martes, 25 de junio de 2024

Polvo del desierto del Sahara y cultivos de zanahoria se estudiarán desde la geomática

 En los últimos años este campo del conocimiento ha venido ganando fuerza porque aporta a la planificación y el desarrollo del territorio, mediante el uso de tecnología como las imágenes satelitales o los sensores remotos. Dos proyectos en marcha en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) se apoyarán en el potencial ofrecido por esta disciplina: uno para estudiar el impacto que tiene en la calidad del aire de Medellín el polvo proveniente del desierto del Sahara, y otro sobre cómo mejorar la eficacia de los cultivos de zanahoria en el país.

El polvo del Sahara es una mezcla de partículas de arena y minerales que se levantan y pueden desplazarse más allá del océano Atlántico, especialmente durante la primavera y el verano, cuando los vientos alisios son más fuertes. A Colombia suelen entrar por la Orinoquia y llegar hasta ciudades como Bogotá o Medellín.

Precisamente en abril la Secretaría Distrital de Ambiente de Bogotá declaró una alerta por la mala calidad del aire de la ciudad, en especial en el suroccidente, y, además del material particulado generado por vehículos y algunas fábricas, entre las causas estaban las partículas que se desprenden de los incendios forestales en la Orinoquia y Venezuela, y la llegada de polvo y arena del Sahara.

Dicha información muestra que aunque este fenómeno parece lejano no lo es, y podría tener un impacto mucho más determinante en la calidad del aire del que pensamos. Por eso el proyecto de la investigadora Ana María Montoya Cruz, estudiante de la Maestría en Geomática de la UNAL, se basa en esta relación en Medellín, en donde el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (Ideam) también ha reportado la presencia del polvo, que llegó por primera vez al Valle de Aburrá en 2014, y que en 2020 motivó una alarma por la mala calidad del aire de la ciudad.

Apoyándose en las herramientas de la geomática y en datos de sensores remotos e imágenes satelitales de acceso público en internet, la investigadora Montoya creará un modelo espacio-temporal que determine el efecto que ha tenido el polvo del Sahara en la calidad del aire de Medellín entre 2015 y 2023, aunque está evaluando aumentar el rango de tiempo. Así podrá considerar variables como temperatura, precipitación, radiación solar y material particulado que circula en el aire de la ciudad.

“Elegí Medellín porque tiene un sistema de monitoreo robusto, pero esperamos ampliar este panorama hacia zonas de la costa Caribe, de las que también hay información consolidada”, anota la magíster.

Además se utilizarán algoritmos de aprendizaje de máquina(machine learning) para interpretar los datos y tener una idea rápida y clara de la frecuencia que pueden tener estos fenómenos en el tiempo. Recordemos que el polvo del Sahara se ha asociado tanto con la modificación de patrones de intensidad y prolongación de ondas de calor como con la formación y dispersión de nubes.

Zanahorias y geomática

Otra investigación centrada en el uso de la geomática es la de Paola Andrea Ospina Sánchez, estudiante de la Maestría en Geomática de la UNAL, cuyo proyecto es crear un modelo multidimensional que analice la calidad de los cultivos de zanahoria –mediante imágenes espectrales y satelitales– y la percepción del consumidor, trabajo apoyado por la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Agrosavia).

La idea es descifrar cómo varían las características de los lotes de zanahoria a lo largo del tiempo en sus distintos ciclos y en sus características fenotípicas (tamaño, color, forma).

“La producción de este alimento es muy importante en el país, pero los cultivadores terminan perdiendo hasta un 25 % de la cosecha, que según otros estudios obedecen tanto a la variabilidad en los suelos y las condiciones climáticas como a la baja tecnificación de estos cultivos”, indica la investigadora.

Según el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, los departamentos que más cultivan zanahoria son Cundinamarca (Funza, Bosa, Mosquera), Nariño (Calambuco, Pasto, Túquerres) y Antioquia (Rionegro, Santuario, Marinilla); juntos concentran el 93 % de la producción nacional, que en 2023 llegó a 28,5 toneladas por hectárea.

En la misma línea, este sector genera alrededor de 100.000 empleos directos y más de 200.000 indirectos, lo que demuestra la importancia para el país de tener cultivos eficientes y productivos para las miles de familias cuyo sustento es el tubérculo naranja.

