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Un megaestudio genético dibuja el árbol familiar de aves, reptiles y dinosaurios

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Algunas de las especies de aves analizadas para el estudio genómico comparativo descansan en una mesa en el Museo Nacional de Historia Natural en Washington, DC. / AAAS-Carla Schaffer

Algunas de las especies de aves analizadas para el estudio genómico comparativo descansan en una mesa en el Museo Nacional de Historia Natural en Washington, DC. / AAAS-Carla Schaffer

Después de cuatro años de trabajo, un consorcio internacional de más de 200 científicos ha trazado el mapa filogenético de las aves modernas. El estudio resuelve incógnitas sobre las diferencias en el canto, cuándo perdieron los dientes, la relación entre los genomas de las aves y los cocodrilos, y el origen de los cromosomas sexuales de los pájaros.

Hace 66 millones de años, los dinosaurios se extinguieron, pero algunos reptiles y aves sobrevivieron a esta extinción masiva. Las aves que sobrevivieron sufrieron una rápida evolución y una gran diversificación. Hasta ahora, explicar el árbol familiar de las aves modernas no ha sido fácil.

Gracias a la investigación de un consorcio internacional de científicos con participación de investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona, se han obtenido nuevas pistas sobre cómo fue esta evolución. El trabajo propone además un nuevo método para el estudio filogenético basado en datos secuenciación genómica masiva.

Los más de 200 científicos de 80 instituciones repartidas en 20 países que han estudiado la genómica de las aves, liderados por Guoije Zhang del National Genebank BGI (China) y la Universidad de Copenhague (Dinamarca), han trabajado durante cuatro años en la secuenciación masiva de los genomas de 48 especies de aves y los de otros animales como los cocodrilos.

Han estudiado cuervos, patos, halcones, periquitos, grúas, ibis, pájaros carpinteros y águilas, entre otros, en representación de las principales familias de aves modernas. Los primeros resultados se publican simultáneamente en ocho artículos en la revista Science y en 15 artículos más en otras revistas científicas, como Genome Biology y GigaScience.

La genómica, una herramienta clave para explicar la evolución

Los estudios filogenéticos disponibles hasta ahora sobre la evolución de las aves modernas habían estudiado conjuntos de genes concretos que se relacionaban con características anatómicas o de comportamiento. Ahora, los resultados presentados por el Avian Phylogenomics Consortium comparan el genoma entero de todas las especies, lo que ha permitido reconstruir el árbol filogenético de las aves con mucho más detalle e incluir información sobre las relaciones de parentesco entre grupos y el momento en el que se separaron.

Los científicos han descubierto que para poder ser minuciosos y obtener todas las tendencias en la evolución de las especies deben tener en cuenta las regiones del ADN que no codifican proteínas.

Las aves tienen pocas repeticiones de ADN y ya desde su aparición perdieron cientos de genes que compartirían ancestralmente con los humanos. En concreto, los genes que los pájaros han perdido son clave para los humanos y están implicados en funciones importantes como la reproducción, y la formación del esqueleto o los pulmones.

Sin embargo, las aves controlan estos aspectos desde otra aproximación que explicaría por qué tienen un esqueleto más ligero, un sistema respiratorio tan particular, una gran variedad de especialidades en la dieta y muchos otros rasgos característicos diferentes a los mamíferos.

Sobre pájaros y demás parientes

Además de secuenciar los genomas de 48 especies de aves, también se han secuenciado y estudiado los genomas de los reptiles actuales más cercanos a las aves: los cocodrilos. Los científicos esperaban encontrar los puntos de conexión entre ellos y aportar datos sobre la diversificación de los arcosaurios (grupo que incluiría los cocodrilos, los dinosaurios y las aves).

«La secuenciación de tres especies diferentes de cocodrilos nos sirve para contextualizar el trabajo del estudio genómico de las aves que ahora presentamos. Los datos que hemos estudiado nos demuestran que los cocodrilos han evolucionado relativamente poco y que, por tanto, son un reflejo bastante fiable de sus antepasados», explica Toni Gabaldón, jefe del grupo de Genómica Comparativa en el CRG, profesor de investigación del ICREA y uno de los coautores del papel publicado en Science sobre los genomas de cocodrilos.

