la infección».

En España esto supone unas 35.000 muertes al año, 30 veces más que por accidentes de tráfico. Por ello, su laboratorio estudia la bacteria patógena 'Staphylococcus aureus multi-resistente', también conocida como 'MRSA', que planta cara a una gran gama de antibióticos colonizando los hospitales de todo el mundo, y genera infecciones muy difíciles de tratar en pacientes hospitalizados por otro motivo.

En concreto, este doctor en Bioquímica por la Universidad de Murcia, quien realizó sus estudios postdoctorales en el departamento de Microbiología e Inmunobiología de Harvard Medical School (USA) gracias al apoyo de la Fundación Séneca- Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia, ha descubierto nuevas dianas de intervención farmacológica para solucionar este importante problema.

Dar órdenes a una máquina sin necesidad de realizar ninguna acción, ni siquiera hablar, únicamente mediante el pensamiento, es el objetivo de las investigaciones que está realizando la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) en el campo de los sistemas de interfaz cerebro-ordenador y que se acaba de concretar en una tesis doctoral que optimiza metodologías de reconocimiento de la actividad eléctrica del cerebro utilizando algoritmos.

La tesis de Francisco José Martínez Albaladejo, dirigida por Juan Luis García Guirao y Germán Rodríguez Bermúdez, ha ensayado en el Centro Universitario de la Defensa (CUD), adscrito a la UPCT, con voluntarios sin experiencia en el uso de dispositivos que, a través de sensores colocados en el cuero cabelludo, intentan reconocer patrones para identificar los movimientos que está imaginando la persona.

La conclusión de la investigación es que las metodologías denominadas 'aprendizaje extremo' son de utilidad para usuarios noveles, optimizando el proceso de aprendizaje de la máquina. «El objetivo del experimento es que si estás imaginando que mueves la mano derecha, el sistema lo logre identificar», detalla Germán Rodríguez.

Los sistemas de interfaz cerebro-ordenador o Brain Computer Interface (BCI) permiten controlar dispositivos externos solo con la actividad eléctrica del cerebro. «Es decir, posibilitan enviar comandos al exterior prescindiendo de todo canal de comunicación muscular», explica García Guirao. «El objetivo de esta tesis era evaluar la idoneidad de las Máquinas de Aprendizaje Extremo (ELM, Extreme Learning Machine), que son un tipo de red neuronal, como clasificador para su aplicación a interfaces BCI basadas en la imaginación del movimiento», añade.

El Laboratorio de Óptica de la Universidad de Murcia (LOUM), en colaboración con investigadores de la Universidad de Torun en Polonia, ha desarrollado un nuevo instrumento de OCT (del inglés Optical Coherence Tomography) que proporciona por primera vez una visualización detallada del ojo y corrige deficiencias anteriores mediante la inclusión de una lente de potencia variable controlada eléctricamente.

Este avance permitirá acceder a partes del ojo, como el humor vítreo, no suficientemente estudiadas hasta ahora. Desde un punto de vista clínico, para el oftalmólogo supone disponer de una nueva herramienta que facilita el diagnóstico y seguimiento de las enfermedades oculares. En concreto, la visualización del vítreo podría ayudar a anticipar un posible desprendimiento de retina.

Al incorporar una lente que cambia los parámetros ópticos en respuesta a una corriente eléctrica, la tecnología innovadora puede producir imágenes de mayor calidad que las actualmente disponibles. Además, puede hacer que los exámenes oculares sean más rápidos y cómodos para los pacientes, evitando la necesidad de imágenes con múltiples instrumentos para observar diferentes áreas del ojo.

OCT es una de las técnicas de visualización en vivo de los tejidos que conforman el ojo humano que más impacto ha tenido en los últimos años en Oftalmología. Actualmente, esta técnica permite al oftalmólogo obtener una visión de estructuras tan importantes como la retina, en la parte posterior del ojo, o la córnea y cristalino, en su parte anterior. Pero las particularidades de la propia técnica combinadas con la propia óptica del ojo hacían que no fuera posible visualizar ambas partes en una sola medida ni acceder a estructuras intermedias como el humor vítreo.

Estos avances se han publicado este año en la revista 'Óptica', destinada a la investigación de alto impacto de la Sociedad Americana de Óptica (OSA).

Las cooperativas agroalimentarias y los investigadores de la Cátedra de Agricultura Sostenible de la UPCT solicitaron hace unos meses la reapertura de al menos dos pozos en el Campo de Cartagena para ampliar a parcelas de cultivo reales los ensayos de desnitrificación.

«Con nuestro sistema de biorreactores con virutas de madera de limonero hemos logrado reducir un 97% los nitratos, de forma que el residuo no es perjudicial para la salud ni para el medio ambiente», explicó entonces el director de la cátedra e investigador de la Escuela de Agrónomos de la UPCT, Juan José Martínez.