Dentro de los análisis –que incluyen la caracterización de las propiedades de clorofila, fenología y crecimiento– también se están realizando técnicas de metadatos y procesamiento de lenguaje natural para evaluar la percepción de los consumidores sobre el producto después de la cosecha.







miércoles, 5 de junio de 2024

IA identifica variantes genéticas asociadas con trastornos en el neurodesarrollo de los niños

 El análisis de datos de 166 menores con sospecha de trastornos del neurodesarrollo le permitió a un modelo de aprendizaje automático (herramienta de la inteligencia artificial) identificar dos variantes genéticas que interactúan entre sí y que están relacionadas con el crecimiento de la corteza del cerebro, parte esencial para el lenguaje, el pensamiento, la memoria y la percepción. El potencial de este estudio, realizado en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), se podría aprovechar para diagnósticos tempranos.

Los trastornos del neurodesarrollo son un amplio grupo de enfermedades que afectan el crecimiento del cerebro y el sistema nervioso de los niños, pues suelen aparecer durante la infancia temprana, cuando estos órganos están en plena evolución. Sus manifestaciones son diversas e incluyen discapacidad intelectual, problemas de aprendizaje, autismo, dificultades para hablar y trastornos del movimiento.

Su complejidad radica en que aún se desconocen las causas exactas que los desencadenan; sin embargo la ciencia ha evidenciado una estrecha relación con una combinación de factores, entre ellos los genéticos.

Para estudiarlos se han usado diferentes herramientas y técnicas que analizan la actividad de los genes en diferentes tejidos y momentos del desarrollo, así como las variantes genéticas comunes asociadas.

En ese último punto, Jossie Esteban Murcia Triviño, magíster en Bioinformática de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), vio una oportunidad para aplicar algoritmos avanzados en aprendizaje de máquinas y así identificar variantes genéticas asociadas con trastornos del neurodesarrollo.


“Históricamente los estudios se han enfocado en identificar una sola mutación genética que explique por sí sola la condición. Pero la realidad es que estas enfermedades son multifactoriales, con diversos genes y factores ambientales interactuando”, explica el investigador.

A la herramienta que él diseñó se le conoce técnicamente como “modelo de epistasis basado en aprendizaje automático”, lo cual significa que, a través de grandes conjuntos de datos, utiliza algoritmos para estudiar cómo los genes interactúan entre sí y contribuyen al riesgo de la enfermedad cuando se presentan juntas.

Para este caso se empleó una base de datos de 474 análisis de muestras de ADN de menores de 18 años con sus respectivos padres, las cuales que fueron recolectadas por un laboratorio de Bogotá mediante una técnica llamada “exoma en trío”, usada para buscar mutaciones y variantes genéticas asociadas con dichos trastornos.


“Con los datos entrenamos el modelo y así identificamos las variantes rs6843524-rs895952 y rs6843524-rs1168666, las cuales interactúan entre sí y se relacionan con el crecimiento cortical del cerebro, que es la parte externa de este órgano, importante para funciones como el pensamiento, el aprendizaje y la memoria”, señala el magíster.

“Al interpretar las variantes relacionadas encontramos que tenían que ver con la proteína del homólogo D de Sec24”, agrega.

En palabras más sencillas, estas proteínas son fundamentales para la correcta evolución y conectividad de las redes neuronales en el cerebro durante las primeras etapas de la vida. Por lo tanto, si una proteína importante se pierde en estas células, puede impedir que se desarrollen correctamente y se conviertan en neuronas sanas.

Por eso, el hecho de que el modelo encontrara dicha relación entre las variantes presentes en los genes de los pacientes las convierte en objetos de estudio potenciales para explicar la ocurrencia de la enfermedad.

Además, los resultados del modelo se validaron mediante pruebas genéticas especializadas que se realizaron a los niños participantes del estudio. “A partir del desequilibrio de la transmisión encontramos que estas variantes genéticas estaban presentes en frecuencias significativamente mayores en los pacientes afectados en comparación con sus padres”, precisa el experto.

Aunque aún queda un largo camino por recorrer, los nuevos hallazgos representan un avance crucial en la comprensión de esa “arquitectura genética” de la que se derivan los trastornos del neurodesarrollo. Actualmente solo alrededor del 25 % de los casos remitidos por sospecha de estas condiciones logran recibir un diagnóstico molecular certero, una situación que deja a innumerables familias en la incertidumbre.

“Llegar a un diagnóstico claro y oportuno es de vital importancia, ya que no solo ayuda a los padres a entender lo que está ocurriendo con su hijo, sino que es un paso esencial para brindar las terapias e intervenciones tempranas”, concluye el magíster, autor del estudio.