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Foto de portada: Impresin artstica de un planeta gaseoso sufriendo evaporacin porlos rayos X de una estrella de tipo solar. Algunos planetas podran desaparecercompletamente en sus primeras etapas de vida por efecto de esta evaporacin. Crditos:M. Lpez del Fresno (Centro de Astrobiologa, CSIC-INTA), y NASA
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NDICE
PRESENTACIN DEL DIRECTOR...pg. 5
CONSEJO RECTOR.pg. 7
EL CENTRO DE ASTROBIOLOGA ........pg. 9
LABORATORIO DE ASTROFSICA ESTELAR Y EXOPLANETAS .. .pg. 13
LABORATORIO DE ASTROFSICA MOLECULAR .pg. 21
UNIDAD DE ARCHIVO DE DATOS.pg. 29
LABORATORIO DE PREBITICA. ....pg. 31
LABORATORIO DE ECOLOGA MOLECULAR ...pg. 37
LABORATORIO DE EVOLUCIN MOLECULAR ...pg. 45
UNIDAD DE SECUENCIACIN Y BIOINFORMTICA .... pg. 49
LABORATORIO DE PLANETOLOGA .....pg. 53
LABORATORIO DE EXTREMOFILIA. ..... pg. 57LABORATORIO DE EXPLORACIN ROBTICA E INSTRUMENTACIN .. pg. 61
UNID. DE SIMULACIN DE AMBIENTES PLANETARIOS Y MICROSCOPA...pg. 65
UNIDAD ASOCIADA UVA - CSIC ...pg. 68
UNIDAD DE GESTIN DE PROYECTOS .pg. 71
UNIDAD DE DIVULGACIN Y BIBLIOTECA ....pg. 72
UNIDAD DE SERVICIOS INFORMTICOS .... pg. 75
ESCUELA INTERNACIONAL DE ASTROBIOLOGA CABNAI pg. 76
PRODUCCIN CIENTFICA .. pg. 79
PERSONAL ADSCRITO. pg. 119
DOTACIN EJERCICIO 2009 .. pg. 123
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Presentacin del Director
El ao 2009 ha
permitido consolidar el papel
del Centro de Astrobiologa
como referencia de la
cooperacin entre el Instituto
Nacional de Tcnica
Aeroespacial (INTA) y el
Consejo Superior de
Investigaciones Cientficas
(CSIC) as como ampliar la
relacin entre ambos
organismos a otras reas, por ejemplo, en la elaboracin de planes estratgicos.
Continuando con la labor de aos anteriores, el CAB ha entrado en una etapa de plena
consolidacin cientfica dentro del contexto nacional e internacional. Se abre ahora a
otros retos no menos importantes, como son la integracin de reas cientficas muy
distintas y su ubicacin entre el conjunto de los organismos de investigacin de nuestro
pas.
Entre los objetivos marcados para la nueva fase, destacan los siguientes: asegurar la
armonizacin entre las disciplinas bsicas requeridas por la Astrobiologa; consolidar la
actividad en programas espaciales para la exploracin de Marte; incrementar la
financiacin obtenida a travs de convocatorias competitivas; alcanzar el equilibrio en la
aportacin de recursos al Centro por parte de los organismos cotitulares; y, finamente,
normalizar las diferentes situaciones del personal adscrito.
Durante 2009 se produjo la aprobacin del nuevo Plan Estratgico, operativo en 2010,
que se integr en el Plan de Actuacin del CSIC. Asimismo, se aprob un nuevo
Reglamento de Rgimen Interior que incluye una estructura basada en la creacin de
cuatro Departamentos cientfico-tecnolgicos de acuerdo con los objetivos y estrategia
del Plan de Actuacin. stos son:
Astrofsica Evolucin Molecular
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Planetologa y Habitabilidad Instrumentacin Avanzada
Los diferentes laboratorios y unidades de investigacin se engloban en los mencionadosdepartamentos mientras que las unidades horizontales o de apoyo son coordinadas por
el Vicedirector.
Naturalmente, estos importantes aspectos organizativos no han eclipsado los resultados
cientficos y tecnolgicos que fundamentan la existencia del CAB. Todo ello es detallado
en las siguientes pginas de esta Memoria, tanto en lo que respecta a la actividad de
laboratorios y unidades de investigacin, como en los listados de publicaciones y dems
aspectos del trabajo cientfico.
lvaro Gimnez Caete
Director del Centro de Astrobiologa CSIC - INTA
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MIEMBROS CONSEJO RECTOR CAB a 31.12.2009
Sr. D. Felipe PTRIZ CALVOSecretario de Estado de InvestigacinMinisterio de Ciencia e Innovacin
Sr. D. Constantino MNDEZ MARTNEZSecretario de Estado de Defensa
Ministerio de Defensa
Sr. D. Rafael RODRIGO MONTEROPresidente del CSIC
Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Cientficas
Sr. D. Jaime Jess DENS ZAMBRANADirector General del INTAInstituto Nacional de Tcnica Aeroespacial Esteban Terradas (INTA)
Excmo. Sr. D. Jos Antonio COMPAY FOLLANASubdirector General de Coordinacin y Planes del INTA
Instituto Nacional de Tcnica Aeroespacial Esteban Terradas (INTA)
Sra. Da. Carmen PELEZ MARTNEZVicepresidente de Investigacin Cientfica y Tcnica del CSIC
Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Cientficas
Sr. D. Alvaro GIMENEZ CAETEDirector del Centro de Astrobiologa
Centro de Astrobiologa
Sr. D. Carmelo FERNNDEZ-VILLAMIL JIMNEZGerente del Centro de Astrobiologa
Centro de Astrobiologa
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Prototipo de simulador del modo de operacin interno en ExoMars para el anlisis
de muestras de polvo cristalino
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El Centro de Astrobiologa
La Astrobiologa es una ciencia interdisciplinar que estudia el origen, evolucin y
distribucin de la vida en el Universo, lo que requiere una comprensin completa eintegrada de fenmenos csmicos, planetarios y biolgicos. La Astrobiologa incluye as
la bsqueda y caracterizacin de ambientes habitables en nuestro sistema solar y
planetas alrededor de otras estrellas, la bsqueda y anlisis de evidencias de qumica
prebitica o vida en cuerpos del sistema solar como Marte o en las lunas de los planetas
gigantes, e investigaciones sobre los orgenes, evolucin primitiva y diversidad de la
Tierra.
F ig u r a 1 : El Centro de Astrobiologia
El Centro de Astrobiologa es un centro mixto de investigacin creado por acuerdo entre
el Instituto Nacional de Tcnica Aeroespacial (INTA) y el Consejo Superior de
Investigaciones Cientficas (CSIC) y firmado el 19 de noviembre de 1999 bajo el
convenio marco de cooperacin entre ambas instituciones del 12 de febrero de 1991. El
CAB surgi como consecuencia de la aprobacin de una propuesta presentada a NASA
para formar parte, como Miembro Asociado, del recin creado NASA Astrobiology
Institute. El CAB se cre con el objetivo inicial de proporcionar un verdadero ambiente
cientfico de tipo transdisciplinar para el desarrollo de esa ciencia emergente que, bajo el
nombre de Astrobiologa, aglutina a diversas disciplinas bsicas con la contribucin
especfica de una metodologa comn basada en teoras de complejidad. Los objetivos del CAB son, entre otros:
- Desarrollar investigacin interdisciplinar avanzada en el campo de la Astrobiologacon alto nivel de cooperacin e internacionalizacin,
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Departamento de Evolucin Molecularo Laboratorio de Evolucin Molecularo Laboratorio de Ecologa Molecularo Laboratorio de Qumica Prebiticao Unidad de Secuenciacin y Bioinformtica
Departamento de Planetologa y Habitabilidado Laboratorio de Planetologao Laboratorio de Extremofilia
Departamento de Instrumentacin Avanzadao Laboratorio de Robtica e Instrumentacino Unidad de Simulacin de Ambientes Planetarios
La presente memoria se estructura segn este esquema, as como con las unidades
horizontales o de apoyo adscritas al Vicedirector:
Unidad de Divulgacin y Biblioteca Unidad de Gestin de Proyectos Unidad de Apoyo Informtico
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I n t e r p r e t a c i n d e u n o b j e t o d e c l a s e I , c a r a c t e r i za d o p o r l a p r e s e n c ia d e u n d i s c o ci r c u n e s t e l a r
y u n a e n v o l t u r a d e p o l v o y g a s . Tam b in s e p u e d e a p r e c i a r l a p r e s e n c i a d e u n f l u j o d e m a t e r i a l
( e n t o n o s a z u l e s ) q u e s e p r o d u c e p o r c o n s e r v a c i n d e l m om e n t o a n g u l a r . C rd i t o s N A S A / J PL -
Ca l t e c h .
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Laboratorio de Astrofsica Estelar y Exoplanetas
El ao 2009 ha representado un cambio substancial para este Laboratorio de Astrofsica
Estelar y Exoplanetas (LAEX). El LAEX es fruto de la fusin de tres grupos pertenecientes
a tres instituciones diferentes: El Laboratorio de Astrofsica Espacial y Fsica
Fundamental (LAEFF) del Departamento de Ciencias del Espacio y Tecnologas
Electrnicas de INTA, el grupo de telescopios robticos del Centro de Astrobiologa
(centro mixto INTA-CSIC), y miembros del DAMIR del Instituto de Estructura de la
Materia del CSIC. El resultado es un laboratorio con ms de 30 miembros entre
investigadores, becarios y tcnicos, con dos sedes: en Torrejn, en el edificio principal
del CAB, y en el European Space Astronomy Center (ESAC), en el edificio del antiguo
LAEFF. Este hecho permite una interaccin fluida con los astrnomos europeos que
trabajan en las misiones de la Agencia Espacial Europea y que se desarrollan
principalmente en ESAC; as como el inicio de nuevos proyectos con otros laboratorios,
fomentado as la interdisciplinaridad que caracteriza a la Astrobiologa como disciplina
cientfica.
A continuacin se describen algunos de los resultados ms relevantes en los que han
participado miembros del laboratorio:
Evolucin de discos circunestelares y sistemas planetarios; GASPS, DUNES y
DEBRIS.
