Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

The voltage-dependent potassium channel Kv10.1 and cancer

Abstract Among the over 100 genes that encode for the various potassium channels known so far, the Kv10.1 exhibits properties that are quite unique. It is voltage-dependent and expressed almost exclusively in the nervous system. Surprisingly, it was found overexpressed in more than 70% of human cancer tissue of diverse origin, as well as in fast growing tissue such as placenta, germinal cells of testicles and in colon crypts. Its sub-cellular distribution allowed for elucidating its role in the cell cycle, during which it is regulated by growth factors and tumor suppressor genes such as the p53 and the RB1. In addition, Kv10.1 favors the internalization of the primary cilium, which is essential for cell division. Given that tumor cells grow and divide rapidly because they often have defective growth-factor signaling or defects in one of the mentioned genes, they frequently over-express Kv10.1, which can be detected using specific antibodies. Patients with high levels of Kv10.1 in their tumors have worse prognosis than those with low levels. In addition, blocking the function of Kv10.1 allows reducing cell proliferation. Therefore, Kv10.1 offers a novel diagnostic and therapeutic window in cancer treatment. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Genetic Structure of Indigenous Groups in West Colombia by Using Y-Chromosome Markers

Resumen Colombia presenta una amplia gama de etnias amerindias, sin embargo, es preocupante la escasa y fragmentada información genética que se tiene de ellas. Comprender su estructura genética y niveles de flujo génico es urgente para inferir las relaciones filogenéticas, origen y procesos de mestizaje ocurridos a través del tiempo. En el presente estudio, utilizando marcadores ligados al cromosoma Y (Y-STR, Y-SNP) se analizaron 204 amerindios del occidente colombiano (131 procesados en este trabajo y 73 con datos tomados de la literatura) pertenecientes a las etnias Nasa (Páez), Coyaima, Pijao, Pastos, Awakuaiker, Emberá duma, Coconuco, Guambiano (Misak), Emberá chamí y Yanaconas. El haplogrupo Q1a2a1a1*-M3 presentó la mayor frecuencia en las etnias estudiadas (58% en promedio). Con la excepción de Pijaos y Yanaconas (frecuencias del 17% y 40%, respectivamente), los haplogrupos de origen amerindio Q1a2a1a1*-M3 y Q1a2*-M346 (M242, xM3), analizados en conjunto, fueron los más frecuentes (68% en promedio), alcanzando valores superiores al 80% en los Emberas, Guambianos y Awa. Los haplogrupos para linaje europeo presentaron una frecuencia promedio del 15%, mientras los africanos 6% y de otras procedencias (J, I, F, T y G) 11%. Fue observado un conjunto de alelos Y-STRs en proceso de fijación en estas comunidades y una estructura genética significativa (RST= 0.15129), mostrando a los Pastos aislados de los demás grupos indígenas, sugiriendo una procedencia migratoria diferente y la posible influencia de la orografía andina en el flujo génico indígena. El presente trabajo hace una contribución importante al esclarecimiento de la estructura genética amerindia del occidente colombiano. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract Colombia has a wide range of Amerindian ethnicities. However, there is a scarce and fragmented genetic information on them. Therefore, is urgent, understanding their genetic structure and gene flow to infer their phylogenetic relationships, their origin and mixing processes occurring over time. In the present study, using markers linked to Y chromosome (Y-STR and Y-SNP) were analyzed 204 indigenous from western Colombia (131 processed in this work and 73 with data taken from literature) belonging to the ethnic Nasa (Páez), Coyaima, Pijao, Pastos, Awakuaiker, Emberá duma, Coconuco, Guambiano (Misak), Emberá chamí and Yanaconas. The haplogroup Q1a2a1a1 * -M3 had the highest frequency in the populations studied (58% on average). With the exception of Pijaos and Yanaconas (frequencies of 17% and 40%, respectively), the haplogroups of Amerindian origin Q1a2a1a1*-M3 y Q1a2*-M346 (M242, xM3), analyzed together, were the most frequent (68% on average), reaching values higher than 80% in the Emberas, Guambianos and Awa. Haplogroups for European lineage presented an average frequency of 15%, while African 6% and other sources (J, I, F, T and G) 11%. It was observed a set of alleles Y-STRs in fixation process in these communities and a significant genetic structure (RST=0.15129) emerged, showing that Pastos are isolated from other indigenous groups, suggesting a different migratory origin and a possible influence of Andean orography on the indigenous gene flow. This work makes an important contribution to the understanding of the genetic structure of Amerindian populations in western Colombia. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Chaotic and regular motion around objects with quadrupolar and octupolar deformation