La cátedra ha estudiado en el último año esta novedosa tecnología de desnitrificación con una autorización excepcional de la Confederación para que la UPCT reabriera su desaladora de agua de pozo en la Estación Experimental Agroalimentaria Tomás Ferro, cuyos residuos están siendo depositados en una balsa impermeabilizada sin riesgo para los acuíferos que vierten al Mar Menor.

El siguiente paso es «probar la tecnología a escala de explotación agrícola, reabriendo dos o tres pozos con características de agua diferentes a la nuestra», añade Martínez. La cátedra monitorizará el sistema para comprobar los resultados y garantizar la seguridad ecológica del proceso. Una vez que la salmuera pierde el 97% de sus nitratos, desde niveles de 200 miligramos a únicamente 7 miligramos por litro, el residuo es «apto para ser vertido al Mediterráneo a través de las estaciones desaladoras marinas», apunta el investigador.

El nombre, 'Ceratodon amazonum', hace referencia a las amazonas, tribu de la mitología griega formada y gobernada en su totalidad por mujeres guerreras, ya que no se han encontrado machos. «Todo surgió cuando nos imaginamos las poblaciones de Sierra Nevada formadas por atrevidas guerreras luchando solas por sobrevivir», señala Marta Nieto, autora de la tesis doctoral que ha dado como resultado el hallazgo de un hongo que se reproduce sin machos. Nieto añade que, aunque la nueva especie, un musgo, es muy abundante en Sierra Nevada (Granada), suele ser más rara a medida que nos alejamos del macizo montañoso. A pesar de esto, se han hallado muestras en la Región.

Los resultados muestran que estas 'guerreras' están estrechamente relacionadas con la especie 'C. purpureus'. «Demostramos que durante la evolución de este nuevo musgo, el tamaño de su genoma ha aumentado un 25% en comparación con la cosmopolita 'C. purpureus' y que la frecuencia de los machos ha disminuido significativamente», explica Rosa María Ros Espín, codirectora de la tesis.

Aunque no se han encontrado ni machos ni evidencia de reproducción sexual reciente en la nueva especie, la diversidad genética entre las plantas es relativamente alta. Todo ello hace pensar que no necesita al ejemplar macho para reproducirse, sino que probablemente se propaga de manera asexual. Es decir, «se multiplica por fragmentación de las plantas, ya que cada trocito de ellas tiene la capacidad de regenerar una planta completa de nuevo, la cual es genéticamente idéntica a la planta de la que procede», añade la investigadora principal, quien sostiene que no se conocen otros casos en musgos en los que la pérdida de machos se haya asociado con los procesos por los que se originan nuevas especies. Ello resalta la complejidad de los mecanismos de especiación en estas plantas.

Estas investigaciones han sido financiadas por el Ministerio de Ciencia e Innovación y el Ministerio de Economía y Competitividad.

Investigadores del grupo en Ecosistemas que dirige Javier Gilabert en la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) han demostrado la eficacia de una nueva metodología, combinando modelos numéricos y robótica submarina, para encontrar objetos bajo el mar y han elaborado un mapa de basura sumergida.

Los científicos, que llevan un año trabajando en el proyecto 'Rómulo', financiado por la Fundación Biodiversidad y Ecoembes, han desarrollado un programa específico, a partir de un modelo hidrodinámico y tridimensional (ROMS) de las corrientes marinas, para detectar la aglomeración de basuras. Hasta ahora, los desperdicios en el mar solo se podían localizar en superficie y en zonas profundas, mediante arrastres agresivos para el ecosistema o con buceadores, con importantes limitaciones de tiempo, recursos y profundidad.

«La investigación ha demostrado la eficacia de esta metodología para detectar desechos de manera útil y efectiva, que puede servir y aplicarse a otros campos de la Oceanografía y que, sobre todo, podría ayudar en un futuro a limpiar de basura nuestros mares», destaca Francisco López Castejón, investigador del proyecto. Para comprobar la existencia de basuras y delimitar las coordenadas de su localización, los investigadores han utilizado un vehículo autónomo submarino que ha recorrido las profundidades y grabado los fondos sin estar operado por control remoto.

Gracias al software desarrollado en este proyecto para identificar y clasificar las basuras se logró elaborar un mapa de basuras sumergidas en el Puerto de Cartagena. «En un principio elegimos el Mar Menor, pero la escasa visibilidad de las aguas impidió la grabación de los fondos con calidad suficiente», explica Castejón.

Concretamente, en la zona de El Espalmador, en un perímetro de 260 metros, han detectado más de 200 objetos, entre los que predominan latas y plásticos. «La mayoría de estos objetos procedían del Mediterráneo y habían sido arrastrados hasta el Puerto», resalta.

Los investigadores han recogido en la página web del proyecto (http://ocean.upct.es/romulo) imágenes y vídeos de los objetos que han detectado en las aguas del Puerto de Cartagena y junto a la isla Perdiguera, en el Mar Menor.

