Zientzia

mTOR kontzeptuak ez du zerikusirik jainko nordikoarekin, baizik eta neuronen arantza dendritikoen dentsitatearekin. Dentsitate honek zerikusia de autismoaren espektroko nahasmenduekin. JR Alonsok azaltzen du: mTOR and rapamycin in autism spectrum disorders

Zer zegoen Big Banga baino lehen? Zeozer bazen? Baldin bazen, unibertso ziklikoan bizi gara? Alastair Wilson hainbat posibilitate aztertzen ditu: How could the Big Bang arise from nothing?

Ia kimika modernoa bezain zaharra da elektrolisia. Lehen emaitza ikusgarriak 220 urte dituzte. Faradayk ezarri zituen legeak 1834an eta egun jarraitzen dute.  Baina, orain arte, hainbat gorputzen hurbilketaren bidez ikerketa ez da martxan jarri. Topologia da Faradayren legeetan zenbaki osoak agertzearen justifikazioa. DIPCren The role of topology in Faraday’s laws of electrolysis

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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Iñaki Milton Laskibar, Alfredo Martínez Hernández, Laura Isabel Arellano García y Maria Puy Portillo

Shutterstock / T. L. Furrer

 

Nos hemos habituado a que nos receten probióticos ante situaciones de estreñimiento o diarrea, para recuperar la composición saludable de la microbiota intestinal. Lo que casi nadie sabe es que los probióticos también podrían ayudarnos a pararle los pies a la obesidad, la diabetes y otros trastornos relacionados con el llamado “síndrome metabólico”.

Mantener y repoblar la microbiota intestinal saludable

Los probióticos, por definición, son microorganismos vivos/viables que al ingerirlos en cantidades adecuadas (normalmente en alimentos/suplementos) buscan producir efectos beneficiosos en el hospedador (persona que los ingiere). De hecho, el uso de probióticos como Lactobacillus o Bifidobacterium para el tratamiento de diferentes afectaciones gastrointestinales es una práctica común.

En este sentido, existen evidencias científicas solidas que respaldan el uso de estas cepas bacterianas para el tratamiento de la diarrea o el estreñimiento, así como complemento de tratamientos antibióticos. De esta manera, los probióticos ayudarían al mantenimiento y la recuperación de la composición de la microbiota intestinal saludable (eubiosis), la cual se ve afectada en las mencionadas situaciones.

El “órgano olvidado”

La microbiota intestinal hace referencia a la compleja comunidad de microorganismos (principalmente bacterias) que vive en nuestro intestino. De hecho, se le ha llegado a considerar el “órgano olvidado” dada la cantidad de microorganismos que la conforman (se cree que puede llegar a los 2 kg).

La importancia de la microbiota intestinal se debe a que, en situaciones fisiológicas, participa de forma relevante en la digestión y aprovechamiento de alimentos, síntesis de ciertas vitaminas, la regulación del sistema/respuesta inmune o en la producción de metabolitos bioactivos. Para ello, es necesario que su composición (riqueza y variedad de microorganismos) sea la adecuada.

De hecho, diversos factores como patrones dietéticos inadecuados (ricos en grasas y/o azúcares), estilos de vida sedentarios o el estrés afectan negativamente a dicho equilibrio, produciendo la disbiosis. En determinadas circunstancias, la riqueza y variedad de la microbiota se altera, mientras que la abundancia de microorganismos concretos cambia (principalmente aumentan los microrganismos que en exceso pueden resultar nocivos).

Microbiota intestinal y síndrome metabólico

Diferentes estudios han demostrado que la disbiosis está presente (bien como causa o como consecuencia) en las alteraciones que conforman el síndrome metabólico. Por ejemplo, habitualmente la microbiota de individuos obesos se caracteriza por tener una menor diversidad en comparación a la de individuos delgados. Además, la microbiota de personas obesas obtiene una mayor cantidad de energía de componentes de alimentos no digeribles, además de producir intermediarios proinflamatorios que afectan a diferentes órganos y tejidos (tejido adiposo e hígado, entre otros) produciendo alteraciones metabólicas.

Del mismo modo, se ha descrito que la microbiota de pacientes con enfermedades cardiovasculares presenta un mayor ratio de Firmicutes/Bacteroidetes y una menor abundancia de bacterias productoras de butirato (ácido graso de cadena corta con efecto antinflamatorio).

En el caso de la diabetes, la inflamación y alteración de la integridad intestinal propias de la disbiosis estarían relacionadas con el desarrollo tanto de la diabetes de tipo 1 (alterando la inmunidad adaptativa y la permeabilidad intestinal y favoreciendo la autoinmunidad contra las células β del páncreas) como de la diabetes de tipo 2 (el aumento de mediadores proinflamatorios alteraría el metabolismo de la glucosa, produciendo resistencia a la insulina).

También se han visto cambios de la composición de la microbiota en individuos con enfermedad del hígado graso, considerada la manifestación hepática propia del síndrome metabólico. En este caso, la microbiota se caracterizaría por tener menor diversidad microbial y abundancia de Bacteroidetes, así como una presencia mayor de bacterias productoras de etanol.

Utilidad de probióticos en alteraciones del síndrome metabólico

Considerando la relación existente entre la disbisosis y las alteraciones propias del síndrome metabólico, modular la composición de la microbiota intestinal mediante el uso de probióticos podría ser una estrategia terapéutica a tener en cuenta.

Por ejemplo, se ha visto que la administración de una mezcla de probióticos (Lactobacillus acidophilus La5 y Bifidobacterium lactis Bb12) reduce el peso corporal, así como los niveles de transaminasas y de colesterol total y LDL en pacientes con enfermedad de hígado graso no alcohólico.

Del mismo modo, la administración de probióticos de una sola cepa (Bifidobacterium breve B-3) ha mostrado reducir el tejido adiposo blanco y los niveles plasmáticos de hemoglobina glicosilada (marcador que se utiliza para el diagnóstico de diabetes/prediabetes) en pacientes con sobrepeso.

Se han descrito efectos similares en otro estudio donde pacientes obesos fueron sometidos a una dieta hipocalórica suplementada con queso enriquecido en un probiótico (Lactobacillus plantarum TENSIA). En este caso, la reducción producida por la dieta hipocalórica en el índice de masa corporal y la presión arterial fueron todavía mayores en los sujetos que recibieron el probiótico. Estos resultados sugieren que los probióticos podrían servir tanto en la prevención como en el tratamiento (como intervención complementaria) de las alteraciones relacionadas con el síndrome metabólico.

En cuanto a los mecanismos de acción implicados en los efectos anteriormente mencionados, se ha descrito que los probióticos pueden aumentar la riqueza/variedad microbial saludable, reducen el crecimiento de bacterias patógenas, regulan el control del apetito (a través del eje intestino-cerebro), mejoran la integridad/función de barrera intestinal (reduciendo la inflamación) y regulan el metabolismo de la glucosa y los lípidos.

En resumen, la evidencia disponible indica que el uso de probióticos puede ser de interés para algo más que el tratamiento del estreñimiento o la diarrea. En este sentido, investigar posibles combinaciones de bacterias probióticas podría resultar en tratamientos más efectivos. Para ello, la bioinformática y la metagenómica podrían ser herramientas útiles.

Del mismo modo, también podría resultar de interés investigar sobre los posibles beneficios de los parabióticos (probióticos no-viables) y los postbióticos (metabolitos producidos por bacterias probióticas) en la prevención y/o tratamiento de las alteraciones previamente mencionadas. De hecho, la utilización de estos tratamientos solventaría una de las limitaciones del uso de los probióticos, que es la de administrar microorganismos vivos.

Finalmente, cabe destacar que los estudios/resultados mencionados anteriormente sugieren que el consumo habitual de alimentos que contienen probióticos (tales como yogur, chucrut, kimchi o kombucha) podría ser recomendable para la prevención de las alteraciones relacionadas con el síndrome metabólico.

Sobre los autores: Iñaki Milton Laskibar es investigador postdoctoral en el Cardiometabolic Nutrition Group, IMDEA Alimentación, e investigador en el Centro de Investigación Biomédica en Red de la Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición (CiberObn),UPV/EHU; Alfredo Martínez Hernández es director de Precision Nutrition and Cardiometabolic Health Research Program y Cardiometabolic Nutrition Group, IMDEA; Laura Isabel Arellano García es estudiante Nutrición y Salud, UPV/EHU y Maria Puy Portillo es catedrática de nutrición, Centro de Investigación Biomédica en Red de la Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición (CIBERobn), UPV/EHU

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo ¿Sirven los probióticos para tratar el síndrome metabólico? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Marta Macho

Germaine Benoit 1901eko urriaren 9an jaio zen Parisen. Alaba bakarra zen. Lehen Mundu Gerraren amaieran, 1918. eta 1919. urteen artean, Germainek bi batxilergo eskuratu zituen. 1920an, Fisika, Kimika eta Natur Zientzietako ziurtagiria lortu zuen, Medikuntza eta Kimika ikasketetarako prestakuntza. Ondoren, Kimika Aplikatuko Institutuan matrikulatu zen, Kimikako Eskola Nazionala izango zena, eta hiru urtez joan zen bertara. 1923an, Ingeniaritza Kimikoan graduatu zen eta, 1922. eta 1936. urteen artean, beste bost titulu akademiko lortu zituen kimikan eta biologian.

1924ko ekainaren 1ean, Ernest Fourneau (1872-1949) kimikari eta farmazeutikoak zuzendutako kimika terapeutikoko laborategian laguntzaile gisa sartu zen Pasteur Institutuan. Ikertzaile horrek anestesikoen aurkikuntzan eta suraminaren sintesian parte hartu zuen. Kimika terapeutikoa farmakoen azterketaz arduratzen den kimikaren atala da, eta helburua egituraren, erreaktibotasunaren, propietate fisiko-kimikoen eta jarduera biologikoaren arteko erlazioa zehaztea du. Espezialitate horren helburua da farmako seguruagoak eta sendatzeko propietate eraginkorragoak dituztenak diseinatzeko oinarriak ezartzea.

Irudia: Germaine Benoit (1901-1993) ikertzailea laborategian 1925. urtean. (Irudia: Pasteur Institutua)

Germaine Benoitek aurrera egin zuen kimikari gisa Institutuan; besteak beste, honako hauek aztertu zituen: zenbait produktuk nerbio-sistema sinpatikoaren estimulazioan duten eragina, baita nerbio-sistema autonomoak nahi gabe ekintza ugari erregulatzen dituen zatia ere, hala nola muskulu lisoen uzkurdura edo guruin batzuen jariaketa. Germainek malariaren eta loaren gaixotasunaren sintometan eragiteko aukera ematen duten molekulak identifikatu zituen. Ingeniariak Ingeniaritza Kimikoari egindako ekarpen garrantzitsuen artean, sendagaien aurkikuntza eta garapena nabarmentzen da, besteak beste, orsanina (artseniko pentabalentearen deribatu bat) eta errodokina (kinolinatik eratorritako sendagaia). Droga horiek paludismoaren tratamendu gisa erabili ziren, ordura arte erabilitako sendagaiak baino askoz eraginkorragoak baitziren.

Hamar urte geroago, 1934an, Medikuntza Akademiaren Louis Saria jaso zuen farmako sinpatikomimetikoei buruzko ikerketagatik. Sendagai horien propietateek nerbio-sistema sinpatikoaren estimulazioa imitatzen dute, hau da, bihotz-erritmoa bizkortzen dute, arnasbideak zabaltzen dituzte eta odol-hodiak uzkurtzen dituzte.

Germainek doktoregoa lortu zuen zientzia fisikoetan 1942an, Préparation et propriétés physiologiques de quelques Hydroxy-Alcoyl-Hydrazines tesiarekin. Tesia hidrazinaren konposatuen ingurukoa zen; industria farmazeutikoak tuberkulosiaren aurkako sendagai gisa erabiltzen ditu. Urtebete geroago, laborategiko buru izendatu zuten Pasteur Institutuko Kimika Terapeutikoko Zerbitzuan. Ohorezko Legioko Dama izendatu zuten 1947an.

1960an, Daniel Bovet farmakologoak (1907-1992) Germaine Benoit gonbidatu zuen berarekin lan egitera Erromako Instituto Supériore di Sanità institutuan. Bovetek Germainerekin kointziditu zuen Pasteur Institutuko Kimika Terapeutikoko Laborategian 1929. eta 1938. urteen artean. 1957an, farmakologoak Fisiologia edo Medikuntzako Nobel Saria jaso zuen, «gorputzeko substantzia batzuen eragina eragozten duten konposatu sintetiko batzuen inguruan egindako aurkikuntzengatik, eta, bereziki, sistema baskularretan eta muskulu eskeletikoetan duten eraginagatik».

Hurrengo urtean, 1961ean, Germaine Albert Funke (1901-1982) biologoarekin ezkondu zen, hura ere Pasteur Institutuko Kimika Terapeutikoko Zerbitzuko laborategiko burua. Hainbat urtez lan egin zuen harekin (Bovetekin ere ikertzen zuen Italian).

Germaine Benoitek 1962an hartu zuen erretiroa, hark eta Albert Funkek Italiako egonaldia amaitu zutenean. Parisen hil zen 1983ko apirilean.

Egileaz:

Marta Macho Stadler (@Martamachos) UPV/EHUko Matematikako irakaslea da eta Kultura Zientifikoko Katedrak argitaratzen duen Mujeres con Ciencia blogaren editorea.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2021eko abenduaren 24an: “Germaine Benoit, la ingeniera química que sintetizó medicamentos contra enfermedades infecciosas“.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Fuente: Wikimedia Commons

A comienzos del siglo I d.C. el geógrafo e historiador griego Estrabón escribió el Tomo XVII de su obra magna Geografía, donde dedica una gran parte a su periplo por Egipto. Pero este texto incluye un párrafo bastante curioso:

Al pie de las pirámides se encuentran, amontonados, trozos de las piedras que saltaban de los bloques al cortarlas. Estos pedazos de piedras contienen otras más pequeñas que tienen la forma y el tamaño de lentejas. Algunas se distinguen porque tienen la forma de los granos de cebada a los que se les ha quitado la mitad de la corteza. Dicen que lo que quedaba de la comida de los obreros ha petrificado y esto no es improbable. De hecho, en mi país de origen, en una llanura, hay una larga colina que está llena de piedras en forma de lenteja, de piedra porosa.

Estrabón dejó por escrito la extrañeza que le produjeron las marcas redondeas que presentan algunos de los bloques con los que construyeron las pirámides y que le recordaban a lo que había visto en su tierra natal, lo que actualmente es el norte de Turquía. Buscando una explicación, se hizo eco de una popular historia que contaban los campesinos egipcios que vivían en los alrededores. Estos decían que se trataba de las lentejas que comían los obreros que construyeron las pirámides, ya que, cuando se les caían encima de los bloques con los que estaban trabajando, el sol abrasador las resecaba hasta el punto de llegar a fundirlas con las rocas.

Aspecto externo del caparazón fósil de un Nummulites de Punta Galea, Bizkaia. Barra de escala = 2,5 cm. Foto: Blanca María Martínez

Sin duda es una bonita leyenda, pero hay una explicación científica para estas estructuras redondeadas que aparecen en las rocas con las que se construyeron las pirámides de Egipto. Y en este caso se trata de restos fósiles de unos organismos muy particulares, los foraminíferos.

Los foraminíferos son unos microorganismos unicelulares que viven exclusivamente en agua marina y han colonizado todos los medios oceánicos, desde los estuarios hasta las zonas marinas profundas. Actualmente, son uno de los principales componentes del plancton, pero también hay muchas especies que presentan una forma de vida bentónica, es decir, que habitan tanto dentro como sobre el sedimento del fondo marino.

Secciones ecuatoriales (cámaras con formas subrectangulares) y sección axial (cámaras con formas subtriangulares) de varios fósiles de Nummulites preservados en la roca ornamental “caliza de Sant Vicenç”, Barcelona. Barra de escala = 0,5 cm. Foto: Blanca María Martínez

Una de las principales particularidades de los foraminíferos es que segregan un caparazón generalmente carbonatado para proteger el núcleo de su célula. Este caparazón va aumentando de tamaño según crece el organismo y lo hace de una forma particular, añadiendo nuevas cámaras. Y no me refiero a que se compren un nuevo aparato fotográfico, sino a que cada vez que el ejemplar crece, desarrolla un espacio vacío más grande para poder cubrir su núcleo. Este espacio se denomina cámara de habitación y está separada de la anterior por un tabique cada vez más grueso, pero ambas permanecen conectadas por un pequeño poro o agujero denominado foramen y que da nombre a todo el grupo faunístico. Para explicarlo más fácil, voy a utilizar un símil. Sería como si nosotros, al nacer, viviésemos en una única habitación adaptada a nuestro tamaño. Cuando crecemos construimos una nueva habitación con un tamaño mayor y con paredes cada vez más gruesas, pero conectada con la habitación anterior por una pequeña ventana siempre abierta. Además, debido a este crecimiento por agregación de cámaras, los caparazones de los foraminíferos adquieren formas muy variadas, desde circulares a alargadas. Y cuando el organismo muere, este caparazón mineralizado acaba acumulándose en el sedimento del fondo marino, enterrándose poco a poco. Así, pasado el tiempo, podría llegar a convertirse en un fósil.

