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Portaeran oinarritutako teoria ekonomiko guztien oinarrian erantzun kontzeptua dago. Erantzun hau zelakoa den araberako errepasoa egin du José Luis Ferreirak Towards a theory of behavioral economics artikuluan.

Albo-ondorio ezesgarri asko dituzte anestesikoek. Justu behar den tokian eragina duen minaren kontrako lasaigarria litzateke ideala. Sergio Laínez Novel strategies to selectively reduce pain artikuluan.

Noizbait espintronika dispositibo komertzial batean gauzatzen bada, nahitaezko ezaugarria izango da isolatzaile topologikodun interfazearen parte izatea orden magnetikoa duen materiala. Honek ez du nahitaez egoera topologikoaren galera eragin behar DIPCko ikertzaileek jakin dutenez. Eta orden kontua da. Modified adsorption geometry preserves the topological surface state

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Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

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Aprendiendo a ser consciente del movimiento. (Lantegi Batuak)

Aprender a ser consciente del movimiento mejora el equilibrio corporal y la movilidad de personas con discapacidad intelectual, según la investigación llevada a cabo en el Departamento de Fisiología de la UPV/EHU y dirigida por el doctor Jon Irazusta. El grupo de investigación, en colaboración con el Departamento de Acción Social de la Diputación Foral de Bizkaia, ha analizado la evolución experimentada durante seis meses por 32 personas (21 hombres y 11 mujeres) de la empresa Lantegi Batuak.

La discapacidad intelectual se define como una capacidad significativamente reducida para entender información nueva o compleja y para aprender y aplicar nuevas habilidades. Además, las personas con esta capacidad reducida presentan signos de envejecimiento precoz (como la disminución de movilidad y equilibrio), lo que puede aumentar la discapacidad, la pérdida de calidad de vida y el riesgo de exclusión social.

El estudio, desarrollado entre septiembre de 2015 y mayo de 2016, utilizó el método Feldenkrais, un sistema basado en la atención consciente al movimiento y desarrollado por el ingeniero y doctor en física de origen ucraniano Moshé Feldenkrais. Las 32 personas de entre 40 y 60 años con discapacidad intelectual que han participado en la investigación fueron divididas en dos grupos de 16 personas (uno de intervención y otro de control). Durante 30 semanas, el primer grupo recibió una sesión semanal grupal dirigidas al autoconocimiento a través del movimiento. Es decir, se les daban instrucciones verbales para realizar una tarea y cada participante decidía cómo realizarla, y exploraba diferentes acciones para escoger la que sentía como más fácil de hacer y con menos esfuerzo. El grupo de control no recibió ninguna clase, ni otra terapia basada en el movimiento.

Al finalizar el estudio, las personas que integraron el grupo de intervención realizaron las tareas de evaluación funcional en menor tiempo y mejoraron en las pruebas que testaban la movilidad y el equilibrio, en comparación con el grupo de control. En concreto se utilizó el análisis de la estabilidad mediante una plataforma estabilométrica además de las siguientes pruebas funcionales: velocidad al caminar, elevación de una silla y equilibrio de pie. Todas ellas fueron efectuadas inmediatamente antes del inicio y nada más finalizar la última de las 30 sesiones.

Esta investigación demuestra por primera vez la efectividad del método Feldenkrais para mejorar el estado físico y la capacidad funcional de personas de mediana edad con discapacidad intelectual.

Referencia:

Jon Torres-Unda, Vanesa Polo, Iratxe Dunabeitia, Iraia Bidaurrazaga-Letona, María García-Gil, Ana Rodriguez-Larrad, Jon Irazusta. The Feldenkrais Method improves functioning and body balance in people with intellectual disability in supported employment: A randomized clinical trial. Research in Developmental Disabilities. DOI: 10.1016/j.ridd.2017.08.012.

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo El método Feldenkreis y las personas con discapacidad intelectual se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Cuando se estudia el movimiento de un cuerpo y sus reacciones ante la presencia de fuerzas se suele partir del supuesto de que tratamos con un objeto rígido. El motivo es que las fuerzas suelen hacer dos cosas: o aceleran los cuerpos o los deforman. En el primer caso aplicamos la segunda ley de Newton para el movimiento y ya está; en el segundo caso tenemos que estudiarlo como un material deformable, y si tiende a adoptar la forma del contenedor en que se encuentra lo llamamos fluido.

La física de fluidos se aplica a líquidos y gases, pero también a otros sistemas que en principio no consideramos que fluyen. Una carretera llena de vehículos es un sistema que podemos tratar cono un material fluido: nos permite hablar de velocidad media y densidad, estudiar el efecto de un estrechamiento o un ensanchamiento, variar el flujo de coches cambiando la velocidad.

¿Nunca se han preguntado por qué la zona de pago de una autopista de peaje es tan ancha? Estamos tan tranquilos conduciendo en un sistema de dos carriles y zas, de repente se convierten en seis u ocho. Esto puede explicarse mediante la ecuación de continuidad, una relación basada en que lo que entra por un lado tiene que salir por el otro; cuando la explico en clase suelo llamarla “el principio de José Mota” por aquello de las gallinas que entran por las que van saliendo. La ecuación de continuidad nos dice que el producto de la sección de la tubería (en este caso la autopista) por la densidad del fluido y su velocidad es constante: Aρv=cte. Para pagar el peaje tenemos que disminuir nuestra velocidad, así que una de dos: o aumentamos la sección o la densidad de vehículos aumenta (aumenta ρ) y tenemos un embotellamiento entre manos.

Aplicar las leyes de la mecánica de fluidos a sistemas como humanos o animales es arriesgado porque los seres vivos tienen tendencia a decidir por su cuenta, de modo que su comportamiento puede diferir del seguido por un sistema de objetos inertes. En los accidentes de autovía tenemos un ejemplo típico. Cuando se cierra uno de los carriles (por causa de obras o de accidente), la única posibilidad de que no se forme un tapón es aumentar la velocidad del fluido, es decir de los coches, pero eso es precisamente lo que nunca hacemos. No sólo nos arriesgamos a una multa sino que una zona de accidentes es el último lugar donde deberíamos conducir a alta velocidad, así que disminuimos la velocidad y el resultado es un aumento en la densidad del tráfico. Una molestia menor comparada con las posibles consecuencias, y en cualquier caso un efecto que la Guardia Civil de Tráfico puede y debe tener en cuenta.

La física de fluidos macroscópica se ha aplicado desde hace miles de años. Los constructores de las instalaciones recreativas donde entra y sale gran cantidad de personas han de tenerla en cuenta, como hicieron los antiguos romanos al diseñar el Coliseo. Aun cuando no conocieran la formulación de la ecuación de continuidad, sus vomitoria permitían la evacuación de miles de personas en pocos minutos. Cualquier experto en gestión de masas sabe lo peligroso que resulta dejar pasar grandes cantidades de personas por estrechamientos, como lo demostró el caso Madrid Arena hace algunos años.

Como profesor de Física suelo buscar ejemplos peculiares para mostrar a mis alumnos lo variado que pueden llegar a ser los sistemas a los que puede aplicarse la mecánica de fluidos. Hace poco encontré un caso que superó todas mis expectativas. Resulta que hay un galardón, llamado IgNobel, que premia resultados científicos particularmente hilarantes. Son trabajos de ciencia seria en cuanto a procedimiento y resultados pero cuyo objeto de estudio o resultado nos arranca una risa.

En la edición de 2017 el ganador en la modalidad de Física fue el francés Antoine Fardin, reólogo de Lyon (Francia), por un trabajo en el que intentaba determinar si un gato es un sólido o no. Un fluido adopta la forma del contenedor que lo alberga, un sólido deformable no, así que ¿a qué categoría pertenecen los gatos? Fardin se inspiró en una entrada de Bored Panda e intentó determinar la cuestión en un divertido artículo de tres páginas publicado en 2014.

Para determinar la naturaleza fluida del gato Fardin echó mano de sus conocimientos de reología (que, por cierto, es la ciencia que estudia la deformación de la materia, particularmente en sustancias fluidas) y utilizó un parámetro llamado número de Deborah De= τ/T, que es el cociente entre dos tiempos característicos, a saber: el llamado tiempo de relajación τ, que es lo que tarda el objeto en acomodarse a la forma del recipiente; y el tiempo de observación T. Si De es muy grande es porque el objeto, o es sólido, o es líquido pero tarda muchísimo tiempo en adoptar la forma del recipiente (como un bloque de mantequilla); si por el contrario De es pequeño, el objeto se acomoda enseguida a su recipiente y lo consideramos líquido.

A partir de aquí usaré las ilustraciones del artículo de Fardin. Veamos, para empezar, algunos ejemplos de gatos sólidos y líquidos [Referencia (a), (b)]:

La figura (a) nos muestra un ejemplo de gato con número de Deborah muy alto, debido a que el tiempo de observación es muy pequeño, lo que nos indica solidez. Por el contrario, en (b) el gato ha tenido tiempo para asentarse y ha adoptado la forma de la copa, por lo que podemos considerarlo como un gato líquido.

Los ejemplos anteriores correspondían a gatos jóvenes, con un tiempo de relajación de entre un segundo y un minuto. Es posible, afirmó el autor, que los gatos viejos tengan un tiempo de relajación menor, e incluso que no se encuentren en estado líquido sino gaseoso [Referencia (c), (d)]:

La reología de los gatos se presta al estudio de diversas propiedades de los fluidos tales como la ruptura capilar [Referencia desconocida]…

…el comportamiento de un gato sobre una superficie superhidrofóbica, o más bien supergatofóbica [Referencia desconocida]…

…la ausencia de movimiento fluido en determinadas circunstancias [Referencia]…

…la extensión del fluido gatuno en sustratos muy rugosos [Referencia]…

…la extremadamente baja afinidad entre gato y las superficies acuosas [Referencia desconocida]…

…y el sorprendente rango de valores para la interacción gato-superficie, que van desde un movimiento sin rozamientos sobre una superficie horizontal húmeda hasta la adhesión casi total en una pared vertical [Referencias (f), (g)]

Fardin se atrevió incluso a estudiar inestabilidades de flujo, que pueden aparecer cuando un gato encajado en un tarro comienza a girar. El problema es difícil porque, al parecer, los gatos son materiales activos, esto es, se mueven por sí solos, lo que dificulta su estudio. Queda mucho trabajo por hacer, como el estudio en tigres, cosa que estoy deseando ver como tema de tesis de algún valiente doctorando (no a título póstumo, espero). El autor acaba sugiriendo el estudio de gatos no como elementos aislados sino como sistemas capaces de absorber estrés, y afirmo que, según parece,hay cafés gatunos en Japón en los que los tensos clientes humanos pueden acariciar mascotas para eliminar el estrés. Como bien dice Francis Villatoro, la reología gatuna es un campo de estudio que dará mucho que hablar en el futuro.

Me hubiera encantado conocer la opinión de los revisores del artículo (los llamados referees), pero Rheology Bulletin no es realmente una publicación científica al uso sino más bien un boletín de la comunidad de reólogos de EEUU, así que dudo de que el proceso de peer review haya sido muy exigente en este caso. Ni siquiera incluye referencias bibliográficas, aunque al menos incluye los créditos de las fotografías gatunas. A pesar de todo ello, felicito al autor por su triunfo y le deseo lo mejor en sus investigaciones futuras.

Personalmente hubiera deseado poder contribuir al estudio de gatos para ampliar los conocimientos de la reología gatuna nacional, pero por desgracia no es algo que entre en mi campo de investigación habitual. A pesar de ello entré en contacto con mi hermana Belén, única persona de mi entorno que tiene gato. Su primera valoración le ha permitido determinar que PeekaBoo se comporta como líquido de forma indudable, adaptándose a los recipientes que la contiene con gran facilidad y adoptando, en general, un comportamiento cinemático bastante viscoso.