Abstract Regular and chaotic test particle motion in axially symmetric gravitational fields due to bodies with quadrupolar and octupolar deformation are studied using Poincaré surfaces of section. We find that inclusion of the octupolar term induces a distortion in the KAM curves corresponding to regular trajectories, as well as an increasing in chaoticity. The fact the switching on of the octupolar moment it increases chaoticity and leads to the apparition of spindle torus, can be seen even in the case corresponding to oblate deformation, which commonly presents regular motion. Thus, the results here obtained are the generalization, for the case of Newtonian gravity, of those previously obtained by Heiss, W. D., Nazmitdinov R. G. & Radu, S. (1994) and Li, J. (1998) for harmonic oscillators.

Resumen Movimiento regular y caótico de partículas de prueba en campos gravitacionales axialmente simétricos debido a cuerpos con deformación cuadrupolar y octupolar es estudiado usando superficies de sección de Poincaré. Encontramos que la inclusión del término octupolar induce una distorsión en las curvas KAM correspondiente a trayectorias regulares, así como un aumento en la caoticidad. El hecho de que la activación del momento octupolar incremente la caoticidad y lleve a la aparición de regiones inestables, puede ser visto aún en el caso correspondiente a deformación oblata, la cual comúnmente presenta movimiento regular. Así, los resultados aquí obtenidos son la generalización, para el caso de gravedad Newtoniana, de los obtenidos previamente por Heiss, W. D., Nazmitdinov, R. G. & Radu, S. (1994) y Li, J. (1998) para osciladores armónicos.

The impact of kinetic observables: sticking coefficient and thermal programmed desorption spectra on dynamic schemes in two dimensional lattice gas

Abstract In this paper, we discuss the effect of different dynamic schemes in the behavior of the adsorption desorption kinetics in two dimensional system. Sticking coefficient and programmed thermal desorption spectra (TPD) were obtained and checked using two techniques: Monte Carlo simulation and Transfer Matrix Method (TMM). This study was conducted for three schemes of the so-called hard dynamics, in which the transition probability from single site cannot be factored into a part which depends only on the interaction energy and one that only depends on the field energy, and for five schemes of the so-called soft dynamics, in which this factorization is possible. The results showed excellent agreement between the two techniques for sticking coefficient. TPD adjustments were aceptable considering the limitations of TMM.

Resumen En este artículo se discute el efecto de los observables cinéticos, (coeficiente de sticking y espectros de desorción térmica programada) sobre diferentes esquemas dinámicos en un modelo de gas red bidimensional. El coeficiente de sticking y los espectros de desorción térmica programada (DTP), se obtuvieron y comprobaron mediante dos técnicas: Simulación Monte Carlo y Método de Matriz de Transferencia (TMM). Este estudio se realizó para tres esquemas de cinética dura en la que la probabilidad de transición no puede ser factorizada en una parte que depende sólo de la energía de interacción y otra que sólo dependa de la energía del campo y para cinco esquemas de cinética blanda, en las que dicha factorización es posible. Los resultados mostraron un excelente acuerdo entre las dos técnicas para el coeficiente de sticking. Los ajustes de TPD fueron aceptables considerando las limitaciones de TMM.