Foto de detalle de una sección ecuatorial (cámaras con formas subrectangulares) de un fósil de Nummulites presente en la roca ornamental “caliza de Sant Vicenç”, Barcelona. Barra de escala = 0,25 cm. Foto: Blanca María Martínez

Pues en las rocas de las pirámides de Egipto encontramos los fósiles de unos foraminíferos pertenecientes a un género ya extinguido llamado Nummulites. Los ejemplares de este género fueron muy comunes en los mares cálidos y poco profundos que se desarrollaron en toda el área Mediterránea desde finales del Paleoceno hasta comienzos del Oligoceno, hace entre unos 59 y 30 millones de años. Y una de sus principales características es que desarrollaron un caparazón con forma discoidal cuyo tamaño oscilaba entre apenas unos milímetros y varios centímetros de diámetro. Por tanto, no es extraño que los antiguos egipcios confundieran estos fósiles con lentejas petrificadas. En cuanto a la alusión de Estrabón a los granos de cebada, es debida a que, dependiendo del corte que se le aplique a la roca y, por tanto, al caparazón fósil, se puede observar la morfología de las cámaras: forma subrectangular en sección ecuatorial (perpendicular al eje de enrollamiento de las cámaras) y forma subtriangular en sección axial (paralela el eje de enrollamiento).

Sección axial (cámaras con formas subtriangulares) del fósil de un Nummulites preservado en la roca ornamental “Crema Marfil”, Valencia. Barra de escala = 2 cm.

Y para terminar con las similitudes, el término Nummulites significa pequeña moneda, ya que el nombre del género le fue dado por su forma discoidal. Incluso, los beduinos actuales llaman a estos fósiles los dólares del desierto.

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo Monedas de piedra se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Esther Blanco–Rayón, Ionan Marigómez, Urtzi Izagirre

Jarduera antropogenikoek sortutako kutsadurak mundu osoko itsas ekosistemei mehatxu egiten die etengabe. Kostaldeko ekosistemak bereziki kaltetuak izan dira, organismoen osasuna, biodibertsitatea eta ekosistemen funtzionamendua mehatxatzen dituzten isurketa kroniko eta isuri akzidental moduko gorabeherei aurre egiten baitiete. Testuinguru honetan, itsas baliabideen kontserbazio eta kudeaketa sostengarria bideratzeko, ezinbestekoa jo da itsas kutsadura ebaluatzea.

Gaur egun, badakigu kutsadurarena ez ezik, itsas ekosistemek eta organismoek barne- eta kanpo-faktoreen eragina ere jazo dezaketela. Esate baterako, prozesu ekologikoak zein euren arteko elkarreragina, arrantza, klima-aldaketa, habitaten aldaraztea eta eutrofizazioa estres-eragile aski ezagunak dira. Hori dela eta, itsas ekosistemetan kutsatzaileek dituzten efektuak ebaluatzeko estrategia ezberdinak garatu dira munduan zehar, kostaldeko monitorizazio-programak barne. Horietako bat da muskuiluak begirale gisa erabiltzea.

Muskuiluek organismo begirale gisa duten baliotasuna euren ezaugarri biologiko eta ekologikoetan datza. Izan ere, jarduera metaboliko baxua duten animalia sesil iragazleak dira eta ehunetan dituzten poluitzaileen kontzentrazioek kutsaduraren magnitudea zehaztasunez isla dezakete. Beraz, biomonitoreak dira. Hau da, kutsatzaileak metatzeko gaitasuna duten organismoak dira.

1. irudia: Mytilus edulis muskuiluaren oskolak. (Argazkia: Pallbo – domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikipedia)

Biomarkatzaile kontzeptua aurrenekoz medikuntza diagnostikoan aplikatu zen, gizakien kondizio edo gaixotasun jakin baten adierazle gisa; eta 1990. hamarkada hasieran erakargarria oso bilakatu zen ingurumen-toxikologia arloan. Horren ondorioz, ingurumen-biomarkatzaileei aipamena egin dieten argitalpen zientifikoen kopurua urtero % 12 hazten joan da 2000tik aurrera, eta Web of Science (2019) plataformaren arabera munduan 1.000 ikerlan baino gehiago argitaratzen ari dira urtero.

Ingurumen-toxikologiaren arloan biomarkatzaileak maila biokimiko, maila zelular edo ehun-mailan erdietsitako neurriak dira. Alerta goiztiarreko erantzun horiek konplexutasun biologiko maila baxuetan gertatzen dira aurki eta antolakuntza biologiko maila konplexuagotan poluitzaileek epe luzean eduki ditzaken eragina iragartzeko abagunea eman diezagukete. Biomarkatzaile bakar batek berez bere aldetik poluitzaileen presentziaz zein horren ondorio biologikoez informazio partziala baino ematen ez duenez, maila biologiko ezberdineko biomarkatzaile-multzoa erabiltzea gomendatu da.

Monitorizazio-programak eta muskuiluak

Monitorizazio-programa ingurumen-kalitatearen parametroen azterketa sistematiko errepikatua da, kokapen geografiko mugatuan eta zenbait urteetan zehar uretan, sedimentuetan edo eta biotan burutzen dena. Ingurumenean kutsatzaileak nahaste konplexu gisa agertzen dira, eta horrek biotaren gain duten toxikotasunaren ebaluatze zehatza konprometitzen duenez, Europan nagusiak diren JAMP (Joint Assessment and Monitoring Program), MED POL (Mediterranean Pollution Monitoring Programme) eta HELCOM (Baltic marine environment protection commission edo Helsinki commission) itsas monitorizazio-programetan, poluitzaileen aurrean erakutsitako konplexutasun biologiko ezberdineko erantzun biologikoak ebaluatu beharra dago.

Kutsaduraren monitorizazio-programetan efektu biologikoak atzemateko erabiltzen diren organismoei “begirale” izena ipini zaie, euren artean erabilienak muskuiluak dira, euren ezaugarri biologiko eta ekologiko direla eta. Jarduera metaboliko oso baxua duten animalia sesil iragazleak izanik, ehunetan dituzten poluitzaileen kontzentrazioek ingurumen kutsaduraren magnitudea zehaztasunez isla dezakete. Are gehiago, ingurumen-baldintzen tarte zabal itzela jasateko gaitasuna dute. Aldi berean, ez dira ingurumen- eragilendako soraioak. Halaber, zelaian biltzea eta laborategian mantentzea erraza izateak saiakuntzan muskuiluen erabilpenaren hedatze zabala ekarri du. Ondorioz, euren biologiaz asko badakigu. Azkenik, oso hedatuta daude munduan zehar eta ikuspegi ekonomikotik ere oso garrantzitsuak dira.

2. irudia: ikuspegi ekonomikotik garrantzitsuenak diren muskuiluen espezieen banaketa biogeografikoa (Gosling, 2004-tik egokitua). (Iturria: Ekaia aldizkaria)

Poluitzaile eta faktore naturalen arteko elkarreraginek edota faktore naturalen artekoek poluitzaileei aurre egiteko erantzun biologikoen interpretazioaren fidagarritasuna kolokan jarri dezakete monitorizazio-programetan. Nahiz eta momentuz ikerketa gutxi batzuk alor horretan murgildu diren, ekarpen handia ekarri dute. Laburbilduz, tenperaturak, gazitasunak, urtaroek, gametoen garapen-faseek (sexuak ez), laginketa osteko manipulazioak, muskuiluen kokapenak marearteko zonaldean, tamainak eta espezieak, eta esperimentuetan elikadura-estrategiak biomarkatzaileen gain eragina dutela zehaztu da. Ezagutza honen ondorioz, jardunbide batzuk proposatu izan dira nahaste-faktoreen eragina saihesteko:

1.  muskuiluak udaberriaren hasieran edo udazkenean biltzea (errunaldiaren zein neguko metabolismo baxuaren eragina ahal den neurrian saihestu ahal izateko);
2. muskuiluak 0 itsasaldi-markatik ahalik eta gertuen biltzea;
3.  tamaina bereko muskuiluak erabiltzea (kontsentsuzko tamaina Europan 3,5-4,5 cm);
4. espezie berdina erabiltzea;
5. muskuiluen ugal-zikloa kontutan edukitzea;
6. laginketan in situ disekzionatzea ahalik eta lasterren, eta
7. laborategiko esperimentuetan, epe luze zein epe laburrekoetan, muskuiluak mantentzeko jaki gisa mikroalga biziez elikatzea.

Aurrerapauso nabarmenak eman arren, biomarkatzaileen aldakortasun naturala hobeto ulertzeko ikerlan gehiago burutu behar dira. Halaber, biomarkatzaile gain nahaste-faktoreek eduki dezaketen eragina hobeto ezagutzea ezinbestekoa da monitorizazio-programetan eta baita laborategiko esperimentu toxikologikoetan ere. Honek ahalbidetuko du muskuiluak behar bezala erabiltzeko beharrezkoak diren jardunbide egokienak garatzea. Eta, hauek, bermatuko lukete muskuiluen  oinarritutako monitorizazio-programen datuak eta esperimentu toxikologikoen emaitzak euren artean konparagarriak izatea.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia, ale berezia 2020
• Artikuluaren izena: Kutsadurari aurre egiteko muskuiluen erantzun biologikoak eta euren aldakortasun naturala.
• Laburpena: Itsas baliabideen kontserbazio eta kudeatze sostengarrirako ezinbesteko beharrizan gisa antzeman da itsas kutsadura ebaluatzea. Muskuilu begiraleek poluitzailei aurka egiteko erakusten dituzten biomarkatzaile izeneko erantzun biologikoak oinarri duten monitorizazio-programak itsas ekosistemen osasuna ebaluatzeko tresnatzat aitortu dira. kutsatzaile eta faktore naturalen arteko zein faktore naturalen euren arteko elkarreraginak direla-eta, poluitzailei emandako aurkako erantzun biologikoak interpretatzea zaila izan daiteke. Biomarkatzaileen aldakortasun naturala nondik nora doan eta poluzioaren efektu biologikoaren ebaluazioan ematen den aldakortasun horrek biomarkatzaileen interpretazio zuzenari nola eragin diezaiokeen zehazteak garrantzi itzela du. Lehen aurrerapausoak eginda dauden arren, biomarkatzaileen aldakortasun naturala guztiz ulertzeko ikerketek urrutiago jo beharra dute. Horrela, ebaluazio-jarraibideak garatu ahal izango ditugu. Jarraibide horiek itsas poluzioaren monitorizazioan begirale gisa eta ur-toxikologian saiakuntza-animalia gisa erabili ohi diren muskuiluei aplika dakiekeen biomarkatzaile anitzeko hurbilketa eraginkorra sustatuko lukete. Berrikuspen honek muskuiluen biologiari buruz eta biomarkatzaile eta euren aldakortasun naturalari buruz egun dugun ezagutzaren funtsezko oinarriak azaltzea du helburu.
• Egileak: Esther Blanco–Rayón, Ionan Marigómez, Urtzi Izagirre
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 163-188
• DOI: 10.1387/ekaia.21101

Egileez:

Esther Blanco–Rayón, Ionan Marigómez eta Urtzi Izagirre EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Zoologia eta Animalia Zelulen Biologia Saileko eta Plentziako Itsas Estazioko (PiE) ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

 

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Supongo que prácticamente todo el mundo conoce el drama romántico Don Juan Tenoriopublicado en 1844 por José Zorrilla. Las personas que tenemos cierta edad recordamos que se representaba cada día 1 de noviembre, el día de Todos los Santos, como homenaje a los difuntos que tienen un especial protagonismo en la obra.

Salvador Dalí, Cinco bocetos de vestuario para Don Juan Tenorio (Boceto para la escenografía de «Don Juan Tenorio»), 1950. Fuente: Museo Reina Sofía.

 

La acción transcurre en Sevilla, en 1545. Estamos en la noche de Carnaval. Un año antes, Don Juan Tenorio, el protagonista de la obra, y su rival, Don Luis Mejía, habían realizado una doble apuesta. Con ella se trataba de decidir, en el término de un año, quién de los dos había salido victorioso en más duelos y quién había seducido a más mujeres. Transcurrido ese tiempo los dos personajes se encuentran en la Hostería del Laurel, en Sevilla, donde comparan los resultados de sus “hazañas”. Rescatamos un fragmento de ese encuentro en el que presentan las conclusiones de la apuesta (escena XII del acto primero):

• Don Luis: Razón tenéis en verdad. Aquí está el mío: mirad, por una línea apartados traigo los nombres sentados para mayor claridad.

• Don Juan: Del mismo modo arregladas mis cuentas traigo en el mío: en dos líneas separadas los muertos en desafío y las mujeres burladas. Contad.

• Don Luis: Contad.

• Don Juan: Veinte y tres.

• Don Luis: Son los muertos. A ver vos. ¡Por la cruz de San Andrés! Aquí sumo treinta y dos.

• Don Juan: Son los muertos.

• Don Luis: Matar es.

• Don Juan: Nueve os llevo.

• Don Luis: Me vencéis. Pasemos a las conquistas.

• Don Juan: Sumo aquí cincuenta y seis.

• Don Luis: Y yo sumo en vuestras listas setenta y dos.

• Don Juan: Pues perdéis.

• Don Luis: ¡Es increíble, don Juan!

• Don Juan: Si lo dudáis, apuntados los testigos ahí están, que si fueren preguntados os lo testificarán.

• Don Luis: ¡Oh! y vuestra lista es cabal.

• Don Juan: Desde una princesa real a la hija de un pescador, ¡oh! ha recorrido mi amor toda la escala social. ¿Tenéis algo que tachar?

• Don Luis: Sólo una os falta en justicia.

• Don Juan: ¿Me la podéis señalar?

• Don Luis: Sí, por cierto, una novicia que esté para profesar.

• Don Juan: ¡Bah! pues yo os complaceré doblemente, porque os digo que a la novicia uniré la dama de algún amigo que para casarse esté.

• Don Luis: ¡Pardiez que sois atrevido!

• Don Juan: Yo os lo apuesto si queréis.

• Don Luis: Digo que acepto el partido. ¿Para darlo por perdido queréis veinte días?

• Don Juan: Seis.

• Don Luis: ¡Por Dios que sois hombre extraño! ¿Cuántos días empleáis en cada mujer que amáis?

• Don Juan: Partid los días del año entre las que ahí encontráis. Uno para enamorarlas, otro para conseguirlas, otro para abandonarlas, dos para sustituirlas, y una hora para olvidarlas. Pero, la verdad a hablaros, pedir más no se me antoja porque, pues vais a casaros, mañana pienso quitaros a doña Ana de Pantoja.

Vamos a fijarnos en la última frase de Don Juan:

Partid los días del año entre las que ahí encontráis. Uno para enamorarlas, otro para conseguirlas, otro para abandonarlas, dos para sustituirlas, y una hora para olvidarlas.

¿Es razonable lo que dice? Es decir, a pesar de la arrogancia, ¿sus números encajan? Repasemos esas cantidades. El galán invierte 5 días en: “enamorar” (1 día), “conseguir” (1 día), “abandonar” (1 día) y “sustituir” (2 días) a cada mujer 5 días. Como en su lista había 72 mujeres, son en total 72 x 5 = 360 días. Además, emplea una hora para olvidar a cada mujer; es decir, 72 x 1 hora = 72 horas = 3 días.

Es decir, según los datos proporcionados, ha precisado 363 días para “burlar” (así denomina Don Juan su dudosa “hazaña”) a esas 72 mujeres… una cuenta bien precisa, ¡e incluso le quedan un par de días para descansar!

Nota 1

Esta cita me la hizo llegar un amigo, el matemático José Ignacio Royo, hace ya algunos años. El descubridor de esta simpática anécdota fue su abuelo, que se entretuvo en comprobar la supuesta veracidad de los números citados en este diálogo. 