Un buen nmero de investigadores del LAEX est involucrado en tres Open Time Key
Projects del observatorio espacial infrarrojo Herschel, lanzado en mayo de 2009. El
telescopio es el de mayor dimetro nunca situado en el espacio (3.5 metros) y el rango
de longitudes de onda que cubren sus tres instrumentos (55-680 m) es especialmente
til para estudiar regiones de formacin estelar, o estrellas con discos a su alrededor,
como es el caso de los dos proyectos a los que nos referamos antes. GASPS (GAS in
Protoplanetary Systems) es un programa para estudiar las propiedades fsicas y
evolucin del polvo y el gas en una muestra de estrellas jvenes con discos a su
alrededor. DUNES (DUst around NEarby Stars) intentar detectar estructuras anlogas al
cinturn de Kuiper de nuestro Sistema Solar, alrededor de una muestra de estrellas
cercanas. Ambos proyectos tienen tiempo garantizado. DEBRIS es un proyecto similar a
DUNES.
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La estrategia global del programa GASPS es observar estrellas en distintas asociaciones,
con edades bien conocidas (Beta Pic, Upper Scorpius, Taurus Auriga, TW Hya, Tucana-
Horologium), de modo que, adems de obtener datos individuales de cada una, se pueda
realizar un estudio de la evolucin en el tiempo de los discos. Las primeras decenas de
millones de aos en la evolucin de estrellas de baja masa e intermedia (hasta 2 veces
la masa del Sol) son cruciales en la evolucin de los discos y en la potencial formacin
de planetas.
Una de las tareas del grupo en este proyecto es, adems del anlisis de los datos de
Herschel, que ya estn siendo recibidos, la realizacin de observaciones de apoyo desde
observatorios terrestres. En 2009 el grupo ha logrado tiempo de observacin durante 54
noches en total en los siguientes telescopios: IAC80/CAMELOT y CST/CainIII (fotometra
ptica y en el infrarrojo cercano), dos campaas simultneas: 19-28 mayo y 8-17
noviembre; INT/IDS (espectroscopa ptica), dos campaas: 2-4 junio y 24-26
noviembre; WHT/LIRIS (espectroscopa infrarroja): 7-9 diciembre; NOT/NOTCam
(espectroscopa infrarroja): 30 noviembre-4 de diciembre. Estos telescopios estn
situados en los observatorios del Teide (Tenerife) y Roque de los Muchachos (La Palma).
El programa DUNES est enfocado a estrellas de tipo solar (con temperaturas entre
3500 y 7000 K) en nuestra vecindad (situadas a menos de 25 pc, unos 80 aos-luz). Enel Sistema Solar, el cinturn de Kuiper es una regin que se extiende desde
aproximadamente la rbita de Neptuno, a 30 UA (Unidades Astronmicas), hasta 55 UA,
similar al cinturn de asteroides, pero ms grande (un factor alrededor de 20) y masivo
(20-200 veces) que aqul. Puesto que es una regin fra, su emisin se sita en el
infrarrojo lejano, exactamente en el rango de energas que Herschel observa. La
deteccin que se intenta realizar en otras estrellas consiste en observar pequeos
excesos con respecto al flujo que se obtendra si la nica emisin que existiera fuera la
de la fotosfera de la estrella. Este grupo se ha responsabilizado de la determinacin lo
ms exacta posible de las distribuciones de energa de las estrellas. Durante la primera
fase de observaciones de Herschel (la llamada Science Demostration Phase) se han
observado cinco de las 133 estrellas de la muestra de DUNES y, a la espera de confirmar
el resultado, se cree haber detectado un anlogo al cinturn de Kuiper alrededor de una
estrella muy similar al Sol.
En ambos proyectos, la Unidad de Bases de Datos y del Observatorio Virtual ha
representado un papel importante, preparando con antelacin herramientas de bsqueda
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de informacin sobre los objetos de cada programa e infraestructuras de
almacenamiento de los datos.
En la misma lnea, en el mes de diciembre comenzaron las observaciones del programa
"Subaru Strategic Exploration of Exoplanets and Disks" (SEEDS) con con el instrumento
HiCIAO/AO188. Este proyecto ha obtenido 120 noches (en 5 aos) para la observacin,
a una resolucin especial y rango dinmico sin precedentes, de 500 estrellas entre un
milln y mill millones de aos. El objetivo es: (1) la deteccin y el censo de planetas
jvenes con masas superiores a una masa de Jpiter localizados a distancias menores a
10 unidades astronmicas; (2) el estudio de las propiedades de discos protoplanetarios y
de debris; (3) el estudio de la relacin entre los planetas y los discos de debris.
Por otra parte, y dentro de este contexto, tomando la historia del Sistema Solar como
referencia, y asumiendo que procesos similares han tenido lugar en otros sistemas
planetarios, cabra esperar un espacio interestelar lleno de planetesimales extra-solares.
Sin embargo, ninguno de estos objetos ha sido detectado hasta el momento, a pesar de
que sera fcilmente distinguible de un cometa del sistema solar debido a su rbita
claramente hiperblica. El Large Synoptic Survey Telescope (LSST) llevar a cabo mapas
de campo amplio con una gran sensibilidad, ideal para detectar cometas tanto activos
como inactivos. En anticipacin a estas observaciones, el laboratorio ha estimadocuntos cometas inactivos interestelares podran detectarse con LSST. El clculo tiene en
cuenta la densidad de estrellas, la cantidad de slidos disponible para formacin de
planetesimales, la eficiencia de la expulsin de planetesimales, y su posible distribucin
de tamaos. La conclusin es que el hecho de que ningn cometa extra-solar haya sido
detectado no est en contradiccin con el conocimiento actual (como ha sido sugerido
por otros autores), y que la probabilidad de que el LSST vaya a detectar un solo cometa
inactivo extra-solar durante la duracin del proyecto es muy pequea (del orden de
0.01-1%). Este resultado ha aparecido en Moro-Martn et al. 2009.
Exoplanetas.
Los efectos de la radiacin de altas energas en las atmsferas exoplanetarias se vienen
estudiando desde hace aos de forma terica, y en el Sistema Solar de forma
experimental. Con este objeto, se ha inciado el proyecto X-exoplanets: una base de
datos de emisin de rayos X y EUV de estrellas con exoplanetas . La base de datos
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incorpora todas las observaciones disponibles de estrellas con exoplanetas, de los
satlites de rayos X XMM-Newton y Chandra. Algunas de estas observaciones fueron
obtenidas a travs de un XMM Large Project. En la base de datos se presentan
espectros y curvas de luz ya reducidos y calibrados en flujo. Adems de los datos reales
se incorporan espectros modelizados en el rango del Extremo Ultravioleta (EUV),
construidos a partir de la informacin proporcionada por los rayos-X. Esta regin del
espectro no est disponible a los telescopios actualmente en rbita, y es especialmente
importante en las interacciones con la atmsfera del planeta.
Identificacin de la primera candidata a proto-enana marrn.
Las enanas marrones son objetos de muy
baja masa, con propiedades a medio
camino entre las de las estrellas y los
planetas tipo Jpiter, y estn
caracterizadas por la ausencia de
reacciones nucleares. Mediante un
estudio multifrecuencia que cubre desde
el rango ptico hasta el centimtrico, se
ha identificado el que hasta hora es elmejor candidato. El objeto, conocido
como SSTB213 J041757, est situado en
la constelacin de Tauro, dentro de la
nube oscura Barnard 213, a una distancia
de 450 aos-luz (140 parsecs).
F ig u r a 2 : La imagen muestra dos objetos muy rojos envueltos en una capa de material fro. El anlisis indica
que seran enanas marrones muy jvenes, localizadas en la regin de Taurus-Auriga, en una imagen
compuesta por datos adquiridos por tres telescopios diferentes. Las observaciones infrarrojas (bandas J y K,
centradas a 1.3 y 2.2 micras) estn tomadas desde el observatorio de Calar Alto, en Espaa, y se destacan por
los colores azules. Del telescopio espacial Spitzer proceden las imgenes del infrarrojo medio: 4.5 micras en
verde, 8.0 micras en amarillo, y 24 micras en rojo. Finalmente, el mapeado del radiotelescopio Caltech
Submillimeter Observatary a 350 micras se muestra en prpura. Crdito NASA/JPL-Caltech/D. Barrado (LAEX-
CAB/INTA-CSIC).
La imagen de CAHA muestra que es un objeto doble, y cada uno de cuyos componentes
es compatible con la condicin de proto-enana marrn de Clase I. Los resultados han
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sido publicados en A&A (Barrado et al. 2009) y han sido objeto de sendas notas de
prensa del observatorio de Calar Alto y del Spitzer Science Center, en Caltech, EEUU.
Bsquedas de estrellas jvenes.
La colaboracin dentro del programa SACY (bsqueda de asociaciones que contienen
estrellas jvenes) ha permitido la identificacin de un sistema mltiple que incluye una
binaria eclipsante y una enana blanca. El estudio comparativo proporciona las edades de
las tres estrellas por diferentes metodologas y su contraste con la que proporcionan los
modelos tericos. Este trabajo ha sido publicado.
Abundancias de estrellas activas.
Durante los ltimos veinte aos se ha venido observando que en las estrellas
jvenes/activas de ltimos tipos la abundancia de los elementos de bajo FIP (primer
potencial de ionizacin, en ingls) caa en la corona con respecto a los valores de la
fotosfera; el efecto opuesto al visto en el Sol. Sin embargo las abundancias coronales
eran siempre comparadas con la fotosfera del Sol, y no con la propia estrella.
F ig u r a 3 : Abundancias coronales (crculos rellenos) y fotosfricas (crculos abiertos) de dos estrellas activas. La lnea discontnuaindica las abundancias de la fotosfera solar. Durante ms de veinte aos se ha pensado que las estrellas activas tenan una menorabundancia en los elementos de bajo FIP (efecto FIP inverso), pero siempre comparaban con los valores de la fotosfera solar.Este trabajo compara las abundancias coronales de dos estrellas activas con las de la fotosfera de la propia estrella, demostrandoque el efecto FIP inverso no existe, al menos de forma generalizada. Extrada de Sanz-Forcada, J., Affer., L., Micela., G., 2009,
A&A 505, 299.
Este ao se ha presentado un trabajo (Sanz-Forcada et al., A&A 505, 299) en el que se
observa que el efecto FIP inverso no existe en algunas estrellas activas si se usa como
comparacin los valores en la fotosfera de la propia estrella. Los resultados son
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consistentes con modelos tericos que incluyen ondas de Alfvn en la superficie de las
estrellas de ltimos tipos.
El Universo extragalctico.