Temporal dynamics of coral and algal cover and their drivers on a coral reef of Gorgona Island, Colombia (Eastern Tropical Pacific)

Abstract Coral reefs are highly dynamic ecosystems often affected by diverse natural disturbances. However, dramatic declines in coral cover during recent decades raise the question of whether such declines are due to increasing anthropogenic impacts. To this end, the dynamics of coral and algal cover were studied based on data collected between 1998-2014 from 20 fixed 10-m transects at two depths in two sites of La Azufrada, a coral reef free of local human impacts, located at Gorgona Island, Colombia. Coral cover declined from 66.9 % in 1998 to 39.4 % in 2008, but then increased to 50.7 % in 2014. Fleshy and turf algae were low between 1998-2004, increased to 49.5 % in 2007, and then declined to < 33.0 %. Crustose coralline algae were lowest until 2009 when they increased as fleshy and turf algae decreased. Temporal variation was different between depths with shallow areas exhibiting major declines in coral cover until 2008 but a significant recovery since then. In contrast, coral cover in deep areas declined only slightly. Prolonged subaerial exposure of corals during extreme low tides appears to drive a cycle of coral disturbance and recovery. Coral growth makes the reef flat prone to subaerial exposure, after which corals bleach, die and are colonized by filamentous turf and fleshy algae. Sea urchins and herbivorous fishes increase their abundance in response to increased algal cover and control algal growth, leaving the substrate covered by crustose coralline algae and making it suitable for settlement by sexually-produced coral larvae. Fragmentation by both physical and biological agents (such as corallivores) enhances coral recruitment and the reef enters a coral recovery phase. Although this reef is resilient to subaerial exposure because it is protected from anthropogenic perturbations, increasing threats from global climate change may compromise its future resilience. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Resumen Los arrecifes coralinos son ecosistemas altamente dinámicos, a menudo afectados por diversas perturbaciones naturales. Sin embargo, descensos dramáticos en la cobertura coralina durante décadas recientes llevan a preguntar si tales descensos han sido causados por crecientes impactos antropogénicos. Con este fin, la dinámica de la cobertura de coral y algas se estudió a partir de datos recolectados entre 1998-2014 de 20 transectos fijos de 10 m a dos profundidades en dos sitios de La Azufrada, un arrecife coralino libre de impactos humanos locales, situado en Isla Gorgona, Colombia. La cobertura coralina disminuyó de 66,9 % en 1998 a 39,4 % en 2008, pero luego aumentó a 50,7 % en 2014. La cobertura de algas carnosas y de césped fue baja entre 1998-2004, aumentó a 49,5 % en 2007 y luego disminuyó a < 33,0 %. Las algas coralinas incrustantes fueron las más escasas hasta 2009, cuando aumentaron al disminuir las algas carnosas y de césped. La variación temporal fue diferente entre profundidades con las áreas someras exhibiendo los mayores descensos en la cobertura coralina hasta 2008, pero una recuperación significativa desde entonces. En contraste, la cobertura coralina en áreas profundas disminuyó sólo ligeramente. La exposición subaérea prolongada de los corales durante mareas bajas extremas parece impulsar un ciclo de perturbación y recuperación de los corales. El crecimiento de los corales hace que el arrecife sea más propenso a la exposición subaérea, después de lo cual los corales se blanquean, mueren y son colonizados por algas filamentosas y carnosas. Los erizos de mar y los peces herbívoros aumentan su abundancia en respuesta al aumento de la cobertura de algas y controlan el crecimiento de algas, dejando el sustrato cubierto por algas coralinas incrustantes que lo adecúan para el asentamiento de larvas de coral producidas sexualmente. La fragmentación por agentes físicos y biológicos (como los coralívoros) incrementa el reclutamiento de coral y el arrecife entra en una fase de recuperación coralina. Aunque este arrecife es resiliente a la exposición subaérea porque está protegido de perturbaciones antropogénicas, las crecientes amenazas del cambio climático global pueden comprometer su futura resiliencia. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Redescription of the pink zapotillo of Perú, Phragmotheca sidereotricha Fern. Alonso (Malvaceae), and notes on its habitat and distribution