«Asimismo, el hecho de compararlo con los genomas de las aves nos ha permitido reconstruir parcialmente el que sería el genoma del ancestro común de los arcosaurios, y por tanto, una herramienta muy valiosa para el estudio del origen los cocodrilos, las aves y los dinosaurios», añade Gabaldón.

Según el investigador, «la diversificación rápida de las aves en muchos grupos visiblemente diferentes contrasta con la estabilidad e inmovilidad de los cocodrilos, que se han mantenido prácticamente iguales después de muchos años de evolución». Esto muestra cuán relativa es la velocidad evolutiva en diferentes grupos y cómo la oportunidad de diversificación para ocupar nuevos nichos ecológicos genera «diversidad morfológica y especiación muy rápidamente», concluye.

Cantar, hablar, pensar

Los principales artículos del estudio indican que el aprendizaje vocal –la capacidad para emitir sonidos, modificar el tono y reproducir un sonido por imitación– evolucionó de forma independiente en dos ocasiones, como mínimo. En general, se ha descubierto que los circuitos cerebrales para el aprendizaje musical y vocal en aves y en humanos son similares, pero se ha llegado a ellos por vías diferentes en la evolución.

Algunos de los trabajos destacan que la mayoría de los genes relacionados con el aprendizaje vocal están implicados en la formación de conexiones neuronales.

En otro de los trabajos publicados en Science, los científicos han comparado los pájaros actuales con especies de vertebrados y han constatado que los pájaros presentaban mutaciones en grupos de genes que codifican para el esmalte y la dentina. Cinco de estos genes relacionados con la formación de dientes se habrían inhabilitado hace más de 100 millones de años, en algún antepasado de las aves modernas.

Este trabajo ha sido todo un reto. Los científicos analizaron muestras de tejido congelado y recolectado en los últimos 30 años, procedentes de museos y otras instituciones. En la Universidad de Duke y en la Universidad de Copenhague se separó el ADN. La mayoría de la secuenciación genómica y los primeros análisis se realizaronen el BGI de China y el estudio filogenómico de estos datos se compartió entre más de 80 instituciones en el mundo.

FUENTE SINC

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Referencias bibliográficas:

Jarvis ED, et al. “Whole-genome analyses resolve early branches un tree of life of modern birds”. Science 12 de diciembre de 2014. Doi: 10.1126/science.1253451

Green RE, et al. “Three crocodilian genomes reveal ancestral patterns of evolution among archosaurs”, Science, 12 de diciembre de 2014. Doi: 10.1126/science.1254449

Resto de artículos en Science, disponibles aquí: http://www.eurekalert.org/jrnls/sci  (para acceder, es necesario darse de alta como usuario de EurekAlert).

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Ciuden comenzará a producir hidrógeno verde a partir de octubre de 2025

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Ciuden desarrolla cuatro grandes proyectos relacionados con el hidrogeno verde con el 90% de los 30 millones ya licitados de fondos PRTR . A través de la utilización de dos tecnologías diferentes espera iniciar la producción en los años 2025 y 2026

A través del área de Innovación e Investigación Energética de la Fundación Ciudad de la Energía, y con el 90% licitado de los 30 millones recibidos de fondos del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (PRTR), las instalaciones de Ciuden en Cubillos del Sil empezarán a producir hidrógeno verde a partir de octubre de 2025, según lo ha confirmado hoy el responsable de I+D+i, Alberto Gómez.

«Se va a iniciar el proyecto en tres semanas, ya se ha firmado hace dos días, para la fabricación de hidrógeno verde con una tecnología de electrólisis con membrana (PEM), que es una de las dos tecnologías por las que hemos apostado, la otra es la de óxido-sólido», ha señalado Gómez. Una tecnología esta última que necesita más desarrollo por ser más compleja y cara. Está en fase de evaluación y se espera firmar el acuerdo con una de las empresas interesadas antes de fin de año para empezar a producir hidrógeno en mayo de 2026.