A partir de aquí, como suele decirse en la literatura científica, further reserach is needed.

Este post ha sido realizado por Arturo Quirantes (@Elprofedefisica) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

El artículo Felinos líquidos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Burmuinean gertatutako lesio baten ondorioz mintzaira gabeziak agertzeari afasia deritzogu. Buruan jasotako kolpeak eta iktusak izaten dira gaitz honen kausa nagusiak eta hizkuntzaren ahozko zein idatzizko ekoizpen eta ulermenari eragin diezaieke. Afasia ez da modu berean agertzen heri guztietan, izan ere, lesioaren larritasuna, kokagunea edota pazientearen adina bezalako faktoreei lotuta egoten da. Zer gertatzen da ordea, pertsona elebidunen kasuan? Berdin eragiten al du afasiak hizkuntza bietan? Nola gertatzen da berreskurapena kasu hauetan?

Afasiari buruz gehiago jakiteko, Amaia Munarriz UPV/EHUko Euskal Hizkuntza eta Komunikazioa saileko irakaslearekin izan gara. Bere ustez, hizkuntza bat entrenatu egin daiteke eta, horregatik, erabilera bera da berreskurapenean eragiten duen aldagai nagusienetako bat.

‘Zientzialari’ izeneko atal honen bitartez zientziaren oinarrizko kontzeptuak azaldu nahi ditugu euskal ikertzaileen laguntzarekin.

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Catástrofe Ultravioleta #20 CÁPSULAS

A finales de noviembre de 2009 el arqueólogo Daniel Pérez Vicente trabajaba en las obras de ampliación del parking de la plaza de las Cortes en Madrid cuando su equipo descubrió algo inesperado. “Lo que encontramos fue una caja rectangular de plomo“, recuerda Daniel. “Completamente lisa, negra, en muy buen estado. No se sabía lo que había dentro y estaba absolutamente sellada. Aquello no podía ser otra cosa que una cápsula del tiempo”, recuerda. En este capítulo hablaremos de los mensajes para el futuro que se encuentran bajo nuestras ciudades, en lugares que nunca habrías imaginado.

Agradecimientos: Museo Arqueológico Regional (MAR), Human File Project, Daniel Pérez Vicente, Javier Casado, Miguel Contreras, José María Jiménez, Instituto Cervantes, Patrick Tejedor. Y Murielle Lo, José Maria del Río y Noelia Lasso por las voces. El tema musical “Ha llegado de otra planeta” cuenta con la voz de Sr. Anido y los coros de Cris Blanco y Kimberley Tell. “Come on, Tutankamon” es una versión de “Streets of Cairo”, de Sol Bloom.

* Catástrofe Ultravioleta es un proyecto realizado por Javier Peláez (@Irreductible) y Antonio Martínez Ron (@aberron) con el patrocinio parcial de la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco y la Fundación Euskampus. La edición, música y ambientación obra de Javi Álvarez y han sido compuestas expresamente para cada capítulo.

El artículo Catástrofe Ultravioleta #20 CÁPSULAS se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Existen dos tipos básicos de conocimiento: el objetivo y el subjetivo. Este último, por definición, es interno y no transmisible; una experiencia personal que se puede describir pero no compartir como una sensación, un sentimiento o un éxtasis. Por eso y por esencia el conocimiento científico del universo es únicamente el objetivo, el que se puede transmitir: aquello que permanece igual con independencia de quién es el que lo observa y que puede por tanto transmitirse entre personas sin deterioro. De esto se deduce que el conocimiento objetivo, y por tanto el científico, es en esencia compartido: de nada sirve un trozo de saber que no abandona la cabeza de alguien. Como el ruido que hace el árbol al caer en mitad del bosque si nadie lo recibe no se puede hablar de conocimiento; quizá de experiencia personal, pero desde luego jamás de ciencia. El conocimiento científico es por definición compartido: un proceso albergado en por lo menos dos mentes, algo dinámico y vivo en su misma esencia.

Y por tanto algo que no puede ser propiedad de nadie, porque no se puede encerrar o vallar. El conocimiento objetivo, y en especial el científico, no puede tener dueños por definición.

Existen, por supuesto, sistemas y métodos para controlar y sobre todo para rentabilizar parcelas concretas de conocimiento. Hemos inventado sofisticadas herramientas legales como la normativa de copyright o las leyes de propiedad intelectual e industrial con el objeto de favorecer la conversión en dinero de determinados tipos de ideas que consideramos socialmente deseables, y que han resultado útiles tanto para impulsar ciertos tipos de creación como, paradójicamente, para diseminar conocimiento. El Dominio Público, por ejemplo, permite a la sociedad recuperar de modo abierto tras cierto número de años el acceso abierto a productos del intelecto tras garantizar un cierto periodo de monopolio para recompensar el esfuerzo creativo original. Las patentes, por su parte, tienen fecha de caducidad con el mismo propósito. El hecho de que haya empresas e industrias que abusan de esos mecanismos para extender el periodo de monopolio temporal pactado no invalida su uso, aunque haga necesario discutir cómo se están iusando y de qué manera eliminar estos abusos.

Pero el hecho mismo de que haga falta una legislación propia y especializada demuestra que la ‘propiedad’ intelectual e industrial es diferente del resto de las propiedades como un coche o una casa, en virtud de que se multiplica al compartirla. Las propiedades materiales son exclusivas: si una persona las usa las demás no pueden usarla al mismo tiempo. Por eso en cuestiones como objetos la posesión y el control son sinónimos, y así se reconoce en las leyes. En el caso de las ideas o conocimientos y dado que el hecho de compartir es consustancial a su existencia y que por naturaleza se pueden usar de modo concurrente (varias personas pueden leer la misma novela, o escuchar la misma canción, o calcular la misma ecuación a la vez) este género de control es imposible. El conocimiento no puede ser de nadie; es, en realidad, de todos.

Esto es lo que hace posible proyectos como la Wikipedia: una encarnación del viejo sueño de recopilar todo el conocimiento humano, solo que esta vez sin dueños ni autores. El conocimiento disperso en las mentes de millones de personas en todo el mundo por virtud de la educación y la experiencia, la ciencia que por definición es libre porque se comunica se almacena ahora en un único depósito sin propietarios y de acceso completamente abierto. Por primera vez en la historia podemos disponer de un almacén de conocimiento que respeta la esencia de lo que es el saber: la apertura y la comunicación abierta y sin límites. Esta realidad va más allá de este proyecto concreto: hay muchos más depósitos de saber en Internet además de Wikipedia. No es la primera vez que se produce una revolución profunda en los modos de transmitir conocimiento, y por ello sabemos que tendrá consecuencias.

La última vez que ocurrió algo parecido se produjo cuando la tecnología de la imprenta y los ideales de la Ilustración se unieron para crear el proyecto de la L’Encyclopédie, que tuvo influencia en los cambios políticos posteriores con su idea básica de que el saber no era de nadie y por tanto pertenece a todos con independencia del estamento o nivel social al que se pertenezca. En este sentido el conocimiento es revolucionario, y por eso la actual era en la que el conocimiento se ha liberado aún más de las ataduras preexistentes será más igualitaria que la anterior. Porque el saber no es de nadie y por tanto es de todos, y en esto los humanos somos cada vez más iguales.

Sobre el autor: José Cervera (@Retiario) es periodista especializado en ciencia y tecnología y da clases de periodismo digital.

El artículo ¿Qué es y de quién es el conocimiento? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez eta Miren Bego Urrutia Janaria

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Behin baino gehiagotan aritu izan gara hemen ugaztun urpekariez. Ugaztunak izanik, egurats-oxigenoa arnastu behar dute eta, beraz, itsas azalera igo behar dute arnasa hartzeko. Baina horietako zenbait ur sakonetan elikatzen dira: zeroiek, esaterako, 1.000 metrotik beherako uretaraino jaitsi behar izaten dute harrapakin bila. Antzekoa da pilotu-izurde hegalaburraren jokabidea, horren sakon urperatzen ez den arren.

1. irudia: 6 metroko luzera eta 4.000 kg-ko masa edukitzera irits daiteke Globicephala macrorhynchus (Cayamberen irudia).

Globicephala macrorhynchus izen zientifikoa duen pilotu-izurde hegalaburra Delphinidae familiako kidea da. Izurde mota bat da, beraz, baina nahikoa handia: 6 metroko luzera eta 4.000 kg-ko masa edukitzera irits daiteke. Duela gutxi izurde horiei buruzko ikerketa bat egin du nazioarteko talde batek Tenerifeko uretan; 23 izurderen mugimenduak eta egindako “klaskak” erregistratu zituzten pilotu-izurdeei erantsi zizkieten DTAG izeneko marka digitalen bitartez.

Jasotako erregistroen arabera, pilotu-izurde hegalaburrak 500-1.000 metroraino urperatzen dira ehizan ari direnean, eta urperatze-denbora 20 minutu ingurukoa da. Ur sakonetarantz zuzentzen diren artean, (balizko harrapakinen) ekolokalizaziorako klaska-segida luzeak sortzen dituzte, eta, noizean behin, klaska-segiden artean, burrunbak ere egiten dituzte. Burrunbak, dirudienez, harrapakinak ehizatzeko saioekin loturik daude.

Urperatze sakonak egiten dituztenean, esprint azkar batean heltzen dira tokirik sakoneneraino eta une horretantxe egiten dute burrunba bat. Horixe da pilotu-izurde hegalaburren ehizatzeko modua. Urperatzen hasten direnean, ez dira oso laster mugitzen, baina esprintatzen dutenean, 9 m s−1-ko lastertasunez egiten dute; izugarria da abiadura hori uretan mugitzen den ugaztun batentzat. 20-80 segundoko iraupena dute esprint horiek, eta oso garesti ateratzen zaie pilotu-izurdeei. Esprinterako behar duten energiaz ari gara, noski. Ehizarako urperatze sakon hauen lokomozio-kostu osoaren % 10-36 dagokio esprintari, nahiz denboraren % 2-8 baino ez eman esprintean.

Arrisku handiko jokabidea da. Izan ere, egiten dituzten saioen erdia bakarrik da arrakastatsua; beste erdian ez dute asmatzen. Kontuan hartzen badugu ehizaren kostua oso altua dela, bistan da handiak izan behar dutela harrapakinek ere; bestela jokabide hori ez litzateke emankorra izango, eta ez lukete erabiliko. Orain arte ezezaguna zen «arrisku handiko/etekin handiko» taktika hori zetazeoen artean. Lehorrean horrela jokatzen dutenak badira: lehorreko ugaztunen artean gepardoa da taktika horren adibiderik argiena.

Lehen esan dugunez, zetazeoen artean ezezaguna zen pilotu-izurde hegalaburrek erakusten duten ehiza-portaera. Hortaz, ikerketa talde berak beste zetazeo batzuen (esaterako, zifioen)[1] jokabidea aztertu du El Hierro uharteko uretan, eta, dirudienez, oso bestelako jokabidea dute. Zifioen urperatzeak luzeagoak dira, ordu eta erdi iraun baitezakete. Jakina, urperatzeak luzeak badira, nekez gorde dezakete esprintatzeko oxigeno nahikorik. Baina zifioen elikatze-portaera ez da “arrisku handiko/etekin handikoa”, askoz era kontserbadoreagoan jokatzen dute. Urperatze bakoitzeko 30 bat harrapakin lortzen dituzte; hori bai, txikiak, mugitzeko ahalmen urrikoak eta energia-eduki apaleko harrapakinak dira zifioenak. Hala ere, lokomozio-kostuak apalak direnez, denbora luze egon daitezke urpean, harrapakinen bila.

Ezberdinak dira pilotu-izurde hegalaburren eta zifioen taktikak, baina biak emankorrak.

[1] Ziphiidae familiako zetazeoak dira zifioak. Mutur luzea eta mehea da haien ezaugarri berezkoena. Izurdeen antza dute.