Nota 2

En el video anterior se reproduce la escena de la apuesta. Se trata de la adaptación para televisión (1952) de la obra de José Zorrilla, basada en la representación del texto que se hizo en 1949 en el Teatro Nacional María Guerrero de Madrid. El director del montaje teatral, Luis Escobar, propuso a Salvador Dalí que realizase los decorados y el vestuario de la obra, que más tarde fueron aprovechados para el rodaje de la película. Aunque la calidad no es muy buena, puede verse a unos estupendos actores (Enrique Diosdado, Mari Carmen Díaz de Mendoza, José María Rodero, Carmen Seco, Rafael Alonso, Pablo Álvarez Rubio, Adolfo Marsillach y Gaspar Campos, entre otros) y apreciar el arte de Salvador Dalí.

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 Los números en la apuesta de Don Juan Tenorio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

2019an, eta ikertzaileen harridurarako, Gabongo parke natural batean hainbat txinpantzek eta gorilek borroka latzak izan zituzten. Horien abiapuntua baliabideen eskasian egon daitekeela proposatu dute zientzialariek, baina, momentuz, ez dute behin-betiko azalpenik aurkitu.

Gizakioi gauza bitxi bat gertatzen zaigu primateei begiratzen diegunean. Aurrean jarri eta duela milioika urteko oroitzapenen islak bueltatzen dituen ispilu baten aurrean jartzearen antzekoa da. Eboluzioaren bidezidorrean bidaide izan ditugun espezie horietan ikusi nahi ditugu, sarritan, geure espeziearen ezaugarririk politenak, baina baita txarrenak ere. Zuhaitz ebolutiboan gertueneko ahaideak izanda, erraza da konparaketa horietan erortzea. Are gehiago, giza eboluzioa ikertzeko erabiltzen dira ere txinpantzeak, bereziki oihanean ez baizik sabanan bizi diren populazioak.

1. irudia: Gorilak talde txikietan antolatu ohi dira, ar dominante baten inguruan. (Argazkia: Greg Gollin / Unsplash)

Hain justu horregatik, horren gertukoak izateagatik, espezie horiek guretzat krudeltasunaren adierazle izan daitezkeen portaeratan murgilduta irudikatzea gogorra egiten zaigu, gizakien artean ere krudeltasuna aise zabalduta dagoela jakitun izan arren. Seguruenera sentimendu hori izan zuten 2019an Gabongo Loango parke naturalean gertaera guztiz bereziak behatu zituzten ikertzaileek. Behin ez baizik bitan ikusi zituzten horrelako pasarteak; gainera, antzeko emaitzekin.

Afrikako beste leku askotan bezala, parke natural horretan gorilek (Gorilla gorilla) eta txinpantzeek (Pan troglodytes) lurraldea partekatzen dute; normalean, aparteko arazorik gabe. Biak ala biak primateak izan arren, haien aldeko aldeak badira, noski. Gorilak talde txikietan mugitu ohi dira, ar dominante baten inguruan, nahiko modu baketsuan. Txinpantzeen artean, ordea, maizago gertatzen dira erasoak eta indarkeria. Arren artean lurraldearen kontrolaren gaineko borrokak askotan gertatzen dira. Baina normalean eraso horiek haien espeziekoen artean gertatzen dira, eta gorilekin ez da arazo askorik izaten. Are gehiago, ikertzaileek diotenez, bi espezietako kideen arteko jolasak ere behatu dituzte aurretik.

Alabaina, 2019ko otsailean gauzak erabat okertu ziren, eta ordura arteko bizikidetza erabat apurtu zen. Osnabrückeko Unibertsitateko eta Alemaniako Antropologia Ebolutiborako Max Planck Institutuko zientzialariek ikusi ahal izan zutenez, hogei bat txinpantzek bost gorilari eraso egin zieten. Behatutakoa Scientific Reports aldizkarian jaso dute. Bertan diotenez, naturan bi espezie horien artean halako portaera behatzen den aurreneko aldia litzateke hau.

“Hasiera batean txinpantzeen oihuak baino ez genituen entzun, eta uste genuen aldameneko txinpantze komunitateetako kideekin izandako topaketa tipikoa zela”, azaldu du prentsa ohar batean Lara M. Southern ikertzaile nagusiak. “Baina gero bular kolpeak entzun genituen, gorilek egin ohi duten erakustaldia, hain justu. Orduan konturatu ginen bost gorilekin izandako topaketa bat zela”.

Gorilen taldean ar dominante bat, hiru eme eta kume bat zeuden. Ia ordubete iraun zuen liskarrak. Helduek haien buruan defendatu zituzten, eta baita kumea ere. Halere, txinpantzeen taldea, kide gehiago zituena, nagusitu zen. 52 minutu iraun zituen borrokaren ondorioz, txinpantzeek gorila kumea harrapatu, kolpatu eta hil egin zuten.

Ez zen izan urte horretan jazotako antzeko gertakari bakarra. Abenduan beste antzeko liskar gogor bat errepikatu zen: 27 txinpantze sei gorilaren aurka borrokatu ziren ia 80 minutuz. Kasu horretan ere, txinpantzeek gorila kume bat akabatu zuten. Lehen kasuan ez bezala, hiltzeaz gain, oraingoan txinpantze batzuek hildako kume hori jan egin zuten. Komeni da gogoratzea gorilak batez ere belarjaleak direla, baina txinpantzeak orojaleak direla.

2. irudia: 2019an Loangoko parke naturaleko txinpantzeak birritan borrokatu ziren gorilen aurka, eta bietan irabazle atera ziren. (Argazkia: LCP, Lara M. Southern)

Nolatan suertatu ziren ba galtzaile gorilak, indartsuagoak izanda? Beste hainbat kasutan bezala, hemen gakoa elkarlana izan dela uste dute ikertzaileek. Txinpantzeak gai dira koalizioan aritzeko, eta horrela jarduten dute ere erasoak egiterakoan.

Ezohiko gertakaria

Ikertzaileen arabera, baliabide mugatuen gaineko konpetentzia izan daiteke bi espezieen arteko gerra hori abiatu zuena. Espezie desberdinen arteko horrelako gertakariak aztertzerakoan, adituek bi markoren arabera saiatzen dira fenomenoak interpretatzen: harrapakaritza eta konpetentzia. Kasu honetan, kontua da ea txinpantzeek gorila kume horiek nahita ehizatu nahi izan zuten, ―hau da, harrapakaritza modu aktiboan egin zuten―, ala talka hori baliabideekiko konpetentziaren ondorioa izan ote zen.

Onartu dute oraindik ez dutela garbi zergatik gertatu talka hori, baina argi dute ez dela ohiko harrapakaritza baten modukoa izan. Izan ere, bi eme izan ziren kumea jan zuten txinpantzeak. Ikertzaileek ondo dakite hori, talde horiek gertutik ezagutzen dituztelako. Are gehiago, badakite gorila kumea jaten hasi zena Greta izeneko eme nerabea izan zela, baina zati gehiena kontsumitu zuena Roxy izeneko eme heldua izan zela.

Eta hau arras garrantzitsua da fenomenoa ulertzeko, beste hainbat espezietan gertatzen den moduan, txinpantzeak ehizan aritzen direnean arrak direlako jateko lehentasuna dutenak, talde hierarkia zurrun baten ondorioz. Ez zen oraingoa kasua, ikusi dugunez.

Parke natural horretan, bi espezieek eta elefanteek elikagaiak partekatu behar dituztela diote adituek, eta ikerketa artikuluan aipatu dute erasoak izan ziren garaietan fruta gutxiago zegoela eskuragarri. Artikuluan horren gaineko hitzik idatzi ez badute ere, prentsa oharrean aipatu dute klima aldaketa izan daitekeela horren abiapuntua.

Etorkizunari begira, aurreratu dute ikerketa lerro honetan sakontzeko bide bat izan daitekeela bi espezieen mugimenduak aldi berean monitorizatzea, eta baita haien elikadura zehaztasun handiz jasotzea ere. Modu berean, iradoki dute iraungitako hominidoen eboluzioa eta haien arteko harreman posibleak ikertzeko tresna egokia izan daitekeela gaur egungo primate basatiei erreparatzea.

Erreferentzia bibliografikoa:

Southern, L.M., Deschner, T. & Pika, S. (2021). Lethal coalitionary attacks of chimpanzees (Pan troglodytes troglodytes) on gorillas (Gorilla gorilla gorilla) in the wild. Scientific Reports, 11, 14673. https://doi.org/10.1038/s41598-021-93829-x

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Antiguos secretos religiosos celosamente custodiados, mensajes cifrados en santuarios de Oriente Medio misteriosamente conectados con palacios europeos, la proporción áurea, desafío a la autoridad. Exacto, hablamos de cuasicristales.

Detalle de la decoración con azulejos de Darb-i Imam. Fuente: Wikimedia Commons

Estamos en Isfahán (Irán) delante del Santuario de los Imames (Darb-i Imam) y no podemos evitar que su decoración nos recuerde a algo que ya hemos visto en España, en la Alhambra. Ambas obras tienen más de 500 años y, sin embargo, en un déjà vu científico, lo que nos llama la atención se conoce por el nombre del inglés que lo redescubrió en 1973: teselaciones de Penrose. El Islam regaló el álgebra (al jabr) al mundo, un término que se refiere a una ecuación básica. Pero la pauta que tenemos delante requiere de una matemática muy superior.

Nadie sabe como los arquitectos persas y andalusíes llamaban a esta pauta hace 500 años; hoy la describiríamos como la correspondiente a un cristal cuasiperiódico con simetría prohibida. Prohibida no por ninguna razón religiosa, evidentemente, sino porque a primera vista parece imposible de construir. Imagina una pared cubierta con azulejos que son triángulos equiláteros, si la rotamos mentalmente un tercio de vuelta (120º), nos queda exactamente como estaba. Lo mismo ocurre con azulejos cuadrados y un cuarto de vuelta (90º) o con hexágonos y un sexto de vuelta (60º). Esta característica hace que se puedan cubrir las superficies completamente, sin dejar huecos, usando triángulos, cuadrados y hexágonos. Pero con los pentágonos no se puede conseguir, te quedan huecos, y no existe forma de construir una pauta que parezca la misma si la giras un quinto de vuelta (72º) [1].

Cometa y flecha de Penrose. Fuente: Wikimedia Commons

Los artistas islámicos, trabajando como estaban para edificios religiosos (los palacios también lo eran) querían incorporar la simetría pentagonal como reflejo de los cinco pilares del Islam. Lo consiguieron empleando dos formas distintas en una proporción única. Penrose llegó al mismo resultado en 1973 con las formas que llamó la cometa y la flecha y su resultado tenía propiedades matemáticas fascinantes. Cualquier fragmento de la superficie cubierta usando estas formas, esto es, conteniendo un número finito de cometas y flechas, podía ser dividido en pautas que no se repiten nunca de cometas y flechas más pequeñas. Además cuanto mayor sea el fragmento, es decir, cuanto mayor sea el número de azulejos necesarios para cubrirlo, la proporción de cometas a flechas se aproxima a la proporción áurea, un número lo más parecido a sagrado que tienen los matemáticos.

La proporción áurea es un número irracional, ya conocido por Pitágoras y a quien se atribuye su descubrimiento. Irracional implica que no puede expresarse como una fracción de números enteros y tiene, por tanto, un número infinito de cifras decimales: 1, 618 033 989 … (hay números con infinitas cifras decimales pero que sí pueden expresarse como una fracción, como 1/3, por ejemplo, y que son racionales). Está íntimamente vinculado a la serie de Fibonacci y lo citan Kepler y Leonardo da Vinci (y sí, también aparece en el “Código da Vinci” y secuelas e imitaciones). La proporción áurea aparece en la naturaleza en los lugares más insospechados, desde las ramas de los árboles a la resonancia magnética de los espines en los cristales de niobato de cobalto, y su uso en el arte y el diseño industrial es ubicuo [2].

Los investigadores han dado siempre por sentado que cualquier disposición cristalina de átomos tiene una pauta que se repite perfectamente en todas direcciones. Estas disposiciones repetitivas de los átomos son análogas a las pautas de azulejos que cubren perfectamente una superficie. El premio Nobel de Química de 2011, concedido a Daniel Shechtman, reconoció el descubrimiento de una nueva categoría de cristales cuyas pautas no se repiten de la forma tradicional, un descubrimiento que llevó a la redefinición del concepto de cristal en 1991, y que tiene su reflejo en los azulejos islámicos.

En 1982, Shechtman estaba usando experimentos de difracción electrónica para dilucidar la simetría y otros detalles estructurales de muestras metálicas. En ese momento estaba en el entonces llamado National Bureau of Standards (hoy National Institute of Standards and Technology, en Maryland, EE.UU.) cuando descubrió que una aleación de aluminio y manganeso enfriada rápidamente mostraba una simetría prohibida, pentagonal. La simetría extraña aparecía en una dirección, en la que sus datos mostraban los puntos de difracción electrónica dispuestos en anillos concéntricos de 10 puntos cada uno, mientras que en las otras direcciones los anillos contenían 6 puntos, lo que indicaba una geometría hexagonal convencional. En conjunto, la simetría del patrón de difracción era exactamente la de un icosaedro.

Patrón de difracción de electrones de un cuasicristal de Zn-Mg-Ho icosaédrico. Fuente: Wikimedia Commons

Se sabía que podía haber disposiciones icosaédricas de átomos en estructuras metálicas ultracompactas, pero también se sabía que esta simetría, con su eje quíntuple, estaba estrictamente prohibida para un cristal periódico. Se necesitaron dos años antes de que Shechtman pudiese publicar un artículo [3] con su descubrimiento, el tiempo necesario para que él y su equipo pudiesen realizar comprobaciones muy cuidadosas para descartar cualquier otra posibilidad, por ejemplo, que los puntos inesperados viniesen de regiones cristalinas con orientaciones diferentes. Finalmente, demostraron que la simetría icosaédrica se extendía a distancias de micras, o lo que es lo mismo, miles de veces el espaciado atómico.

A las seis semanas de la publicación apareció un artículo escrito por Dov Levine y Paul Steinhardt, por aquel entonces en la Universidad de Pensilvania (EE.UU), al igual que el de Shechtman publicado en Physical Review Letters, en el que resolvían el misterio del cristal con simetría quíntuple e introducían el término cuasicristal [4]. En él afirmaban que la simetría icosaédrica estaba permitida siempre que la estructura fuese solo “cuasiperiódica”. Por ejemplo, si una pauta contiene dos elementos que se repiten con diferentes períodos, y el ratio de estos períodos es irracional, nunca se “sincronizarán”, ni siquiera a largas distancias; dado que no se repiten, estas pautas pueden evitar las prohibiciones usuales sobre ciertas simetrías rotacionales. Pero algo de esto ya nos suena, ¿no?

Exacto, es el tipo de juego geométrico al que se había estado dedicando Penrose la década anterior y los musulmanes hace 500 años. Lo sorprendente fue encontrarlo en un material real, ya que se asumía que la dificultad enorme de construcción de una pauta infinita impedía su aparición. Investigaciones posteriores pusieron de manifiesto que esto no es en absoluto así: un cuasicristal, una estructura cuasiperiódica en general, puede ensamblarse átomo a átomo siguiendo solo reglas locales sencillas como las que gobiernan el crecimiento de cristales estándar.

El arte islámico abrió la mente a una nueva geometría para plasmar un principio teológico; Shechtman abrió nuestras mentes para pensar en la cristalinidad de una forma nueva [5].

Dan Schechtman en una foto en la que se recrea la presentación en sociedad de los cuasicristales. Está tomada en una sala del NIST en 1985. Están presentes de izquierda a derecha Shechtman; Frank Biancaniello, NIST; Denis Gratias, CNRS (Francia); John Cahn, NIST; Leonid Bendersky, Johns Hopkins University; y Robert Schaefer, NIST.

Referencias:

[1] Macho Stadler, M. (2020) Teselando el plano con pentágonos. Cuaderno de Cultura Científica

[2] Ibáñez, R. (2014) ¿Es áureo el Aston Martin de James Bond? Cuaderno de Cultura Científica

[3] Shechtman, D., Blech, I., Gratias, D., & Cahn, J. (1984). Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry Physical Review Letters, 53 (20), 1951-1953 DOI: 10.1103/PhysRevLett.53.1951

[4] Levine, D., & Steinhardt, P. (1984). Quasicrystals: A New Class of Ordered Structures Physical Review Letters, 53 (26), 2477-2480 DOI: 10.1103/PhysRevLett.53.2477

[5] Tomé López, C. (2014) El Rey León, la falsabilidad y los cuasicristales Cuaderno de Cultura Científica

 

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

Una versión anterior de este texto se publicó en Experientia Docet el 18 de octubre de 2011.