En 2009 el laboratorio ha publicado los resultados del programa de observacin de la
emisin Lyman en galaxias tipo starburst con el telescopio espacial Hubble, que el
grupo desarrolla en colaboracin con investigadores del Instituto de Astrofsica de Paris,
la Universidad de Estocolmo y el Observatorio de Ginebra. Combinando los filtros F122M
y F140LP del instrumento ACS se han obtenido imgenes de 6 galaxias dominadas por
brotes de formacin de estrellas masivas. El filtro F140LP ha permitido trazar el continuo
ultravioleta, asociado a las estrellas, mientras que mediante el F122M ha sido posible
aislar la distribucin de la emisin Lyman . Esta emisin se ve fuertemente alterada por
los mecanismos de scattering resonante en el medio neutro que rodea estas regiones.
Su deteccin permite trazar la distribucin y propiedades del gas neutro. Estas
observaciones de muy alta resolucin espacial de galaxias cercanas han permitido
entender mejor cmo se produce la emisin Lyman , que constituye el trazador
fundamental de formacin estelar en galaxias primordiales (con desplazamiento al rojo z
> 2).
Por otra parte, el Laboratorio ha participado en una colaboracin internacional en la que
se ha detectado de forma inequvoca la emisin de rayos X de una regin muy prxima a
un agujero negro en la galaxia activa 1H0707-495. Los resultados de la investigacin se
publicaron en Nature (Fabian et al., 2010, Nature, 459, 540). Los investigadores
detectaron por primera vez de forma inequvoca dos lneas de emisin deformadas de
tomos de hierro, que han ayudado a determinar las caractersticas del agujero negro.
Estas lneas, conocidas como las lneas de hierro L y K son lo que el material alrededordel agujero negro emite justo antes de desaparecer para siempre en el agujero, su
ultima seal. Lo interesante no es la presencia de las lneas en s, sino el hecho de que la
seal nos llega deformada por la gravedad del agujero y por la tremenda velocidad del
material que las emite.
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Adems, el equipo ha concluido que el origen
de las lneas est en la regin mas prxima del
agujero negro estudiando no slo la
deformacin de las lneas por efectos
relativistas; tambin detectando por primera
vez un retraso temporal de 30 segundos entre
la variacin de la luminosidad de la fuente y la
de las lneas, hecho que permite localizar con
precisin la regin de origen de las lneas. Se
dispone de esta manera de una ventana a las
cercanas del agujero negro, donde la
gravedad es tan grande que el espacio y el
tiempo estn completamente deformados.
F ig u r a 4 : Imgenes en color artificial de las 6 galaxias. Enazul la emisin en la lnea Lyman alpha, en rojo en la lneaH alpha y en verde el continuo a 1500 A.
El estudio ha tambin permitido medir la rotacin del agujero (menor a cinco minutos)
que resulta ser muy cercana a la de la luz, la mxima posible segn la teora de la
relatividad de Einstein. Este resultado fue presentado en sendas notas de prensa, una
por el CSIC, la otra por la Agencia Espacial Europea.
Telescopios robticos.
Las principales actividades del grupo de telescopios robticos han estado relacionadas
con la puesta en funcionamiento de los mismos. Se ha alcanzado el objetivo fundamental
de iniciar las observaciones. Adems, se ha conseguido optimizar el sistema de manera
que ha sido posible utilizar el modo robtico en las observaciones. Se han realizado
observaciones de diferentes tipos de objetos con la finalidad de calibrar el sistema y
demostrar su viabilidad para el objetivo cientfico propuesto. Como dato reseable, se
han conseguido precisiones fotomtricas en torno a 0,003 mag. El resultado ms
relevante es la obtencin de la primera curva de luz con identificacin de un exoplaneta
en trnsito con los TR del CAB. El desarrollo de las tcnicas para procesar
automticamente los datos ha sido crtico para conseguir estos objetivos.
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Actividades relacionadas con el Ao Internacional de la Astronoma 2009 (AIA
2009).
Durante 2009 este laboratorio form parte del grupo de trabajo del Nodo Espaol del
Ao Internacional de la Astronoma (AIA) como coordinador de las actividades
divulgativas de la Sociedad Espaola de la Astronoma para el AIA 2009, entre las que
cabe destacar la participacin en distintos proyectos., ediciones de libros y ciclos de
conferencias.
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Laboratorio de Astrofsica Molecular
Una referencia muy importante en las actividades del Laboratorio de Astrofsica
Molecular (LAM) ha sido el lanzamiento del satlite Herschel en mayo de 2009. El LAM ha
estado muy involucrado en la construccin del Heterodyne Instument for the Far
Infrared (HIFI), y en la preparacin de la explotacin cientfica. Otro de los hitos ha sido
el incremento de la involucracin del LAM y del LAEX en la construccin del instrumento
europeo SAFARI en la misin japonesa SPICA. Cabe destacar la contribucin a la
elaboracin del Yellow Book que ha conducido a la seleccin, por parte de la ESA, de
dicho instrumento para la fase de estudio.
Astrofsica molecular extragalctica
En el campo de las astrofsica molecular
extragalctica, se han continuado los estudios
observacionales y tericos para establecer los
mejores trazadores moleculares de los
mecanismos que dominan el calentamiento
de los ncleos activos de galaxias. Se ha
detectado, por primera vez, la emisin de
especies moleculares trazadoras de regiones
de fotodisociacin, HCO, HOC+ y CO+ , en el
ncleo de la galaxia con brotes de formacin
estelar NGC253. Se ha establecido de manera
convincente que la abundancia relativa
HNCO/CS es un excelente trazador de los
efectos de los brotes de formacin estelar en
ncleos de galaxias que permite establecer el
estado evolutivo de las mismas.
F ig u r a 5 : Telescopio Herschel
Tambin se ha encontrado una correlacin entre la emisin de rayos X en la lnea de Fe
a 6.4 keV con la razn de abundancias de SiO y CS. Esta correlacin abre la posibilidad
de estudiar los efectos de los ncleos activos muy oscurecidos cuyo calentamiento esta
dominado por el acrecimiento de un agujero negro supermasivo.
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Complejidad qumica en nubes moleculares
Durante el 2009, se ha continuado con el estudio de los ismeros de HNCO en nubes
moleculares. Tras la deteccin de HCNO en nubes densas y fras (Marcelino et al. 2009),
hemos observado este mismo ismero y el HOCN tanto en nubes fras como en las nubes
del Centro Galctico, de mayor densidad y temperatura (Marcelino et al. 2010). Mientras
que HOCN se observa en todas ellas, el HCNO no se detecta en las nubes del Centro
Galctico. A partir de estos resultados, se han estudiado las diferentes vas de
formacin, destruccin y/o isomerizacin de esas especies isotpicas dependiendo del
tipo de nube.
Se ha seguido analizando el survey espectral de Orin identificando varias especies
isotpicas de CH3COOH y CH3CH2CN (Carvajal et al., 2009; Marguls et al. 2009) a
travs de la deteccin de unas 500 transiciones. Este avance permitir buscar nuevas
especies una vez que todas las especies isotpicas de las molculas abundantes hayan
sido identificadas. Este estudio significar un avance cualitativo en el conocimiento de la
qumica del medio interestelar.
Formacin de estrellas de alta masa y masa intermedia.
En cuanto a la formacin de estrellas de masa intermedia se ha detectado que estas
estrellas se forman, al igual que la estrellas de alta masa, en cmulo de estrellas. Las
protoestrellas en la regin de Cepheus A HW2 se encuentran en diferentes fases
evolutivas como se espera en el escenario en el que todas las estrellas se forman
simultneamente. La protoestrellas ms masiva est rodeada de un disco en rotacin y
eyecta un chorro de materia ionizado muy colimado y con altsima velocidad. La estrella
menos masiva no parece haber alcanzado an dicho estado evolutivo.
Interaccin de estrellas masivas con el medio circundante
El laboratorio est realizando un estudio de la nebulosa de Orin, tanto acerca de su
complejidad qumica como de su dinmica y estructura a gran escala. Para ello, se ha
realizado un barrido espectral en frecuencias entre 215-250 GHz, cubriendo una regin
de 2'x2' centrada en un cmulo de estrellas masivas recin formadas, y mapas a gran
escala en 12CO y 13CO (de un tamao 1 deg2); completndose el anlisis de estos
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ltimos, los cuales muestran una estructura
en velocidades muy compleja. Utilizando
estos mapas se ha detectado gran cantidad
de condensaciones (muchas de ellas
formando parte de largas estructura en
forma de filamentos), flujos moleculares
procedentes de objetos proto-estelares, y
cavidades vacas de gas molecular.
F
i
g u r a 6 : M51 (Galaxia del Remolino), en imagen
del telescopio Herschel
Cerca de una de estas cavidades de gran tamao y asociada a emisin en rayos X, ha
sido observada una cadena de pequeas condensaciones cuya forma y velocidades
demuestran que, o bien dicho flujo de rayos X o el flujo UV procedente de las estrellas
del Trapecio, est barriendo y esculpiendo la nube molecular original formando
inestabilidades Kelvin-Helmholtz. Esta es la primera evidencia observacional de este tipo
de inestabilidades, predichas tericamente, en nubes moleculares. Este trabajo ha sido
enviado a la revista Nature.
Interaccin de la radiacin UV en el material circundante
Se ha llevado a cabo un estudio exhaustivo tanto observacional como terico de las
regiones de fotodisociacin interstestelares generadas por la iluminacin de las nubes
moleculares por radiacin UV. Los resultados ms relevantes de este estudio han dado
lugar a la primera deteccin de oxgeno atmico en la Cabeza de Caballo a travs deobservaciones con el telescopio espacial Spitzer en el infrarrojo lejano. Asimismo, se
ha realizado la primera deteccin de iones moleculares reactivos (HOC+, SO+) en la
Cabeza de Caballo con el radiotelescopio IRAM30m. En cuanto a la modelizacin de
este tipo de regiones se han incluido los efectos de los PAHs en los modelos qumicos
para determinar la fraccin de ionizacin en nubes moleculares.