Por otro lado, Ciuden va a adquirir dos plantas piloto para la producción de e-fuels, de metanol, a partir de hidrógeno verde y CO2 capturado, y de gas natural sintético con 1millón de euros y 1,3 millones de euros, respectivamente.

«El día 29 del mes pasado vinieron a Ciuden 30 personas de más de 12 empresas para informarse sobre el desarrollo de estos proyectos y sus fases, que tienen una complejidad administrativa y jurídica muy importante», ha añadido Gómez.

Paralelamente, Ciuden participa en cuatro grandes proyectos europeos relacionados con el hidrógeno verde: para el tratamiento del fosfoyeso en nuevas aplicaciones y usos como fertilizantes y baterías (Fic-Fighters) con 369.353 euros; para la obtención de hidrógeno verde a partir de biomasa (Integra2H2) con 349.502 euros; para la gestión optimizada del hidrógeno verde generado a partir de energías renovables (Hystorenew); y para el desarrollo de tecnologías que permitan cero emisiones con el desarrollo de la oxicombustión a partir de biomasa adaptando las propias instalaciones de Cubillos (BioNet Zero) con 443.750 euros.

Además, Ciuden trabaja, en colaboración con Naturgy, para dar una segunda vida a las baterías de los coches.

Por último, como ha explicado el responsable también de I+D+i de Ciuden, Javier Quiñones se está desarrollando la utilización del hidrógeno verde en el sector de ferrocarril donde el 30% de las máquinas funcionan con combustibles fósiles, y la creación de un laboratorio de ciberseguridad industrial, en colaboración con el INCIBE, para analizar los nuevos retos a los que se enfrentan las instalaciones energéticas.

Presentación del balance de actividades de Ciuden en Cubillos del Sil. Foto: Raúl Cañas

Otras áreas de trabajo de CIUDEN

Los datos del área de Innovación e Investigación Energética se han aportado hoy en las propias instalaciones de Ciuden en Cubillos, en una convocatoria de prensa en la que los responsables de las áreas de Formación y Producción de Planta, José Luis del Riego; Museos, Patrimonio y Cultura, Concepción Fernández; y la propia directora general de CIUDEN, Yasodhara López, ha hecho balance de las actividades desarrolladas durante el último año.

La Directora General ha destacado que la Fundación continúa con su proceso de apertura y colaboración con otras entidades y empresas de ámbito nacional e internacional. Como ejemplo ha recordado la coordinación que realiza Ciuden como nodo central de la Red de Centros de Innovación Territorial (CIT) para facilitar la colaboración en proyectos de transformación territorial que permiten luchar contra la despoblación, y que ya cuenta con centros en 10 provincias de España.

En el área de Formación y Producción de Planta, como ha recordado su responsable José Luis del Riego, Ciuden Vivero ha producido más de 25.000 plantas, con donaciones de 5.000 de ellas a proyectos como el Anillo Verde de Ponferrada, y de 8.000 castaños a la Diputación de León. En el centro se ha realizado también trabajo de investigación y se están produciendo 200 helechos arborescentes para completar la colección de Fuego Verde de la Térmica Cultural. Por otro lado, con los tres programas de formación realizados se ha logrado generar 64 puestos de trabajo.

Museos, Patrimonio y Cultura es una de las áreas más conocidas por la actividad que se genera en el Museo de la Energía y la Térmica Cultural, con un gran número de exposiciones y actividades realizadas, algunas de ellas a través del programa de ámbito nacional Dinamiz-ARTj. Además, en este último año ha puesto en marcha el proyecto de la recicladora cultural, con 15 protocolos de colaboración ya firmados y 15 exposiciones ya alojadas o en itinerancia.