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Egileez: Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) eta Miren Bego Urrutia Biologian doktoreak dira eta UPV/EHUko Animalien Fisiologiako irakasleak.

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Artikulua UPV/EHUren ZIO (Zientzia irakurle ororentzat) bildumako Animalien aferak liburutik jaso du.

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Zeta Ophiuchi es una estrella azul de tipo espectral O9V situada a 458 años luz del Sistema Solar y en está en el centro de la imagen. Es una de las estrellas conocidas como estrellas fugitivas, expulsadas de un sistema estelar por la explosión de la estrella acompañante. Debido a nubes de polvo interestelar, una de las cuales es iluminada por ella formando una nebulosa de emisión catalogada como S27, tiene una apariencia rojiza si se observa en el visible, ya que la luz azul es absorbida por el polvo. De hecho, si no fuera por las nubes, Zeta Ophiuchi sería una de las estrellas más luminosas del cielo. Esta es una imagen en infrarrojo tomada por Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Los colores son falsos y representan distintas longitudes de onda del infrarrojo.

En el cielo nocturno existe un tenue fondo de radiación difusa que llega desde todas las direcciones del espacio y que abarca prácticamente todo el espectro electromagnético. La componente más conocida de ese fondo difuso es la que corresponde a la banda de microondas, el famoso fondo cósmico de microondas por ser la radiación fósil del Big Bang. Sin embargo, el cielo nocturno brilla también en otras frecuencias, como el óptico, el ultravioleta o el infrarrojo.

El llamado fondo cósmico infrarrojo (FCI) es una luz difusa que proviene fundamentalmente de galaxias ricas en polvo donde se están formando estrellas; eso polvo, a su vez, proviene de estrellas que explotan como supernovas o que expulsan al espacio sus capas más externas.

Para conocer el origen de los planetas, de las estrellas y de la propia vida es necesario conocer la composición química de este polvo interestelar. Por eso centenares de investigadores han dedicado décadas a tratar de identificar las sustancias químicas que producen los distintos picos del espectro infrarrojo del espacio. Muchos se han identificado, otros siguen siendo un misterio.

El trabajo teórico de dos investigadores mexicanos, Héctor Álvaro Galué de la Vrije Universiteit Amsterdam (Países Bajos) y Grisell Díaz Leines de la Ruhr-Universität Bochum (Alemania), puede que haya resuelto la llamada emisión cósmica infrarroja no identificada. El modelo desarrollado por los investigadores consolida la hipótesis de que esta emisión está producida por hidrocarburos con defectos estructurales.

Algunos compuestos aromáticos policíclicos.

En los años ochenta del siglo pasado, algunos investigadores asociaron estos picos sin identificar del infrarrojo a unas moléculas llamadas hidrocarburos aromáticos policiclicos. Estas moléculas planas no son más que átomos de carbono e hidrógeno, con los átomos formando anillos de tal forma que parecen trozos de valla metálica. Cuando un hidrocarburo aromático se calienta comienza a vibrar y estas vibraciones emiten radiación a longitudes de onda que parecen coincidir con las de esos picos infrarrojos sin identificar. Sin embargo, las longitudes de onda exactas de los picos infrarrojos se sabe que se desplazan dependiendo del entorno astrofísico, es decir, no es lo mismo el pico en una nube planetaria que en la soledad del espacio interestelar. Esto es lo que el modelo de hidrocarburos aromáticos policíclicos no consigue explicar.

Hace algunos años Galué propuso que la emisión podría deberse a moléculas con una estructura en forma de anillos como la de los hidrocarburos aromáticos policíclicos pero con defectos estructurales que hacían que la molécula se curvase algo, dejando de ser plana. Los defectos los produciría la propia luz de las estrellas. Lo que Galué y Díaz Leines demuestran ahora usando varias técnicas teóricas es que la introducción de defectos permite que los electrones de las moléculas se redestribuyan en función del entorno. Este efecto desplaza los picos de emisión vibracional de las moléculas de tal manera que coinciden con los desplazamientos observados en la emisión infrarroja.

Referencia:

Héctor Álvaro Galué and Grisell Díaz Leines (2017) Origin of Spectral Band Patterns in the Cosmic Unidentified Infrared Emission Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.171102

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

El artículo Defectos moleculares explicarían el fondo cósmico infrarrojo no identificado se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Conviene señalar de paso que Poe había demostrado ya, en Charlottesville, una aptitud de las más notables para las ciencias físicas y matemáticas. Más tarde la empleará con frecuencia en sus extraños cuentos, y obtendrá de ella medios absolutamente inesperados.

Charles Baudelaire en [3]

&nbsp

Melville es un abeto marino, de sus ramas
nace una curva de carena, un brazo
de madera y navío. Whitman innumerable,
como los cereales, Poe, en su matemática
tiniebla, Dreiser, Wolfe,
frescas heridas de nuestra propia ausencia,
Lockridge reciente, atados a la profundidad,
cuántos otros, atados a la sombra:
sobre ellos la misma aurora del hemisferio arde
y de ellos está hecho lo que somos.

Pablo Neruda, fragmento del canto IX, Que despierte el leñador, en Canto General.

Eduardo Angulo habló en este blog de La ciencia de Edgar Allan Poe, y en Trigonometría para piratas comentamos un pequeño error de cálculo en su magnífico cuento El escarabajo de oro. Poe ‘coqueteaba’ con la ciencia en muchos de sus escritos, incluso en su faceta de crítico literario utilizaba las matemáticas para insistir en sus juicios. Su opinión sobre los escritores Cornelius Mathews y William Ellery Channing no tiene desperdicio:

To speak algebraically: Mr. M. is execrable but Mr. C. is (x+1)-ecrable.

Hoy traemos un fragmento de uno de sus ensayos en el que habla sobre una máquina –El jugador de ajedrez de Maelzel–que existió realmente: la construyó en 1769 el inventor Wolfgang von Kempelen y se exhibió durante los siglos XVIII y XIX en ferias y teatros de París, Viena, Londres y Nueva York. Cuando von Kempelen murió, su hijo vendió la máquina a Nepomuk Maelzel, un violinista de Viena que construía aparatos musicales que funcionaban de forma autónoma.

Ilustración de Joseph Racknitz, el secreto interior de “El turco”. Fuente

Edgar Allan Poe presenció una demostración del funcionamiento de esta máquina y escribió el ensayo El jugador de ajedrez de Maelzel (1836)para probar que se trataba de un fraude.

En efecto, no era la máquina la que jugaba al ajedrez; en su interior una persona –el ajedrecista francés Jacques Mouret– la controlaba realmente.

La minuciosidad con la que Poe explica el motivo del fraude es excepcional; Charles Babbage, la ciencia y las matemáticas, aparecen como ingredientes importantes en su razonamiento.

Anuncio de la demostración en 1819. Fuente

Tal vez ninguna exhibición de esta clase haya llamado tanto la atención general como el Jugador de Ajedrez de Maelzel. En cualquier parte donde haya sido visto ha sido objeto de gran curiosidad para todas las personas que piensan. Sin embargo, la cuestión de su modus operandiestá aún sin aclarar. No se ha escrito nada sobre este tema que pueda considerarse como decisivo; y, de hecho, encontramos en todas partes hombres dotados del genio mecánico, de una gran sutilidad general y de inteligencia discriminativa, que no tiene escrúpulos en afirmar que el autómata es une pure machine cuyos movimientos no tienen relación alguna con la actividad humana, y que, por consiguiente, es incomparablemente el más asombroso de los inventos de la humanidad. Y esto sería indudable si tuvieran razón en lo que suponen. Aceptando esta hipótesis, sería muy absurdo comparar el Jugador de Ajedrez con otra cosa cualquiera semejante, moderna o antigua. Sin embargo, han existido muchos y magníficos autómatas. […]

Si esas máquinas son tan ingeniosas, ¿qué podemos pensar de la máquina calculadora de míster Babbage? ¿Qué podemos pensar de un ingenio de madera y metal que, aparte de poder calcular las tablas astronómicas y de navegación, puede certificar la verdad matemática de sus operaciones y corregir sus posibles errores? ¿Qué podemos pensar de una máquina que no sólo puede realizar todo esto, sino que también imprime sus resultados, elaborados nada más que han sido obtenidos, y sin la menor intervención de la inteligencia de hombre? Tal vez se pueda decir que una máquina como la que hemos descrito sea mucho mejor que el Jugador de Ajedrez de Maelzel. Ni mucho menos; es completamente inferior, siempre que admitamos que el Jugador de Ajedrez es una pura máquina y que realiza sus operaciones sin ninguna intervención inmediata del hombre (cosa que sólo podría ser admitida por un instante). Los cálculos aritméticos y algebraicos, por su naturaleza, son fijos y determinados. Aceptados ciertos datos, se siguen ciertos resultados, necesaria e inevitablemente. Estos resultados son independientes, y no son influidos por nada excepto por sus datos originarios. Y la cuestión que hay que resolver procede o deberá proceder, hasta su última determinación, por una sucesión de pasos infalibles que no pueden cambiar ni ser objeto de modificación. […]

Pongamos el primer movimiento, en el juego de ajedrez, en justa posición con los datos de una cuestión algebraica, y percibiremos inmediatamente su enorme diferencia. En los datos, el segundo paso de la cuestión depende, absoluta e inevitablemente, del último. Es creado por los datos. Es necesario que sea el que es y no otro. Pero en una partida de ajedrez, del primer movimiento no se sigue necesariamente el segundo. En la cuestión algebraica, mientras avanza a su solución, la certeza de sus operaciones sigue siendo inalterable. Si el segundo paso ha sido una consecuencia de los datos, el tercero también es una consecuencia del segundo, el cuarto del tercero, y así hasta la solución, sin ninguna alteración posible. Pero en el juego del ajedrez, la certeza de la jugada siguiente está proporcionada al progreso de la partida. Se han hecho algunos movimientos, pero ningún paso es cierto. Diferentes espectadores podrán aconsejar diversos movimientos. Todo depende, por lo tanto, del juego variable de los jugadores. Ahora bien, aún concediendo (lo que no se puede conceder) que los movimientos del jugador autómata de ajedrez están determinados en sí mismos, se verían necesariamente interrumpidos y cambiados por la voluntad indeterminada de su adversario. Así, pues, no hay ninguna analogía entre las operaciones del Jugador de Ajedrez y las de la máquina calculadora de míster Babbage, y si queremos llamar al primero una pura máquina, estaremos obligados a admitir que, sin comparación posible, es el más maravilloso de todos los inventos humanos. […]

Es completamente cierto que las operaciones del autómata están reguladas por la mente y no por otra cosa. Incluso se puede afirmar que este asunto es susceptible de una demostración matemática a priori. La única cuestión, pues, que hay que resolver es el modo de producirse la intervención humana.

Referencias

[1] Edgar Allan Poe, Cuentos cortos completos (traducción de J. Cortázar), Alianza Editorial, Madrid, 2002

[2] Sergio E. Negri, Edgar Allan Poe y su diatriba que enriqueció al ajedrez, Ajedrez 12, 2016

[3] Georges Walter: Poe. Anaya & Mario Muchnik, Madrid, 1995

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y colaboradora asidua en ZTFNews, el blog de la Facultad de Ciencia y Tecnología de esta universidad.

El artículo Desenmascarando al autómata se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. El teorema de Morcom
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Juanma Gallego Giza geneak gorputzeko ehun desberdinetan nola espresatzen diren marrazten duen atlasa argitaratu dute zientzialariek. Tresna berria hainbat gaixotasunen jatorri genetikoa hobeto ulertzeko bidea emango duela espero dute adituek.