El artículo La simetría prohibida del arte islámico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juan Ignacio Pérez eta Miren Bego Urrutia

Ezaguna da anfibio gehienek urarekin menpekotasun handia dutela, bai eta lehorrean bizi direnean ere. Euren larruazala iragazkorra da oso. Izan ere, iragazkortasun handi horri esker anfibio askoren larruazalak garrantzi handia du arnas elkartrukeetan. Baina era berean, lehorrean ur asko galtzen dute larruazalean zehar, urarekin iragazkorra baita larruazal hori. Azken batean, orokorrak izaten dira irazkortasunak; hau da, gasekiko iragazkorra den zerbait, urarekiko iragazkorra ere izaten da gehienetan.

Baina gutxi badira ere, bada salbuespenik kontu honi dagokionez. Chiromantis (Afrika), Hyperolius (Afrika), Phyllomedusa (Hego Amerika), Litoria (Australia) eta Polypedates (India) generoetako igelek, legokiekeena baino askoz ere ur gutxiago galtzen dute larruazalean zehar. Phyllomedusa sauvagii izeneko igel hegoamerikarrak, esaterako, legokiokeen ur galeraren %2 edo %1 bakarrik pairatzen du. Horrela, espezie horren 2 g-ko ale batek, orduko 0,01-0,02 g ur galtzen duen bitartean, tamaina bereko zuhaitz-igelek 0,5 g gal dezakete eta arborikola ez diren bestelako igel arruntek 1 g.

Irudia: Phyllomedusa sauvagii igela. ( Argazkia: Joachim S. Müller  – CC BY-NC-SA 2.0 lizentziapean. Iturria: flickr.com)

Garrantzi handiko moldapena izan daiteke hain ur gutxi galtzea, batez ere lehen aipatu dugun urarekiko mendekotasuna apaltzea beharrezkoa denean, hau da, ur gertutasuna murriztua denean edo ura dagoen tokiraino iristea erraza ez denean.

Baina, nola lor dezakete hori? Bada, igel bakoitzak bere metodoa erabiltzen du horretarako. Phyllomedusa sauvagii igelak, esaterako, berak ekoiztutako “olio” berezia, -triglizeridoz osatua da gehienbat-, erabiltzen du bere larruazala iragazgaitz bihurtzeko. Larruan dituen guruin berezi batzuek jariatzen dute olio hori, eta gero, hanken bidez sakabanatzen du gorputz osotik. Gainera, horretarako egiten dituen gorputzaren mugimenduak eredu jakin bati egokitzen zaizkio beti. Dirudienez, metodo berdina erabiltzen du Polypedates maculatus espezieak. Hori bai, metodo hori eraginkorra izan dadin, geldirik geratu behar dira larruazala olioz estali ondoren; bestela, olio geruza apurtuko litzateke eta utziko lioke eraginkorra izateari.

Moldapen horrek, baina, badu ordainsari bat. Izan ere, larruazalaren olio geruzak uraren iragatea eragozteaz gain, oztopo egiten dio oxigeno eta karbono dioxidoaren mugimenduari ere. Horren ondorioz, arnas elkartrukeak biriketatik gertatu behar dira batez ere. Edozelan ere, ordainsari txikia da hori, urarekiko mendekotasuna apaltzea eskaintzen dituen aukeren ondoan.

Egileez:

Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) Fisiologiako katedraduna da UPV/EHUn Animalien Fisiologiako irakaslea eta Miren Bego Urrutia (@MirenBego) Biologian doktorea da eta UPV/EHUko Animalien Fisiologiako irakaslea.

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Foto: Nataliya Vaitkevich / Pexels

No es fácil definir y, por tanto, concretar que son los suplementos nutricionales. Valero Zanuy y León Sanz, del Hospital Universitario 12 de Octubre de Madrid, en una revisión publicada en 2005 afirman que son “preparados nutricionalmente completos en uno o más nutrientes que, sin embargo, suelen contener vitaminas y minerales en cantidades inferiores a las recomendadas en la dieta”. En Wikipedia tampoco los definen con precisión y añaden que también se denominan “suplemento dietético”, “complemento nutricional” o “suplemento alimenticio”. En Estados Unidos se consumen por vía oral, contienen un “ingrediente alimenticio” (vitaminas, minerales, aminoácidos, enzimas, extractos glandulares, hierbas, …), y se dispensan en comprimidos, cápsulas, líquidos o polvos. No se presentan como sustitutos de un alimento o se consideran un componente único de la dieta o de una comida, y siempre se deben identificar como suplemento en la etiqueta.

Más o menos con esta definición, Andrew Geller y sus colegas, del Centro de Control de Enfermedades de Atlanta, han publicado un estudio curioso e interesante, a la vez que preocupante. Han revisado los ingresos, entre 2004 y 2013, en 63 departamentos de urgencias de hospitales de Estados Unidos y encuentran que 3667 pacientes llegan por algún problema con suplementos nutricionales. Calculan que, en todo el país, la media anual de entradas en urgencias por esta causa superaría los 23000 pacientes, con ingreso hospitalario para los enfermos en 2100 casos.

El 28% de los ingresos son jóvenes de 20 a 34 años, y el 21% son niños. Casi el 70% se deben a suplementos con hierbas o con vitaminas y minerales. El 20% son complementos para bajar peso y el 10% para aumentar la energía. En el 72% hay palpitaciones en el corazón, taquicardia y dolor en el pecho. En los mayores de 65 años, el ingreso es, en un 38%, por síntomas de asfixia y por disfagia o problemas para tragar.

En resumen, en los jóvenes aparecen problemas cardiacos, en los mayores hay dificultades para tragar y respirar, y, en los niños, los ingresos se deben a que han tomado dosis excesivas de los suplementos cuando no estaban vigilados.

Y, también en Estados Unidos, los investigadores se preguntan a qué se debe el uso tan generalizado de estos suplementos. David Kaufman y su grupo, de la Universidad de Boston, publicaron en 2002 una encuesta telefónica, con llamadas entre 1998 y 1999, a 2540 voluntarios mayores de 18 años, con una edad media de 34 años y con el 53% de mujeres.

Para los productos con vitaminas y minerales, el 35% declara que los consume porque son buenos para la salud, el 11% como suplemento para la dieta, o el 6% como prevención de la osteoporosis. Incluso hay un 3% que no sabe o no dice la causa por la que los consume.

Los suplementos con hierbas también se utilizan, para un 16%, porque son buenos para la salud. El 7% lo hace por la artritis, el 6% para mejorar la memoria, el 4% para complementar la dieta, el 3% para dormir mejor, y el 2% no sabe o no contesta.

En 2013 se publicaron los datos de otro estudio sobre el consumo en Estados Unidos de los suplementos dietéticos. Lo organizaron Regan Bailey y su equipo, de los Institutos Nacionales de Salud de Bethesda, y da los resultados de una encuesta a 11956 adultos, con el 54% de mujeres y edades de 20 a 60 años.

El 43% consume suplementos para mejorar la salud y el 33% para mantenerla. El 36% toma calcio para la salud de los huesos, y el 18% toma suplementos para el corazón o para bajar el colesterol. Lo que más se consume son los complejos con vitaminas y minerales, con el 32%, seguido del calcio, con el 12%, y los ácidos grasos Omega-3, con el 10%. Y solo el 23% consume suplementos por recomendación de un profesional sanitario.

Es notable el estudio de Joseph Knapik y su grupo, del Instituto de Investigación de Medicina Ambiental del Ejército de Estados Unidos en Natick, sobre el uso de suplementos nutricionales por el personal militar. Entre el personal de la Armada y de los Marines, con el 14% de mujeres y edad media de 33.8 años, el uso llega al 74%. El 45% consume suplementos de vitaminas y minerales, y el 42% suplementos con proteínas. El 31% utiliza cinco o más suplementos dietéticos. Las cifras son más altas que entre los civiles pero similares a las encontradas en otros cuerpos militares.

Otro colectivo muy dado a consumir suplementos son los deportistas o los practicantes habituales de deporte. A veces esos suplementos llevan productos que ayudan al rendimiento físico o el mantenimiento del peso, e incluso pueden dar positivo en los análisis anti-dopaje. Así ocurre con la oxilofrina, también conocida como metilsinefrina. Es un fármaco, desarrollado en Europa en la década de los treinta del siglo pasado, para estimular el corazón, subir la presión sanguínea y mejorar la toma de oxígeno.

Cuentan Pieter Cohen y su grupo, de la Alianza por la Salud de Cambridge, que, aunque en Estados Unidos nunca se aprobó como fármaco, aparece en la composición de suplementos nutricionales que se anuncian para quemar grasas y perder peso. Para conocer su concentración en los suplementos, analizan 27 marcas que lo anuncian en su composición.

El resultado es sorprendente: el 48%, 13 de 27, no llevan la oxilofrina. Y en los 14 que la llevan, el rango de concentraciones va de 0.0003 a 75 miligramos. Seis de los productos con oxilofrina tienen concentraciones iguales a superiores a las utilizadas como fármaco. Desde luego, darían positivo en el análisis anti-dopaje. O no, pues ya digo que la mitad no lleva la oxilofrina. Son suplementos que no producen daño pues no tienen ningún efecto. Por lo menos, en relación con la oxilofrina.

Pero el asunto de los suplementos para deportistas es todavía más desconcertante. En otro estudio el grupo de Pieter Cohen analizó la presencia de estimulantes en nueve suplementos para deportistas durante nueve meses para conocer si las concentraciones variaban con el tiempo. Menos en una de las marcas, en las otras ocho los cambios eran importantes. Solo como ejemplo, la cafeína varía de -7% a +266%. Es evidente que falta control de las composiciones reales de los suplementos, por lo menos en Estados Unidos.

Para Ronald Maughan y sus colegas, de la Universidad St. Andrews en Escocia, después de la revisión de varias encuestas, la elección de utilizar suplementos por los atletas no suele estar bien informada por falta de conocimientos y, a menudo, por la influencia de personas cercanas con parecida falta de criterio científico. Además, es habitual no conocer bien el problema para el que se buscan soluciones.

Algunos suplementos pueden ser beneficiosos para resolver un problema concreto y en un momento concreto. Pero muchos son menos beneficiosos de lo que se afirma, otros pueden ser perjudiciales y, algunos, incluso pueden contener sustancias prohibidas en la regulación antidopaje.

Fuente: Wikimedia Commons

También podemos repasar algún caso en concreto, por ejemplo, los suplementos dietéticos para adelgazar. Igho Onakpoya y sus colegas, de la Universidad de Exeter, en Inglaterra, han publicado un meta análisis sobre la eficacia de estos suplementos.

Revisan las bases de datos hasta 2009 y, después de la selección de artículos por criterios metodológicos, se quedan con nueve. Los suplementos dietéticos que aparecen en esos nueve trabajos son guaran, picolinato de cromo, efedrina, naranja amarga, ácido linoleico conjugado, calcio, glucomanano, quitosano y te verde.

Algunos estudios tienen muestras pequeñas y escasez de controles, pero ninguno de estos suplementos consigue que baje el peso, por lo menos en un 5% que es una cifra clínicamente aceptada. Los autores proponen nuevos estudios para confirmar o negar estas conclusiones.

O también hay un meta análisis de la relación entre el suplemente dietético de ácidos grasos Omega 3 y las enfermedades cardiovasculares. Lo han publicado Evangelos Rizos y su grupo, de la Universidad de Ioannina, en Grecia, después de revisar y encontrar en las bases de datos 20 estudios con un total de 68680 pacientes.

Después de relacionar la causa de la muerte de 7044 de estos pacientes con la toma de suplementos Omega-3, llegan a la conclusión de que no existe asociación con cualquier causa de mortalidad y, más en concreto, con enfermedades cardiovasculares como el paro cardíaco, muerte súbita, infarto de miocardio y derrame cerebral.

También se usan suplementos vitamínicos para disminuir el riesgo de cáncer. En 2009, Marian Neuhouser y sus colegas, del Centro Fred Hutchinson de Investigación del Cáncer en Seattle, publicaron un estudio sobre el uso de los suplementos y la incidencia de cáncer en 161808 mujeres con los resultados de tres encuestas sobre terapia hormonal, dieta y toma de vitamina D y calcio. Los datos se toman entre 1995 y 1998, seguido de ocho años de control de las voluntarias. La incidencia final de enfermedades se tomó en 2005.

El 41.5% de las encuestadas toman suplementos multivitamínicos y, después de los ocho años de seguimiento, hay 9619 casos de cáncer y, en total, 9865 fallecimientos. No hay ninguna evidencia de que la toma de suplementos multivitamínicos tenga alguna influencia en el riesgo de cáncer, enfermedades cardiovasculares o mortalidad general en mujeres post menopaúsicas.

Referencias:

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Cohen, P.A. et al. 2016. Pharmaceutical doses of the banned stimulant oxilofrine found in dietary supplements sold in the USA. Drug Testing and Analysis DOI: 10.1002/dta.1976

Geller, A.J. et al. 2015. Emergency department visits for adverse events related to dietary supplements. New England Journal of Medicine 573: 1531-1540.

Kaufman, D.W. et al. 2002. Recent patterns of medication use in the ambulatory adult population of the United States. The Slone Survey. Journal of American Medical Association 287: 337-344.

Knapik, J.J. et al. 2021. Prevalence of and factors associated with dietary supplement use in a stratified, random sample of US Military Personnel: The US Military dietary supplement use study. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics 151: 3495-3506.

Maughan, R.J. et al. 2018. Making decisions about supplement use. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism 28: 212-219.

Neuhouser, M.L. et al. 2009. Multivitamin use and risk of cancer and cardiovascular disease in the women’s health initiative cohorts. Archives of Internal Medicine doi: 10.1001/archintermed.2008.540

Onakpoya, I.J. et al. 2011. Food supplements for body weight reduction: A systematic review of systematic reviews. Obesity 19: 239-244.

Rizos, E.C. et al. 2012. Association between omega-3 fatty acid supplementation and risk of major cardiovascular disease events: a systematic review and meta-analysis. Journal of American Medical Association 308: 1024-1033.

Valero Zanuy, M.A. & M. León Sanz. 2005. Empleo de suplementos nutricionales orales basado en la evidencia. Endocrinología y Nutrición 52, Supl. 2: 34-40.

Wikipedia. 2017. Suplemento dietético. 12 junio.

Sobre el autor: Eduardo Angulo es doctor en biología, profesor de biología celular de la UPV/EHU retirado y divulgador científico. Ha publicado varios libros y es autor de La biología estupenda.

El artículo El enigma de los suplementos nutricionales se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Koldo Garcia

Egun lanpetua izan duzu. Goizean artikulu hau ikusi duzu eta irakurtzeko zerrendara gehitu duzu. Orain, egunaren hondarretan, tarte bat hartu duzu lerro hauek irakurtzeko. Baina betazalak itxi egiten zaizkizu, irakurri nahi baduzu ere, begiak neka-neka eginda dituzulako. Ordua da argia itzaltzeko eta merezitako atsedena hartzeko. Baina, gure garunak nola daki lo egin behar duela?

Unibertsala eta funtsezkoa da lo egitea nerbio-sistema duten organismo guztietan, marmokak, zizareak eta euliak barne. Lo egitea eboluzioan zehar mantendu da, harrapakarien mehatxua egonda ere, lo egiteak onurak baititu; baina ez dago argi nola jakiten duen gorputzak lo egin behar duela.

1. irudia: Zergatik gara logura? (Argazkia: Robin Higgins – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Esna gaudenean lo egiteko presioa –hau da, nekea edo logura– handitzen doa; eta presio hori murriztu egiten da lo egiten dugun bitartean, ondo eta guztiz lo egin ostean lortzen delarik presio horren mailarik txikiena. Esnatuta gauden bitartean, gure zeluletako DNA kaltetu egiten da. Besteak beste, argi ultramoreak, erradiazioak, oxidazio-estresak, entzimen akatsek edo zelulen funtzionamenduak berak eragin dezakete kalte hori. Esnatuta nahiz lotan gure zelulen makinariak zuzentzen ditu DNAren kalteak, baina lo egiten ez den bitartean neuronen DNAk kalteak metatzen jarraitzen du. Neuronen DNAn gehiegizko kaltea gertatzea garunarentzat arriskutsua izan daiteke, eta arrisku hori murriztu egin behar da, hau da, lo egin behar da. Ikerketa berri batek loaren mekanismo horietan sakondu du.