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Formacin de estrellas de baja masa. Discos protoplanetarios
El laboratorio ha realizado un estudio terico de la emisin de vapor de agua en discos
protoplanetarios (Cernicharo et al., 2009) para poder analizar los datos de Herschel. Las
predicciones resultantes indican una fuerte dependencia de la intensidad emergente con
la distribucin de los granos de polvo en el disco y con la qumica adoptada para el vapor
de agua. Una gran parte de las lneas tendrn componentes en absorcin y en emisin,
otras estarn completamente en emisin y una parte de ellas en absorcin. Slo el
instrumento HIFI podr proporcionar una visin adecuada de la excitacin de los niveles
de energa de H2O. PACS y SPIRE tendrn fuertes limitaciones debido a la complejidad
de los perfiles.
Formacin de estrellas de baja masa. Interaccin con el medio circundante
En cuanto a la interaccin de las protoestrellas de baja masa con el medio circundante
se ha estudiado la evolucin temporal de los perfiles de la emisin molecular que se
predicen cuando los choques generados por los chorros de alta velocidad se propagan en
la nube molecular materna. La eyeccin de los mantos helados en los precursores
magnticos de los choques de tipo C explicaran los perfiles extremadamente estrechos
de las lneas de SiO.
Formacin y evolucin de proto-Nebulosas Planetarias
Durante el 2009 el Laboratorio se ha centrado principalmente en dos proyectos que han
dado lugar a dos artculos que sern publicados en breve en la revista Astrophysical
Journal. El primer trabajo es un estudio detallado de imgenes y espectros de rendija
larga en el ptico tomados en diversas pocas de la proto-Nebulosa Planetaria M2-56. El
segundo trabajo se apoya en observaciones interferomtricas de la emisin de CO en el
rango milimtrico en una muestra de ~30 envolturas alrededor de estrellas
evolucionadas.
El estudio ptico de M2-56 ha aportado diversas piezas clave para comprender la
evolucin post-AGB y caracterizar cmo tiene lugar la prdida de masa en esta corta y
desconocida etapa de transicin. M2-56 ha resultado ser una pPN nica que est
actualmente en rpida evolucin; en particular, se ha descubierto un reciente y breve
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brote de emisin H procedente del ncleo que es interpretado como una violenta
eyeccin de masa bipolar (de menos de 7 aos de duracin). Se ha reconstruido con
gran detalle el historial de prdida de masa desde los ltimos ~1500 aos y aislado al
menos 4 eventos diferentes. La cinemtica, morfologa, masa, excitacin y otros
parmetros fsicos asociados a las nebulosas resultantes de esos diferentes eventos de
prdida de masa han sido calculados, lo cual es crtico para entender los mecanismos
que gobiernan la evolucin nebular post-AGB.
El ''survey'' interferomtrico de emisin de CO proporciona mapas de alta resolucin
espacial para ~30 estrellas evolucionadas, en su mayora pPNs, pero tambin objetos en
el estado anterior (AGB) y posterior (PN). Se ha derivado un gran nmero de parmetros
como: 1) la velocidad sistmica (que permite evaluar la distancia a las fuentes), 2)
velocidades de expansin de la
envoltura AGB y la nebulosa post-
AGB (acelerada a mayores
velocidades), 3) masa, momento
lineal y energa cintica de las
componentes lenta y rpida de las
envolturas, necesario para
comprender el mecanismo deprdida de masa en pPNs, 4)
prdida de masa, 5) razn
isotpica 12C 13CO, etc. Los
parmetros derivados han sido
analizados desde un punto de
vista estadstico y se han buscado
diferentes correlaciones con otros
parmetros estelares y nebulares
obtenidos por otros mtodos.
F ig u r a 7 : Galaxia del Aguila. Herschel
En julio de 2009 se inici un ''survey'' espectral a 2 y 3mm con el radiotelescopio de
30m de IRAM para estudiar la complejidad molecular en estrellas evolucionadas ricas en
Oxgeno.
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Simulaciones experimentales de los medios interestelar y circunestelar
Ha sido publicada la investigacin del Laboratorio sobre el estudio de la banda infrarroja
en 3.4 micras asociada a materia orgnica de inters prebitico, que se forma por
irradiacin de hielo de tipo interestelar en las simulaciones. Dicha banda se propone
como trazador para detectar o dar un lmite superior en la abundancia de dicha materia
orgnica que podra hallarse en granos de polvo en los medios interestelar y
circunestelar. Se han realizado experimentos de irradiacin de hielos utilizando una
fuente de rayos X, en colaboracin con astrofsicos de los Observatorios de Palermo y
Cagliari, observando la formacin de nuevos productos. Se ha estudiado la qumica del
H2S en hielos de tipo circunestelar, para encontrar una explicacin a su aparente
ausencia en la fase slida. Tambin se ha simulado la fotodesorcin de hielo de CO,
resultando ser ms eficiente de lo medido en investigaciones anteriores. Los valores de
los parmetros obtenidos experimentalmente han sido utilizados como input para la
simulacin numrica de la formacin de mantos de hielo de CO en nubes interestelares
densas. El resultado explica la deplecin de CO gaseoso en nubes oscuras en funcin de
la densidad total de gas en la nube y del bajo flujo de ultravioleta en el interior de la
misma.
Contribucin del project scientist alinstrumento SAFARI en SPICA
Se ha desarrollado el programa
cientfico de SPICA/SAFARI y su
potencial en el infrarrojo lejano, a
travs de la organizacin de workshops
cientficos, coordinacin de los equipos
cientficos europeos y japoneses.
Igualmente, se ha elaborado el SPICA
Yellow Book que ha sido seleccionado
por parte de la ESA como contribucin
europea a SPICA.
F ig u r a 8 : Fase de construccin del telescopio Herschel en ESTEC
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Contribuciones al centro de control del instrumento HIFI y desarrollo de
herramientas de anlisis de datos para Herschel
Durante 2009 se ha continuado el desarrollo de las herramientas para la reconstruccin
de las cartografas espectrales realizadas con el instrumento HIFI usando la tcnica de la
cartografa rpida. Estas herramientas se han implementado en la cadena de anlisis de
datos automtica para generar los productos estndar de Herschel. Asimismo, se ha
continuado el desarrollo de herramientas de anlisis interactivo y de visualizacin de
cubos de las cartografas con las tcnicas de mapeado. Las ultimas versiones del Madrid
Single Spectrum Analysis (MASSA) y del Madrid Data Cube Analysis (MADCUBA) han
sido puestas al da en cuanto a sus funcionalidades y estn disponibles en la pgina
Web http://damir.iem.csic.es/mediawiki-1.12.0/index.php/Portada . Sin embargo el
mayor esfuerzo se ha concentrado en el desarrollo de la nueva versin de MADCUBA
usando la infraestructura de de ImageJ para el tratamiento de imgenes y cubos
desarrollado por el National Institutes of Health de los EEUU. Una primera versin de
desarrollo est asimismo disponible en la pgina Web anteriormente mencionada.
Desarrollo de herramientas para ALMA
Se han cumpido los plazos establecidos para entregar el software ATM (modeloatmosfrico) para el proyecto ALMA (Atacama Large Millimeter Array) y para las
simulaciones de transferencia de radiacin en la atmsfera terrestre en microodas para
un estudio de sinergia entre distintos dominios de longitud de onda para derivar
parmetros atmosfricos bajo contrato con la ESA. Se finaliz asmismo el estudio del
espectro de Jpiter y Saturno entre 200 y 950 GHz con una calibracin final de los datos
obtenidos con el instrumento FTS del telescopio Caltech Submillimeter Observatory
(Mauna Kea, Hawaii).
Divulgacin cientfica
El ao 2009 ha sido de un gran esfuerzo en divulgacin, principalmente a travs de la
coordinacin del proyecto "Msica y Astronoma" dentro del Nodo Espaol del Ao
Internacional de la Astronoma. Se gestion la organizacin del acto de apertura para el
AIA 2009, consistente en un concierto sinfnico multimedia con 85 msicos y proyeccin
simultnea que tuvo lugar en el Auditorio de Cuenca el 19 de Febrero (700 asistentes).
Adems el Laboratorio ha producido el DVD "Pequea Serenata Astronmica" que ha
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sido editado por el CSIC como regalo institucional de Navidad en 2009, y ha dado pie a
una gira de 22 conciertos multimedia de divulgacin de la astronoma con msica en
directo.
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Unidad de Archivo de Datos
La Unidad de Archivo de Datos del Centro de Astrobiologa, que cuenta con una larga
experiencia en el desarrollo y explotacin de archivos astronmicos, ha participando en
2009 en los siguientes proyectos de investigacin:
1. AyA 2008-02156. Ministerio de Ciencia e Innovacin. Ttulo: El ObservatorioVirtual Espaol. Su principal objetivo es la consolidacin de dicho
Observatorio y la coordinacin y colaboracin con los grupos de investigacin
espaoles e internacionales.
2. CDS2006-00070. Proyecto CONSOLIDER-INGENIO 2010. Ministerio de Cienciae Innovacin. Ttulo: Primera Ciencia con el GTC. La Unidad es responsable
del archivo de datos pblicos de GTC.
3. RI031675. Comunidad de Madrid. Ttulo: ASTRID: Desarrollo y explotacinde instrumentacin astronmica.
4. Infra-2007-1.2.1/212104. Unin Europea. Programa Marco VII. Ttulo:EuroVO-AIDA. The EuroVO Astronomical Infrastructure for Data Access.
Ocho pases, entre ellos Espaa, representado por esta Unidad, para la
creacin de un consorcio de Centros de Datos Astronmicos.
5. Infra-2007-2.2.1.28/211257. Unin Europea. Programa Marco VII. Ttulo: E-ELT Prep. Preparing for the construction of the European Extremely Large
Telescope. Espaa participa en el proyecto a travs del Centro de
Astrobiologa en el paquete de trabajo Acceso a Ciencia.
Los resultados ms relevantes obtenidos son los siguientes:
Desarrollo de archivos de datos astronmicos en el marco del ObservatorioVirtual para los siguientes instrumentos y proyectos: Gran Telescopio
Canarias (GTC); antena DSS-63 del Complejo de Comunicaciones de Espacio
Profundo de Robledo de Chavela; sistema de clasificacin no supervisada de
galaxias ASK; gestor de informacin para X-Exoplanets y Kiuel (archivo
INES), y proyectos CoRoT, DUNES, GASPS y TAURUS.
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Desarrollo de proyectos de ciencia-VO: Identificacin y caracterizacin deobjetos ultrafros y de subenanas calientes; AVOCADO (A Virtual Observatory
Census to Address Dwarfs Origins); MASGOMAS (iniciativa para el
descubrimiento de nuevos cmulos estelares masivos y la caracterizacin en
ellos de las estrellas OB); bsqueda de supergigantes rojas oscurecidas; de
objetos peculiares (con un alto movimiento propio (pm >50 mas/yr) y
colores extremadamente azules); y finalmente, identificacin de estrellas AGB
masivas.