Ezagutzaren zuhaitzera hurbiltzeagatik Jainkoak gizateria paradisutik bota zuenetik, gizakiak ikasi du bere gorputzaren barrenean daudela argitu beharreko sekretuak. Horretan ari dira genetistak, zeluletan ezkutatuta dauden kodeak deszifratu nahian, batez ere gaixotasunei hobeto aurre egin ahal izateko.

Berriki, norabide horretan beste aurrerapauso garrantzitsua izan da. Nazioarteko ikerketa talde batek giza gorputzeko geneen erregulazioa azaltzen duen atlasa sortu du; orain arte argitaratu den katalogorik osatuena da. Datuen katalogoa Interneten argitaratu dute, nahi duen orok kontsultatzeko moduan. Era horretan, mundu osoko ikertzaileek tresna hobeagoa eskura izan dezakete, gaitzen atzean egon daitezkeen zio genetikoak hobeto ulertzeko. Datu horietan oinarritzen diren lehen artikulu zientifikoak ere argitaratu ditu Nature aldizkariak.

Funtsean, gorputzeko organoetan gene bakoitzaren jarduera nola arautzen den azaltzen du atlasak. Zelula guztiek komuneko genoma badute ere, ehun bakoitzean gene desberdinak espresatzen dira. Espresio horri esker, hain zuzen, geneek proteinak sortzeko ahalmena dute, eta horietan oinarritzen dira gure biologiaren aldamio guztia.

1. irudia: Geneek proteinak sortzeko ahalmena dute, eta horietan oinarritzen dira gure biologiaren aldamio guztia (Argazkia: James J. Caras/National Science Foundation)

Guztira, 449 emaileren 7.000 laginak hartu dituzte zientzialariek, gorputzeko 42 ehunetan sailkatuta; lagin horietan gene bakoitzak sortzen duen RNA kopurua neurtu dute. Horrela, gene bakoitzak proteinak sortzeko duen gaitasuna jakiteko modua izan dute ikertzaileek. Izan ere, RNAk mezulari edo bitartekari lanak egiten ditu: horri esker, geneetan dagoen informazioa proteinak sortzeko erabil daiteke.

GTEx izeneko partzuergoaren bitartez ehunetako gene guztien jarduera normalaren argazki erraldoi hau lortu da. “Normaltasuna” zein den jakinda, egoera horretatik aldentzen diren egoera guztiak errazago atzemango dira hemendik aurrera. 201oean hasi zen GTEx proiektua. NHI Osasunerako Institutu Nazionalen eta 11 herrialdetako beste hainbat erakunderen elkarlanean abiatuta.

Aldaera arraroak

Naturen argitaratutako lehen ikerketa artikuluan, zientzialariek datu-base hori erabili dute bertatik ondorio garrantzitsua erauzteko. Aldaera genetikoak ia gene guztien espresioan eragiten duela argitu dute. Gainera, aldaera horiek kilobase jakin batzuetan kokatuta daudela ikusi dute.

Beste artikulu batean egileak saiatu dira oso ohikoak ez diren aldaeren eta gene espresioaren arteko lotura argitzen. Gaixotasunak aztertzean normalean kontuan hartzen ez diren gene aldaerak dira horiek, baina egileek uste dute horiek ezagutzea garrantzitsua izan daitekeela medikuntzan. Hori landu ahal izateko tresna estatistikoa aurkeztu dute.

Azkenik, beste bi artikulutan, datu horiek guztiek RNA editatzeko prozesuan eta X kromosomaren desaktibazioan izan dezaketen rola aztertu dute. Azken fenomeno honi esker, emeek bikoiztuta duten X kromosometako bat “bertan-behera” gelditzen dute, bakarrarekin aski dutelako.

RNA editatzeko prozesuari buruz kaleratu diren datu horiek, gainera, garrantzi berezia izan dezakete, zientzialariek CRISPR teknikaren bitartez RNA manipulatzeko bidea aurkitu dutelako.

Egileek diotenez, proteinak kodetzen dituzten geneetan ez ezik, proteinak kodetzen ez diren genomaren eremuetan ere gizabanakoen arteko aldeak zehazteko ahalmena duten geneak daude. Eremu horietan geneak nola eta noiz espresatu behar duten erabakitzen da.

2. irudia: Gorputzeko 42 ehunetan geneak nola espresatzen diren argitu dute zientzialariek (Irudia: Nature)

Emaitzak aurkezteko ikerketa horiekin batera argitaratutako iruzkin batean, Michelle C. Ward eta Yoav Gilad ikertzaileek nabarmendu dute azken bi hamarkadetan aurrerapauso handiak egin direla. “Gizabanakoen artean dauden alde genetikoek bereizgarri zehatzetan eragiten dute, besteak beste, gaixotasunak garatzeko joeretan. Horiek ulertu eta aurreikustea erronka nabarmena da”.

Mundu osoko ikertzaileek tresna hobeagoa izango dute eskura hemendik aurrera. Biodonostia Institutuko Koldo Garcia ikertzaileak azaldu duenez, orain atera dutena aurreko lan baten eguneraketa handi bat izan da. 2015ean lehen datuak argitaratu bazituzten ere, orain askoz ere lagin gehiago aurkeztu dituzte, eta horrek tresna indartsua bilakatu du datu-base hau. Bestetik, aldaera arraroak hobeto ezagutzeko izango duen garrantzia ere azpimarratu du. “Geneen espresioa aztertu ostean, aldaera genetikoekin harremanetan jarri dute. Ez soilik, gainera, lagun gehienek dituzten aldaerekin, lagun gutxi batzuetan agertzen diren aldaerekin ere alderatu dituzte”. Garciaren ustez, hori da ikerketa honek dakarren berrikuntzarik handiena.

Adituak azaldu duenez, tresna honek asko erraztuko die jarduna gaixotasunen inguruko ikerketak egiten ari direnei. “Normalean aldaera genetikoak eta gaixotasun zehatz bat lotzen dugu, baina ez goaz hori baino aurrerago. Baina hemendik aurrera errazago izango dugu aldaera zehatz bat ikusi eta une bakoitzean zein generi eragiten dion ikusteko. Horrek sakontasun handiagoa emango die ikerketei, bai irekita daudenei zein etorkizunean burutuko direnei. Emaitzak hobeto interpretatzeko aukera izango dugu”.

Hau guztiagatik, Garciak “mugarritzat” jo du GTExek kaleratutako tresna. Bere baliagarritasuna irudikatzeko, Google Maps-en adibidea ekarri du gogora. “Demagun mapa digital hori aurrean dugula, bizpahiru geruzez osatuta. Hemendik aurrera, ikerlariok 42 geruza dituen mapa bat izango dugu eskura, geruza bat ehun bakoitzeko, hain zuzen”.

Erreferentzia bibliografikoa:

The GTEx Consortium. Genetic effects on gene expression across human tissues. Nature 550, 204–213 (2017). DOI:10.1038/nature24277

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Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Saurópsidos al sol

Esta anotación debería quizás llevar el nombre “saurópsidos1” en el título, pero entonces pocos habrían sabido de qué se trata. Por eso he optado por referirme a reptiles y aves. Hay gran variedad de pulmones en los saurópsidos. Los más sencillos son sacos simples en los que prácticamente no hay compartimentos. De hecho, se podría decir de un pulmón así que es como un único gran alveolo. También hay pulmones más complejos, con numerosos septos o paredes que se proyectan desde la superficie pulmonar hacia la luz. Los septos delimitan unos cubículos, unidades espaciales denominadas edículas. El intercambio de gases tiene lugar, principalmente, en los septos, aunque no están tan vascularizados como los alveolos de mamíferos. En otros casos los pulmones son multicamerales; están constituidos por diferentes cámaras dispuestas en paralelo. En estos, un bronquio intrapulmonar principal se va ramificando en bronquios secundarios que conectan el bronquio principal con cada cámara o saco aéreo.

Pulmones de algunos reptiles. Filogenia de “Diapsida“.

En la gran mayoría de reptiles estudiados, la ventilación es mareal: se produce por flujo y reflujo del aire respirado, como si fuese impulsado por un fuelle. Una parte importante de muchos pulmones de reptiles no se dedica al intercambio respiratorio, sino que su función principal es ayudar a ventilar las porciones bien vascularizadas. Los mecanismos que participan en la impulsión del aire que entra y sale de los pulmones de los reptiles son variados, pero en general corren a cargo de la musculatura del tronco; como, en ocasiones, esa musculatura también participa en los movimientos de desplazamiento, ello puede representar una limitación. Quizás por esa razón algunos, como los varanos y otros lagartos, también utilizan la boca como bomba de impulsión del aire, como hacen las ranas. Otros reptiles poseen un diafragma o protodiafragma, cuyos desplazamientos arrastran el hígado hacia atrás y hacia adelante, dando lugar a la expansión y contracción de los pulmones en función del espacio que deja aquel.

Algunos reptiles, como es sabido, tienen un modo de vida acuático. Entre estos, unas especies han retenido la condición de respiradores aéreos, como los cocodrilos, algunas tortugas y las serpientes de mar, a pesar de lo cual pueden hacer inmersiones prolongadas. Hay serpientes de agua dulce capaces permanecer sumergidas hasta media hora; la tortuga verde marina llega a estar bajo el agua 50 minutos; y las serpientes marinas aguantan sin respirar una hora. Estas tienen un pulmón muy largo, que se extiende a lo largo de casi todo su cuerpo, por lo que es capaz de almacenar mucho oxígeno; además, reducen de forma considerable su metabolismo durante la inmersión. Y hay especies que tienen la capacidad, al sumergirse, de recurrir a vías metabólicas anaerobias para obtener ATP.

Otros reptiles son capaces de incorporar oxígeno del medio acuático de forma directa, como algunas culebras y tortugas. Las serpientes lo hacen a través de su superficie corporal, mientras que las tortugas recurren en mayor medida a captar O2 a través de las cavidades bucal y faríngea, e incluso, a través de la cloaca, que ha sufrido modificaciones que facilitan el intercambio de gases respiratorios. Ninguna de esas superficies es demasiado extensa, de manera que el intercambio gaseoso a su través es muy limitado, pero parece ser suficiente para cubrir las necesidades metabólicas de esos animales. Al fin y al cabo, dado que se trata de animales ectotermos, su metabolismo es relativamente bajo.

Los pulmones de las aves, aunque relativamente pequeños, son los más complejos. En cada pulmón, el bronquio principal se ramifica en varios bronquios secundarios, y estos están conectados entre sí por numerosos bronquios terciarios o parabronquios. Los parabronquios son cilíndricos y discurren en paralelo unos con otros. Los bronquios secundarios y los parabronquios forman una unidad integrada que permite que el aire circule a su través siempre en la misma dirección; el aire pasa de los llamados dorsobronquios a los ventrobronquios (denominaciones relativas a la posición que ocupan en el pulmón) a través de los parabronquios. La corriente inhalante entra por los dorsobronquios y la exhalante sale por los ventrobronquios. Al pasar por los parabronquios, el aire penetra en los capilares aéreos, un conjunto de canalículos interconectados que forman una tupida red y que aumentan de forma muy considerable la superficie para el intercambio gaseoso. Los capilares aéreos están a su vez íntimamente entrelazados con capilares sanguíneos en una disposición denominada de corriente cruzada (cross current), de manera que la sangre circula en una dirección que mantiene un ángulo de unos 90º, aproximadamente, con la dirección que sigue el aire respirado. Esa disposición permite una transferencia de O2 de altísima eficiencia.

Los pulmones de las aves están conectados con un conjunto de sacos aéreos, unos en disposición anterior y otros, posterior. Los sacos posteriores reciben el aire recién inhalado, de allí pasa a los pulmones y de estos, a los sacos anteriores, de donde es expulsado al exterior. Los sacos están dispuestos de manera que el aire inhalado no se mezcla con el que ya ha pasado por los parabronquios, por lo que todo el aire que llega al pulmón es aire fresco. El aire circula a través de ese sistema gracias, principalmente, a la contracción de los músculos de las costillas en asociación con el esternón.