Dario rerio ikergai

Garapena eta geneen funtzioa ikertzeko oso erabilia den organismo-eredua da Danio rerio arraina. Besteak beste, oso arin garatzen da, garun sinplea du eta ugaztunek duten antzeko lo-zikloa du. Hori dela eta, ikertzaile-talde batek Danio rerio arraina erabili du ikertzeko DNAren kalteak nola eragiten duen nekea eta, horrela, lo egiteko presioaren handitzea. Horretarako, hainbat teknika erabilita, Danio rerio arrainean DNA kaltetu egin dute eta horrek loan duen eragina aztertu.

2. irudia: Danio rerio arraina esnatuta. (Argazkia: Azul – – domeinu publikoko irudia. Iturria: Wkimedia Commons)

DNAren kaltea handitzen joan zen heinean, handitu zen lo egiteko beharra. Egindako esperimentuak iradoki zuen DNAren kalteak maila maximo bat gainditzen duenean lo egiteko presioak gainezka egiten duela eta lo egiteko beharra eragiten dela. Hau da, logura hain handia zen arrainak lotan gelditzen zirela. Ondoriozko loak DNA zuzentzea erraztu zuen eta, horrela, DNAren kalteak murriztu ziren.

Behin baieztatuta DNAk jasotzen duen kaltea dela loa eragiten duen gertaera, ikertzaileek aztertu zuten gutxienez zenbat denbora lo egin behar zuen Danio rerio arrainak logura eta DNAren kalteak murrizteko. Danio rerio arraina sentikorra denez argiak eragindako etenarekiko, gau laburragoak simulatzeko, iluntasun aldia murrizten joan ziren ikertzaileak. DNAren kaltea eta loa neurtu ostean, ondorioztatu zuten arrain horrentzat sei orduko loaldia nahikoa zela DNAren kaltea murrizteko. Sei ordu baino gutxiago lo egiten bazuten, aldiz, DNAren kaltea ez zen modu egokian zuzentzen eta, ondorioz, Danio rerio arrainak lo egiten jarraitzen zuen, egun-argia egonda ere.

Parp1 genea da gakoa

Hurrengo pausoa izan zen aztertzea garunak nola dakien lo egin behar duela. Ikertzaileek aurkitu zuten Parp1 genea –DNA zuzentzeko sistemaren parte den genea, hain zuzen ere– DNAren kalteei arin erantzuten dien genea zela. DNA kaltetuta dagoen lekuak seinalatzen ditu gene horrek eta bildu egiten ditu kalte horiek zuzentzeko beharrezkoak diren gainontzeko osagaiak. Danio rerio arraina esna zegoen bitartean, ugaritzen joan ziren Parp1 geneak seinalatzen dituen lekuak; eta lo egiten zuen bitartean, aldiz, gutxitu. Izan ere, Parp1 genearen funtzioa emendatu zenean, loa eragiteaz gain, DNAren zuzenketa handitu zen. Parp1 genearen funtzioa oztopatu zenean, ordea, DNA kaltetuta dagoela seinalatzen ez denez, arrainak ez ziren ohartu nekatuta zeudela, ez zuten lorik hartu eta, ondorioz, ez zen DNAren zuzenketarik egon. Are gehiago, saguetan ere aztertu zuten Parp1 genearen funtzioa. Ikusi zuten Parp1 genearen funtzioa oztopatzeak eragiten zuela REM ez den fasearen iraupena eta kalitatea murriztea. Hau da, Parp1 geneak garunari abisua ematen dio lo egin behar duela DNA zuzendu ahal izateko.

3. irudia: Ezinbestekoa dugu ondo lo egitea gure DNA modu egokian zuzentzeko (Argazkia: torstensimon – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Aurreko lan batean, loak kromosomen dinamika handitzen zuela ikusi zen. Orain, ikusi dute Parp1 geneak, loa handitzeaz gain, kromosomen dinamika handitzen duela. Kromosomen dinamikak errazten du DNAren kalteak modu eraginkorragoan zuzentzea, esnatuta egonda ere. Baina, agian, esnatuta daudenean, neuronetan mekanismo hori ez da nahikoa DNA guztiz zuzentzeko eta, nolabait, neuronak itzali –lo egin– behar dira DNAren zuzenketa hori gauzatzeko.

Laburbilduz, Danio rerio arrainean Parp1 genearen aktibitateak adierazten du noiz eta zenbat egin behar duen lo arrain horrek. Gainera, gene horrek saguen loan eragina duela ikusi da. Aztertzeko dago zein den gene horren funtzioa beste animalia batzuetan, gizakiak barne. Bitartean, begiak itxi ditzakezu eta lasai lo egin, zure neuronetako DNAk eskertuko dizu. Amets gozoak izan.

Iturria:

ScienceDaily (2021). “How do we know we’re tired? The PARP1 protein acts as an antenna, signaling the brain that it’s time to sleep and repair DNA”. Sciencedaily.com, 2021eko azaroaren 22a.

Egileaz:

Koldo Garcia (@koldotxu) Biodonostia OIIko ikertzailea da. Biologian lizentziatua eta genetikan doktorea da eta Edonola gunean genetika eta genomika jorratzen ditu.

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Victoria Fernández y Jaime Colchero

Shutterstock / Shkvarko

 

Hace décadas que expertos en ciencia de materiales de todo el mundo tratan de dar respuesta a un bellísimo fenómeno de la naturaleza: el modo en que las esféricas gotitas de rocío se adhieren a los pétalos de la flor más popular del mundo, y no se caen, aunque pongamos la flor boca abajo. Este fenómeno recibe el nombre de efecto pétalo de rosa. Encontrar la solución a este enigma abre un mundo de posibilidades en la biología y en el desarrollo de nuevos materiales.

La hoja del Lotus y el pétalo de rosa

Hay dos superficies vegetales muy singulares, de gran interés para la ciencia de materiales por su relación con el agua: el haz de la hoja del Lotus (Nelumbo nucifera), símbolo de pureza por sus propiedades autolimpiantes (efecto Lotus) y el haz del pétalo de rosa, por la enorme adherencia de las gotas (efecto pétalo de rosa). Ambas superficies son muy hidrófobas (las gotas de agua sobre ellas son casi esféricas), pero en la hoja del Lotus las gotas resbalan, mientras que al pétalo de rosa se adhieren. Una incógnita de primer orden que no es cuestión de magia, sino de ciencia.

Habitualmente, estos fenómenos se han interpretado considerando únicamente la rugosidad de las superficies y su condición hidrófoba y uniforme. Así ocurría en el artículo de Lin Feng publicado en 2008 en el que dio nombre a este fenómeno. Sin embargo, el enigma no resuelto es cómo la misma justificación científica podía explicar tanto la repelencia de las gotas de agua por las hojas del Lotus, como la adherencia de las gotas al pétalo de rosa. Algo no cuadraba.

La enorme complejidad de las superficies vegetales

Llevamos mas de doscientos años intentando comprender como “mojan” las superficies, tanto biológicas como sintéticas. Asimismo, desde hace dos siglos se han realizado investigaciones para analizar la composición química y la estructura de las superficies de los órganos vegetales con limitado éxito, debido a su enorme complejidad.

Un problema inherente al estudio de las superficies vegetales es que su estructura puede alterarse al arrancar el órgano de la planta. Los pétalos son muy delicados y su superficie pierde su forma natural poco después de separarse de la flor.

Pétalos naturales en el laboratorio

En un novedoso estudio interdisciplinar entre diferentes centros de investigación españoles, hemos conseguido utilizar pétalos naturales para analizar –a la nanoescala– no sólo la morfología (como hasta ahora), sino también las propiedades químicas que determinan su mojado.

En una primera fase, seleccionamos una variedad de rosa cuyos pétalos mantenían adheridas las gotas de agua de manera similar en su cara de arriba (haz) y de abajo (envés). Conseguimos caracterizar ambas caras en pétalos naturales, sometiéndolos a un tratamiento que preservara su estructura.

Con el microscopio electrónico de barrido (SEM) observamos que tanto la textura como la rugosidad de ambas superficies del pétalo (la cara de arriba/haz y abajo/ envés) son muy diferentes. Sin embargo, se mojan de modo similar por las gotas de agua. Así que la rugosidad no sirve para explicarlo todo. Había que mirar más profundamente para encontrar la clave del efecto pétalo de rosa.

El microscopio de fuerza atómica (AFM) resolvió el misterio

El análisis mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) nos dio la respuesta. El AFM permite analizar la superficie del pétalo a escala muy fina, nanómetros, y esencialmente funciona “palpando” con mucha delicadeza las superficies con una punta extremadamente afilada. Además de percibir la rugosidad, el AFM es capaz de “notar” la composición química. Así descubrimos que la superficie de los pétalos a esa escala tiene rugosidad fractal en el rango entre 5 nm y 20 µm.

Imagen obtenida mediante microscopía de fuerza atómica de un pétalo de rosa. La altura se corresponde con la morfología y muestra la gran rugosidad a escala micro y nanométrica. Los puntos azules se corresponden con zonas hidrófilas, en su mayoría en lo más alto de la superficie de la rosa.

También encontramos que a escala nanométrica la superficie del pétalo tiene un teselado irregular, un patrón de figuras que se repite, y que recubre completamente la superficie.

Pero aún hay algo más llamativo, y es que esa tesela íntima está formada por nano-zonas hidrofílicas e hidrofóbicas que se alternan. Y con esto se resuelve el misterio de por qué el pétalo de rosa es hidrófobo pero adherente al agua a la vez. La existencia de pequeñas zonas hidrofílicas entremezcladas con áreas hidrófobas de mayor abundancia en la superficie de los pétalos de rosa permite a las gotas de agua (de naturaleza polar) adherirse, a pesar de que la superficie es hidrófoba por su gran rugosidad y porque la mayoría de la superficie lo es.

Por extraño que parezca, ambas caras del pétalo tienen la misma dimensión fractal y esto explica que las gotas de agua interaccionen de modo parecido, pese a que la rugosidad total es unas diez veces mayor en el haz que en la del envés.

Con estos nuevos resultados se explica de forma natural la diferencia entre el efecto Lotus y el efecto pétalo de rosa.

Ambas superficies son extremadamente rugosas, pero en el pétalo de rosa el material que lo recubre (la cutícula) presenta un teselado de forma hidrofílica/hidrófoba, mientras que en la hoja del Lotus es homogéneamente hidrófobo, con un recubrimiento extra de nanotubos de ceras depositadas sobre la cutícula, que hace que la gota se desprenda.

Íntimamente, a escala nanométrica, a la que solo nos permite acceder el microscopio de fuerzas atómicas, es posible apreciar esa diferencia entre estas dos superficies vegetales y entender por qué las gotas de rocío se anclan a la rosa y no a la hoja del Lotus.

Materiales del futuro e implicaciones biológicas

Tras estos resultados, los estudios de mojabilidad de materiales naturales o sintéticos que se desarrollen en un futuro deberían valorar la posible heterogeneidad química de las superficies.

A nivel de las superficies vegetales, estas zonas hidrofílicas son de enorme interés pues pueden tener un papel fundamental para la absorción de agua y solutos depositados sobre las hojas, como aerosoles o pulverizaciones foliares de productos agroquímicos, y también pueden ser puntos vulnerables para el ataque de plagas y enfermedades.

La presencia, relevancia y abundancia de zonas hidrofílicas en las superficies vegetales es actualmente una caja de Pandora que acabamos de abrir y que previsiblemente nos deparará muchas sorpresas.

Desvelar el secreto del pétalo de la rosa, su gran rugosidad y heterogeneidad química, permitirá a la ciencia de materiales y la biomimética desarrollar nuevas superficies de gran utilidad. El campo está abierto.

Sobre los autores: Victoria Fernández es profesora contratada doctora en el departamento de Sistemas y Recursos Naturales de la Universidad Politécnica de Madrid y Jaime Colchero es profesor titular en el departamento de Física de la Universidad de Murcia

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo Efecto pétalo de rosa: desvelado uno de los mayores enigmas de las superficies biológicas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez Virto

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Osasuna

Koldo Garcia Etxebarria biologoak genetikak urdail-hesteetako gaixotasunetan eta kolon eta uzkiko minbizian duen eragina ikertzen du, besteak beste. Bere ikerketaren muina garunak, digestio aparatuak eta mikrobiomak gaixotasun horietan duten elkarrekintza eta eragina aztertzea da; izan ere, Koldoren esanetan, hiru hauek ardatz bat osatzen dute eta digestio ona izateko, hiru elementu horiek ondo egon behar dute. Garunak adibidez, hesteetako giharren mugimendua kontrolatzen du digestioan zehar, baina gogo aldaketek ere badute beren garrantzia. Honen harira, Koldoren ikerketa-taldeak susmatzen du urdail-hesteetako gaixotasunek eta buruko nahasmenduek mekanismo biologikoak partekatzen dituztela, ez duela batak bestea sortzen, baizik eta badagoela beste zerbait horiek sortzen dituena. Jakes Goikoetxeak azaltzen du Berrian: «Diagnostikoak aurreratzea eta hobetzea da gakoa».

Ikusi denez, koronabirusarekin aurrez infektatu izanak ez du berrinfekzioa eragozten. Gorputzaren birusarekiko erantzun inmunitarioa iragankorra da, bai naturalki gaixotu diren pertsonentzako eta baita txertoaren bidez inmunizatu direnentzat ere. Gainera, birusaren aldaera ezberdinak agertzeak areagotu egiten du berriz infektatzeko arriskua. Miren Basaras Euskal Herriko Unibertsitateko Mikrobiologia irakasleak aitortu du egun jartzen diren txertoak birusaren lehen aldaerarako prestatu zirela eta, beraz, txertoak ez-espezifikoagoak direla. Hala ere, eraginkortasuna mantendu egiten omen da. Datuak Berrian: Berrinfekzioak: babes iragankorraren ajea. Honen harira, Sendagaien Europako Agentziak (EMA) ere argi utzi nahi izan du, bai laborategiko datuak bai mundu errealeko datuak ikusita, txertoak eraginkortasuna izaten jarraitzen duela eta babes handia ematen dutela gaixotasun larriarekiko eta ospitaleratzearekiko. Bestalde, omicron barietateak berrinfektatzeko gaitasun handia duela azaldu du eta, beraz, indartze-dosi baten antzera funtziona dezakeela. Hori buruzko azalpen guztiak Elhuyar aldizkarian.

Berrian irakur daitekenez, Espainiako Gobernuak plan baten zirriborroa ondu du, izurriaren zaintza lausotzen hasteko eta COVID-19arekiko neurriak gripearen eta sasoika azaleratzen diren bestelako arnas infekzioen berdina izateko helburuarekin. OME Osasunaren Mundu Erakundeak, bestalde, uste du goiz dela oraindik koronabirusa endemikotzat jotzeko. Azaldu duenez, pandemia batek sei fase gainditu behar ditu apaltzen hasi aurretik, eta, uneotan, COVID-19aren izurria 5. edo 6. fasean legoke. Iritzi bera dute Koldo Garciak eta Izortze Santinek, ikertzaileak biak. Zientzialari hauek Pedro Sanchezek esandako hitzekin oso kezkatuta azaldu dira. Diotenez, gaixotasuna endemikoa bihurtzetik urrun dago oraindik eta arriskutsua izan daiteke erabaki hauek bizkorregi hartzea. Santinek “etsigarri” bezala definitzen du egoera, ebidentzia zientifikoak esaten duenari kasu egin gabe baikabiltza azken bi urtetan. Politikariek zientzia alboratu dutela dio.

Ehungarren urteurrena bete da diabetikoak intsulinaren tratamendua eskuratu zutenetik. Tratamendua jasotzen lehena Leonard Thompson izan zen, diabetes larria zuen 14 urteko gazte kanadiarra. Diabetesa duten pertsona gehienentzat intsulina artifiziala hartzea da gaixotasuna kontrolpean izateko modu bakarra, bereziki 1 motako diabetesa dutenen kasuan. Izortze Santin BioCruces-eko ikertzaileak azaldu duenez, diabetesa garaiz eta egoki tratatzen ez bada, ondorio larriak izan daitezke, besteak beste, bihotzeko arazoak, bistakoak, hezurretakoak eta endekapenezko gaixotasun neurologikoak. Intsulinaren tratamendurik ez zegoen garaietan, diabetesa pairatzen zutenek bost bat urtean hil egiten ziren. Sonia Gaztanbidek, Gurutzetako ospitalean Endokrinologia Zerbitzuaren buruak, tratamendua ere hobetzen joan dela dio, hasieran intsulina ez-purua lortzen baitzen. Etorkizunean, astean behin jartzeko moduko intsulina bat espero dutela azaldu du. Oraingoz, ordea, esan dezakegu bizi kalitatea asko hobetu dela diabetesa pairatzen dutenentzat. Hala ere, eritasuna kontrolpean izateko bizitza osorako neurriak hartu behar dituzte, elikadura kontrolatu eta ariketa fisikoa maiz egin.