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Naturgy y CIUDEN ponen en marcha en Cubillos su primer proyecto de baterías de vehículos de segunda vida

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Este proyecto, que se desarrolla en Cubillos del Sil, aborda uno de los grandes retos de futuro, como lo es encontrar una nueva utilidad para las baterías de vehículos eléctricos al final de su vida útil, un residuo que crecerá significativamente en los próximos años
Equipo de trabajo Naturgy-Ciuden

Naturgy, en colaboración con la Fundación Ciudad de la Energía (CIUDEN) adscrita al Instituto para la Transición Justa (ITJ) dependiente del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITECO), ha finalizado con éxito las primeras pruebas para la instalación y puesta en marcha de un sistema de almacenamiento energético basado en baterías de segunda vida procedentes de vehículos eléctricos de la marca Mercedes-Benz. Las baterías empleadas para las pruebas tienen una doble procedencia: o bien habían sido descartadas en la fábrica de la marca automovilística debido a una degradación temporal o retiradas de circulación tras su uso en carretera.

En el marco de este proyecto, se han instalado aproximadamente 0,5 MWh de capacidad de almacenamiento energético mediante estos sistemas de baterías de segunda vida. Durante los próximos dos años, se llevarán a cabo pruebas exhaustivas para analizar cómo se comportan las baterías en distintas situaciones, para obtener información sobre su rendimiento y degradación bajo diferentes escenarios de uso, ayudando a determinar su viabilidad y eficiencia en el largo plazo.

Jesús Chapado, quien dirige el área de Innovación de Naturgy, ha señalado que “este proyecto aborda uno de los grandes retos de futuro, como lo es encontrar una nueva utilidad para las baterías de vehículos eléctricos al final de su vida útil, un residuo que está destinado a crecer significativamente en los próximos años. Sin duda, la innovación es la herramienta clave en la búsqueda de soluciones energéticas limpias para la transición en la que nos encontramos inmersos”.

Por su parte, Javier Quiñones, director ejecutivo del área de I+D+i de CIUDEN, ha indicado que “este proyecto demuestra cómo ideas basadas en la economía circular permiten un significativo avance en la descarbonización de nuestra sociedad. Los resultados de esta colaboración público-privada serán impulsores tanto desde el punto de vista mercantil, como del desarrollo en la utilización de energías renovables, minimización de la huella de carbono y de la generación de residuos. Desde CIUDEN nos sentimos orgullosos de que nuestro Centro de Desarrollo de Tecnologías sea visto por las empresas del sector energético como una herramienta de valor en el desarrollo y/o evaluación de sus productos comerciales.”

El potencial de las baterías de segunda vida

Este proyecto, iniciado hace un año, permite extraer el potencial de las baterías que ya no son adecuadas para su uso en automoción. Lejos de ser inservibles, las baterías de segunda vida permiten explotar su utilidad en otras aplicaciones, generando así beneficios económicos y ambientales.

Darles un nuevo uso antes de su reciclaje reduce la generación de residuos y mitiga la explotación de recursos naturales, como los minerales necesarios para su fabricación. Se trata de una iniciativa coherente con la transición energética, en la que las soluciones de almacenamiento deben ser tan sostenibles como las fuentes de energía que apoyan.

Una vez que las baterías alcanzan el final de su vida útil en los vehículos eléctricos, aún conservan entre el 70% y el 80% de su capacidad. Esta capacidad residual las convierte en candidatas ideales para aplicaciones estacionarias, como el almacenamiento de energía renovable o para prestar servicios a la red eléctrica. Al reutilizarlas, se extiende su ciclo de vida, se reduce su impacto ambiental y se incrementa la proporción de energía limpia que se integra en la red. Además, se generan beneficios económicos al reducir los costes asociados a su eliminación y al convertirlas en un activo residual valioso.

Con este proyecto, los sistemas de almacenamiento generados, con mayor potencia y duración que las baterías de vehículos de los que parten, permitirán el almacenamiento de energía tanto en proyectos hibridados con plantas renovables como stand alone, por lo que sus aplicaciones pueden ser diversas y servir para proveer servicios de soporte a la red eléctrica. Este sistema puede estar formado por tantos módulos de baterías como capacidad de almacenamiento se quiera alcanzar, y se trata de una solución que se podría emplear tanto para dar soporte a la red eléctrica como para el ámbito industrial y residencial asociado a instalaciones de autoconsumo.