Las pulmones de aves son, sin duda, los órganos respiratorios más eficaces de entre los metazoos. Ello se debe, como se ha señalado ya, a la circulación unidireccional de la corriente respiratoria y a la disposición en corriente cruzada de los parabronquios y los capilares sanguíneos. En esos rasgos las aves se diferencian de forma clara de la mayor parte del resto de saurópsidos. Sin embargo, es importante destacar que hay, al menos, tres especies de saurópsidos no aviares (un cocodrilo, un varano y una iguana) en cuyos pulmones hay flujo de aire unidireccional. Y es muy posible que otras especies también cuenten con esa ventaja, o que otras ya extinguidas también la tuviesen. Así pues, aunque el pulmón de las aves tiene características muy sofisticadas, todo hace indicar que hubo versiones previas, aunque quizás no fuesen tan eficaces.

Nota:

1 El clado Sauropsidae comprende todos los denominados reptiles, salvo los extinguidos “reptiles mamiferoides” (supuestos antecesores de los mamíferos) y las aves. La razón por la que quizás debería haber optado por ese nombre en el título es que los pulmones de las aves tienen seguramente antecedentes en otros saurópsidos.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Sistemas respiratorios: los pulmones de reptiles y aves se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Maxwell exploró los límites de una concepción estadística de la segunda ley mediante un “experimento mental” interesante. Supongamos que un recipiente de gas se divide por una membrana delgada en dos partes, el gas en una parte está más caliente que en la otra. “Ahora concibe un ser finito”, sugirió Maxwell, “que conoce las trayectorias y las velocidades de todas las moléculas, pero que no puede hacer otro trabajo que no sea abrir y cerrar un agujero en el diafragma”. Este “ser finito”, ahora conocido como El “demonio de Maxwell” puede calentar el gas caliente y enfriar el gas frío, permitiendo que las moléculas rápidas se muevan en una sola dirección a través del orificio (y las moléculas lentas en la otra), como se muestra en el diagrama, en el que, convencionalmente, el rojo representa moléculas de alta velocidad (y energía) y las azules de baja velocidad (y energía).

Por supuesto, no existe un demonio tan fantasioso (ni siquiera en forma de máquina) que pueda observar y seguir todas y cada una de las moléculas en un gas; por lo tanto, no existe ningún procedimiento como este para violar la segunda ley que puede realizarse en la práctica. De hecho, si de alguna manera se pudiera construir un “demonio”, podríamos encontrar que la propia entropía del demonio (que sería en sí mismo un sistema) se ve afectada por sus acciones. Así, su entropía podría aumentar lo suficiente como para compensar la disminución de la entropía del gas, con lo que la entropía neta aumenta, como dicta la segunda ley.

Esto es exactamente lo que sucede en otros sistemas donde se crea orden local, como en una bandeja de agua que se congela en cubos de hielo en un congelador; la entropía debe aumentar en algún otro lugar del universo, como en la habitación en la que está el congelador, donde se disipa el calor residual del motor del congelador.

Hay quien han sugerido que ciertas moléculas grandes, como las enzimas, pueden funcionar como “demonios de Maxwell”. Las moléculas grandes pueden influir en los movimientos de las moléculas más pequeñas para construir las estructuras ordenadas de los sistemas vivos. Esto es algo que no ocurre en los objetos inanimados y sería una aparente violación de la segunda ley de la termodinámica. Esta sugerencia, sin embargo, lo que demuestra es que no se ha entendido un aspecto fundamental de la segunda ley.

Efectivamente, la segunda ley no dice que el orden no pueda aumentar nunca en un sistema. Hace esa afirmación solo para sistemas aislados. Cualquier sistema “no aislado”, que pueda intercambiar energía con su entorno, puede aumentar su propio orden sin violar la segunda ley, ya que la entropía del entorno aumentará, compensando la disminución en el sistema abierto y aumentando la entropía del universo. Exactamente igual que un congelador, que es un sistema cerrado pero no aislado.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo El demonio de Maxwell se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Arturo Apraiz Baieztatu da Lurreko eboluzioaren zati handi batean behintzat, superkontinenteak hainbat aldiz sortu direla. Oso ondo aztertuta daude orain dela 300 ma garatutako Pangea superkontinentearen elkarketa- eta apurketa-prozesuak. 800 ma inguru duen Rodinia superkontinentearen frogak ere aurkitu dira eta datu fidagarriak daude bere garapenari buruz, Pangea bezain beste ezagutzen ez bada ere.

Zenbat eta denboran atzerago egin, argi dago zailagoa dela bilakaera geologikoaren aztarna adierazgarriak bilatzea; hala ere, ikertzaileek uste dute Lurraren historian beste bi superkontinente garatu direla gutxienez: Columbia edo Nuna (1.4 Ga inguru) eta Kenorland (2.3 Ga inguru) izenekoak.

Aldiz, zalantza ugari daude 2.5 Ga baino superkontinente zaharragoen agerpenari buruz ez dagoelako argi plaka-tektonikaren eredua orduko baldintzetan balizkoa izango ote zen ere. Bestalde, plaka-tektonikak etorkizunean garatuko duen superkontinenteari buruz zalantza gutxi daude; izan ere, nola sortuko den aurreikusita dago eta izena ere jarri zaio jada, Amasia (Amerika eta Asiaren arteko batura adierazteko) (1. irudia).

Kontinenteen batzea eta aldentzea, “superkontinenteen zikloa” (Condie, 2001) bezala da ezaguna, eta badirudi gertaera honek berebiziko garrantzia izan dezakeela Lurreko bilakaera geologiko, klimatiko eta biogeokimikoan. Aitzitik, zalantza ugari daude superkontinenteen elkarketa-moduari eta apurketen arrazoiei buruz. Superkontinenteen sorrerari dagokionez, Wilsonen (1966) hasierako oinarrizko proposamenean ozeano bakarraren zabaltzea eta ixtea baizik ez zen aipatzen (“Wilsonen zikloa”), baina beranduago baieztatu da eredua nabarmen konplexuagoa dela eta iradoki da harreman zuzena egon daitekeela mantuko konbekzio-ereduaren eta superkontinenteen zikloaren artean. Bestetik, superkontinenteen apurketa eta sakabanaketarako hainbat eredu iradoki izan dira, baina gaur egun nagusiak dira oraindik luma gorakorrak erabiltzen dituzten ereduak.

1. irudia: Yale unibertsitateko ikertzaileek iradokitako etorkizunerako superkontinentearen geometria eta kokapena.

Superkontinenteen sorrera-prozesuaren arabera bi superkontinente mota bereiz daitezke: alde batetik, aurreko superkontinentearen apurketan zehar sortutako “barne-ozeanoen” ixtearen ondorioz garatutako superkontinenteak eta, bestetik, superkontinentea inguratzen duen “kanpo-ozeanoaren” ixtearen ondorioz garatutako superkontinenteak. Lehenengo prozesurako introbertsio terminoa erabiltzen da eta bigarrenerako extrobertsio terminoa (Murphy eta Nance, 2003). Hasiera batean, eredu gehienek extrobertsio bidez sortutako superkontinenteak hobesten zituzten, baina introbertsioz sortua da gehien ezagutzen den Pangea superkontinentea, Iapetus eta Rheic “barne-ozeanoen” ixtearen ondorioa. Azken ikerketek iradokitzen dute superkontinenteen sorrerarako bi ereduak balizkoak izan daitezkeela eta baliteke, bata eta bestea txandakatuak izatea. Jakin badakigu Rodinia extrobertsio bidez sortu zela, eta Pangea introbertsio bidez; eredu hedatuenaren arabera, Amasia extrobertsio bidez sortuko da.

Bi multzotan sailka daitezke superkontinenteen apurketa-prozesua azaltzeko garatu izan diren ereduak: luma gorakorrik erabiltzen ez dutenak (plaken eredua) eta luma gorakorrak erabiltzen dituztenak (lumen eredua).

Lehenengokoek esaten dute superkontinentearen azpiko mantua, subdukzio-eremuetatik urrun dagoenez, termikoki isolatuta gelditzen dela, subdukzio-eremuek eragiten duten hozketatik salbu. Eta baldintza horietan bertan pilatutako elementu erradioaktiboen bero erradiogenikoa nahiko izan litekeela goi-mantuaren fusioa eragiteko eta ondorioz superkontinenteen apurketa abiarazteko (2a irudia).

2. irudia: Superkontinenteen apurketa eragiteko iradoki diren zenbait eredu: a) elementu erradiogenikoen eta superkontinenteak eragindako isolamendu termikoaren ondorioz mantuaren berotzea eta superkontinentearen apurketa gertatzen dira; b) superkontinentearen apurketa nukleo eta mantuaren arteko mugatik abiatutako superluma edo LLSVPren ondorioa da; c) superkontinentearen apurketa eragiten duen luma gorakorra mantuko trantsizio-eremuan garatzen da, subdukzioak bertan sortutako kutsaduraren ondorioz. (Pirajno eta Santosh, 2015)

Azken ikerketei esker, aldiz, baieztatu dute luma gorakorren eta superkontinenteen apurketaren arteko harremana (Ernst, 2014). Nukleo eta manturen arteko mugaraino hondoratutako ozeano-litosferaren ezpalek, superlumen garapena baldintzatuko lukete, eta mantuaren trantsizio-eremura iritsita, bigarren mailako luma gorakorrak gara litezke, superkontinenteen apurketa eragin dezaketenak (2b irudia). Tomografia sismiko eta eredu numerikoei egiaztatu ahal izan da benetakoak direla nukleo eta mantuaren arteko mugan sortutako superluma termokimikoen (edo LLVSP) agerpena eta mantuko trantsizio-eremuan abiatzen diren eskala txikiagoko lumak (ikus nukleo eta mantuaren arteko mugari buruzko lana).

Beste eredu batek iradokitzen du mantuko trantsizio-eremuan sortutako luma gorakorrek eragiten dutela superkontinenteen apurketa, baina luma gorakorrak superlumen ondorio izan beharrean subdukzio-prozesuekin lotzen ditu (Kawai et al., 2013). Horrela, kontinente-lurrazaleko zein ozeano-litosferako konposizio desberdineko materialez kutsatuko lukete inguru osoa subdukzio-eremuetan mantuan barneratu eta trantsizio-eremuan pilatutako litosfera-ezpalek. Konposizio-heterogeneotasuna eta elementu erradiogenikoen pilaketa tenperaturaren gehikuntza, fusio partziala eta luma gorakorren sorrera eragiteko baldintza nahiko izan litezke (2c irudia). Eredua balizkoa litzateke superluma edo LLSVPtik urrun gerta daitezkeen kontinenteen barneko riftak eta eskala txikiko kontinenteen apurketak azaltzeko, gaur egun baieztatuta baitago LLSVPren (superluma termokimikoak) eta luma gorakorren arteko harremana.

Superkontinenteek mantuko konbekzio-ereduan aldaketak eragiteko gaitasuna dute, baina nola gerta daitezke? Superkontinentea sortu ondoren subdukzio-eremu aktibo bakarrak superkontinentearen inguruan baino ezin dira kokatu. Baieztatu den bezala, behe-mantuan konposizio eta dentsitate desberdineko eremuren bat badago (LLSVP), hondoratutako ozeano-ezpalen bultzada eta desplazamendua jasango du, alde batetik, superkontinentearen azpira eta, bestetik, ozeano bakarraren azpira, bi LLSVP berri sortuz (3. irudia). Superkontinentearen zabalera beti ozeano bakarrarena baino mugatuagoa denez, azpitik pilatutako LLSVPa eremu estuagoan garatuko da, eta konbekzio-korronte indartsuagoen eraginpean sortutako luma gorakorrak superkontinentearen apurketa eta bereizketa ahalbidetuko dute. Beraz, Pangea sortu zenean superkontinentearen azpian garatutako LLSVPa gaur egun Afrikaren azpian dagoena litzateke eta Panthalassaren azpian sortutakoa ozeano Pazifikoaren azpian dagoena litzateke. Pangeatik datozen kontinenteak zabaldu ahala Afrikako LLSVPk gero eta hedapen zabalagoa izango du, eraginkortasuna galduz, eta Ozeano Barean dagoenak, aldiz, gero eta mugatuagoa (3. irudia).