Gestin de modelos tericos, siendo esta Unidad el servidor de modelostericos ms importante en el marco del Observatorio Virtual.
Desarrollo de herramientas de anlisis VO: VOSED y TESELA Desarrollo de herramientas de Minera de Datos: sistema automtico de
clasificacin de curvas de luz.
Desarrollo del portal de divulgacin SVO Actividades educativas: organizacin de Escuelas-VO; desarrollo de casos;
participacin en cursos de Mster.
F ig u r a 9 : Pgina de entrada al archivo de datos pblicos del satlite CoRoT
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Laboratorio de PrebiticaDurante el ao 2009 los trabajos en Qumica Prebitica se centraron en finalizar estudios
previos sobre el efecto de las interfases (gas-lquido, slido-lquido) en la produccin de
molculas orgnicas discretas y tholins, as como en los polmeros de HCN, bien
obtenidos a partir de mezclas de NH4Cl/NaCN en medios acuosos o bien a partir de un
potencial precursor como el Azul de Prusia. Los resultados ms relevantes obtenidos de
estos estudios se resumen a continuacin:
Los tholins hidrofbicos producidos en experimentos bajo condiciones prebiticas a partir
de atmsferas reductoras conteniendo CH4 aplicando la metodologa desarrollada en
nuestro laboratorio basada en el uso coordinado de distintas tcnicas espectroscpicascomo espectroscopa infrarroja, resonancia magntica nuclear (1H NMR y 13C NMR) y
espectroscopa de difraccin de rayos X (XPS), de tcnicas cromatogrficas (GC-MS,
SPME/GC-MS y HPLC), tcnicas clsicas de determinacin de grupos funcionales y
tcnicas de biologa molecular. La conclusin fundamental fue que los tholins
hidrofbicos estn constituidos por cadenas hidrocarbonadas rgidas con un elevado
ndice de instauraciones y formando a su vez estructuras entrelazadas an ms
complejas. Estos resultados son de inters en relacin a la intensa actividad
investigadora centrada actualmente en la atmsfera y superficie de Titn como modeloplanetario real de condiciones similares a la Tierra primitiva que pudieron conducir a la
formacin de las primeras biomolculas.
Como continuacin de experimentos de simulacin prebitica utilizando aerosoles salinos
en presencia de in ferroso en los que se obtena Azul de Prusia, Fe3[Fe(CN6)]4 15 H2O
se estudiaron las posibilidades de este producto como reactivo prebitico, ya que es un
concentrador de HCN, molcula que se postula como fundamental para el origen de la
bioqumica. Se demostr que la descomposicin del Azul de Prusia conlleva la formacin
de mezclas complejas de biomolculas sencillas (urea, hidantoinas y aminocidos
derivados, as como cidos carboxlicos). Tras la descomposicin, el hierro del Azul de
Prusia permanece fijado en forma de hematites. La formacin de hematites bajo
condiciones anxicas constituye una nueva hiptesis sobre el origen de las formaciones
de de hierros bandeados (BIFs).
Aunque los polmeros de HCN comenzaron a estudiarse en la dcada de 1960 hoy en da
an no existe ningn modelo concluyente que explique su naturaleza. En esta lnea se
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emprendi el estudio de la robustez de las reacciones de polimerizacin de HCN en
medios acuosos, la naturaleza de los productos formados en las indicadas reacciones de
polimerizacin mediante tcnicas espectroscpicas y se sugirieron varias propuestas
mecansticas para la formacin de los posibles polmeros obtenidos. De esta forma, se
concluy que los polmeros de HCN estn formados por una mezcla compleja de
productos pero con una estructura macromolecular constituida mayoritariamente por un
sistema poliamida altamente cclico conteniendo heterociclos nitrogenados tipo imidazol
y/o pirazina.
Siguiendo con el estudio de las interfases en qumica prebitica, fue planteada la
hiptesis de que los procesos interfaciales slido-liquido durante la fusin o congelacin
del agua pudieron jugar un papel relevante en la evolucin previa al origen de la vida.
En el ao 2009 se demostr experimentalmente que las interfases hielo-solucin acuosa
generadas en ciclos sucesivos de congelacin-fusin es un medio favorable para la
generacin de bases nitrogenadas. Este resultado es de importancia fundamental, ya
que es un paso necesario para explicar el origen de los polmeros biolgicos
informacionales (ADN y ARN) y el origen de la vida, uno de los problemas que
permanecan sin resolver en este campo de estudio.
Rotura de la simetra y procesos de cristalizacin
Aunque se han descrito varios procesos fisicoqumicos de ruptura de simetra en
condiciones prebiticas, stos dan rupturas de simetra aleatorias. Es necesaria la
investigacin de procesos que hayan podido determinar la generacin de uno de los
enantiomorfos nicamente. Una vez lograda esta enantiopureza, fenmenos catalticos
conocidos podran propagarla a todo el sistema generando el pool de molculas
orgnicas enantipuras indispensable para la generacin de la vida. En relacin con este
problema y los pasados estudios del efecto de los aerosoles en la cristalizacin quiral del
clorato sdico1,2, durante el ao 2009 se ha investigado la hiptesis de Gillat. Esta
hiptesis plantea que, en la interfase aire-agua, los aminocidos hidrofbicos pueden
tener un momento dipolar que interaccione de forma enantioselectiva con un campo
magntico externo (el terrestre, por ejemplo) induciendo un exceso enantiomrico en la
interfase aire agua. La hiptesis de partida es que este exceso se transmitira por medio
de aerosoles a la atmsfera (nubes) extendiendo el sesgo del proceso de
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enantioselectividad. Para comprobarlo, se us un modelo de cristalizacin del clorato
sdico inducido por aerosoles que, como previamente se haba demostrado, era sensible
a impurezas quirales hidrofbicas en el orden del ppb. El anlisis estadstico de estas
cristalizaciones da indicios de la existencia de dicha interaccin enantioselectiva. Se ha
investigado igualmente dicha interaccin magntica en condiciones de saturacin de
aminocidos DL-Phe y DL-Tyr, observando la influencia del campo magntico en los
excesos enantiomricos de los cristales. Las conclusiones iniciales apuntan a que en
presencia de dichas impurezas la proporcin de un enantiomorfo dado depende de la
orientacin del campo magntico local, y aproxima nuestro modelo experimental, a una
ruptura determinista de la simetra que muy bien pudo operar en la Tierra primitiva.
Estos resultados fueron enviados al J. Am. Chem. Soc. y estn actualmente en revisin
para completar los estudios estadsticos.
Durante el ao 2009 se ha iniciado un estudio del efecto de la ebullicin sobre la
cristalizacin quiral del clorato sdico. Una de las hiptesis mas extendidas sobre el
origen de la vida postula que sta pudo originarse en las chimeneas volcnicas
submarinas. Los procesos de cristalizacin en ebullicin pueden resultar modelos
experimentales de dicha hiptesis. El principal resultado obtenido es que se produce
rotura de simetra en la nucleacin del clorato sdico en condiciones de ebullicin de su
solucin acuosa sobresaturada. Este hecho ha podido demostrarse mediante la medidade dispersin ptica rotatoria. En la actualidad se trabaja en la determinacin de las
causas de dicho fenmeno.
Biomarcadores y Biosensores avanzados
Durante este ao se ha comenzado la construccin de una biblioteca de biomarcadores,
para lo que se han investigado muestras obtenidas en diferentes formaciones geolgicas
y de diferentes edades, con el objetivo de evaluar las posibilidades prcticas del trazado
de biosignaturas orgnicas en diversos tipos de muestra sometidas a diversas
condiciones (sedimentos, rocas, fsiles).
En el estudio de biosignaturas orgnicas, se distingue entre molculas de origen lipdico,
sometidas a maduracin por procesos diageneticos y biomoleculas (amino cidos,
azucares y cidos grasos). Para ambos tipos de biosignaturas se han estandarizado
protocolos de anlisis.
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El objetivo es la estimacin de comunidades biolgicas presentes o pasadas establecidas
en un ambiente dado.
Durante este ao los logros principales han sido:
- Estudio de la variacin de biosignaturas orgnicas en torno a la fronteraDevonico-Carbonfero, descubrindose la conexin entre la mineralizacin de
sulfuros masivos de Ro Tinto y la destruccin de ecosistemas en el limite DC,
establecindose un modelo de origen biolgico de los sulfuros masivos de Ro
Tinto.
- Biosignaturas orgnicas, paleoflora y paleoclima: estudio del origen botnico delos mbares de Cantabria (Espaa) y del cambio climtico en la frontera entre el
Cretcico inferior y superior, a travs de los biomarcadores especficos contenidos
en mbar, mesofsiles y sedimentos. Este trabajo se ha realizado en el marco de
una colaboracin entre el CAB, el IGME y el Gobierno de Cantabria.
- Aislamiento, purificacin y estudio estructural mediante GC/MS, HPLCsemipreparativa y RMN de nuevos biomarcadores de plantas superiores y
establecimiento de rutas diageneticas. Este trabajo constituye una colaboracin
entre el CAB y la Oregon State University (USA).
- Quimiotaxonomia y quimiosistematica de biomolculas de la familia de losterpenoides, para su uso en estudios paleobotnicos y paleoclimticos y con el finde definir la conexin entre terpenos biolgicos y fsiles moleculares
relacionados. Trabajo en colaboracin con el Real Jardn Botnico de Madrid.
Actividad terica
Durante este ao se ha llevado a cabo una serie de estudios y anlisis terico-
matemticos con el fin de profundizar en el papel de las fluctuaciones en la ruptura
espontnea de simetra especular.
La emergencia espontnea de la quiralidad y su sensibilidad frente a pequeas excesos
enantiomricos iniciales se ha estudiado en el contexto del modelo de Frank en sistemas
cerrados. Los rasgos observados en las simulaciones numricas efectuadas sugieren que
una red similar a sta forma la base de la reaccin de Soai.