Medikuntza

Berrian irakur daitekenez, zerri transgeniko baten bihotza transplantatu diote gizon bati. AEBetako Marylandeko Unibertsitatean izan da gertakizuna, eta ebakuntza arrakastatsua izan da historian lehen aldiz. The New York Times egunkariak azaldu duenez, gaixoak 57 urte ditu eta David Bennet du izena. Bihotzeko arazoak zituen Bennet-ek eta beste irtenbiderik ezean, ebakuntza esperimentalarekin arriskatzea erabaki zuen. Zerrien organo askok gizakien baliokideen antz handia dute, eta, beraz, organo iturri ia mugagabe bihur daitezke. Horretarako, ordea, arbuioaren arazoa gainditu behar da, hau da, organoa jasotzen duenaren immunitate sistemak organo arrotza onartzea lortu behar da. Helburu horrekin, azken hamarkadan asko garatu dira geneak editatzeko teknikak eta zerrien bihotzak genetikoki eraldatzea lortu da, gizakien immunitate sistemaren arbuioa eragozteko. Bennet pazienteari jarri dioten zerriak hamar mutazio genetiko zituen.

Kanadako ospitaleetan egindako ikerketa batek frogatu duenez, zirujauen eta pazienteen generoak ebakuntzen emaitzetan eragina du. Ikerketa honetarako 3.000 zirujauen eta 1,3 milioi pazienteren jarraipena egin dute, eta emaitza arraro zein kezkagarria lortu dute: emakumeek ebakuntzen ondorengo arazoak izateko aukera gehiago dituztela zirujaua gizonezkoa den kasuetan. Pazientea gizonezkoa den kasuetan, emaitza bertsuak lortu dituzte zirujaua gizonezkoa zein emakumezkoa izan, baina pazientea emakumezkoa eta zirujaua gizonezkoa den kasuetan, paziente hauek ebakuntzen osteko % 15 konplikazio gehiago, % 11 berrospitaleratze gehiago eta % 32 heriotza gehiago pairatzen dituzte. Ikertzaileen ustez, litekeena da zirujauen joera, estereotipo, eta jarrera inkontziente eta sakonki errotuek eragina izatea ebakuntzak egiterakoan. Aitziber Agirrek azaldu du Elhuyar aldizkarian: Emakumeek % 32 aukera gehiago dute ebakuntzen ostean hiltzeko zirujaua gizonezkoa bada.

Teknologia

UPV/EHUko hainbat ikertzailek aldamio elastomeriko bioxurgagarriak sortu dituzte. Euskarri hauek topografia nanoegituratu ordenatua daukate eta, ehun neuralen ingeniaritzaren alorrean, zelula amak diferentziatu eta neurona bihurtzea erraztu dezakete. Frogatu ahal izan dutenez, zelulak bizkorrago hazten dira eta lerrokatuta, gainera, edozein norabidetan ausaz barreiatu beharrean. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine aldizkarian argitaratu dute lorpena eta ikertzaileek urte dute etorkizunean nerbio-ehunak birsortzeko baliagarria izango dela teknologia berritzaile hau. Datuak Elhuyar aldizkarian: Aldamio nanoegituratuak, neuronen hazkuntza bideratua egiteko.

Hidrogenoa sortzeko fotosintesia erabiltzen ari da Iker Agirrezabal ikertzailea. UPV/EHUren Bilboko Ingeniaritza Eskolako Supren ikerketa taldekoa da Iker eta ur edo karbono dioxido molekulak hidrogeno eta karbono monoxido bihurtuko dituen material bat sortu nahi dute. Agirrezabalek azaldu duenez, landareek ura eta karbono dioxidoa hartzen dituzte atmosferatik energia eta oxigenoa sortuz. Prozesu hori inspiraziotzat hartuta, material bat sortu nahi dute, ur edo karbono dioxido molekulak hidrogeno edo karbono monoxido bihurtzeko. Baina hori lortu ahal izateko, material horrek bi ezaugarri nagusi behar ditu: katalisia baliatu behar du eta, gainera, egitura zehatz bat izan behar du, ur molekuletatik hidrogenoa hobeto bereizteko.

Kimika

Aste honetan, Zientzia Kaieran, Elixabete Rezabal DIPC eta UPV/EHUko Kimika Teorikoa taldeko ikertzaileari egin diote elkarrizketa. Elixabetek likido ionikoekin egiten du lan; hauek ioiz osatutako substantziak dira, giro-tenperaturan likido direnak eta fusio-tenperatura baxuak dituzten gatzak, hain zuzen. Gaur egun, likido hauek  aplikazio anitz dituzte, besteak beste, airean edo uretan dauden molekula kutsatzaileak erauzteko erabiltzen dira, eta baita erreakzioak katalizatzeko eta erregai likidoak purifikatzeko ere. Ioien eta haien propietateei buruzko aplikazioak eta erronkak zeintzuk diren sakonago ezagutzeko, Zientzia Kaierako “Zientzialari” atalean aurki dezakezue elkarrizketa.

Ingurumena

Bizkaiko Golkoa klima-aldaketarekiko zonalde bereziki sentibera izan daitekeela egiaztatu da. Sentiberatasun hau itsas hondoari erreparatuz sumatu daiteke. Komunitate bentonikoek, hau da, substratuari finkaturik bizi diren alga eta animaliek, beren ingurunean ematen diren baldintzak eta aldaketak jasan behar dituzte gainontzeko bizidunek bezala, noski. Baina organismo bentonikoak ingurumen-baldintzen adierazle oso onak dira. Euskal kostaldean, errezela eratzen duten makroalgek, oro har, beherakada bortitza jasan dute 2008tik eta ez da berreskurapen seinalerik egon geroztik. Ornogabe suspentsiboroetan ere galera esanguratsuak egon dira urte horretatik aurrerantz. Arazoa itzela da, espezie egituratzaile hauek ezinbestekoak baitira sortzen dituzten komunitate konplexuetan. Datuak Zientzia Kaieran: Klima-aldaketaren eragina Euskal Herriko itsas hondoko flora eta faunan.

Ikertzaile talde batek ohartarazi duenez, neguan errepideak garbitzeko erabiltzen den gatzak ingurumenean eta giza osasunean arazo ugari sortzen ditu. Frontiers in Ecology and the Environment Reviews aldizkarian argitaratutako ikerketa talde batek eman du arazo hauen berri eta, adierazi dutenez, gatzaren erabilera zabal horren ondorioz, erreketan, ibaietan edota lakuetan asko handitzen ari da gatzen kontzentrazioa. Ondorioz, edateko ura kutsatzen ari gara, eta hori gutxi balitz, erreakzio kimikoen bitartez kaltegarriak diren poluitzaile kimikoak ere sortzen dira ingurunean, hala nola radona, merkurioa eta beruna. Juanma Gallegok azaldu du Zientzia Kaieran: Errepideetako gatza: nola uztartu segurtasuna eta ingurumena?

Berotze globalaren muga urte gutxi barru gaindituko da, NASAren ustez. AEBetako Espazio Agentziak eta NOAA Ozeanoen eta Atmosferaren Elkarte Nazionalak urtero munduko tenperaturei buruzko txosten bat egiten dute. Txosten horren egileek adierazi dute iazkoa ez zela izan inoiz erregistratutako urterik beroena, baina giza jarduerak eragindako erregai fosilen errekuntzak eta deforestazioak, besteak beste, berotze globala areagotzen jarraitzen dutela. Zientzialariek kolapso klimatikoarekin lotzen dituzten gertakariak izan ziren 2021ean, Kristina Dahl Arduratutako Zientzialarien Batasuneko kidea kezkatuta azaldu da, gertakari horiek jada ez baitute biztanleria harritzen, ezta zirrara eragiten ere.

Biologia

Hungariako Eötvös Loránd Unibertsitateko Etologia saileko zenbait kidek argitaratu berri duten ikerketa baten arabera, txakurren garunean patroi desberdinak ikus daitezke entzuten ari diren hizkuntza haientzat ezaguna edo ezezaguna bada. NeuroImage aldizkarian argitaratu dute lana eta mugarri garrantzitsu bat ezarri du. Izan ere, lehen aldiz frogatu ahal izan da giza-garuna ez den garun bat gai dela bi hizkuntza desberdin bereizteko. Ikertzaileek argi utzi nahi izan dute, hala ere, ikerketa honek ez duela frogatu txakurrek hizkuntzak ulertzen dituztenik eta, are gutxiago, gizakiok esaten dugun guztia ulertzen dutenik. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran: Txakurrak hizkuntzak bereizteko gai dira.

Geologia

Blanca Martínez geologoak Ingalaterrako hego-ekialdeko itsaslabarrak zuriak izatearen zergatia azaldu du Zientzia Kaieran. Doverreko itsaslabarrak dira honen adibide esanguratsuena. Arroka horiek kokolitoforido izeneko mikroorganismoen oskolen hondarrek osatzen dituzte. Kokolitoforidoak itsas uretan bizi diren alga zelulabakarrak dira, eta zelula bakoitzak kaltzio karbonatoz osatutako oskol batek biltzen du, disko txiki batzuez osatutako oskola. Kokolitoforidoak hiltzean, hauen oskolak itsas hondoan metatzen dira eta milioika urte pasa ostean arroka sedimentario bat eratzen da. Kreta deitzen da arroka hori eta periodo geologiko bati izena ematen dio, Kretazeoari hain zuzen. Jean d’Omalius d’Halloy geologo belgikarrak jarri zion izena geologiaren aldi horri, Paris inguruan azaleratzen zen kreta arrokaren ugaritasunagatik.

Egileaz:

Irati Diez Virto Biologian graduatu zen UPV/EHUn eta unibertsitate bereko Kultura Zientifikoko Katedrako kolaboratzailea da.

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El gran evento de divulgación Naukas regresó a Bilbao para celebrar su décima edición en el magnífico Palacio Euskalduna durante los pasados 23, 24, 25 y 26 de septiembre.

De una sola célula, un óvulo fecundado, se desarrollarán en cuestión de unos pocos meses todo un abanico de tipos celulares diferentes, de desde células de la piel o linfocitos a neuronas. Todas estas células comparten exactamente el mismo código genético; lo que las diferencia es qué parte del código usa cada una. En esta labor de lectura selectiva participan proteínas que regulan la transcripción, como Mecp2, clave en el desarrollo de un encéfalo sano y funcional. Problemas con Mecp2 pueden dar lugar a enfermedades raras, como el síndrome de Rett. Carmen Agustín comparte en este interesantísimo vídeo los resultados de su grupo de investigación.



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

El artículo Naukas Bilbao 2021: Carmen Agustín – Mecp2 se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Propietate elektroniko zoragarriak dituzten materialak gauza bat dira teorian eta beste bat fabrikatzerakoan. DIPC: Heavy-atom-free triplet sensitizers with predictable properties

Irudietan, badaude gizakiak aintzat hartzen ez dituen gauzak, baina adimen artifizialak ikus ditzakeenak.  AI can predict Alzheimer’s risk from brain scans Rosa García-Verdugorena.

Indibiduo gutxi batzuk baino ez dira iraultza industrialaren erantzule. How a handful of prehistoric geniuses launched humanity’s technological revolution Nick Longrichena.

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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El análisis del ADN antiguo de una de las tumbas neolíticas mejor conservadas de Gran Bretaña ha revelado que la mayoría de las personas allí enterradas pertenecía a cinco generaciones consecutivas de una única familia extensa.

Plano de la excavación y hueso humano encontrado en el túmulo de Hazleton Norte. Imagen: Iñigo Olalde

Al analizar el ADN extraído de los huesos y dientes de 35 individuos enterrados en el túmulo largo de Hazleton Norte, en la región de Cotswolds-Severn, el equipo de investigación pudo detectar que 27 de ellos eran parientes biológicos muy cercanos. Este grupo vivió hace aproximadamente 5.700 años —entre 3700 y 3600 a.C.—, unos 100 años después de que se introdujera la agricultura en Gran Bretaña.

Este trabajo es el primer estudio que revela con tanto detalle cómo se estructuraban las familias prehistóricas, y el equipo internacional de arqueólogos y genetistas afirma que los resultados sacan a la luz nuevos conocimientos sobre el parentesco y los enterramientos en el Neolítico.

El equipo de investigación, formado por arqueólogos de la Universidad de Newcastle (Reino Unido) y genetistas de la Universidad del País Vasco, la Universidad de Viena y la Universidad de Harvard, muestra que la mayoría de las personas enterradas en la tumba eran descendientes de cuatro mujeres que tuvieron hijos con el mismo hombre.

El túmulo de Hazleton Norte consta de dos cámaras en forma de L situadas al norte y al sur del eje longitudinal. Tras su muerte, los individuos eran enterrados en el interior de estas dos cámaras, y los resultados de la investigación indican que los hombres eran enterrados generalmente con su padre y sus hermanos varones, lo que sugiere que el linaje era patrilineal y que las generaciones posteriores enterradas en la tumba estaban completamente ligadas a la primera generación solo a través de sus parientes varones.

Dos de las hijas del linaje que murieron en la infancia fueron enterradas en la tumba, pero, sin embargo, hay una ausencia total de hijas adultas, lo que sugiere que tan pronto como llegaban a edad reproductiva abandonaban su familia de origen y sus cuerpos eran enterrados o bien en las tumbas de los hombres con quienes tuvieron descendencia o en algún otro lugar.

Aunque el derecho de uso de la tumba pasaba por los lazos patrilineales, la elección de si los individuos eran enterrados en la zona de la cámara norte o sur dependía inicialmente de la mujer de primera generación de la que descendían, lo que indica que estas mujeres de primera generación eran socialmente significativas en la memoria de esta comunidad.

Según el personal investigador, también hay indicios de que los «hijastros» fueron adoptados en el linaje, es decir, varones que no descendían ni del hombre fundador ni de sus hijos, pero cuya madre estaba enterrada en la tumba y había tenido hijos con alguno de estos hombres. Además, el equipo no encontró pruebas de que otros ocho individuos fueran parientes biológicos de los miembros del árbol genealógico, lo que refuerza la idea de que el parentesco biológico no era el único criterio de inclusión. Sin embargo, tres de los cuerpos eran femeninos y es posible que tuvieran una pareja reproductiva en la tumba, pero no tuvieran descendencia o tuvieron hijas que llegadas a la edad adulta abandonaron la comunidad, por lo que no aparecen en la tumba.

El Dr. Chris Fowler, responsable de la investigación y jefe de arqueología de la Universidad de Newcastle, afirma que: «este estudio nos ofrece una visión sin precedentes sobre el parentesco de una comunidad neolítica. La tumba de Hazleton North consta de dos zonas o cámaras a las cuales se accede por una entrada norte y a la otra por una entrada sur. Un hallazgo extraordinario ha sido que en un principio se utilizaba cada una de las dos mitades de la tumba para enterrar los cadáveres de una de las dos ramas de la misma familia. Esto tiene una gran importancia porque sugiere que la disposición arquitectónica de otras tumbas neolíticas podría indicarnos cómo era su parentesco».

“La excelente conservación del ADN en la tumba y la utilización de las últimas tecnologías para la recuperación y el análisis del ADN antiguo nos han permitido descubrir y analizar el árbol genealógico más antiguo jamás construido, y así comprender más a fondo la estructura social de estos grupos”, señala Iñigo Olalde, investigador de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) e Ikerbasque y responsable genetista de la investigación.

«Este estudio refleja lo que creo que es el futuro del ADN antiguo: los arqueólogos y arqueólogas son capaces de aplicar el análisis de ADN antiguo con una resolución lo suficientemente alta como para abordar las cuestiones que realmente les importan», añade David Reich, de la Universidad de Harvard, cuyo laboratorio dirigió el proceso de generación del ADN antiguo.

