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La modelación matemática puede ayudar a predecir fenómenos naturales o sociales

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Tiene un reto importante para su aplicación en sistemas biológicos por su nivel de complejidad e históricamente han influido en el desarrollo de nuevas tecnologías

Cada día el portal de OMS ofrece datos actualizados sobre la epidemia del Covid-19; en México la Secretaría de Salud, a través de esquemas estadísticos expone su comportamiento y esas herramientas tienen su origen en modelos matemáticos.

Esas herramientas son construcciones mentales abstractas que simplifican la realidad y se traducen en ecuaciones para entender cómo funciona la naturaleza o un fenómeno en particular con la finalidad de entender su comportamiento.

Además, han influido en el desarrollo de nuevas tecnologías, por ejemplo, los viajes espaciales, porque antes de emprenderlos se hacen simulaciones para predecir todas las variantes, lo mismo sucede con la producción de un vehículo, la predicción del clima o el desarrollo de una vacuna para el Covid-19 que requiere de muchas pruebas previas; la modelación matemática se encuentra prácticamente en todo.

Desde siempre se han usado para predecir. Los mayas tenían una capacidad predictiva impresionante acerca de los fenómenos astronómicos, lo mismo sucedió con la cultura india, asiria o egipcia. Issac Newton desarrolló los primeros modelos matemáticos dinámicos a diferencia de los cinemáticos, usados antes de él.

Los modelos cinemáticos analizan datos para encontrar tendencias y a partir de ellas hacer predicciones; un ejemplo de ello son los mayas que analizaron la repetición de patrones hasta encontrar regularidades y tendencias. Los dinámicos además de buscar patrones, pretenden encontrar relaciones causa-efecto así, al conocer las causas, saben cómo cambian y se puede predecir los efectos, sostuvo Moisés Santillán Zerón, investigador del Cinvestav Unidad Monterrey 

Una herramienta muy usada para diseñar modelos matemáticos cinemáticos es la estadística, porque a partir de ella se pueden encontrar patrones o tendencias y hacer predicciones; eso se hacen en las bolsas de valores. También se usa los modelos dinámicos para predecir efectos; las dos técnicas se pueden combinar utilizando la estadística para estimar los parámetros de los modelos dinámicos y poder hacer predicciones.

En los sistemas biológicos estos modelos tienen un reto importante para su aplicación por su nivel de complejidad, que involucra una cantidad de componentes muy grande.

Esta situación explica por qué el uso de modelos matemáticos en biología no ha sido tan exitoso, aunque se han utilizado desde hace mucho tiempo y ya han logrado avances importantes, incluso el modelo de Hodgkin y Huxley que explica el potencial de acción en las células nerviosas obtuvo el Premio Nobel de Medicina o Biofísica en 1963.

Al ser construcciones abstractas lo modelos matemáticos tienen que ser simplistas, sin demasiados detalles; deben plantear de manera definida cuál es la pregunta a responder y con ella en mente diseñar el modelo adecuado para ayudar a contestarla; por ejemplo, estas herramientas pueden tratar de responder diferentes preguntas sobre el fenómeno del coronavirus y para cada una existen diferentes variables.

Los modelos matemáticos pueden responder a preguntas de índole biológico para entender cómo funciona el coronavirus a escala molecular; analizar su genética; comprender la infección dentro de la célula; o prever sus efectos en el organismo.

Para ese tema se debería considerar variables como la cadena de RNA, polimerasas, alineación de los nucleótidos, reacciones químicas que aumentan o disminuyen ciertas células, conteo de virus en sangre o parámetros fisiológicos como temperatura, número de glóbulos blancos y su cambio en el tiempo, entre otras. 

En aspectos sociales como el comportamiento de una epidemia sus variables serían el número de personas sanas, susceptibles de ser infectadas, infectadas y recuperadas, disposición de camas de hospital, recursos médicos o movilidad de la población, por mencionar algunas.