Resumen Se presenta la descripción completa del árbol endémico del Perú conocido como zapotillo rosado (Phragmotheca sidereotrica Fern. Alonso, Malvaceae), elaborada con base en las nuevas recolecciones estudiadas, cuyo material se encuentra en los siguientes herbarios: Museo Herbario Amazonense (AMAZ), Herbario Nacional Colombiano (COL), Herbario Selva Central-Oxapampa (HOXA), Herbario Sur Peruano (HSP), Herbario del Real Jardín Botánico (MA), Herbario del Jardín Botánico de Missouri (MO), Herbario de la Universidad Nacional Agraria La Molina (MOL) y el Herbario de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (USM). Se documenta su hábitat, ecología, distribución y categorización según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), y se presenta el mapa de su distribución con las nuevas localidades registradas, todas ellas en el Departamento de Pasco, Provincia de Oxapampa, Distritos de Palcazú y Puerto Bermúdez. Se incluyen algunas fotografías de la flor y del fruto de este árbol y también una clave para diferenciar los cuatro géneros de frutos carnosos de la tribu Matisieae presentes en Perú. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract We present the complete description of the endemic tree of Perú known as zapotillo rosado, (Phragmotheca sidereotrica Fern. Alonso, Malvaceae), based on the latest collections studied, whose material is in the following herbaria: AMAZ, COL, HOXA, HSP, MA, MO, MOL and USM. We documented its habitat, ecology, distribution and categorization according to IUCN, and we present a distribution map with the new registered localities, all in the Department of Pasco, Province of Oxapampa, Districts of Palcazú and Puerto Bermúdez, Perú. We include photographs of its flowers and fruits, as well as a key to differentiate the four genera of fleshy fruits of the tribe Matisieae present in Perú. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Floristic diversity and changes in land cover of the Jaboque wetland basin and La Florida Park (Bogotá, Colombia)

Resumen El humedal Jaboque se ubica en medio de la ciudad de Bogotá y es uno de los remanentes de mayor tamaño de la red de humedales y lagos que existió en la Sabana de Bogotá. En este estudio se hizo la caracterización florística de la vegetación en este humedal y en el parque La Florida y se determinaron los cambios en las coberturas vegetales ocurridos entre el 2004 y el 2016. Se encontraron 306 especies, 207 géneros y 91 familias. Las familias con mayor riqueza fueron Asteraceae, Cyperaceae, Myrtaceae, Solanaceae y Fabaceae. Con respecto a las coberturas vegetales evaluadas, se encontró que las más abundantes fueron el juncal Schoenoplectus californicus y el camalotal Bidens laevis. Este último fue el que más cambió, pues su área tuvo un aumento de 73,2 %. Las especies encontradas y los cambios de vegetación observados evidenciaron un leve mejoramiento en la transformación y la degradación ambiental provocados por la urbanización, la sedimentación y la contaminación de los cuerpos de agua y de las zonas terrestres en el área de estudio. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract The Jaboque wetland is located inside the urban area of Bogotá and it represents one of the largest wetlands left in the Plateau of Bogotá. In this study we made the floristic characterization of the vegetation in this wetland and in La Florida Park. We determined the changes in the vegetation cover occurred between 2004 and 2016. We found 306 species, 207 genera and 91 families. The Asteraceae, Cyperaceae, Myrtaceae, Solanaceae and Fabaceae families were those with more species. The most abundant vegetation covers in 2016 were dominated by Schoenoplectus californicus and Bidens laevis, and this last species registered the most important change, as its area increased by 73,2%. These findings during the period under study evidenced a slight improvement in the transformation and environmental degradation caused by urbanization, sedimentation, and contamination of water bodies and terrestrial zones in the study area. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

The complex Bostrychetium: The algal flora associated to mangrove roots in the Pacific coast of Colombia