Beraz, superkontinenteen zikloak harreman zuzena du luma gorakorrekin. Superkontinenteak konbekzio korronte beherakorren gainetik pilatzen dira eta nukleo eta mantuaren arteko mugaraino hondoratutako ozeano-litosferaren ezpalek baldintzatu egiten dituzte LLSVPko kokapenak. Superkontinentearen azpian pilatutako LLSVPa mugatuagoa denez, konbekzio-korronte indartsuagoen eraginpean mantuan gorago igotzeko ahalmena izango du, superkontinentearen apurketa abiaraziko duen anomalia termikoa areagotuz. Luma gorakorrak litosferaren azpira heltzen direnean, lurralde igneo erraldoien garapena, kontinente-litosferaren gorakada, rift-sistema erraldoien sorrera eta kontinente-blokeen bereizketa eragiten dute.

3. irudia: Azkeneko 200 ma-etan mantuan gertatutako aldaketen zergatia azaltzen duen eredua.

Era berean, iradoki da jatorri magmatikoko edo hidrotermaleko superkontinenteen zikloak harreman zuzena izan lezakeela sistema-mineralekin. Horrela, luma gorakorren ondorio diren kontinente-rift sistema erraldoiak, ozeano baten sorrera eragin edo ez, hobi-mineralen fabrikatzat jotzen dira; ondorioz, leku aproposenenak dira oraindik ezagutzen ez diren hobi mineralak aurkitzeko. Ikuspegi biogeokimikotik iradoki da ere, Neoproterozoikoaren amaierako Rodinia superkontinentearen apurketan zehar gertatutako kontinente-lurrazalaren gorakadari esker, honek bultzatutako rifting prozesuari eta orduko subdukzio-eremuekin lotutako nutriente-sistemei esker, gure planetako bizitza modernoaren sorrera eragin zezakeen baldintzak lortu zitezkeela (Santosh et al., 2014).

Erreferentzia bibliografikoak:

• Condie, K.C. (2011): Mantle plumes and their record in Earth history. Cambridge University Press, 306 or.
• Ernst, R.E. (2014): Large Igneous Provinces. Cambridge University Press, 653 or.
• Kawai, K., Yamamoto, S., Tsuchuya, T. eta Maruyama, S. (2013): The second continent: existence of granitic continental material around the bottom of the mantle transition zone. Geoscience Frontiers, 4: 1-6.
• Murphy, J. B. eta Nance, R.D. (2003): Do supercontinents introvert or extrovert?: Sm-Nd isotopic evidence. Geology, 31, 873-876.
• Santosh, M., Maruyama, S., Sawaki, Y. eta Meert, J.G. (2014): The Cambrian explosion: plume-driven birth of the second ecosystem on Earth. Gondwana Research, 25: 945-965.
• Pirajno, F. eta Santosh, M. (2015): Mantle plumes, supercontinents, intracontinental rifting and mineral systems. Precambrian Research, 259: 243-261.
• Wilson, J.T. (1966): Did the Atlantic close and then reopen? Nature, 211: 676-681.

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Egileaz: Arturo Apraiz UPV/EHUko Geodinamika saileko irakaslea eta ikertzailea da.

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Javier Echeverría, lector y colaborador

Este libro ofrece un variado paisaje de la ciencia contemporánea, compuesto por 33 personas, algunas de las cuales son líderes mundiales de la ciencia y la tecnología actuales. Por orden alfabético: Hal Abelson, Ricardo Baeza-Yates, John Perry Barlow, Javier Benedicto, José Bernabéu, Michail Bletsas, Jose M. Carmena, David Casacuberta, Yung Ho Chang, Ignacio Cirac, Gianluigi Colalucci, Avelino Corma, Bernardo Cuenca Grau, Javier Echeverria, José Hernández-Orallo, Hiroshi Ishii, Pablo Jarillo-Herrero, Henry Jenkins, Anne Margulies, Mario J. Molina, Tim O’Reilly, John Ochsendorf, Paul Osterman, Alvaro Pascual-Leone, Rosalind W. Picard, Howard Rheingold, Alejandro W. Rodriguez, Israel Ruiz, Sara Seager, Richard Stallman, Antonio Torralba, Bebo White y José María Yturralde.

El libro ha sido escrito por Adolfo Plasencia, un veterano escritor valenciano, experto en la comunicación y difusión de la ciencia. El contenido del libro se fue originando a partir de la experiencia que co-fundó con Douglas Morgenstern el MITUPV Exchange, una iniciativa conjunta del MIT y la Universidad Politécnica de Valencia, que se extendió a lo largo de 12 años (1999-2011), gracias a la cual Plasencia pudo realizar y filmar diálogos con diversos investigadores y creadores de dicha universidad norteamericana y de otras muy destacadas. Posteriormente amplió el panorama a expertos de diversos países de todo el mundo. Esta es la razón por la que ocho de los colaboradores en el libro sean valencianos y, de manera todavía más notable, 17 de ellos sean hispano-parlantes, aunque el libro lo publique en inglés MIT Press. En conjunto, ofrece una excelente panorámica de los grandes desafíos que afronta la investigación científico-tecnológica de vanguardia, con la singularidad de vincular además las dos culturas, la científica y la humanística. Entre las numerosas preguntas que sustentan los diálogos persona a persona que Plasencia mantuvo con los participantes recién mencionados, algunas de las preguntas más humanísticas fueron dirigidas a los científicos, y viceversa.

El libro muestra perfectamente hasta qué punto la tecnociencia contemporánea es ciencia, es cultura y, además, es humanidades. El proyecto de Plasencia asume y desarrolla una hipótesis muy clara: “cualquier observador curioso cuya capacidad de asombro goce de buena salud, sabe que la evolución, tanto de ciencia básica como aplicada en sus vanguardias; la evolución tecnológica y los nuevos descubrimientos, están siendo acaparados por disciplinas hibridas.”

Lo notable es que una editorial tan prestigiosa como MIT Press, cuya difusión es mundial, se haya animado a publicar un libro así, que ha debido incluir tanto en sus apartados de “Ciencia”, como de “Interés General”. Esa decisión la tomó la propia Directora Editorial de MIT Press, -y editora del libro-, Gita Devi Manaktala, quien tras su primer encuentro personal le dijo a Plasencia: “Nunca nos había presentado nadie algo así. Nos interesa. Lo vamos a estudiar”. Ella misma fue quien, de acuerdo con el autor, organizó cuatro secciones en el libro (El Mundo Físico; Información; Inteligencia y Epílogo), y aprobó los títulos de los diálogos presentados, (algunos ciertamente heterodoxos, p.ej.:”MIT Collaborative Innovation: It Takes >2 to Tango”), que Plasencia también consensuó con cada participante en la obra.

En suma: se trata de un libro atípico, incluido su título, elegido por la propia editorial. Dada la pregunta que aparece como título en portada, podría pensarse que estamos ante un libro de astrofísica. No es así. El ‘holograma’, de haberlo, radica en los treinta y tres diálogos, muchos de los cuales tienen puntos de convergencia que apuntan a algunas de las grandes preguntas de la ciencia actual. Quien quiera tener un panorama amplio y variado de la ciencia en 2017, lo obtendrá, y con múltiples puertas y ventanas, con sólo asomarse al listado de cincuenta y cinco preguntas que abre el libro, -con los nombres de qué participantes tratan en cada una de ellas-, que ilustran las cuestiones que en él se tratan. Esta lista la encabeza la frase de Pablo Picasso: “Los ordenadores no sirven para nada. Solo te pueden dar respuestas”, indicadora de que el volumen es un libro mucho más de preguntas que de respuestas. Aunque también hay respuestas, por supuesto. Pero lo importante son las preguntas, como el autor y varios de los participantes subrayan en sus respectivos textos.

No es posible resumir en pocas palabras el contenido del libro. Por eso, a título puramente informativo, terminaré esta nota enumerando algunas de esas preguntas, indicativas de la diversidad y relevancia de las múltiples cuestiones abordadas.

• ¿Qué es la inteligencia, cómo funciona, dónde radica y cómo se mide?

• ¿Habrá inteligencia no-biológica, (no basada en el homo sapiens)?

• ¿Qué va a pasar con el cambio climático?

• ¿Dónde radica la conciencia y como emerge? ¿Cómo funciona en realidad el cerebro?

• ¿Es en realidad el Universo un holograma? ¿Qué pasa con la materia oscura?

• ¿Qué origina la conducta en los humanos? ¿Y en los robots?

• ¿Qué va a pasar con el aprendizaje y las universidades, y su papel en la sociedad?

• ¿Vamos a convertirnos en biónicos? ¿Hasta qué grado?

• Nuestra relación con la tecnología, ¿está cambiando los ‘settings’ de nuestros sentidos?

• ¿Puede la ética combinada con el conocimiento abierto crear una economía de las ideas sostenible?

• ¿Veremos como parte de nuestras vidas al ordenador cuántico?

• ¿Habrá alguna vez “fin del trabajo”?

• ¿Por qué existe la masa? ¿Qué hay más allá del Bosón de Higgs?

• ¿Es posible gobernar la incertidumbre y convivir con sus efectos estocásticos? ¿Podemos planear lo imposible?

• ¿Es el paradigma del Software Libre y la Ética Hacker la solución?

• ¿Por qué la naturaleza es ‘cuántica’ y nuestra lógica normal no lo acepta?

• Las tecnologías de búsqueda, ¿nos permiten ahora recordar el futuro?

• ¿Es la expresión “Computación Afectiva” un oxímoron?

• ¿Es el “derecho a encriptar” un derecho humano?

• ¿Es cierta la ecuación: Belleza ≠ verdad? ¿Podemos contradecir a John Keats?

• ¿Cómo va a evolucionar representación del conocimiento en Internet?

• ¿En el arte, podemos ir al pasado y cambiarlo?

• ¿Es posible pintar el vacío?

Ficha:

Is the Universe a Hologram? Scientists Answer the most Provocative Questions (by Adolfo Plasencia, foreword by Tim O’Reilly). MIT Press 2017, 432 pp. ISBN: 9780262036016.

Más información:

A Dialogue about Dialogues: Adolfo Plasencia on Speaking with Scientists. (English). La entrevista, en español

Página del libro en MIT Press

En Editoralia personas lectoras, autoras o editoras presentan libros que por su atractivo, novedad o impacto (personal o general) pueden ser de interés o utilidad para los lectores del Cuaderno de Cultura Científica.

El artículo ¿Es el universo un holograma?, y otras grandes preguntas de la ciencia actual se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Hay una pregunta un poco extraña, quizá un poco fuera de lugar, pero que los biólogos evolutivos se hacen de vez en cuando y para la que nadie tiene respuesta todavía. Es la siguiente: la menopausia… ¿para qué sirve?

Me explico. Se supone que todos los caracteres de cualquier especie de ser vivo están de alguna forma orientados a aumentar las probabilidades de que los genes de un individuo pasen a la siguiente generación. La evolución consiste en sobrevivir, sino en reproducirse. Ese es el objetivo último de la evolución y la adaptación de las especies.

Por eso la existencia de la menopausia resulta intrigante: que las mujeres hayan desarrollado un mecanismo por el que llegado un determinado momento su sistema reproductor se apaga cuando aun les quedan años, incluso décadas, de vida es en principio contradictorio con el principio de favorecer el traspaso de los genes de generación en generación. Los hombres son fértiles prácticamente toda su vida, pero las mujeres viven hasta un tercio de ella sin poderse reproducir.