Ron Pinhasi, de la Universidad de Viena, afirma que “hace unos años difícilmente podríamos pensar que llegaríamos a conocer las estructuras del parentesco neolítico. Pero esto es solo el principio y sin duda hay mucho más que descubrir en otros yacimientos de Gran Bretaña, Francia atlántica y otras regiones».

Referencia:

Chris Fowler, Iñigo Olalde et al. (2021) A high-resolution picture of kinship practices in an Early-Neolithic tomb Nature doi: 10.1038/s41586-021-04241-4

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

El artículo Una estructura de parentesco neolítico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Likido ionikoak ioiz osatuta dauden eta giro-tenperaturan likido diren eta fusio-tenperatura baxua duten gatzak dira. Likido ionikoek ere aukera handiak dituzte beste konposatu batzuekin material hibridoak eratzeko; adibidez, likido ionikoak polimeroak, nanopartikulak edo karbonozko nanohodiak erabiliz gelifikatzen dira, edo beste material batzuetan sartzen dira, eroankortasun handiagoa lortzeko. Oro har, aukeratzen diren ioiak, berriztagarriak, biodegradagarriak eta ez toxikoak izaten dira ingurumenaren aldeko apustua egiteko.

Egun, likido ionikoek dituzten aplikazioak anitzak dira: airean edo uretan dauden molekula kutsatzaileak erauzteko, erreakzioak katalizatzeko, erregai likidoak purifikatzeko edo material solido batean txertatuz (adibidez, baterietan) elektrolito gisa edo material termokromiko eta fluoreszenteak sortzeko baliagarriak dira, besteak beste.

UPV/EHUko Kimika Teorikoa taldean teknika konputazionalen bidez, ioien egitura eta propietate fisiko-kimikoen lotura landu dezakete eta horri esker aurresan materialaren propietateak nolakoak izango diren. Ioien eta haien propietateei buruzko aplikazioak eta erronkak zeintzuk diren sakonago ezagutzeko, Elixabete Rezabal ikertzailearekin bildu gara.

“Zientzialari” izeneko atal honen bitartez zientziaren oinarrizko kontzeptuak azaldu nahi ditugu euskal ikertzaileen laguntzarekin.

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Edward Charles Pickering no era astrónomo de formación sino físico experimental, un apasionado de cualquier actividad que conllevase algún tipo de medida. Por eso, cuando le pusieron al frente del observatorio astronómico de la Universidad de Harvard, su primer impulso fue medir cosas, concretamente cosas astronómicas: la luz de las estrellas, su color, su intensidad, sus líneas espectrales, ¡todo lo se pudiese convertir en números! Pickering decidió que la gran contribución de su observatorio a la astrofísica sería la obtención de grandes cantidades de datos. Con ellos, otros investigadores podrían dar forma a sus modelos y teorías sobre el universo.

Para reunir todos esos datos, el proyecto contaba con dos grandes telescopios, el “Gran Refractor” de Cambridge y el telescopio Bruce de Arequipa. Gracias a sus potentes lentes y a los últimos avances en fotografía astronómica, sería posible observar cada rincón del cielo, desde los dos hemisferios. Pickering estaba convencido de que todos estos datos, capturados de manera periódica durante años, tendría un valor inmenso para la ciencia. Y no se equivocaba. Con su iniciativa dio comienzo la era de los grandes sondeos astronómicos (o astronomical surveys, en inglés), observaciones sistemáticas del cielo que permiten observar cambios en alguna región en concreto, de gran importancia para la astrofísica moderna1.

De hecho, el proyecto liderado por Pickering consiguió reunir una colección de fotografías no grande, enorme. A lo largo de seis décadas el Observatorio Harvard generó alrededor de medio millón de placas de cristal fotográfico, con imágenes de unos diez millones de estrellas. En total, pesaban unas 300 toneladas. Las ligeras memorias USB aún no se llevaban, se entiende. Pero tampoco los ordenadores y analizar toda aquella información para hacerla manejable y evitar que terminase criando polvo en algún oscuro almacén, no era tarea sencilla, ni barata.

Las calculadoras de Harvard. Fuente: Wikimedia Commons

 

El objetivo último era crear un catálogo fotométrico, donde se pudiesen consultar las magnitudes y posiciones de los distintos grupos estelares, así como los espectros de todas las estrellas observadas. Pero para ello era necesario convertir las placas fotográficas procedentes de los telescopios en números: recorrer el cielo entero, imagen por imagen, interpretando la información encerrada en aquellos mapas de cristal. Se trataba de una labor ardua y tediosa, que requería una gran destreza visual, capacidad de concentración y rigor metódico. Pero sobre todo, se trataba de una obra gigantesca que solo se podía realizar con mano de obra especializada (mucha mano de obra especializada). Y para completarla sin arruinarse en el intento, Pickering tuvo una “brillante” idea: contratar mujeres. No solo cobraban menos que los hombres por realizar la misma tarea (el sueldo mínimo, unos 25 centavos la hora, a pesar de ser mujeres graduadas en astronomía) sino que, además, en palabras del propio astrónomo: “las mujeres tienen la destreza para realizar trabajos repetitivos, no creativos”.

Está claro que Pickering fue un pionero de la astronomía, no de los derechos sociales. Por suerte, a estas alturas poco importa cuáles fueran sus motivaciones. El hecho es que hoy, gracias a aquella decisión inusual para la época, algunas de las protagonistas del “harén de Pickering” o las “computadoras de Harvard” —como se conoció a aquellas mujeres contratadas entre 1877 y 1919— figuran para siempre la historia de la astronomía. Sobre sus pupitres, dispuestos para un trabajo repetitivo, mecánico e ingrato, aquellas inesperadas astrónomas dieron forma a los cimientos de la astrofísica moderna. Y sus aportaciones no siempre fueron bienvenidas. En ocasiones, a Pickering “le irritaba su independencia y autosuficiencia apartándose del trabajo asignado”2.

Entre las computadoras de Harvard, hay muchos nombres que destacar y para conocerlos en detalle, os recomiendo visitar El Diario Secreto de Henrietta Levitt, un proyecto de divulgación precioso del Instituto de Astrofísica de Andalucía. Antonia Mary utilizó los espectros estelares para evaluar los tamaños relativos de las estrellas. Henrietta Levitt estudió las llamadas estrellas variables, y descubrió que sus periodos estaban relacionados con su luminosidad, lo que las convierte en herramientas valiosísimas para medir las distancias en el universo. Williamina Fleming jugó un papel fundamental en el descubrimiento de las enanas blancas. Pero aquí nos interesa especialmente el trabajo Annie Jump Cannon y su sistema de clasificación estelar, que todavía sigue vigente en la actualidad. Las aportaciones de esta astrónoma fueron célebres ya en su tiempo y en 1919, cuando Pickering falleció, ella le sucedió al frente de las computadoras de Harvard.

Referencias:

1“Cómo comencé con el diario.” El extraño caso de Henrietta Leavitt y Erasmus Cefeido, Instituto de Astrofísica de Andalucía. 26 de agosto de 2012. Consultado el 9 de enero de 2022.

2Masegosa, Josefa. “El harén de Pickering: Antonia C. Maury.” El extraño caso de Henrietta Leavitt y Erasmus Cefeido. Instituto de Astrofísica de Andalucía, 11 de marzo de 2013. Consultado el 9 de enero de 2022.

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Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica

El artículo De ‘harén’ a científicas pioneras se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Nahiara Muguerza, María Bustamante, Isabel Díez, Endika Quintano, Javier Tajadura, Iñaki Saiz-Salinas, José María Gorostiaga

Klima-aldaketak lurreko zein itsasoko ekosistemetan eragin handia duela onarpen zabala du eta ikerketa lan eta txosten asko egin dira lurraren berotzearen inguruan. Hala ere, mundu mailan gertatzen ari diren aldaketek tokian-tokiko izan dezaketen eragina, itsaso edota kostalde bakoitzaren ezaugarrien araberakoa izango da.

Irudia: Komunitate bentoniko naturaletan, errezela sortzen duten makroalgak oinarrizko ekoizle ekologikoak dira. (Argazkia: Gelidium corneum – Luis Fernández García – Domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia Commons)

Bizkaiko Golkoa, klima-aldaketarekiko zonalde bereziki sentibera izan daitekeela egiaztatu da. Hortaz, ur azaleko tenperaturak nabarmen gora egin du azkeneko 50 urtetan eta joera areagotu egingo dela aurreikusten da. Hala ere, berotze globalarekin batera, zenbait aldaketa gertatu dira beste ingurumen- aldagai batzuetan, hala nola, eguzki-erradiazioaren gorakada, itsas dinamikaren alterazioa, olatuen areagotzea eta mantenugaien eskuragarritasunean aldaketak. Bestalde, badakigu tokiko eskalan kostaldeko ekosistemak zenbait ingurumen- eta estres- faktoreen mende daudela. Horietako bat, kutsadura da eta ezaguna da eragin handia izan dezakeela ekosistemetan. Izan ere, komunitateen nolabaiteko aldakortasuna ingurumeneko estres-faktore antropogeniko edo naturalen arteko sinergiari egozten zaio. Itsas hondoan substratuari finkaturik bizi diren alga eta animaliak, hau da, komunitate bentonikoak bere ingurunean ematen diren baldintzak eta aldaketak jasan behar dituzte. Beraz makroalgekin lotutako ornogabeak ingurumen-baldintzen adierazle oso onak dira. Bestalde, ebidentzia bat da klimak gogor eragiten diola espezieen banaketa naturalari, eta egituran ez ezik, ekosistemen funtzionamenduan ere eragina du klima-aldaketak.

Komunitate bentoniko naturaletan, errezela sortzen duten makroalgak oinarrizko ekoizle ekologikoak dira, eta funtsezko papera betetzen dute eremu epeletako substratu gogorreko itsas ekosistemetan. Errezela eratzen duten makroalgek, oro har, beherakada bortitza jasan dute eta honek ekosistemako prozesuetan izango dituen eraginak ez dira oraindik ondo ezagutzen. Hala ere, Euskal Kostaldean azken 20 urteotako substratu gogorreko ekosistema bentonikoak aztertu ondoren, baieztatu da itsas belardiak eratzen dituen Gelidium corneum makrofitoak (tamaina handiko alga egituratzailea) beherakada nabarmena izan duela.

Errezela atzera egitearen edota aldaketa-tasa ikertu da, bai eta errezel-menpeko diren organismoen (algak eta ornogabeak) egitura taxonomiko eta funtzionalean ondorioak ere. Emaitzek agerian utzi dute, 2008an aldaketa garrantzitsuak zakarki gertatu zirela eta ondoren ez dela berreskuratzearen seinalerik egon. Galera esanguratsuenak makroalga konplexu eta iraunkorrak diren formetan eta ornogabe suspentsiboroetan eman dira, aldiz, alga sinple soropilduak ugaritu dira. Aldi berean, espezieen aberastasunak, algen dentsitateak eta flora eta faunaren ekitatibitateak (espezieek duten antzekotasun-maila ugaritasunari dagokionez) gora egin dute.

1998-2007 bitartean, alga eta fauna espezie elkartuen talde koherenteak elkar aldatzen dutela ikusten da. Hala ere, 2008tik aurrerantz finkatutako komunitate berrian alga eta ornogabeen arteko elkarte espezifikoak falta dira. Ikerketen emaitzek flora eta fauna espezieen arteko ereduak daudela adierazten dute. Beraz, espezie egituratzaile hauek ezinbestekoak dira sortzen dituzten komunitate konplexuetan, eta gainera, kostaldeko ekosistemei funtsezko zerbitzuak ematen dizkiete. Patroi hauek ekosistema bentonikoaren funtsezko espezie eta ezaugarri funtzionalen galeren ondorioak hobeto ulertzen lagunduko dute.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia, ale berezia 2020
• Artikuluaren izena: Azkeneko hiru hamarkadetan Euskal Herriko kostaldean klima-aldaketak komunitate bentonikoetan (flora eta fauna) izan duen eragina.
• Laburpena: Errezela eratzen duten makroalgek, oro har, beherakada bortitza izan dute, eta horrek ekosistemako prozesuetan izango dituen eraginak ez dira oraindik ondo ezagutzen. Ikerketa honek Bizkaiko Golkoko hegoaldean 20 urte inguruko aldian substratu gogorreko ekosistema bentonikoak aztertu ditu, non Gelidium corneum makrofitoak beherakada nabarmena izan duen. Errezelak atzera egitearen edo aldaketaren tasa ikertu da, bai eta errezel-menpeko diren organismoen (algak eta ornogabeak) egitura taxonomiko eta funtzionalean ondorioak ere. Gure emaitzek erakutsi dute 2008an aldaketa garrantzitsuak zakarki gertatu zirela eta ondoren ez dela berreskuratze-seinalerik izan. Galera esanguratsuenak makroalga konplexu eta iraunkorrak diren formetan gertatu dira eta, aldiz, epifitoak diren eta ez diren suspentsiboroetan ere, alga sinple soropilduak ugaritu dira. Aldi berean, espezieen aberastasunak, algen dentsitateak eta flora eta faunaren ekitatibitateak gora egin dute. Ikerketaren 1. aldian (1998-2007), alga eta fauna espezie elkartuen talde koherenteak batera aldatzen dutela ikusten da. Hala ere, 2008tik aurrerantz finkatutako komunitate berrian algen eta ornogabeen arteko elkarte espezifikoak falta dira. Gure emaitzek flora eta fauna espezieen arteko ereduak daudela adierazten dute. Patroi hauek ekosistema bentonikoaren funtsezko espezie eta ezaugarri funtzionalen galeren ondorioak hobeto ulertzen lagunduko dute.
• Egileak: Nahiara Muguerza, María Bustamante, Isabel Díez, Endika Quintano, Javier Tajadura, Iñaki Saiz-Salinas, José María Gorostiaga
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 145-162
• DOI: 10.1387/ekaia.21006

Egileez:

Nahiara Muguerza, Isabel Díez, Endika Quintano eta José María Gorostiaga UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Landare-Biologia eta Ekologia Saileko ikertzaileak dira. María Bustamante, Javier Tajadura eta Iñaki Saiz-Salinas UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Zoologia eta Animalia Zelulen Biologia Saileko ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

 

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Un objeto que manejamos prácticamente a diario en nuestra vida es el DNI, el documento nacional de identidad, que está formado por un número de ocho dígitos y, desde hace unos años, también una letra. Muchas personas piensan que esa letra se nos asigna de forma aleatoria, como el número, pero esto no es así. En esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica vamos a explicar, aunque es posible que muchas de vosotras ya lo conozcáis, cómo se asigna esa letra y cuál es su significado.

Formato del primer modelo de DNI, de color verde, que fue utilizado entre los años 1951 y 1961. Este modelo fue elegido fruto de un concurso público convocado en 1946 y ganado por D. Aquilino Rieusset Planchón, que recibió el premio de 30.000 pesetas. Imagen de la Historia del Documento Nacional de Identidad

 

Si nos vamos a la página web del Ministerio de Interior del Gobierno de España, que es quien emite el documento nacional de identidad, podemos leer que este es un documento público, personal e intransferible que acredita la identidad y los datos personales de su titular, y que es obligatorio para los mayores de 14 años.

Hasta hace unos años el DNI constaba solamente de un número de 8 dígitos, pero en 1990 para evitar, en la medida de lo posible, errores, se añadió una letra. Cuando rellenamos algún formulario en el que se nos pide el documento nacional de identidad es relativamente fácil equivocarnos en un dígito o cambiar dos dígitos de orden, por lo que se añadió al número del DNI un código de detección de errores, la letra.

La letra del DNI se calcula de la siguiente forma. Se toma el número del mismo, se divide por 23 y el resto de esa división nos va a dar la letra, para lo cual se utiliza una tabla que asigna a cada número, entre 0 y 22, una de las “23” letras del abecedario –, aunque son 27, se han quitado las letras I, O, U y Ñ-, de la siguiente forma:

Pongamos un ejemplo sencillo. Supongamos que el número del DNI que nos han asignado es 12.345.678. Si lo dividimos entre 23, el resto nos da 14. Miramos en el cuadro que nos asigna a cada número, entre 0 y 22, una letra y vemos que la letra asignada al número 14 es Z. Por lo tanto, el DNI será 12.345.678Z.

O si nuestro número fuese 98.765.432, entonces como al dividirlo entre 23 el resto es 5, la letra asignada es M y el DNI completo sería 98.765.432M.