“No existe un modelo matemático para todo y se debe tener muy claro cuál es la pregunta para responder y después de acuerdo a ella determinar las variables y cuáles serían las herramientas más convenientes para tratar de resolverla”, explicó Santillán Zerón.

En México, las autoridades están consciente de la importancia de las matemáticas para el control de la epidemia de Covid-19, porque la epidemiologia es un área de la biología donde la modelación matemática ha jugado un papel muy importante y un especialista de la disciplina debe tener un entendimiento profundo de ecuaciones diferenciales y de modelación matemática para este tipo de fenómenos.

En otras áreas lo tomadores de decisiones deberían de hacer un mejor uso de los expertos en matemáticas que hay en el país, porque pueden ayudar en la solución de problemas que depende de la participación de todos, señaló Moisés Santillán Zerón

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El truco para dejar de ver un grupo en WhastApp

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Todos los días se envían millones de mensajes a través de WhatsApp. Esta app se ha convertido en la favorita para mantener comunicación a nivel personal o profesional. Entre las funciones más utilizadas está la creación de grupos que dan la oportunidad de enviar el mismo mensaje a diversas personas al mismo tiempo, lo que puede ahorrar mucho tiempo, y sobre todo, fomentar la conversación y participación entre las personas. Pero como no siempre queremos seguir recibiendo el contenido de algunos chats compartidos, te vamos a dar un truco para poder dejar de ver un grupo sin tener que salirte y herir sentimientos.

Si ya estás harto de los mensajes de buenos días que se envían cada día en tu grupo familiar, o de los chistes pesados que se hacen en tu grupo de excompañeros de la escuela no te preocupes, podrás silenciarlos de una manera sencilla y sin dejar huella para que nadie se ofenda, y mejor aún, sin que tengas que decir que fue un accidente y te vuelvan a incluir en la conversación.

Para silenciar un grupo lo único que tienes que hacer es abrir WhatsApp, ir al chat que te está molestando, da clic en los tres puntos que se ubican en la esquina superior derecha de tu pantalla y elige la opción Silenciar notificaciones, podrás elegir entre 8 horas, una semana o siempre. Selecciona la que te parezca mejor y listo.

Recuerda que puedes quitar esta opción volviendo a entrar al menú y eligiendo Mostrar notificaciones. Y si después de todo quieres saber qué es lo que está pasando en el grupo podrás ver todo de forma manual, es decir, ya no te aparecerán las ventanas emergentes, pero podrás entrar al chat siempre que quieras.

Y si quieres que el chat deje de aparecer estos son los pasos que debes seguir:

Ingresar al chat grupal de WhatsApp del que quieres salir.

Da clic en los tres puntos en la esquina.

Luego selecciona la opción que dice “Info. del grupo” y pulsa en silenciar las notificaciones Siempre.

Después, regresa y vuelve a ingresar a “Info. del grupo” solo que ahora entra en la opción de “Personalizar notificaciones” y ahí activa la ventana de Notificaciones personalizadas para que se ilumine la opción de “Notificaciones de Alta Prioridad” que deberás desactivar.

Tras esos pasos nunca volverás a ver notificaciones ni recibirás alertas. Además, la descarga de conversaciones quedará paralizada siempre y cuando no tengas activa la función para descargar automáticamente los archivos que recibes en tu celular.

Si además de eso lo que quieres es dejar de ver que están llegando mensajes, tienes que archivar el grupo, esto con la finalidad de que no vuelvas a ver lo que han escrito. Para ello abre WhatsApp y mantén presionado el chat que quieras eliminar, en la parte superior verás el ícono de un archivo con una flecha, da clic y quedará archivado por lo que dejarás de verlo en tu pestaña de Chats.

Para desarchivarlo desplázate hacia la parte inferior de la pestaña de Chats, da clic en Chats archivados y mantén presionado el chat que quieras volver a ver.

Finalmente, si tienes un celular Android puedes descargar la app GroupXiT desde la Play Store, cuando la abras te aparecerán todos los grupos de WhatsApp, selecciona el que no quieres mantener y pulsa “OK” para abandonarlo. Sin embargo, dado que se trata de aplicación ajena la app de mensajería te recomendamos tener mucho cuidado con los permisos que le das además de desinstalarla una vez que la hayas ocupado.