Puesto que es una cosa inevitable como la vida misma, muchos nunca se habrán parado a pensar en ello. Pero solo hay que mirar al resto de los mamíferos para darse cuenta de que la menopausia es, de hecho, una rareza: solo en un puñado de especies de cetáceos, por ejemplo las orcas, las hembras la tienen. En las demás, hembras y machos son capaces de reproducirse prácticamente hasta el final de sus vidas.

La hipótesis de la abuela

Esto hace que volvamos a la pregunta inicial: ¿para qué sirve la menopausia? ¿Qué sentido evolutivo? Pues creíamos tener las respuesta al alcance de la mano, pero de momento todo son teorías.

La más comúnmente aceptada es la hipótesis de la abuela. Esta hipótesis plantea que, puesto que a medida que la edad aumenta sacar adelante a las crías requiere más energía y conlleva un mayor riesgo, las hembras dejan de reproducirse y pasan a ayudar a sus hijas y sus crías, es decir, sus nietas. Esto supone una ventaja para todas: las crías están mejor cuidadas, las madres reciben una apreciada ayuda y las abuelas hacen aumentar la probabilidad de que sus genes salgan adelante a través de las siguientes generaciones.

En teoría tiene sentido, ¿no es verdad? Además se corresponde con la idea que todos tenemos de nuestras abuelas: mujeres amorosas que ayudaron a nuestros padres a criarnos (y a malcriarnos). Bien, ya tenemos explicación, ¿no? Pues no. Pero ahora llegamos a eso.

Otras teorías: la de la diferencia de edad y la de la conservación de la energía

La de la abuela es la única hipótesis. Otra, planteada en 2007, venía a complementarla bajo la premisa de que en el análisis de los cambios evolutivos de una especie no se podía tener en cuenta solo a uno de sus sexos. Según esta nueva teoría, la diferencia de edad en una pareja es beneficiosa en términos de fecundidad, y esta se da habitualmente entre mujeres jóvenes, que son más fértiles, y hombres mayores, que ya han demostrado su capacidad de engendrar hijos. Esto sería otra explicación añadida al hecho de que las mujeres tengan la menopausia cuando aun les quedan años de vida mientras que los hombres siguen siendo capaces de reproducirse prácticamente hasta su muerte.

Una tercera hipótesis plantea que, en las mujeres y en las hembras de otras especies de mamíferos, la expansión de la esperanza de vida y la expansión de la capacidad reproductiva ocurren a ritmos diferentes, ritmos determinados para maximizar la capacidad reproductiva y de supervivencia al principio de la vida adulta. Extender la capacidad de reproducción a partir de cierto momento, llegada la madurez, tiene un alto coste. Por eso, una vez que el número de ovocitos baja de cierto límite, eso desencadenaría el final de los ciclos menstruales normales, y con ello la llegada de la menopausia.

Sería por tanto, en resumen, una forma de asegurar que en los primeros años de vida adulta el cuerpo está en la situación óptima para sobrevivir y reproducirse, y que una vez pasado ese momento, la inversión de energía que requiere mantener el sistema funcionando ya no merece la pena, así que el cuerpo decide que ha llegado la hora de echar ese cierre.

Un estudio que ni confirma ni desmiente

Decíamos de todas formas que seguimos sin una explicación porque estas teorías son de difíciles de demostrar, ya que no hay una forma de que la evolución haya favorecido directamente caracteres que aparecen después de la reproducción, como ocurre con la menopausia. Un reciente intento por conseguirlo ha resultado en tablas: ni confirmo ni desmiento. No hay evidencias lo suficientemente sólidas para demostrar o descartar ninguna hipótesis sobre el modo en que la evolución favorece la esperanza de vida más allá de la época reproductiva en las mujeres.

Jacob A. Moorad y Craig A. Walling son investigadores del Instituto de Biología Evolutiva de la Universidad de Edimburgo y el suyo es el primer intento por comprobar empíricamente cómo la menopausia se correspondería efectivamente con el aumento de la esperanza de vida en una población humana. Sus resultados se han publicado en la revista Nature Ecology&Evolution.

Para hacer esa comprobación, utilizaron los datos del censo de población de Utah a finales delo siglo XIX. Gracias la importancia que la fe mormona da a los registros genealógicos, los datos eran todo lo que un biólogo evolutivo podía desear.

A partir de ahí, realizaron un análisis detallado de todas los caminos genéticos que podrían haber tomado esos supuestos beneficios de la menopausia. No encontraron evidencias que sostuviesen ninguna de las tres teorías. El gozo de los investigadores en un pozo.

Las flechas entre fenotipos y “Fitness” con gradientes de selección. Las flechas entre genes y fenotipos son variaciones genéticas. Las flechas entre distintos genes son correlaciones genéticas. Puesto que la esperanza de vida postreproductiva de las mujeres no puede afectar directamente a un estado físico óptimo (“fitness”), la selección que influye en ello tiene que hacerlo de forma indirecta por otras vías. Estas vías se muestran aquí en los colores, de las que se han elegido tres: el rojo para la hipótesis de la abuela; el verde para la hipótesis de las diferencias de edad entre sexos; el amarillo para las diferencias de edad dentro del mismo sexo. En el mapa se muestra el Territorio de Utah tal y como era en 1851

¿Por qué? Para empezar, podría ser que no tengamos ni idea del asunto y ninguna de las hipótesis planteadas sea válida, aunque observaciones indirectas sugieren que alguna idea sí que tenemos.

Quizá ocurrieron, pero los movimientos migratorios entraron en escena

Los investigadores creen que una o más de estas hipótesis debió ser cierta en el pasado, pero se ha visto discontinuada por cambios en el ecosistema. Especialmente, y puesto que los datos se refieren al territorio de Utah a finales del siglo XIX, por la convulsión demográfica que supuso la migración masiva hacia el oeste americano, lo que conllevó en muchos casos la pérdida de apoyo y parentesco cuando los familiares se quedaron en sus lugares de origen, así como un alto índice de natalidad por la presión de poblar el territorio.

Esta explicación parece altamente probable, y a su vez es un ejemplo de por qué es tan difícil poner a prueba estas teorías. Existen grandes variaciones dentro de las distintas poblaciones de cada especie, y parece poco realista pensar que una foto fija de una población determinada pueda darnos una respuesta sobre cómo la selección natural ha favorecido o eliminado determinados rasgos de una especie.

Eso quiere decir, como explica Alan A. Cohen en su comentario sobre el estudio de Moorad y Walling, que probablemente si los autores hubiesen podido confirmar con sus resultados alguna de las tres hipótesis, esta hubiese sido cierta en el corto plazo, pero no hubiese sido del todo precisa para entender cómo la selección dio forma a la menopausia tal y cómo la conocemos.

Sobre la autora: Rocío Pérez Benavente (@galatea128) es periodista

El artículo La menopausia… ¿para qué sirve? Seguimos sin respuesta se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Energia edo partikula fluxu bat behatzeak fluxuaren noranzkoa alda dezakeela frogatu du UPV/EHUko ikerketa batek.

Gorputz beroenetik hotzenera joaten da bero-korrontea eta potentzial handienetik txikienera elektrizitatea sistema termodinamiko klasikoetan. Sistema kuantikoetan ere berdin gertatzen da, kasu honetan, baina, egoera aldatu daiteke eta energia eta partikula fluxua alderantzikatu behatzaile kuantiko bat sartuta. Hala frogatu du ikerketak.

Hasiera batean, akats bat zela pentsatu zuten ikertzaileek. Aldaketak aurkitzea espero zuten, baita garraioa eten zitekeela pentsatu, baina ez zuten uste fluxua erabat aldatuko zenik. Korrontearen noranzko aldaketak modu kontrolatuan egin daitezke. Behatzailea sistemaren zein lekutan sartzen den, fluxua aldatzea lortzen da. Gailuaren eremu jakin batzuetan, hala ere, noranzkoa ez da aldatzen behatzailea sartuta ere.

Objektu makroskopikoetan (ur-korrontea, esaterako) korrontea behatzeak ez dio uraren fluxuari inola ere eragiten eta termodinamika klasikoaren legeei jarraiki, alderik garaienetik baxuenera joango da. Gauza bera gertatzen da tenperatura-fluxuekin, gorputz beroenetik hotzenera ibiltzen da. Baita sistema elektrikoetan ere, potentzial handienetik txikienera joango da fluxua. Gailu kuantikoetan, alabaina, behatze-prozesuak, begiratzeak, sistemaren egoera aldatzen du eta korrontea noranzko batean ala bestean mugiarazteko joera handiagoa izan dezan eragin.

Sisteman behatzaile bat sartzeak oztopo egiten duela da gakoa, ura daraman hoditeria batean erretena ixtea bezala. Karga pilatzen hasten da eta, azkenean, beste noranzkoan joango da ura. Behatzaile kuantikoak sistemaren egoera aldatzen du eta, egoeraren arabera, korrontea edo energia kontrako noranzkoetan transmiti ditzake sistemak. Fisikaren funtsezko teoremarik ez da urratzen, beraz, ezta ezerezetik energiarik sortu ere.

Esperimentalki, zaila

Termoelektrizitatean, espintronikan, fotonikan eta detekzioan, besteak beste, erabilgarriak izan daitezkeen korronte injekzioaren noranzkoa kontrolatzeko aukera ematen duten garraio gailu kuantikoak diseinatzeko bidea eman dezake beroa eta partikulen korrontea kontrolatu ahal izateak. Urrun ikusten ditu aplikazio horiek Ángel Rubio ikertzaileak.

Ikuspuntu teorikoan oinarrituta egin dute ikerketa hau, non eredu xaloa proposatu eta teoria erraz frogatu daitekeen, energia eta entropia fluxu guztiak kontserbatzen baitira. Prozesua esperimentalki egitea, ordea, beste kontua da. Behatzaileak diseinatzeko mugak daude. Diseinatu beharko litzatekeen gailu mota egon badago eta egingarria litzateke, baina gaur egun ez dago modu kontrolatuan egiterik.

Egoera horretan, antzeko ideiak arakatzen dabiltza ikertzaileak, esperimentalki inplementatzeko aukera errealistak dituen beste mekanismo batzuen bila, behatzaile kuantikoen ordez erabili eta antzeko efektua lortzeko.

Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa: Energia «fluxuaren kontra» ibilarazi dute eskala kuantikoan, fisikaren legeekin kontraesanean erori gabe.

Erreferentzia bibliografikoa: R. Biele, C. A. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, A. Rubio. Controlling heat and particle currents in nanodevices by quantum observation. npj Quantum Materials 2, article number: 38 (2017). doi:10.1038/s41535-017-0043-6

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Los seres humanos hemos comido higos desde el origen de los tiempos. Quizás por ello aparece la higuera en varios relatos míticos de creación. En algunas religiones es sagrada y maldita en otras. El mismísimo Jesús de Nazaret, incluso, debió de maldecir una por no tener frutos: “¡Que nunca jamás coma nadie fruto de ti!” (Marcos 11: 12-14).

Ficus es el nombre en latín de la higuera y también del higo que, aunque lo parezca, no es un fruto sino un receptáculo de flores empaquetadas, una inflorescencia. Ficus es también el nombre científico del género -que agrupa a cerca de 800 especies- al que pertenece Ficus carica, nuestra higuera común. La mayor parte de sus especies comparten una característica: cada una de ellas ha coevolucionado con una especie de avispa de la familia Agaonidae. En virtud de la asociación -que comenzó hace al menos ochenta millones de años- entre la higuera y su correspondiente avispa, ésta poliniza las flores de la higuera a la vez que el higo proporciona a las avispas el cobijo en que reproducirse.

