Memoria 2009 - Centro de Astrobiologia

7/27/2019 Memoria 2009 - Centro de Astrobiologia

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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

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Memoria 2009 - Centro de Astrobiologia