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Crean una bacteria sintética que resiste a los virus

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La revista Science publica esta semana un estudio que muestra el desarrollo pionero de una cepa sintética de E. coli para que sea ‘prácticamente invencible’ a la infección viral. Con ello, los autores han demostrado que la producción eficiente de proteínas que no existen en la naturaleza es posible

Investigadores del Consejo de Investigación Médica de Cambridge (Reino Unido) han creado, mediante ingeniería genética, una cepa sintética de E. coli en la que incluyeron varios aminoácidos no estándar. De esta manera, consiguieron que la bacteria sintética estuviera protegida de la infección viral.

Su trabajo, publicado esta semana en la revista Science, es uno de los primeros en diseñar proteínas utilizando no uno sino varios aminoácidos no canónicos (ncAA), es decir, cientos de moléculas que pueden encontrarse en la naturaleza o en el laboratorio pero que los organismos no usan de forma innata.

“La capacidad de generar proteínas de diseño utilizando múltiples ‘bloques de construcción’ no naturales desbloqueará innumerables aplicaciones, desde el desarrollo de nuevas bioterapias hasta biomateriales con propiedades innovadoras”, escriben Delila Jewel y Abhishek Chatterjee en un artículo relacionado.

Para que nos entendamos, en la naturaleza los sistemas biológicos utilizan 64 codones –cada uno de ellos es una secuencia de tres nucleótidos de ADN o ARN que corresponde a un aminoácido específico– para codificar la síntesis de proteínas.

Sin embargo, existen 64 tripletes distintos y hay solamente 20 aminoácidos canónicos o naturales diferentes, por lo que codones diferentes determinan el mismo aminoácido. A esto se le llama degeneración del código genético.

Los expertos consideran que eliminar ciertos codones y los ARN de transferencia que los leen del genoma, y sustituirlos por aminoácidos ncAA, puede permitir la creación de células sintéticas con propiedades que no se encuentran en la biología, como potentes resistencias virales y una mayor biosíntesis de nuevas proteínas.

No obstante, aunque se han codificado genéticamente cientos de ncAA diferentes en diversos ámbitos de la vida, hasta ahora el enfoque se había limitado en gran medida a la incorporación de un único aminoácido no canónico en un péptido.

Bacterias imbatibles a las infecciones virales

El nuevo trabajo de Science demuestra cómo es posible la incorporación específica de múltiples ncAAs distintos en proteínas utilizando una cepa sintética de E. coli. Así, equipo liderado por Jason Chin eliminó los ARN de transferencia y el factor de liberación 1 y creó células de esta bacteria que no leen varios codones.

Por ello, como los virus dependen de la capacidad de la célula huésped para leer todos los codones del genoma viral para reproducirse, las células de E. coli modificadas se volvieron completamente resistentes a una amplia variedad de virus.

Los especialistas de Cambridge reasignaron cada uno de estos codones a tres ncAA distintos y demostraron que “la síntesis eficiente de proteínas de diseño es, efectivamente, posible”.

“La reprogramación del código genético de esta bacteria crea una barrera lingüística que impide a los virus secuestrar la maquinaria celular para multiplicarse. Las bacterias resistentes a los virus nos pueden ayudar a producir biofármacos de forma más barata y fiable”, explica a SINC Daniel de la Torre, investigador español que trabaja con Chin.

“Al mismo tiempo, los espacios que quedan libres en el código genético se pueden reutilizar para codificar ´bloques de construcción´ que no se encuentran en la naturaleza. Podríamos convertir estas bacterias en fábricas renovables para producir nuevas clases de polímeros y desarrollar nuevos tipos de medicinas y materiales, como nuevos bioplásticos biodegradables. Esto nos puede ayudar a construir una bioeconomía circular”, concluye De la Torre.