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Por otra parte, han sido aplicadas herramientas de la fsica de sistemas estocsticos
alejados del equilibrio para entender la influencia de efectos aleatorios ambientales en la
ruptura espontnea de quiralidad. El estudio se ha enfocado siguiendo el modelo de
Frank, debido al papel central que desempea en las aproximaciones tericas a la
ruptura de simetra especular. Mediante mtodos analticos, se verific que ruido externo
dbil es capaz de borrar los estadios homoquirales conduciendo el sistema a un estadio
aquiral o simtrico. En sistemas bien mezclados y homogneos, este ruido acta para
desordenar el sistema mientras en sistemas no homogneas, y en dos dimensiones, el
sistema sufre una transicin de fase (quiral-racmica) inducida por el ruido externo.
Estos resultados son claves para entender la sensibilidad y dificultad para obtener
homoquiralidad en situaciones planetarias prebiticas teniendo en cuenta influencias
externas no controlables (p.j., impactos de meteoritos, actividad ssmica, vulcanismo,
etc.).
Este ao ha comenzado el estudio de la ruptura espontnea de simetra especular y la
subsiguiente amplificacin de excesos enantiomricos en el contexto de la polimerizacin
quiral. La amplificacin quiral se debe a una re-distribucin de los monmeros quirales
presentes en las concentractiones iniciales y se cuantifica mediante excesos
enantiomericos que dependen de la longitud de la cadena (oligmero) formada. Como
resultado relevante se observa en las simulaciones que las fracciones molares de lossubgrupos stereoisomricos dependen fuertemente de la magnitud de la inhibicin
enantiomrica cruzada (cross enantiomeric inhibition).
Auto-organizacin y auto-ensamblado de Biomolculas sobre superficies
Cada vez resulta ms evidente que las superficies slidas jugaron un papel importante
en el origen de la vida. Las primeras biomolculas, formadas probablemente a partir de
la activacin de molculas simples de carbono y nitrgeno, (CH4, CO, CO2, N2; NH3),
pudieran reaccionar posteriormente para generar estructuras superiores. Las superficies
debieron asumir entonces un doble papel. Por una parte reduciendo la dimensionalidad
del problema (posibilitando que se encuentren las molculas) y por otra catalizando
reacciones entre ellas. El objetivo de esta lnea de trabajo es avanzar en el
conocimiento de los mecanismos fundamentales que gobiernan los procesos de
absorcin y reaccin de biomolculas sobre diferentes superficies.
La aproximacin del Laboratorio a este problema es completamente nueva. Para
aprender sobre los distintos mecanismos de auto-ensamblado y auto-organizacin
molecular se han utilizado entornos de ultra alto vaco (UHV) que permiten un control
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exhaustivo a nivel atmico de las superficies, y el uso de potentes tcnicas de
microscopa (STM) y espectroscopas electrnicas (XPS) . Estos equipos estn
disponibles en la Unidad de Simulacin de Ambientes Planetarios y Microscopa.
Durante el ao 2009 han sido estudiadas distintos tipos de molculas. Por una parte
aminocidos, y por otra diferentes tipos de porfirinas absorbidas sobre superficies. Con
respecto a los aminocidos se ha trabajado principalmente con L-cistena absorbida
sobre superficies metlicas. Estos estudios han permitido describir procesos de difusin
molecular en superficie adems de proponer un modelo atmico para la auto-
organizacin molecular. Por otra parte se ha estudiado la interaccin de la
protoporfirina-IX con diferentes substratos, encontrndose por una parte organizacin
molecular y por otra una fuerte interaccin con ellos a travs del tomo metlico central.
Tambin se han comenzado estudios de Timina sobre superficies catalticas, con el
objetivo de intentar polimerizar estructuras parecidas a las de los cidos nucleicos.
F ig u r a 1 0 : Reactor de sntesis prebitica sobre hielo activado por rayos UV
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Laboratorio de Ecologa Molecular
Conocer la relacin a nivel molecular entre los microorganismos y el medio fsico es el
objetivo del Laboratorio de Ecologa Molecular. Se trata de investigar qu sistemas
moleculares emplean los microbios para adaptarse y proliferar en medios que por sus
parmetros fsico-qumicos son considerados extremos para la vida: pH y temperatura
lmites, alta salinidad, etc. Las investigaciones realizadas en el laboratorio se centran en
aspectos como:
Determinacin de mecanismos moleculares de la adaptacin a ambientesacidfilos ricos en metales, ambientes hidrotermales o ambientes
extremadamente fros:
- sistemas de bombeo de metales txicos, formacin de biopelculas,obtencin de energa;
- procesos de transferencia gnica horizontal como mecanismo deadquisicin y evolucin de nuevas funciones metablicas, procesos de
transposicin, elementos de insercin y secrecin de DNA.
Interaccin entre consorcios microbianos y plantas y su potencial para eldesarrollo de sistemas de soporte de vida.
Identificacin de biomarcadores moleculares especficos de ambiente y eldesarrollo de biosensores immunolgicos para su deteccin; implementacin de
tales biosensores en instrumentacin para exploracin planetaria en colaboracin
con otros laboratorios del CAB.
1) Mecanismos moleculares de la adaptacin a ambientes extremos en
bacterias
Se han continuado los estudios sobre la fisiologa de la bacteria acidfila y oxidanteestricta de hierro L. ferrooxidans en el ecosistema y su diversidad a travs de estudios
de transcriptmica y metatranscriptmica ambiental. Mediante el uso de un microarray
de DNA genmico de L. ferrooxidans han sido identificados nuevos aspectos metablicos
de esta bacteria dependiendo de si su forma de vida es libre (planctnica) o ssil
asociada a biopelculas naturales en Ro Tinto. En el primer caso predomina un
metabolismo aerbico con un ciclo de los cidos tricarboxlicos muy activo, mientras que
en el segundo caso dominan procesos de fermentacin mixta de cidos junto con
proceso tpicos de formacin y dispersin de biopelculas: motilidad y qurum sensing .
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Bsqueda de nuevos mecanismos de resistencia a metales
Desde hace tiempo se sabe que la mayor fraccin bacteriana (>99%) presente en una
muestra ambiental no se puede obtener como cultivo puro en el laboratorio. Este es el
caso de gran parte de las bacterias que crecen en el rea de Ro Tinto as como en otros
ambientes extremos. Para estudiar los genes de estas bacterias no cultivables la
alternativa es el anlisis de la totalidad de genomas bacterianos o metagenoma. En este
Laboratorio se estudian los genes implicados en la resistencia a metales pesados tanto
por su importancia bsica como aplicada utilizando la aproximacin metagenmica
funcional. As, esta tcnica se emple en el anlisis de la resistencia al zinc, metal
presente en la rizosfera de Ro Tinto, y hasta ahora se han identificado 6 clones positivos
resistentes de las cinco libreras metagenmicas (libreras A-E) que se haban construido
previamente (Mirete et al. 2007). Se detectaron dos clones en cada una de las libreras A
(pA2 y pF1), librera C (pF6 y pG7) y librera D (pB7, pH6).
Como se observa en la Figura 12 todos ellos son ms resistentes que E. coli
transformada con el vector sin inserto (pBluescript SKII+). En la Figura 13 se muestran
los insertos de los clones A2, B7 y F1 con sus correspondientes genes, que estn siendo
analizados para determinar cules estn implicados en la resistencia.
Tambin se ha ensayado la resistencia cruzada a otros metales pesados detectados en
las muestras de la rizosfera del Ro Tinto: nquel, cobalto, cobre, cromo, arsnico y
cadmio. Se detect resistencia cruzada a cromo para los clones A2 y B7 y al cobre en el
clon H6. Para conocer los posibles mecanismos de resistencia se han realizado ensayos
de ICP-MS con cultivos de los clones positivos en presencia de Zn as como con Cu en el
caso del clon H6 en el que se observ un posible mecanismo de expulsin de este metal.
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nmero de clones, 25 con patrones de restriccin diferentes, que revelaron elevada
resistencia a arsnico.
Por otro lado, se han continuado los estudios filogenticos de arqueas de Islandia
procedentes de un ambiente neutro y termfilo (88C). Para ello se ha utilizado un gen
funcional en esas condiciones, el termosoma, y la diversidad obtenida se ha comparado
con la del gen 16S rRNA. A travs de distintos mtodos ambos marcadores han
identificado los principales grupos filogenticos de arqueas en la muestra (manuscrito en
preparacin).
Finalmente, en colaboracin con el laboratorio de Extremofilia, se ha iniciado la
identificacin de genes de resistencia a nquel en Acidiphilium sp. mediante la
construccin y anlisis de una genoteca de este microorganismo.
Mecanismos moleculares de la transferencia gnica horizontal en Ba c i l l u s
s u b t i l i s .
Se usa Bacillus subtilis como microorganismo modelo en Astrobiologa debido, entre
otras caractersticas, a la capacidad de incorporar ADN ambiental mediante competencia.Este mecanismo permite una transferencia gnica horizontal de genes, un tipo de
evolucin cada vez ms en relieve y cuyo mecanismo molecular no ha sido
caracterizado.
En investigaciones anteriores haba sido determinado que las poblaciones naturales de
Bacillus subtilis secretan ADN de forma especfica al medio e identificado, mediante
homologa de secuencia, un opern que poda estar involucrado en la secrecin del ADN.
Durante el presente ao ha continuado la caracterizacin de los mutantes construidos en
este opern y se han realizado experimentos con microarrays para identificar los genes
cuya expresin se ve afectada por estas mutaciones. Tambin se ha realizado una
mutagnesis al azar y seleccionado el fenotipo de ausencia de secrecin de ADN, lo que
ha permitido aislar una serie de genes relacionados con este fenotipo que han resultado
ser genes de competencia (capacidad de adquirir ADN del medio) y de sistemas de
comunicacin intercelular bacteriana (quorum sensing). Esto permite deducir un
mecanismo que coordina la competencia y secrecin del material gentico con las
condiciones ambientales. Actualmente estn siendo caracterizados mutantes en estos
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genes de competencia y quorum sensing y su posible relacin con el opern inicialmente
identificado, con el objetivo de caracterizar molecularmente este proceso evolutivo. Por
otra parte, se ha concluido un trabajo de colaboracin con la Universidad de Freiburg
(Alemania), en relacin con la protena SftA que es homloga de una de las protenas ya
identificada relacionada con la secrecin de ADN al medio extracelular (Kaimer et al.,
2009).
