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Una proteína recientemente descubierta podría ayudar a detectar y recolectar los metales de la tierra que se usan en los teléfonos inteligentes, informan los investigadores.

Dos nuevos estudios describen la proteína, que es 100 millones de veces mejor para unirse a los lantánidos – que son los metales que emana la tierra para usarse en los teléfonos inteligentes y otras tecnologías- que a otros materiales como el calcio.

El primer estudio, que aparece en el Journal of the American Chemical Society, describe la proteína, y el segundo, que aparece en Biochemistry, describe su estructura única, que probablemente juega un papel en su notable selectividad para los lantánidos.

"Recientemente, ha habido mucho interés en aumentar la accesibilidad de elementos de tierras raras como los lantánidos, que se utilizan en las pantallas y la electrónica de los teléfonos inteligentes, las baterías de los automóviles híbridos, los láseres y otras tecnologías", dice Joseph Cotruvo Jr, profesor adjunto de química en Penn State y autor de ambos estudios.

"Debido a que las propiedades físicas de los elementos de tierras raras son tan similares, puede ser difícil apuntar y recoger uno en particular. Entender cómo esta proteína se une a los lantánidos con una selectividad tan increíblemente alta podría revelar maneras de detectar y atacar estos importantes metales", dice.

Sabor metálico

El equipo de investigación descubrió la proteína, a la que denominaron Lanmodulina, dentro de la bacteria Methylobacterium extorquens, que crece en las hojas de las plantas y en el suelo y desempeña un papel importante en la forma en que el carbono se mueve a través del medio ambiente. Las bacterias requieren lantánidos para el funcionamiento adecuado de algunas de sus enzimas, incluyendo una que ayuda a las bacterias a procesar el carbono, que es necesario para su crecimiento.

"Estas bacterias necesitan lantánidos y otros metales como el calcio para crecer", dice Cotruvo. "Necesitan una manera de obtener cada metal del ambiente y asegurarse de que cada uno vaya al lugar correcto dentro de la celda. Parece que estas bacterias han desarrollado una forma única de dirigirse a los lantánidos en el medio ambiente, donde son mucho menos abundantes que otros metales como el calcio".

La estructura única de la proteína, que Cotruvo determinó en colaboración con el laboratorio de Scott Showalter, profesor asociado de química en Penn State, podría explicar por qué es 100 millones de veces mejor para unir los lantánidos sobre el calcio. En ausencia de metal, explica Cotruvo, la proteína no está estructurada en su mayoría, pero cuando el metal está presente, transforma la conformación en una estructura compacta y bien definida.

La nueva forma compacta contiene cuatro estructuras llamadas "manos EF". Las células humanas contienen muchas proteínas con las manos EF, las cuales están involucradas en el uso del calcio para funciones como la activación de las neuronas y la contracción de los músculos.

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Estas proteínas también se unen a los lantánidos, aunque los lantánidos no son fisiológicamente relevantes en humanos y las proteínas son sólo 10 o 100 veces más propensas a unirse a los lantánidos que a unirse al calcio. La estructura compacta de la proteína Lanmodulina también contiene un aminoácido llamado prolina en una posición única en cada una de las manos de EF, lo que puede contribuir a la selectividad de la proteína de los lantánidos.

"El mecanismo de selectividad de la Lanmodulina para los lantánidos aún no está claro, pero creemos que se debe al cambio estructural que se produce en presencia de metales", dice Cotruvo.

"Este cambio estructural es importante para la función de la proteína; por ejemplo, algunas interacciones proteína-proteína pueden ocurrir sólo cuando la proteína está en su forma compacta. Se requiere una cantidad muy pequeña de lantánidos para inducir el cambio conformacional, pero se necesitaría mucho más calcio, más de lo que las bacterias pueden tener, para inducir el cambio. Esto ayudaría a asegurar la selectividad de los lantánidos dentro de las células".

Poner la proteína a trabajar

Comprender cómo la proteína es tan selectiva puede proporcionar información para la recolección de lantánidos con fines industriales, incluida la extracción de los flujos de desechos de la minería.

"Procesar estas corrientes para separar los elementos de las tierras raras de otros metales de una manera económica es un desafío", dice Cotruvo, "tanto por la baja abundancia de las tierras raras como por su insolubilidad, lo que requiere grandes cantidades de ácido para mantenerlas en solución. Bajar el pH típicamente disminuye la afinidad hacia los metales, pero creemos que esta proteína comienza con una afinidad tan alta que podría ayudar a superar estos desafíos. Estamos investigando esta posibilidad".