Resumen El complejo Bostrychietum es conocido como una agrupación de algas asociada a las raíces de mangle en zonas tropicales y subtropicales. Se presenta una revisión de los aspectos taxonómicos, filogenéticos y ecofisiológicos de las especies del género Bostrychia distribuidas en el Pacífico colombiano. Los estudios basados en los caracteres taxonómicos y los análisis morfológicos del complejo concluyen que en el Pacífico colombiano habitan los siguientes morfotipos del género Bostrychia: B. calliptera y B. pinnata (morfo 1), B. moritziana y B. radicans (morfo 2), B. tenella (morfo 3), B. binderi (morfo 4). B. pinnata se considera sinonimia de B. calliptera, en tanto que B. moritziana y B. radicans conforman un grupo con morfología similar. La evaluación de genes nucleares, plastídicos y mitocondriales, así como la descripción complementaria de caracteres taxonómicos en Bostrychia, ha determinado que el complejo no es monofilético, es taxonómicamente indistinguible y está compuesto por tres linajes evolutivos. Desde el punto de vista ecofisiológico, las especies del complejo Bostrychetum están permanentemente expuestas a cambios extremos en el régimen lumínico, la salinidad y el nivel de inundación impuesto por la marea. B. calliptera y C. leprieurii registran fotosíntesis positiva en agua y en aire, lo que demuestran su capacidad para enfrentar los periodos de desecación durante la marea baja y explican el patrón de zonación y el ensamblaje algal en las raíces de mangle. Esta revisión plantea perspectivas de investigación que complementen los estudios taxonómicos y filogenéticos de las especies y evalúen su tolerancia al estrés ambiental propio del ambiente intermareal de los bosques de manglar.

Abstract The Bostrychietum complex is known as an algal assemblage associated with mangrove roots in tropical and subtropical areas. This review presents an analysis of the taxonomy, phylogeny and ecophysiology of Bostrychia species present in the Colombian Pacific Coast. Taxonomic and morphological studies have concluded that the following Bostrychia morphotypes are present: B. calliptera y B. pinnata (morpho 1), B. moritziana y B. radicans (morpho 2), B. tenella (morpho 3), B. binderi (morpho 4). B. pinnata is considered a synonym of B. calliptera, and B. moritziana and B. radicans are a group with differentiated morphology. The evaluation of nuclear, plastidic and mitochondrial genes, as well as complementary descriptions of Bostrychia taxonomic characters, has determined that the complex is non-monophyletic, that it is taxonomically indistinguishable and that it comprises three evolutionary lineages. From an ecophysiological point of view, Bostrychetum complex species are continuously exposed to extreme changes in the light regime, salinity and the tidal levels. B. calliptera and C. leprieurii exhibited positive photosynthesis activity in water and air. Such physiological response shows their capacity to survive to dessication periods during low tide and it explains the zonation pattern and the algal assamblages associated to mangrove roots. This review proposes research perspectives to complement species taxonomic and phylogenetic studies and to evaluate their resistance to intertidal environmental stress in mangrove forests.

Patterns in nature: more than an inspiring design

Abstract At all scales and both in animate and inanimate systems, nature displays a wide variety of colors, rhythms, and forms. For decades, these natural patterns and rhythms have been studied and used as a source of inspiration for the technological development and well-being of human beings. Today we understand that the design of these patterns responds to principles of functionality and efficiency. This article focuses on physicochemical aspects to show how the study of spatiotemporal patterns became such an important area of interest and research for natural sciences. In particular, we address some systems in which the formation of patterns is explained by the coupling between chemical and transport processes, such as chemical gardens, periodic precipitation and Turing patterns. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Resumen En la naturaleza observamos una amplia variedad de colores, ritmos y formas, a toda escala y en sistemas animados e inanimados. Desde hace décadas los patrones y ritmos de la naturaleza han sido objeto de estudio y fuente de inspiración en el desarrollo tecnológico y en el bienestar del ser humano. Hoy entendemos que el diseño de los patrones de la naturaleza obedece a principios de funcionalidad y de eficiencia. En este artículo nos enfocamos en aspectos fisicoquímicos para mostrar cómo el estudio de los patrones espacio-temporales se convirtió en un área de gran interés e investigación en ciencias naturales. En particular, abordamos algunos sistemas donde la formación de patrones se explica mediante el acople entre procesos químicos y de transporte, tales como los jardines químicos, la precipitación periódica y los patrones de Turing. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Effect of particle size and oxidant concentration in the yield of humic acids from mineral coal using response surface methodology