2) Desarrollo de sistemas de soporte de vida
Una forma posible de producir plantas con nuevas capacidades tanto para sobrevivir en
ambientes extremos y/o contaminados como para degradar o acumular los compuestos
contaminantes consiste en modificarlas genticamente. Durante el 2009 se ha
continuado con el estudio de dos de las lneas de plantas transgnicas que contienen
genes de resistencia a nquel procedentes del anlisis funcional de las libreras
metagenmicas de rizosfera de Erica andevalensis del ro Tinto (Mirete et al., 2007).
Concretamente, las que llevan los genes: orf1 de pSM7, que codifica una hipottica
acetil-CoA esterol acetiltransferasa y orf4 de pSM3, que codifica una protena similar a
otras hipotticas). Se han realizado retrocruzamientos de estas plantas, para verificar
que los genes introducidos son responsables directamente de la resistencia a nquel.
Tambin se est probando mediante ICP-masas el contenido celular de nquel de lasplantas transgnicas, para determinar si acumulan o no este metal. Por otra parte, estn
siendo probadas distintos ecotipos (variedades) de Arabidopsis thalina, para resistencia
a nquel. Adems, se ha iniciado la construccin de otra planta transgnica con el gen
orf1 de pSM11 (serina O-acetiltransferasa).
3) Desarrollo de biosensores immunolgicos para exploracin planetaria.
Esta lnea de investigacin se materializa en el proyecto Deteccin de biomolculas en
exploracin planetaria, financiado en sucesivas convocatorias por el Plan Nacional de
I+D. Se trata de un proyecto transdisciplinar en el que participan bilogos, qumicos,
gelogos, e ingenieros del CAB y de la industria (SENER Ingeniera y Sistemas S.A.). Su
objetivo es el desarrollo de un biosensor basado en microarrays de anticuerpos y su
implementacin en el diseo y fabricacin de un instrumento para el anlisis in situ de
muestras slidas en exploracin planetaria (SOLID, Signs Of Life Detector). Se ha
producido y validado un microarray con ms de 200 anticuerpos (LDCHIP200, por Life
Detector CHIP) para el anlisis de muestras naturales y la deteccin de biomarcadores
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moleculares del ambiente (Rivas et al., 2008). Durante 2009 se termin la fabricacin y
test funcional de la versin SOLID3. Tanto el LDCHIP como SOLID3 han sido probados
con xito en una campaa al desierto de Atacama (Chile) durante el mes de julio de
2009. El LDCHIP detect biomarcadores moleculares en muestras de 2m de profundidad
del subsuelo del desierto. Los resultados fueron confirmados mediante un anlisis
bioqumico ms exhaustivo en el laboratorio.
F ig u r a 1 4 : Fotografa de SOLID3 mostrando la Unidad de Preparacin de Muestras (SPU, arriba izquierda), el
paquete ptico del mdulo de anlisis en el que se aprecia el chip, lser, fibra ptica y CCD (derecha), y una
imagen mostrando 5 arrays LDCHIP confinados en las distintas clulas de flujo.
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Laboratorio de Evolucin Molecular
El Laboratorio de Evolucin Molecular tiene como objetivo el estudio experimental y
terico de distintos aspectos relacionados con el origen y evolucin de la vida. Para ello
se investigan fenmenos de autoorganizacin molecular, la aparicin de macromolculas
con capacidad auto-replicativa y la evolucin y adaptacin de poblaciones complejas
como colectivo y desde una perspectiva gentica. Como sistemas modelo se emplean
cuasiespecies de virus de RNA, cidos nucleicos susceptibles de amplificacin in vitro y
molculas anlogas de cidos nucleicos naturales. Desde una perspectiva formal y
computacional son analizados aspectos genricos de los mecanismos evolutivos y la
interaccin entre las propiedades intrnsecas de las poblaciones y el ambiente en el que
se produce la evolucin. Finalmente, se desarrollan biosensores ultrasensibles para la
caracterizacin gentica de poblaciones moleculares con alta diversidad.
F ig u r a 1 6 . Representacin esquemtica de los pasos del proceso de aparicin de una RNA-polimerasa
dependiente de molde (adaptado de Briones et al., 2009). En cada paso se muestran dos escenarios posibles y
compatibles: la evolucin sobre superficies minerales o en el interior de vesculas que podran a su vez
encapsular partculas minerales. (a) Polimerizacin al azar de RNA; (b) plegamiento de oligmeros de RNA; (c)
ligacin y evolucin modular; (d) aparicin de una primera RNA-polimerasa.
1. Mecanismos evolutivos en poblaciones de replicadores a alta tasa de
mutacin
Las poblaciones formadas por individuos afectados de una alta tasa de mutacin durante
su replicacin (sean molculas de RNA o virus de RNA) presentan una serie de
mecanismos evolutivos comunes y genricos que han sido estudiados mediante distintos
modelos computacionales. Ha sido demostrado que una generacin rpida de diversidad,
la cual propicia una rpida adaptacin, no es posible si se hace necesario maximizar la
tasa de crecimiento de una poblacin (Aguirre et al., 2009b). Por otra parte, un estudio
pormenorizado de la denominada defeccin letal ha permitido concluir que un ligero
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aumento en la tasa de mutacin puede inducir extincin de la infectividad en poblaciones
finitas debido a la acumulacin de mutaciones en caracteres neutrales (Iranzo y
Manrubia, 2009). Actualmente se investiga el efecto de distintas condiciones ambientales
en la propagacin de infecciones, en colaboracin con la Universidad Carlos III de
Madrid. Adicionalmente, continuando el trabajo iniciado aos atrs, durante 2009 se ha
continuado la investigacin de la memoria molecular asociada al mantenimiento de
subpoblaciones minoritarias en cuasiespecies de virus RNA, mediante clonaje molecular
y secuenciacin.
Uno de los aspectos a los que se dedic mayores esfuerzos en 2009 fue el estudio del
efecto de la neutralidad (aquellas mutaciones que no causan cambio en el fenotipo de los
individuos) en la evolucin y adaptacin de las poblaciones mencionadas (Aguirre et al.,
2009a; Buld et al., 2009). En esta lnea ha sido explorado cuantitativamente cmo las
mutaciones puntuales afectan la estructura secundaria de poblaciones de RNA en
evolucin (Stich et al., BMC Evol. Biol., en prensa), concluyendo que su efecto es no-
lineal y altamente dependiente de la composicin molecular y del estado de adaptacin
de la poblacin.
En el contexto de la hiptesis del Mundo RNA para el origen de la vida se ha
desarrollado un modelo basado en evolucin modular que podra haber permitido elestablecimiento de un Mundo RNA con ribozimas RNA-polimerasas funcionales a partir de
oligmeros de RNA polimerizados aleatoriamente sobre superficies minerales (Briones et
al., 2009; Briones et al., Origins of Life and Evolution of the Biosphere, en prensa).
2. Desarrollo de biosensores basados en microarrays de DNA y en sondas de
cidos nucleicos petdicos (PNAs): aplicacin a la caracterizacin genotpica y
fenotpica de virus RNA
Se han puesto a punto las tecnologas de microarrays de DNA para el genotipado de
subpoblaciones mayoritarias y minoritarias en cuasiespecies virales, llegando a niveles
de deteccin de genomas minoritarios del 10%. En paralelo, se ha desarrollado una
nueva tecnologa para la caracterizacin de la estructura nativa del RNA basada en
microarrays de DNA con marcaje fluorescente. En estas lneas de trabajo se colabora
activamente con los grupos del IPBLN (CSIC) y CBMSO (CSIC-UAM). Ha continuado la
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investigacin transdisciplinar sobre la interaccin de PNAs con superficies de inters
astrobiolgico (pirita) y otras con relevancia para el diseo de biosensores (oro y silicio),
en colaboracin con la Unidad de Simulacin de Ambientes Planetarios y Microscopa del
CAB y con otros Centros del CSIC (ICMM, ICP e IMM). Se ha puesto a punto, en
colaboracin con la Unidad de Simulacin, la tecnologa de Microscopa de Fuerza
Atmica (AFM) en seco y en lquido para el estudio estructural de cidos nucleicos (DNA
y RNA) en condiciones nativas.
3. Efectos de la mutagnesis incrementada en la evolucin viral
Se ha estudiado la evolucin del bacterifago Q en presencia del mutgeno 5-
azacitidina (AZC) como modelo para determinar los procesos selectivos que actan en
poblaciones de virus de RNA cuando evolucionan a alta tasa de error. En estudios
anteriores se haba demostrado que AZC es capaz de causar la extincin del bacterifago
utilizando tamaos poblacionales reducidos. Durante 2009 ha sido analizado el caso de
un mayor tamao poblacional, el cual favorece la generacin de mutaciones beneficiosas
y, con el objetivo de facilitar la seleccin de posibles mecanismos adaptativos, se redujo
la concentracin de mutgeno en los pases iniciales.
Los resultados obtenidos muestran que el bacterifago Q puede ser mantenido
replicando con eficiencia reducida en cierto rango de concentraciones de AZC. El anlisis
de las mutaciones en los genomas viables revela que stas se distribuyen de forma no
homognea, lo que sugiere que la viabilidad viral se mantiene a travs de un incremento
de la seleccin negativa que es capaz de eliminar los genomas de fitness menor. A
concentraciones ms altas de mutgeno se produce la seleccin de una poblacin que
posee reducida sensibilidad al AZC.
La determinacin de la secuencia consenso de esta poblacin muestra la aparicin de
varias mutaciones en el gen de la replicasa viral. A pesar del valor selectivo que estas
mutaciones poseen, no llegan a ser fijadas totalmente en la poblacin. Estos resultados
sugieren que la fijacin de las mutaciones beneficiosas que aparecen en poblaciones
mutagenizadas puede verse dificultada por un proceso de competencia entre ellas
(interferencia clonal) o por los posibles efectos deletreos de otras mutaciones presentes
en el mismo genoma. El resultado es la generacin de poblaciones con elevada
complejidad en las que cada genoma individual tiene un diferente nivel de resistencia al
AZC.
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Otro modelo estudiado ha sido el virus de la fiebre aftosa bajo la accin de un inhibidor
de la replicacin viral (guanidinio) y del mutgeno ribarivina. Se ha demostrado que la
administracin secuencial de ambos compuestos induce con mayor facilidad la extincin
que cuando el inhibidor y el mutgeno se administran simultneamente (Perales et al.,
2009). Este estudio ha dado lugar a una patente de ttulo Tratamiento Antiviral
(P200930482) depositada en julio de 2009. La investigacin prosigue con el anlisis de
las caractersticas virales que determinan la eficacia de terapias de combinacin de
frmacos frente a terapias de administracin secuencial.
