Zientzia

Blanca Martínez

Film eta telesail askotan ikusi ditugu protagonistak Mantxako Kanala zeharkatzen, Doverreko itsaslabar zuriak begi-bistan daudela. Itxura bukolikoa duen irudi ingeles tipiko bat. Baina, galdetu diozu inoiz zeure buruari zergatik diren zuriak labarrak?

1. irudia: Doverreko itsaslabar zuriak. (Argazkia: Martina Bäcker  – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com).

Galdera horren erantzuna materialen jatorrian bilatu behar dugu. Doverreko itsasertzean eta Ingalaterrako hego-ekialdeko beste eskualde batzuetan azaleratzen diren arrokak, esaterako, Sussexeko kostaldean, kokolitoforido izeneko mikroorganismoen oskolen hondarrek osatzen dituzte.

Kokolitoforidoak itsas uretan bizi dira eta fitoplanktonaren parte diren alga zelulabakarrak dira. Ezaugarri nagusia da kaltzio karbonatoz (CaCO3) osatutako oskol batek estaltzen dituela, eta disko txiki formako plaka batzuez osatuta daudela. Xafla horiek bata bestearekin muntatzen joaten dira, organismoaren zelula babesten duen bilgarri esferiko antzeko bat sortu arte. Kokolitoforidoa hiltzen denean, oskoleko plakak banandu egiten dira, eta, azkenean, itsas hondoan metatzen dira. Itsas ingurune sakonetan bizitzeko gai direnez, ohikoa da hondo horretan buztin karbonatatu puru bat metatzea, ia erabat kokolitoforidoen oskolen zatiak pilatzetik eratorritakoa.

Denbora geologikoak aurrera egin ahala eta kokolitoforidoen oskoleko plaken metaketak sortutako lokatza lurperatzen joaten da eta, azkenean, arroka sedimentario bat eratzen da. Kontuan izanik kaltzio karbonatoak kolore zurixka duela, eratutako arrokak ere kolore zuri deigarria izango du. Beraz, azaleratu ondoren, arroka horiek inguruko paisaian nabarmenduko dira, hain zuritasun esanguratsu horri esker. Horri esker, toki batzuetan amu turistikoa bihurtu dira, Ingalaterrako hego-ekialdeko itsasertzean gertatu den bezala.

2. irudia: kokolitoforido baten argazkia, ekorketako mikroskopio elektroniko batez egina. Eskala-barrak 0,001 mm adierazten du. (Argazkia: Ina Benner. Iturria: EUMETSAT)

Ingelesez, arroka horri chalk esaten zaio. Baina hemen kreta deitzen diogu. Kreta latinetik dator, eta klariona deritzogu itzulpenaren ondorioz. Horrekin, historian zehar harri honi eman zaion ohiko erabilera antzeman dezakegu. Izan ere, arroka hori, ia osorik kaltzio karbonatoz osatuta dagoenez, ez da oso gogorra, hau da, erraz hausten eta birrintzen da, hala, hauts fin zuri bat lortzen da. Horregatik, antzina, arroka horren zati txikiak kolore ilunagoko gainazaletan irudiak eta zenbakiak margotzeko erabiltzen ziren. Halaber, jostunek arropa jantziaren gainean neurriak hartzeko edo irakasleek arbel baten gainean idazteko erabili izan dute. Gaur egun beste osagai batzuk erabiltzen diren arren euskarri-material horiek egiteko, klariona deitzen zaio ere ideia bikain hori sortu zen jatorrizko arrokaren oroigarri gisa. Seguru asko, ehunka urteko arbelak gordeta dituzten museo askotan, oraindik kokolitoforido fosilen oskoletik datozen plaka karbonatatu txikiak aurki daitezkeela.