Sonia Jerez Rodríguez, José María López Romero, Pedro Jiménez Guerrero y Juan Pedro Montávez Gómez, investigadores del grupo MAR del Departamento de Física de la Universidad de Murcia, lideran un estudio sobre el impacto de incluir o no los gases de efecto invernadero (GEI) en las predicciones climáticas regionales a largo plazo. Los expertos advierten de que esta práctica no se está regulando ni documentando a la hora de generar y proporcionar simulaciones climáticas realizadas con modelos de alta resolución espacial. «Nos sorprendió descubrir que algunos grandes grupos de trabajo no los consideraban», señala la experta.

Los científicos destacan que se trata de un problema práctico, de coordinación entre grupos de modelización climática, sobre el que no existe debate científico. Sonia Jerez recalca que «a nivel global está muy estudiado y nadie discute la importancia de los GEI en el comportamiento del sistema climático. Sin embargo, a escala regional, su impacto no se había determinado hasta la fecha», recalca la investigadora. No tener en cuenta los GEI y su incremento en la atmósfera proporciona una información climática errónea y afecta a los estudios sobre agricultura, incendios o hidrología. En este sentido, incluir o no los GEI tiene un impacto de hasta más de un grado de diferencia en las proyecciones regionales para la temperatura media. La investigadora aclara que «esta variación supone duplicar las señales de calentamiento a nivel local y podría también modificar las proyecciones que se hacen para la precipitación o los extremos de temperatura que se alcanzarán a mediados de siglo».

La ingeniería estructural puede dar respuesta, simultáneamente, a requisitos estéticos, funcionales y económicos para la construcción de puentes arco, según concluye la tesis de Juan Manuel García Guerrero en la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), que ha desarrollado un catálogo de formas mediante estrategias clásicas de diseño evolucionadas y un método propio de optimización de pesos.

«Es hora de vindicar la ortodoxia resistente para la generación de formas novedosas que cumplan criterios de utilidad, seguridad y ahorro de material», señala el director de la tesis, Juan José Jorquera. «En un contexto de demanda de originalidad y donde las referencias son cada vez más relativas, se exige a los puentes urbanos un carácter icónico que, con frecuencia, lleva a diseños absurdos», lamenta. «Esta tesis aporta sentido común», añade.

La investigación se centra en los puentes arco espaciales simétricos, cargados fuera del plano del arco. Ejemplo de ellos son la pasarela Jorge Manrique en la ciudad de Murcia o la pasarela Miguel Navarro de Lorca, localidad natal del nuevo doctor por la UPCT, formado en la Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y de Ingeniería de Minas.

La tesis demuestra que el puente arco espacial es una fuente de soluciones para problemas como el pandeo o el exceso de deformación de los puentes arco clásicos, así como una tipología enormemente eficiente que no está reñida con la estética y la originalidad. «Hemos obtenido múltiples formas novedosas que aún no han sido construidas», resalta García Guerrero, quien ha desarrollado su tesis con un contrato de Formación del Personal Investigador (FPI) de la Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología de la CARM.

Sobre los puentes arco espaciales apenas hay estudios teóricos. La tesis sigue la línea de investigación que inició Jorquera en 2007, dirigido por el prestigioso proyectista de puentes Javier Manterola. Otro integrante del grupo de investigación NEST (New Structural Typologies) de la UPCT está realizando actualmente una tesis doctoral relacionada también con este campo.

Ha sido la última gran noticia del año. A principios de diciembre el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades del Gobierno de España hacía público el nombre de los ganadores de los Premios Nacionales de Investigación. Poco antes, el propio ministro llamaba a los galardonados para informarles personalmente. Tras cuatro años sin convocarse, el premio en el área de Ciencias Físicas, de los Materiales y de la Tierra, ha recaído en el cartagenero Rafael Rebolo López, astrofísico y actual director del Instituto de Astrofísica de Canarias; y el de Transferencia de Tecnología en el catedrático de Óptica Pablo Artal Soriano, director del Laboratorio de Óptica de la Universidad de Murcia que, además, es grupo de Excelencia Investigadora de la Fundación Séneca. Otros tres galardones se han concedido en esta edición: el de Ciencia y Tecnología Químicas para Luis Liz Marzán; el de Ciencias y Tecnologías de los Recursos Naturales para Pedro Jordano Barbudo; y Matemáticas y el de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones para Ramón López de Mántaras.

Los Premios Nacionales de Investigación, creados en 1982, son concedidos por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y suponen el reconocimiento más importante de España en el ámbito de la investigación científica y distinguen el mérito de investigadores e investigadoras españoles que estén realizando una labor destacada en campos científicos de relevancia internacional, y que con ello contribuyan excepcionalmente al avance de la ciencia, al mejor conocimiento del ser humano y su convivencia, a la transferencia de tecnología y al progreso de la Humanidad, propugna el Ministerio.