Además de explorar el mecanismo de selectividad de la proteína y la función de los aminoácidos localizados de manera única, el equipo de investigación también está explorando la afinidad de la proteína con otros metales, debido a que los lantánidos a menudo se encuentran en presencia de otros metales, incluyendo el hierro, el manganeso y el aluminio, que se encuentran en mayor abundancia.

"También estamos muy interesados en la función biológica de la proteína", dice Cotruvo. "Pero en última instancia, esperamos que la comprensión de la proteína conduzca a formas más amigables con el medio ambiente para adquirir metales de tierras raras del medio ambiente."

En los últimos años, la entrada desenfrenada de la tecnología ha logrado que las personas cada vez más utilicen sus dispositivos electrónicos, puntualmente los teléfonos inteligentes, con el objetivo de estar conectados, no solo a los acontecimientos que a diario suceden en el mundo, sino en permanente comunicación con sus seres queridos.

A pesar de las distintas posibilidades que estos aparatos brindan, esa permanente necesidad de estar en contacto ha llevado a que existan distintas críticas e investigaciones sobre el uso de los smartphones, acusándolos de ser los diabólicos dispositivos que separan a las personas, y que por su uso permanente ha aumentado la obesidad, los malos hábitos en las redes sociales y la adicción a la tecnología.

Sin embargo, surge una pregunta ¿realmente la culpa es de los smartphones o del inminente deseo de las personas por estar conectadas?

La respuesta a este interrogante la dio una nueva investigación la cual reveló que las personas pueden estar ligadas a sus teléfonos inteligentes debido a un impulso evolutivo para socializar, en lugar de tratarse de una adicción tecnológica a ellos.

El deseo de observar y controlar a los demás, pero también de ser visto y monitoreado por otros, se encuentra en lo profundo de nuestro pasado evolutivo, explica Samuel Veissière, un antropólogo cognitivo que estudia la evolución de la cognición y la cultura.

Los seres humanos evolucionaron para ser una especie exclusivamente social y requieren la contribución constante de los demás para buscar una guía para el comportamiento culturalmente apropiado. Esta es también una forma de encontrar significado, metas y un sentido de identidad.

En un estudio desarrollado en Frontiers in Psychology, Veissière y Moriah Stendel, investigadores del departamento de psiquiatría de la Universidad McGill, revisaron la literatura actual sobre el uso disfuncional de la tecnología inteligente a través de una lente evolutiva, y descubrieron que las funciones de teléfono más adictivas compartían un tema común: aprovechan el deseo humano de conectarse con otras personas.

Mientras que los teléfonos inteligentes aprovechan una necesidad normal y saludable de ser social, Veissière dice que el ritmo y la escala de la hiperconectividad empuja al sistema de recompensa del cerebro a funcionar a toda marcha, lo que puede llevar a adicciones no saludables.

"En ambientes postindustriales donde los alimentos son abundantes y fácilmente disponibles, nuestros antojos de grasa y azúcar esculpidos por presiones evolutivas lejanas pueden fácilmente entrar en una sobremarcha insaciable y llevar a obesidad, diabetes y enfermedades del corazón ... las necesidades y recompensas pro-sociales [ de uso de teléfonos inteligentes como un medio para conectarse] de manera similar puede ser secuestrado para producir un teatro maníaco de monitoreo hiper-social ", escriben los autores en el documento.

"Hay mucho pánico en torno a este tema", dice Veissière. "Estamos tratando de ofrecer algunas buenas noticias y demostrar que nuestro deseo de interacción humana es adictivo y que hay soluciones bastante simples para tratar con esto".

Pasos para recuperar el control sobre el uso de su teléfono inteligente:

  • Relájese y celebre el hecho de que su adicción refleja un impulso normal de conectarse con los demás
  • Desactive las notificaciones automáticas y establezca los horarios adecuados para verificar su teléfono intencionalmente
  • Cree "protocolos intencionales" con amigos, familiares y círculos de trabajo para establecer expectativas claras sobre cuándo comunicarse
  • La investigación también sugiere que las políticas en el lugar de trabajo "que prohíben los correos electrónicos de la tarde y el fin de semana" son importantes.

"En lugar de comenzar a regular a las compañías tecnológicas o el uso de estos dispositivos, debemos comenzar a tener una conversación sobre la forma adecuada de usar teléfonos inteligentes", dice el profesor en una entrevista reciente. "Los padres y maestros deben ser conscientes de lo importante que es esto".