Una minúscula hembra de avispa (de unos dos milímetros de longitud) que va cargada de polen y transporta centenares de huevos fecundados, sale del higo en que ha nacido a través de una pequeña abertura llamada ostiolo. La hembra dispone de unas 48 horas para encontrar otra higuera de la misma especie que puede encontrarse a decenas de kilómetros de distancia, aunque –todo hay que decirlo- la higuera le facilita a la avispa la tarea, ya que emite un cóctel de sustancias químicas a la atmósfera cuyo rastro sigue aquélla con facilidad. Una vez alcanza el nuevo higo, penetra en su interior y avanza hasta la cavidad central distribuyendo el polen que lleva adherido. También deposita los huevos, uno en cada pequeña flor femenina; si la avispa es diligente puede llegar a poner más de doscientos huevos. Y después muere exhausta.

Los huevos fecundados crecen y completan su desarrollo alimentándose de las semillas. Los machos se desarrollan antes y perforan el higo en su interior en busca de las hembras para aparearse. Están dotados de fuertes mandíbulas, no tienen alas y son virtualmente ciegos. Tras fecundar a las hembras, mueren. Los pocos que llegan a salir del higo tienen una corta y miserable vida. Las hembras vuelan libres, presurosas, en busca de una nueva higuera donde todo volverá a empezar.

Los higos, una vez han sido abandonados por las avispas, aumentan de tamaño, adquieren un color rojizo y se llenan de azúcar. Se convierten así en un alimento atractivo. Dependiendo de la especie de Ficus, se alimentarán de ellos murciélagos, aves, monos u otros animales y después, al defecar, esparcirán las semillas, que podrán germinar y producir nuevas higueras.

En las zonas templadas las higueras dan dos o tres cosechas al año dependiendo del sexo de la planta. Pero en los trópicos hay higos “maduros” de manera permanente y sirven de alimento a más de un millar de especies de aves y mamíferos, a más que ninguna fruta. Juegan un papel ecológico crucial, pues sin higos muchas especies de animales se verían privadas de una importante fuente de alimento y podrían, incluso, llegar a desaparecer. Como consecuencia de ello, muchas otras plantas, cuyos frutos son también consumidos por esos animales, verían también disminuir sus posibilidades de dispersar las semillas.

La higuera es una rara planta, con un extraño -por falso- fruto. Pero ha proporcionado mucho alimento a los seres humanos y a una gran diversidad de otros animales. Por eso, sin higueras, muchas cosas en el Mundo serían diferentes.

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Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

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Una versión anterior de este artículo fue publicada en el diario Deia el 18 de junio de 2017.

El artículo Árbol sagrado, árbol maldito se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxue Razkin

Astrofisika

Neutroi izarren talka batek sortutako grabitazio uhinak eta argia batera neurtu dituzte lehenengoz Ameriketako Estatu Batuetako LIGO eta Italiako Virgo grabitazio uhinen behatokietan. 130 milioi argi urtera dagoen NGC 4993 izeneko galaxian gertatu da. Lehenengo aldia da grabitazio uhinen bidez atzemandako gertaera bat teleskopioaren bitartez berresten dutena. Aurkikuntza honek astrofisika arloa aro berri bat ireki duela diote adituek.

Elhuyarrek ere eman du informazio honen berri. Guztira lau aldiz behatu dituzte eta beti zulo beltzen talken ondorioz sortutakoak izan dira. Oraingo seinalea, ordea, uhin elektromagnetikoekin batera iritsi da, eta, beraz, ezin zen zulo beltzek sortutakoa izan, zulo beltzek ez baitute erradiazio elektromagnetikorik igortzen. Jasotako seinalea aurrekoetatik desberdina zen.

Biologia

AEBtako ekologoek egindako ikerketa batek dio itsasoetako babes guneen kudeaketa egokia eginez gero arrantzaleak ere garaile aterako direla. Ikerketa horren bitartez, ondorioztatu dute babes guneetan arrainak hobeto hazten direla. Horrez gain, arrainak zein planktona babes gune horietatik kanpora ateratzen direla ere, arrantzaleen onurako. Adituen aburuz, gakoa da arreta ekosistemetan jarri behar dela eta ez espezie zehatzetan, egin ohi den bezala.

Animaliak

Komodoko herensugea ez da egiazko herensugea, musker bat baizik. Hiru metroko luzera izan dezake eta 80 kg-ko pisua (zenbait iturriren arabera, 140 kg-tara hel daiteke). Desagertzeko arriskuan omen dago. Harraparia da; kosk egitean zauritu egiten du eta, harrapakinak alde egin arren, denbora laburrera hiltzen da. Orduan, aztarnak jarraituz, ia beti aurkitzen du harrapakinaren gorpua. Horretaz gain, oso hortz zorrotzak ditu baina ez omen du indar askorik egiten masailezurrekin. Odola ez gatzatzeko entzimak eta bakterio toxikoen multzo bat txertatzen dizkio harrapakinari kosk egiterakoan. Bakterioen eragina bat-batekoa ez denez, denbora igaro behar da infekzioa hedatu eta, ondorioz, heriotza gertatu arte.

Legenda eta zientzia uztartu ditu autoreak testu honetan. Diomedes heroi greziarra eta albatrostak dira kontakizun honen protagonistak. Hegaztien Diomedeidae familian, albatrosak daude. Albatros izen arrunta portugesezko alcatraz izenetik dator. Diomedes izan zen Ulisesekin batera Aquilesen bila joan eta bueltan ekarri zutena. Ulises eta Diomedes bihotzezko harremana izango zuten eta elkarri emango zioten laguntza gertaera guztietan. Sinbiosia zuten, albatrostek beste animaliekin duten antzera. Beste datu bitxi bat: albatrosak monogamoak dira bizitza osoan. Bietako bat hiltzen bada, bestea urteak luza daiteke beste bikote bat osatu eta ugaltzeko.

Emakumeak zientzian

Nobel Sariekin bueltaka, Argia aldizkariak kalkulu azkar bat egin du: 1901ean banatzen hasi zirenetik, ia 50 emakumek jaso dute Nobel saria. Guztira 900 saritu inguru izan dira eta horrek esan nahi du emakumeen portzentajea %6 ingurukoa dela. Marie Curie izan zen lehena eta bi aldiz lortu zuen gainera. Horren ondotik, sari gehienak literaturan, bakean eta medikuntzan jaso dituzte emakumeek, eta 2009a izan zen haientzat urterik “onena”: lehenengoz emakumezkoa izan zen ekonomian saritua, Elinor Ostrom, eta guztira bost emakume –eta zortzi gizon– zeuden sarituen zerrendan. Azken bi urteetan, ordea, ez da emakumerik ageri palmaresean.

Jennifer Doudna eta Emmanuel Charpentier izan ditugu aste honetako protagonistak. Ez dute Nobel Saririk lortu baina garatutako erramintak merezi zuen dudarik gabe. Zertaz ari garen? CRISPR/Cas9 teknikaz, hain zuzen. Modu eraginkor eta azkar batean genoma editatzeko aukera eskaintzen du aurkikuntza horrek, “bisturi molekular” bat bailitzan. 2015ean Zientzia eta Teknologiako Asturiasko Printzesa Saria lortu zuten bi zientzialariek teknika berritzaile hori garatzeagatik. Edizio genomiko honek aplikazio ugari ekarri ditu gainera. Zeluletan dauden geneen funtzioa ezagutzeko balio du, adibidez. Horretaz gain, geneen sekuentzia berrantolatzeko, gaixotasun larriek eragindako mutazio genetikoak zuzentzeko edota farmakologia alorrean aplikatzeko balio du.

Genetika

Giza geneen erregulazioaren atlasa sortu dute. Ehunez ehun, gene bakoitzaren espresio-maila aztertu dute (20.000 gene ingururena). Ehunetik ehunera dauden desberdintasunez gain, pertsonatik pertsonara daudenak ere aztertu dituzte. Gainera, geneen espresioan eragina duten DNA-zatiak ere identifikatu eta jaso dituzte atlasean. Geneen espresio-ereduak ehunez ehun ezagutzeak patologiak identifikatzeko balioko duela aurreikusi dute ikertzaileek.

Ingurumena

Bero uhartearen fenomenoari aurre egiteko neurriak hartzen ari dira zenbait hiri: material islatzaileak erabiltzea, zuhaitzak landatzea, garraioari lotutako moldaketak… Euskal Herrian halako efekturik ez dagoen arren, adituek ezinbestekotzat dute estrategiak globalki lantzea. Los Angelesen (AEB), adibidez, hainbat kaletako zoru beltzak zuri-grisaxkaz margotzen ari dira. Teknika berriarekin, hogei urtean batez besteko tenperatura bi gradu gutxitu nahi du bertako alkateak. Bero uhartearen fenomenoa ez da berria, baina, neurririk hartu ezean, 2100. urtean hirietako tenperaturak 7-8 gradu beroagoak izan daitezke.

Medikuntza eta osasuna

Azti ikerketa zentroak egin duen ikerketa baten arabera, kimioterapia jaso duten 151 lagunetatik %76k gustuan nahasmenduren bat jasan du, %63k aho lehortasuna du, %40k metal zaporea hartzen dio janariari, eta %35ek hotzarekiko sentiberatasun berezia du. Eta horrek guztiak eragin zuzena du apetituan, alegia, apetitu faltan. Gauzak horrela, egitasmo bat abiatu dute pazienteen “zentzumen nahasmendu” horiek antzemateko. Hortaz, minbizia dutenen “nutrizio desfasea” zehaztuko dute eta, ze motatako elikagaiak garatzea komeni den landu ere.

Mahatsetan eta ahabietan aurki daitezkeen konposatu fenolikoak dira resveratrola eta pterostilbenoa eta gorputzeko gantz-metaketa prebenitu dezakete. Ana Gracia Jadraqueren tesi ikerketa honek aztertu du de novo lipogenesian (dietarekin hartzen diren karbohidratoak gantz-azido bihurtzeko bide metabolikoa) esku hartzen duten entzimetako batean metilazio-mailan aldaketak eragiten ditu pterostilbenoak. Resveratrolak ez du de novo lipogenesiaren asaldura hori sortzen, baina gantz ehun zurian hainbat mikroRNAen erregulazioan aldaketak eragiten ditu.

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Asteon zientzia begi-bistan igandeetako atala da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna erreparatuz, Interneteko “zientzia” antzeman, jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

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Egileaz: Uxue Razkin Deiako kazetaria da.

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El pasado 14 de septiembre de 2017 se celebró la primera edición de Naukas Pro, en el que Centros de Investigación, Laboratorios, científicos de renombre o equipos de trabajo contaron con 20 minutos para explicar a un público general en qué consiste su trabajo.

3ª Conferencia: Javier Burgos, director gerente de la Fundación de Investigación Biomédica de Andalucía Oriental (FIBAO)

Javier Burgos habla sobre el alzheimer

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo Naukas Pro 2017: Javier Burgos y el alzhéimer se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Naukas Pro, en directo
2. Naukas Pro 2017: Carlos Briones y el origen de la vida
3. Naukas Pro 2017: Leni Bascones y los superconductores

Zelai lursaguek orain arte gizakiek bakarrik zituztela uste zen zenbait jarrera sozial dituzte. Liluragarria izateaz gain, guri buruz gehiago ikasteko eredu bihurtzen ditu honek. Isabel Pérez Castro Voles and the chemistry of love artikuluan.

Influentzia genetikoaren adibiderik harrigarrienak erakusten dute Nancy Segalek biki berdinekin egindako ikerketek. Ignacio Amigok elkarrizketatzen du Between science and fascination: An interview with Dr. Nancy Segal artikuluan.

Fotoi bakar batek molekula andanaren erreakzioa eragin dezan modua bada. Bai, Stark-Einsteinen legearen aurka doa, baina halakoa da DIPCko jendea. Polaritonic chemistry: One photon to rule them all.

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Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

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