(Fuente: SINC)

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Desarrolla IPN bioestimulante para mejorar cultivos

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Se ha comprobado que mejora la calidad e incrementa el rendimiento hasta un 50 por ciento de cultivos como el maíz, sorgo, caña de azúcar y soya

Mediante la aplicación de técnicas tradicionales y herramientas moleculares de primera generación, científicos del Instituto Politécnico Nacional (IPN) desarrollaron un bioestimulante a partir de la bacteria Bacillus safensis, el cual se plantea como una alternativa viable para mejorar la producción agrícola de manera sustentable, ya que han comprobado que mejora la calidad e incrementa el rendimiento hasta un 50 por ciento de cultivos como el maíz, sorgo, caña de azúcar y soya.

La investigación se lleva a cabo en el Centro de Biotecnología Genómica (CBG), bajo la dirección del doctor Jesús Gerardo García Olivares, quien destacó que durante 15 años ha estudiado diversas bacterias del género Bacillus, sin embargo, enfocó sus estudios en Bacillus safensis porque además de generar hormonas para promover el crecimiento de las plantas, es capaz de formar esporas que ayudan a establecer el bioestimulante en el campo y a potenciar su producción en vida de anaquel.

El Maestro y Doctor en Ciencias con especialidad en Producción Agrícola precisó que, con el propósito de elaborar un producto económico, pero de alta calidad, obtuvieron la bacteria Bacillus safensis de aislamientos de cepas nativas de suelos calcáreos y con pH alcalino, representativos de Tamaulipas, y a partir de lixiviados de lombriz se generó un medio de cultivo, el cual se activó mediante una fuente de carbono, se le ajustó el pH y se esterilizó para elaborar un producto de alta calidad inocuo a las semillas y de costo accesible para los agricultores.

Detalló que durante la germinación el bioestimulante favorece el crecimiento de las raíces de la planta, lo cual se manifiesta en mayor altura y color y mejor fotosíntesis. “Cuando realizamos la evaluación de los efectos corroboramos que hubo una diferencia de media tonelada de rendimiento entre los cultivos que crecieron con y sin el producto biológico, lo cual es un aspecto relevante”, afirmó.

El investigador politécnico informó que por la aportación que representa para mejorar la producción agrícola de manera sustentable, la patente del producto biológico está en trámite. “Cuando tengamos el registro se transferirá la tecnología o se escalará a través de una biofábrica para ponerlo al alcance de los agricultores.

“Estamos convocando a las asociaciones de agricultores para escalar a nivel piloto el proyecto, se daría la asesoría técnica para hacer el licenciamiento y la transferencia de tecnología. Estamos hablando de que en nuestra región hay aproximadamente un millón de hectáreas, entonces para tener la capacidad de biofertilizar 200 mil bolsas de semillas requerimos de una empresa establecida que podemos incubar en el Politécnico, pero para cristalizar el proyecto solicitamos apoyo de los agricultores”, advirtió.

El doctor Jesús García enfatizó que la producción del producto es totalmente rentable y apuntó que el costo del tratamiento por costal de semilla sería de 80 a 100 pesos. “Su aplicación es muy sencilla, simplemente se coloca el saco de semilla en una lona y bastan 250 mililitros del producto para atomizarla, ahí mismo se revuelve y se deposita nuevamente en el costal. Por la forma en que esporula, Bacillus safensis no se muere con el sol, pero se debe evitar exponer a altas temperaturas la semilla inoculada.

Refirió que para realizar el proyecto han recibido financiamiento del IPN y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), tienen colaboración con las Universidades Autónomas de Nuevo León (UANL) y de Tamaulipas (UAT), del Instituto Tecnológico de Ciudad Victoria, de la Unidad Académica Multidisciplinaria Mante (UAMM), asimismo cuentan con el apoyo de la Unión Regional del Norte de Tamaulipas, la Unión de Cañeros del Sur del Estado y con las diversas asociaciones vinculadas a éstas, para realizar las pruebas de campo.

(Fuente: IPN)

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