Abstract Humic acids are produced by decomposition of organic soil material and from oxidation of mineral coals. In this study, the effect of oxidation and the yield of humic acids extracted from a sample of Colombian mineral coal were studied by response surface methodology (RSM). The variables used were: particle size (0.063, 0.106 and 0.150 mm), concentration of the oxidizing agent (KMnO4: 0.010, 0.020 and 0.050 M) and oxidation time (30, 60 and 90 minutes). The degree of oxidation was verified by infrared spectroscopy. Oxidation increased oxygen groups in the carbonaceous matrix, mainly due to oxidation of aliphatic components. Extraction yields above 24% were obtained with 0.063 mm particle size and 0.020 M KMnO4. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Resumen Los ácidos húmicos se producen por la descomposición de la materia orgánica de los suelos y por la oxidación de carbones minerales. En este estudio se analizó mediante superficies de respuesta el efecto de la oxidación en la extracción de ácidos húmicos de un carbón colombiano. Las variables de oxidación estudiadas fueron las siguientes: tamaño de partícula (0,063, 0,106 y 0,150 mm), concentración del agente oxidante (permanganato de potasio (KMnO4): 0,010, 0,020 y 0,050 M) y tiempo de oxidación (30, 60 and 90 minutos). El grado de oxidación se verificó con espectroscopia infrarroja. La oxidación incrementó los grupos oxigenados en la matriz carbonácea debido, principalmente, a la oxidación de componentes alifáticos. Se obtuvieron porcentajes de extracción superiores a 24 % al usar partículas de 0,063 mm y KMnO4 con 0,020 M. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

The dawn of meteorology

Resumen Son muy escasas, por no decir inexistentes, las exposiciones en castellano del desarrollo histórico de la meteorología como saber milenario acerca de los procesos que tienen lugar „en lo alto“ (ta meteora). Ni siquiera se dispone de traducciones de las mejores sinopsis que se han escrito en otros idiomas. El padre de la historiografía de la meteorología, Gustav Hellmann, entre sus varias contribuciones imperecederas a la historia de la meteorología, publicó un ensayo en inglés, y luego en alemán, de cómo evolucionó el saber meteorológico en su fase precientífica. Ofrecemos al lector hispanohablante la traducción, con algunas notas, de ese ensayo clásico sobre el desarrollo de la meteorología, desde las épocas babilónicas hasta el comienzo de la Revolución Científica, cuando se crearon los medios instrumentales para cuantificar los procesos atmosféricos. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract Very little has been written in Spanish about the evolution of meteorology as a corpus of knowledge about the processes taking place „aloft“. Not even the few good historical surveys in other languages have found translators into Spanish. The father of meteorological historiography, Gustav Hellmann, among his many lasting contributions to the history of meteorology, published, first in English, then in German, an essay about how the wisdom of meteorological ideas evolved in the prescientific phase. We offer the Spanish-speaking reader a translation, with a few notes, of that classic essay on how meteorology came to be developed, from Babilonian times to the Scientific Revolution, when instruments were devised that allowed quantification of atmospheric processes. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Gender and mathematics. Colombian pioneering women in mathematics

Resumen En este trabajo me propongo destacar a las primeras colombianas que obtuvieron un doctorado en matemáticas; para ello es relevante tener en cuenta el contexto nacional e internacional, pues revela la importancia de ese hecho. Una breve reflexión sobre las matemáticas y el género permite hallar respuestas sobre la baja representación femenina en la comunidad matemática en Colombia y en el mundo, y sobre la invisibilidad de las mujeres en este campo. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract In this paper, I intend to enhance the place of the first Colombian women who obtained a PhD degree in Mathematics contextualizing its importance both in the national and the international contexts. A brief discussion on the relation between gender and Mathematics allows to find answers regarding the low representation of women in the mathematical community and their invisibility in this field. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.