Imagen del documento nacional de identidad falsificado de Santiago Carrillo, en la época en la que este constaba solo de un número  de ocho dígitos como máximo. Imagen del Fondo Domingo Malagón, en la Biblioteca Histórica Marqués de Valdecilla, de la Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid

 

Una primera cuestión que nos podemos plantear es cómo calcular el resto. Podríamos hacer la división a mano, como nos enseñaron en la escuela y calcular así el resto, como en la siguiente imagen.

Aunque no hace falta que hagamos la división a mano para obtener el resto. Basta con utilizar una simple calculadora. Por ejemplo, si tenemos el número 12.345.678 y lo dividimos por 23 en nuestra calculadora nos dará

536.768,60869565217391304347826087…

es decir, la división nos da el número natural 536.768, seguido de una serie de decimales. Para calcular el resto a partir de este resultado, le restamos la parte no decimal, 536.768, y a lo que nos queda, la parte decimal,

0,60869565217391304347826087…

la multiplicamos por 23. El resultado, o el número más cercano al resultado, es el resto, en este caso 14.

Calcular la letra de nuestro DNI es fácil, e incluso diseñar un pequeño programa para calcularla. Más aún, hay sitios web para calcularla online si queremos ahorrarnos la división y el cálculo del resto, como la página letra NIF. Pero vayamos con algunos comentarios sobre el cálculo de la misma.

Para empezar, en la asignación de una letra asociada al número del DNI se han eliminado cuatro letras de nuestro alfabeto –que consta de 27 letras–, las mencionadas, I, O, U y Ñ. El motivo es el siguiente. Las letras I y O se han quitado para evitar confusiones con los números 1 y 0. La letra Ñ se eliminó para evitar los problemas con los sistemas informáticos del resto del mundo, donde no tienen esta letra. Las personas que la tenemos en nuestro apellido, IBAÑEZ, sabemos los problemas que da cuando viajamos en avión o vamos a algún otro país. Y la letra U se eliminó para tener un conjunto de 23 letras, ya que el número 23 es un número primo, el más grande menor que 27, lo cual es un elemento necesario para el proceso de detección de errores.

La asignación de la letra para el documento nacional de identidad, que acabamos de explicar, asegura que se van a detectar errores gracias a lo que en matemáticas se llama aritmética modular, también conocida como “aritmética del reloj”, por la analogía con las horas.

Portada del libro Disquisitiones Arithmeticae, de 1801, en el cual su autor, el matemático alemán Carl Friedrich Gauss (1777-1855), desarrolló la aritmética modular

 

La aritmética modular, o del reloj, es un sistema aritmético que consiste en lo siguiente. Para empezar, consideramos los números enteros Z, esto es, los números naturales {1, 2, 3, …}, junto con los negativos {– 1, – 2, – 3, …} y el cero {0}, sobre los que tenemos las operaciones aritméticas básicas de la suma y la multiplicación.

Los números enteros, junto con la suma y la multiplicación, satisfacen una serie de propiedades naturales, que en matemática denominamos “estructura de anillo”, que básicamente quiere decir que cumple, más o menos, las propiedades aritméticas usuales:

i) la suma + es una operación asociativa [a + (b + c) = (a + b) + c], conmutativa [a + b = b + a], tiene un elemento neutro, el cero 0 [a + 0 = a] y tiene elemento inverso [a + (–a) = 0];

ii) la multiplicación x es una operación asociativa [a x (b x c) = (a x b) x c], tiene un elemento neutro, el 1 [a x 1 = a] y es distributiva respecto de la suma [a x (b + c) = a x b + a x c; (a + b) x c = a x c + b x c]; en este caso, además es conmutativa [a x b = b x a], por lo que hablamos de un “anillo conmutativo”.

Observemos que la multiplicación no tiene elemento inverso, ya que la división no es una operación “cerrada” en los números enteros, la división de dos números enteros puede no ser entero. Así, el inverso de 2 sería 1 / 2 = 0,5 (puesto que 2 x 0,5 = 1), sin embargo, no es un número entero.

Símbolo que denota el conjunto de los números enteros. El uso de la “zeta” se debe a que en alemán “zahlen” significa número

 

En la aritmética modular no se considera el conjunto de todos los números enteros, sino los “números enteros módulo n”, Zn, para un cierto número natural n, que es el módulo. La idea es la siguiente. Dado el módulo n se considera el conjunto finito de n elementos Zn = {0, 1, …, n – 1}, pero, a partir del módulo, los números vuelven al principio “dando la vuelta” y cada número se asociará –de hecho, se considerarán iguales- con uno del conjunto básico {0, 1, …, n – 1}, su congruente. Así, n pasa a ser igual a 0, n + 1 igual a 1, etcétera (como las 13 horas es igual a la 1, las 14 a las 2, las 15 a las 3, …). Además, dos números enteros a y b se dice que son congruentes, módulo n, si, dentro de esa asociación que acabamos de definir, son iguales a un mismo número del conjunto básico {0, 1, …, n – 1}, lo cual ocurre (pensémoslo un poco) si a – b es divisible por n.

Forma de expresar en matemáticas que el número entero a es congruente con el número entero b, módulo n

 

Por ejemplo, si tomamos n = 5, entonces el conjunto básico es Z5 = {0, 1, 2, 3, 4} y tenemos que, por ejemplo, 5 es congruente con 0 (módulo 5), 6 es congruente con 1 (módulo 5), 7 es congruente con 2 (módulo 5) o, por ejemplo, que 13 es congruente con 3 (módulo 5).

Esto es algo así como dividir los números enteros en 5 conjuntos y que los elementos de cada conjunto se consideren iguales.

Una vez considerado el conjunto de los números enteros módulo n, se restringen las operaciones aritméticas de la suma y la multiplicación al mismo. Por ejemplo, para el conjunto de los números enteros módulo 5, Z5 = {0, 1, 2, 3, 4}, se tiene que 2 + 3 = 0 (observemos que en este conjunto los números 2 y 3 son inversos el uno del otro, respecto de la suma), 3 + 3 = 1 o 3 + 4 = 2, para la suma, y 2 x 3 = 1 (esto es, que el 2 y el 3 son inversos respecto de la multiplicación), 2 x 4 = 3, o 4 x 4 = 1 (el cuatro es inverso de sí mismo), para la multiplicación.

Podemos dibujar las tablas de estas dos operaciones sobre el conjunto Z5 de los números enteros módulo 5.

Podemos observar que Z5 ha heredado las propiedades aritméticas de la suma y la multiplicación que se cumplían sobre los números enteros Z. Por lo tanto, Z5 también tiene estructura de anillo conmutativo. En general, Zn, los números enteros módulo n, para cualquier n, tienen estructura de anillo conmutativo con las operaciones de suma y multiplicación heredadas de los números enteros, Z.

Dibujemos ahora las tablas aritméticas sobre el conjunto Z6.

Lo primero que podemos observar es que en Z6 existen “divisores del cero”, es decir, números a y b tales que su multiplicación es igual a 0, a x b = 0, lo cual no ocurría para los números enteros Z (y, dicho sea de paso, tampoco para Z5). En concreto tenemos que en Z6 se satisface que 2 x 3 = 0 o que 3 x 4 = 0.

Por otra parte, como ocurría en los números enteros, Z, no todos los elementos no nulos de Z6 tienen inverso respecto a la multiplicación. No lo tienen ni 2, ni 3, ni 4, aunque sí 5, que es inverso de sí mismo. Pero si nos fijamos en Z5, aquí si tienen inverso, respecto de la multiplicación, todos los elementos no nulos. De hecho, esta propiedad es más general aún, ya que los enteros módulo un número primo p, Zp, satisfacen que todos los elementos no nulos tienen inverso, respecto de la multiplicación. En matemáticas, si tenemos un anillo conmutativo que satisface que existen también inversos respecto de la multiplicación se dice que tiene “estructura de cuerpo”. Por lo tanto, los enteros módulo un número primo p, Zp, tienen estructura de “cuerpo”.

Y aquí es donde volvemos a enlazar con el documento nacional de identidad, puesto que para asignar la letra hemos considerado los enteros módulo el número primo 23, Z23, que tiene estructura matemática de “cuerpo”.

Ahora, utilizando la aritmética modular se pueden demostrar algunos resultados que nos permiten demostrar que la letra del DNI es un código detector de errores. Por ejemplo, puede demostrarse el siguiente resultado.

Teorema 1: La letra del DNI permite detectar un error.

Es decir, si nos hemos equivocado al escribir uno de los dígitos del DNI –el resto de dígitos y la letra están bien–, entonces detecta el error, o lo que es lo mismo, en ese caso la letra asociada al número incorrecto no podrá ser esa misma letra. Por ejemplo, dos números del DNI que solo se diferencian en un dígito, como 12.345.678 y 12.395.678, no pueden tener la misma letra. Efectivamente, esos números tienen dos letras distintas 12.345.678Z y 12.395.678N.

La demostración del teorema 1 es relativamente sencilla. Recordemos que para que dos números enteros p y q determinen el mismo número módulo 23 se tiene que cumplir que p – q sea divisible por 23. Si tenemos dos números de DNI A y B que solo se diferencian en un dígito (es decir, hemos cometido un error), entonces A – B = 10n x (a – b), donde n es la posición del dígito que es distinto (de derecha a izquierda) y a y b son los dígitos que son diferentes. Por ejemplo, en el caso anterior 12.395.678 – 12.345.678 = 90.000 – 40.000 = 105 x (9 – 4). Pero como 10n no es divisible por 23 (solo lo es por 2, 5 y potencias de ambos), para que A – B sea divisible por 23 (y a ambos números les corresponda el mismo número en Z23, luego la misma letra en la asignación descrita), tendría que ocurrir que a – b fuese divisible por 23. Pero, resulta que a y b son números entre 0 y 9, luego la única forma de que a – b sea divisible por 23 es que a – b = 0, es decir, a = b, con lo cual no habría error. En nuestro ejemplo, con 12.395.678 – 12.345.678, el número 5 tendría que ser divisible por 23, que no lo es, por eso los dos números tienen asignadas letras distintas. Y con este razonamiento queda demostrado el resultado del teorema 1.

Sin embargo, la letra no permite detectar dos errores en el DNI, es decir, existen números de DNI que difieren en dos dígitos y tienen la misma letra. Por ejemplo, 12.345.678 y 12.345.655 ambos tienen la letra Z: 12.345.678Z y 12.345.655Z. Observemos que 12.345.678 – 12.345.655 = 23.

El código de detección de errores que es la letra del DNI permite detectar más errores aún.

Teorema 2: La letra del DNI permite detectar el intercambio de dos dígitos consecutivos en el número del DNI.

Por ejemplo, dos números que difieran únicamente en el orden de dos dígitos consecutivos, como 12.345.678 y 12.346.578 no pueden tener la misma letra. Así, 12.346.578 tiene asociada la letra V (12.346.578V) y no la letra Z como 12.345.678Z. La demostración de este resultado es similar al anterior, pero la dejamos para aquellas personas que quieran intentar realizar la demostración por ellas mismas (quien esté interesado puede ver las demostraciones de estos resultados en el artículo Algunos secretos del documento nacional de identidad español: una aplicación de la aritmética modular a códigos detectores de errores).

A continuación, démosle la vuelta a la asignación de la letra a nuestro número del documento nacional de identidad. Imaginemos ahora que queremos obtener un número de DNI con una letra concreta, por ejemplo, la B. ¿Cómo lo haríamos? Lo primero que debemos saber es cuál es el número de resto asociado a esa letra. En este caso, para la B, es 11. A continuación, tomamos un número cualquiera, por ejemplo, 69.134.572, cuya letra es la E, 69.134.572-E, ya que el resto es 22. Como la B se corresponde con el 11 y nos ha salido el resto 22, entonces restamos 22 – 11 = 11 a nuestro número, 69.134.572 – 11 = 69.134.561. Efectivamente, sería 69.134.561B.

Para terminar esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica, algunas creencias relativas al documento nacional de identidad.

Creencia 1: “Los primeros dígitos identifican la provincia”. Esto es falso. Los números del DNI se asignan, en la actualidad, de forma aleatoria según se expiden. Aunque en el pasado los números del documento nacional de identidad se asignaban por lotes a las comisarías de policía que se dedicaban a la realización de los documentos nacionales de identidad, por eso, nos podíamos encontrar con conocidos que tuviesen los mismos primeros números de nuestro DNI.

Creencia 2: “Los números del DNI de las personas fallecidas se vuelven a poner en circulación”. Esto también es falso. Como decíamos al principio de esta entrada, el documento nacional de identidad es un documento personal e intransferible que acredita la identidad y los datos personales de su titular. Utilizando números de 8 dígitos tenemos 99.999.999 posibles números (recordemos que la población de España en 2.020 era de 47,35 millones) y todavía no se han agotado.

Creencia 3: “Los números del DNI que empiezan con 0 pertenecen a personas fallecidas”. Tampoco esto es verdad. Los números de DNI que empiezan por 0 muchos de ellos fueron así expedidos cuando se asignaban a mano, mientras que los que se conceden en la actualidad, son lotes de números recuperados que por algún momento cuando correspondía otorgarlos, no se utilizaron.

Creencia 4: “El número de la parte de atrás de nuestro documento nacional de identidad nos indica el número de personas que se llaman como nosotros”. Esto sería gracioso, pero no es cierto. La parte de atrás de nuestro DNI contiene tres líneas de caracteres que están diseñadas para su lectura por dispositivos de reconocimiento de texto. Consiste en información sobre nosotros y sobre el documento, así como diferentes dígitos de control, pero ninguna relación con las personas que se llaman como nosotros.

Creencia 5: “En la parte de atrás del DNI se indican tus antecedentes penales”. Tan falso como lo anterior.

Creencia 6: “Los primeros números del DNI corresponden a la familia real”. Esto sí es cierto. Cuando se creó el documento nacional de identidad, en tiempos del dictador Francisco Franco, este se quedó con el número 1, su mujer Carmen Polo con el número 2 y su hija Carmen Franco el número 3. Por su parte, la familia real tiene reservados los números que van del 10 al 99. El rey emérito Juan Carlos I tiene el 10 y la reina Sofía el 11. Las infantas Elena y Cristina tienen el 12 y el 14 (se saltaron el 13, seguramente por motivos supersticiosos). Por este motivo, cuando el Ministerio de Hacienda publicó un comunicado que decía “el error en la imputación de transmisiones de inmuebles a la Infanta Cristina es consecuencia de que la información recibida por la Agencia Tributaria figura atribuida a un DNI que coincide con el suyo”, no parecía este un argumento muy creíble, ya que la infanta tiene un DNI singular, 14Z. Seguimos, el rey Felipe VI tiene el número de DNI 15, la princesa Leonor el 16 y la infanta Sofía el 17.

Creencia 7: “El primer DNI expedido fue el del general Francisco Franco”. A pesar de que Franco tenía el número 1 en su documento nacional de identidad, sin embargo, no fue el primer DNI expedido. El primer Documento Nacional de Identidad fue expedido el 20 de marzo de 1951, aunque fue en 1944 cuando se aprobó el decreto que regulaba estos documentos de identificación personal. Ese primer documento tenía el número 19.103.001, que había sido adjudicado en los lotes al equipo de Valencia. Pertenecía a Eva García Ayala, que era la mujer de un fotógrafo valenciano, que quería mostrar a sus clientes que en su establecimiento también se podían hacer fotografías para el nuevo documento nacional de identidad.

Pero no se vayan todavía. Terminamos, ahora sí, la entrada con algunas de las propuestas de diseños para el documento nacional de identidad que se presentaron en el concurso de 1946. Pueden verse más en el artículo Así podría haber sido el DNI: los diseños descartados de los años 40 y 80.

Bibliografía

1.- Página web del Ministerio del Interior del Gobierno de España sobre el Documento Nacional de Identidad

2.- Historia del Documento Nacional de Identidad [PDF]

3.- Varios autores, Sesenta años de expedición del Documento Nacional de Identidad 1951-2011, Fundación Policía Española, 2013.

4.- Ramón Esteban-Romero, Algunos secretos del documento nacional de identidad español: una aplicación de la aritmética modular a códigos detectores de errores, Modelling in Science Education and Learning 9 (2), 59-65, 2016.

5.- La verdad: Mitos y leyendas del DNI que creías ciertos y no lo son

6.- Huffington Post: 4 leyendas urbanas sobre el DNI y 6 detalles que quizá no conocías

7.- Hoy: Una identidad acartonada

8.- La cabeza llena: Así podría haber sido el DNI: los diseños descartados de los años 40 y 80

Sobre el autor: Raúl Ibáñez es profesor del Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU y colaborador de la Cátedra de Cultura Científica

El artículo Un código detector de errores: la letra del DNI se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.