4. Biodiversidad en ambientes extremos: Estudio del metaviroma de entornos
hipersalinos y colaboracin en el Proyecto MARTE
Se ha caracterizado, en colaboracin con la Universidad de Alicante, el metaviroma de
un entorno hipersalino, y se ha descrito la existencia de polimorfismos de nucletidos en
determinadas secuencias de los halofagos presentes en dicho ambiente extremo (Santos
et al., Environmental Microbiology, en prensa). En el proyecto interdisciplinar Mars
Analog Research and Technology Experiment (MARTE), este Laboratorio es responsable
de la caracterizacin de la biodiversidad del subsuelo mediante metodologa basada en
clonaje y secuenciacin de genes de RNA ribosomal. Este ao se ha completado elanlisis filogentico de las ms de 1.500 secuencias obtenidas en las campaas de
perforacin de 2004, 2005 y 2006 en el entorno del Ro Tinto.
5. Proteccin Planetaria: Aplicacin al instrumento RLS (ExoMars)
En el contexto de la misin RLS a bordo de ExoMars (ESA-NASA), se ha trabajado en las
actividades de Proteccin Planetaria, segn diversos aspectos: i) elaboracin de la
documentacin de referencia para RLS (C. Briones, RLS-INT-PL-012; C. Briones y R.
Canchal, RLS-INT-PL-008); ii) organizacin de Cursos de Proteccin Planetaria para INTA
y las empresas consorciadas; iii) diseo y construccin de la Planetary Protection
Chamber del CAB, con la que ser posible realizar esterilizacin mediante calor seco
(DHMR) y estudiar cuanti y cualitativamente la desgasificacin de muestras; iv) puesta a
punto de mtodos experimentales para cuantificar y caracterizar la biodiversidad
microbiana presente en distintos tipos de superficies de trabajo y muestras naturales.
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Unidad de Secuenciacin y Bioinformtica
La actividad de la Unidad de Secuenciacin y Bioinformtica se articula en dos
vertientes, una experimental y otra computacional. La experimental est centrada en la
provisin de apoyo a los laboratorios del CAB cuya actividad demanda la secuenciacin
de ADN o la aplicacin automatizada de otras tcnicas de biologa molecular sobre
mltiples muestras. Ejemplos de aplicacin seran la construccin y secuenciacin de
genotecas, la secuenciacin de fragmentos amplificados por PCR para estudiar
biodiversidad o la impresin de micro-arrays para realizar estudios de transcriptmica.
Para ello la Unidad est provista de equipos de alto rendimiento, como un secuenciador
ABI3730, un impresor de micro-arrays GMS 417 y robots para el picado de colonias, la
realizacin de minipreps o el manejo de lquidos y de placas multipocillo.
F ig u r a 1 7 : Unidad de Secuenciacin Genmica
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La vertiente computacional est orientada al desarrollo y la aplicacin de herramientas
bioinformticas para el anlisis de secuencias biolgicas, ya sean de cidos nuclecos o
de protenas, con la intencin de generar conocimiento a partir de la informacin bsica
presente en las mismas. Ejemplos de aplicacin seran el ensamblaje y la anotacin de
genomas, la prediccin de la funcin de genes, la reconstruccin y el anlisis de redes
metablicas o la prediccin de la estructura de protenas.
Durante 2009, la Unidad ha extraido ADN de 11.328 muestras, utilizando un sistema
robotizado para la realizacin de minipreps, y ha realizado 22.261 reacciones de
secuenciacin. Estas labores han supuesto un incremento de actividad de alrededor del
100% respecto al ao 2008 en ambos conceptos; lo que ha sido fundamental para la
ejecucin de varios proyectos de investigacin desarrollados por laboratorios del CAB. En
concreto, la Unidad genera continuamente informacin sobre la diversidad y la evolucin
de cuasiespecies virales, en colaboracin con el Laboratorio de Evolucin Molecular;
participa en el estudio metagenmico de la comunidad microbiana de la rizosfera del
ecosistema del ro Tinto y de sus mecanismos de resistencia a metales txicos, en
colaboracin con el Laboratorio de Ecologa Molecular; contribuye a aumentar el
conocimiento sobre la ecologa procariota y eucariota de las aguas del ro Tinto y sobre
la biodiversidad de bacterias psicrfilas en ambientes extremos de baja temperatura, encolaboracin con el Laboratorio de Extremofilia; y participa en la secuenciacin genmica
y el anlisis transcriptmico de Leptospirillum ferrooxidans RT32a y Acidiphilium sp
PicoMicro, en colaboracin con los laboratorios de Ecologa Molecular y Extremofilia,
respectivamente.
M u e s t r a s p r o c e s a d a s p o r l a U SB d u r a n t e
2 0 0 9 Laboratorio Minipreps Reacciones de
Secuenciacin
Evolucin Molecular 960 2.027
Extremofilia 8.064 15.222
Ecologa Molecular 2.304 4.962
Todos 11.328 22.261
En la vertiente computacional, la Unidad est participando en varios proye.ctos de
genmica bacteriana (secuenciacin y anlisis de genomas) y de genmica funcional
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(caracterizacin del perfil de transcripcin global en respuesta a seales) en colaboracin
con varios grupos experimentales del CAB y de otros centros. Adems, la Unidad ha
desarrollado varias aplicaciones bioinformticas para el anlisis de secuencias, entre las
que destaca CAP, un sistema automtico de anotacin de genomas que combina una
serie de programas de libre distribucin con programas propios, continuamente
mejorado y ampliado. En este sentido, es de resaltar que la popularizacin de nuevas
tecnologas de secuenciacin masiva en paralelo, en especial la pirosecuenciacin, ha
incrementando enormemente el desarrollo de proyectos de secuenciacin genmica, lo
que a su vez ha aumentado la demanda de recursos de anlisis de secuencias.
Precisamente, el desarrollo del sistema de anotacin CAP ha propiciado el
establecimiento de varias colaboraciones entre la USB y otros laboratorios, como se
detalla en la tabla adjunta.
P r o y e ct o s d e c o l a b o r a ci n e n m a r c h a d u r a n t e 2 0 0 9 Descripcin Colaboradores
Genmica y transcriptmica del
extremfilo Leptospirillum ferrooxidans
RT32aLaboratorio de Ecologa Molecular, CAB
Genmica y transcriptmica del
extremfiloAcidiphilium sp PicoMicro Laboratorio de Extremofilia, CAB, y
consorcio Picomicro
Anlisis del genoma de las estirpes
NAR1 y PRQ25del organismo
extremfilo Thermus thermophilus.Grupo de Jos Berenguer, CBM (UAM-
CSIC)
Ensamblaje y anotacin del genoma de
Azoarcus sp CIBGrupo de Eduardo Daz y Jose Luis
Garca, CIB (CSIC)
Anlisis del genoma de las estirpes
DOT-T1EyJLR11 de Pseudomonas
aeruginosaGrupo de Ana Segura y Juan L. Ramos,
Est. Exp. del Zaidn, Granada (CSIC)
Tanscriptmica deAcinetobacter
baumaniimediante pirosecuenciacin
Grupo de Margarita Poza y Germn
Bou, IIB, A Corua
Anlisis de la expresin gnica en
Leishmania infantumLaboratorio de Ecologa Molecular, CAB,
y grupo de Vicente Larraga, CIB (CSIC)
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F ig u r a 1 8 : Vista de la superficie de Marte
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Laboratorio de Planetologa
Durante el ao 2009, el laboratorio de Planetologa ha enfocado su investigacin en el
estudio in situ y experimentacin de ambientes de inters planetario; anlisis mineral y
geoqumico; anlisis geobiolgico y biogeoqumico de muestras de anlogos terrestres y
materiales de inters planetario; as como la definicin de objetivos astrobiolgicos
mediante la definicin de la estrategia de exploracin y de instrumentos cientficos
incluidos en misiones planetarias, entre las que destacan ExoMars (ESA) y Europa
Jupiter System Mission (ESA-NASA). Las actividades cientficas implican el estudio de la
geoqumica, mineraloga y geobioga de trazas biolgicas de inters planetario y
astrobiolgico en astromateriales (especialmente meteoritos condrticos), reas
impactognicas y anlogos terrestres asociados con un amplio espectro de condiciones
ambientales (hidrotermales, evaporticas, cidas, etc).
Igualmente, se ha iniciado el estudio sobre las ventanas de preservacin de la
informacin biolgica en determinadas unidades sedimentarias de Marte por
comparacin con ambientes terrestres extremos. La aplicacin de estos estudios en
misiones planetarias se centra,
especialmente, en la exploracin
geolgica y astrobiolgica de
Marte, a travs de la participacin
como Co-investigadores en los
proyectos NASA-MSL/REMS, ESA-
ExoMars/Raman-LIBS y ESA-
ExoMars/MARS-XRD, de Europa
(misin Europa Jupiter System
Mission) y de Titn/Encelado
(misin TandEM/TSSM). Las
principales lneas de investigacin son las siguientes:
F ig u r a 1 9 : Depsitos salinos en el desierto de Atacama formadosindicadores de actividad hidrolgica en el subsuelo.
Estudio sobre la influencia de los crteres de impacto en las condicionesambientales de superficies planetarias antiguas y su influencia en el desarrollo de
habitabilidad y evolucin de la vida. Para ello, se ha procedido al desarrollo de
experimentos sobre impactos de baja velocidad, el diseo y construccin de
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lanzadores de alta velocidad y la exploracin de campo de crteres antiguos en
las regiones de Lockne y Wetumpka.
Estudio de la evolucin qumica de los tholines en la superficie de Titn bajochoques de impacto meteortico. Los tholines, material slido complejo orgnico
anlogo de los aerosoles observados en la atmsfera de Titn, se generan bajo
exposicin de los gases atmosfricos N2 y CH4 a la irradiacin UV y de partculas
cargadas (electrones de la magnetosfera). Condensan en la superficie de Titn
que se ve modificada por la irradiacin de rayos csmicos y el bombardeo de
impactos de meteoritos.
Igualmente se ha procedido al
estudio comparado de lareflectancia difusa de los
tholines de Titn, de los amino
cidos y urea derivados de la
hidrlisis de dichos tholins con
el espectro de la superficie de
Titn tomado por el
espectrmetro DISR a bordo
de la sonda espacial Huygenspara explorar Titn. Un
estudio relacionado con este
tipo de experi