Naturgy y CIUDEN, una alianza por la sostenibilidad y la innovación

Este proyecto es un claro ejemplo de economía circular, ya que aprovecha recursos existentes- las baterías de segunda vida de vehículos eléctricos- prolongando su vida útil y reduciendo el impacto ambiental generado por su reciclaje. Además, el sector del almacenamiento energético es clave para asegurar la estabilidad y flexibilidad de la red eléctrica, algo esencial a medida que aumenta la penetración de energías renovables.

Teniendo esto en cuenta, Naturgy Innovahub y CIUDEN firmaron en 2023 un acuerdo de colaboración para evaluar el comportamiento de las baterías de segunda vida a lo largo de dos años de pruebas. El proyecto se está desarrollando en las instalaciones del Centro de Desarrollo de Tecnologías de CIUDEN en Cubillos del Sil, y sumará la participación de la startup europea Octave, que se encargará de realizar el reacondicionamiento de las baterías, así como de desarrollar e integrar el software de control del sistema de almacenamiento.
Esta iniciativa conjunta subraya el compromiso de ambas entidades con la innovación tecnológica y la sostenibilidad, especialmente en el campo del almacenamiento energético, un pilar fundamental en la transición hacia un modelo energético más sostenible y descarbonizado. De esta forma, ambas organizaciones apuestan por convertir los residuos de hoy en las soluciones energéticas del mañana.

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Investigadores del Campus de Ponferrada identifican un gen para evitar daños en cultivos agrícolas causados por micotoxinas

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El trabajo liderado por Santiago Gutiérrez Martín ha sido publicado en la revista ‘Applied Microbiology and BiotEchnology’
Santiago Gutiérrez y José Álvarez

Científicos del Grupo Universitario de Investigación en Ingeniería y Agricultura Sostenible (GUIIAS) de la Universidad de León (ULE), en colaboración con la Unidad de Investigación de Microbiología Aplicada y Prevención de Micotoxinas del Servicio de Investigación Agrícola (USDA), de los Estados Unidos, han identificado un gen que es clave para la síntesis de un tipo de micotoxinas que ocasiona daños en cultivos agrícolas.

Paramyrothecium roridum, -explica la investigadora de la ULE y firmante del artículo Rosa E. Cardoza-, es un hongo patógeno que puede causar la enfermedad de la mancha foliar en cultivos hortícolas, y produce además una serie de toxinas que se conocen como trichotecemos macrocíclicos, y que contribuyen a la toxigenicidad, y a la patogenicidad vegetal de este hongo”.

Síntomas de la enfermedad en hojas de tomate

Existen al menos 4 tipos de trichotecenos producidos por diferentes especies de hongos. Todos ellos tienen la misma estructura central (12,13-epoxitricoteco-9-eno o EPT), en el caso de las micotoxinas producidas por P. roridum, presentan un anillo macrocíclico en su estructura que determina el grado de toxicidad de este compuesto.

La investigación, desarrollada casi en su totalidad en el Campus de Ponferrada de la ULE y liderada por Santiago Gutiérrez Martín, se centró en realizar análisis genómicos, transcriptómicos, metabolómicos y de deleción de genes, identificando el gen TRI24, que codifica para una aciltransferasa.

La deleción del gen TRI24, demostró que es necesario para la formación del anillo macrocíclico durante la biosíntesis de estos compuestos en el hongo P. roridum, y que en ensayos hechos con el mutante, se observaron síntomas de enfermedad menos graves en el frijol común y en plantas de tomate, y tuvo menos actividad antifúngica que su cepa progenitora de tipo silvestre.

Hasta donde sabemos, -concluye Rosa E. Cardoza-, este es el primer informe de un gen requerido específicamente para la formación del anillo macrocíclico de tricotecenos, y que la pérdida del anillo macrocíclico de tricotecenos puede alterar las actividades biológicas de un hongo”.

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