Baina arroka horren beste berezitasun bat dugu oraindik, periodo geologiko bati izena ematen diola, Kretazeoari. Kretazeoa duela 145 eta 66 milioi urte bitartekoa da, eta XIX. mendearen hasieran Jean d’Omalius d’Halloy geologo belgikarrak definitu zuen. Geologo horrek Kretazeo deitu zion, Paris inguruan azaleratzen zen kreta arrokaren ugaritasunagatik. Jakina, Doverreko itsaslabar zuriak duela 100 milioi urte inguru eratu ziren, 300 edo 400 metroko sakonerako ur bero eta kristalezko itsaso baten hondoan, kokolitoforidoen oskolak metatzearen ondorioz. Eta arroka horren gogortasun eskasa dela eta, gaur egun material horiek nahiko azkar higatzen ari dira, itsaslabarraren olatuek oldar jotzen dutelako.

Horren adibide garbia da gure ondare geologikoa, kasu honetan kolore berezi eta deigarriko arroka bat, eskualde baten eta gizarte oso baten ikur bihur daitekeela. Segur aski, Doverreko itsaslabarren ondoan filmatutako pelikula edo serie bat ikusten dugun hurrengo aldian, milioika urteko historia zoragarri baten protagonistak imajinatuko ditugu, itsas hondoan pausatu ziren kokolitoforido ñimiñoak.

Egileaz:

Blanca María Martínez (@BlancaMG4) Geologian doktorea da, Aranzadi Zientzia Elkarteko ikertzailea eta EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Geologia Saileko laguntzailea.

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¿Puede una idea científica ser tan brillante que llegue a ocultar a su autor? ¿Tan esclarecedora que pase de forma prácticamente instantánea a los libros de texto como cosa sabida y que, por lo tanto, su creador no merezca ni siquiera una mención? Parece casi inconcebible que pueda ocurrir, pero ocurrió.

Estamos en septiembre de 1861 en Speyer (actual Alemania), en el Congreso de Médicos y Naturalistas Alemanes. Un profesor de una pequeña universidad rusa, Kazán, tiene anunciada una conferencia titulada “Sobre la estructura química de la materia”; un nombre muy rimbombante para un don nadie venido de la mitad de ninguna parte. Hoy día nadie recuerda nada de ese congreso salvo esa conferencia en la que se dijo por primera vez que “la naturaleza química de una molécula está determinada no sólo por el número y tipo de átomos sino también por su disposición. El estudio químico de las sustancias debe llevar a conocer su estructura y viceversa, el conocimiento de su estructura debe llevar a predecir sus propiedades”. La teoría estructural nacía de la mano de Alexánder Mijáilovich Butlerov.

Alexánder Mijáilovich Butlerov

Pero Butlerov no se quedó en la teoría. Predijo y demostró experimentalmente la existencia de isómeros, en concreto de dos butanos y tres pentanos. En 1866 sintetizaría el isobutano. En 1868 demostraría que en los compuestos orgánicos insaturados los carbonos se unen entre sí con enlaces dobles.

Estos resultados espectaculares hicieron que el catedrático de química inorgánica de la Universidad de San Petersburgo, Dimitri Ivánovich Mendeleev, propusiera para el puesto de catedrático de química orgánica a Butlerov, que ocuparía en 1868 y hasta su jubilación en 1885, un año antes de su muerte. En ese mismo año de 1868 se completaría la edición en alemán de su “Introducción al estudio completo de la química orgánica”, libro que había aparecido en ruso sólo dos años antes y que puede ser considerado el primer texto moderno de química orgánica.

Butlerov formó parte de una incipiente escuela química orgánica rusa iniciada por sus profesores en la Universidad de Kazán, Klaus y Zinin, y que continuaron sus alumnos Markovnikov, Zeytsev y Popov. Los estudios que inició Butlerov sobre la polimerización los culminaría en 1910 Serguéi Vasiliévich Lebedev con el primer método de producción de caucho sintético (polibutadieno).

Butlerov nació en Chístopol (Rusia) en 1828. Cursó estudios de zoología y botánica en la Universidad de Kazán, pero su talento para la química fue detectado por Karl Karlóvich Klaus y potenciado por Nicolái Nikolaévich Zinin. En 1849 se gradúa y en 1851 presenta su primera disertación (lo que hoy llamaríamos tesis de máster) titulada “Sobre la oxidación de los compuestos orgánicos”. En 1854 presenta su tesis doctoral dirigida por Zinin en la Universidad de Moscú, “Aceites esenciales”, pasando a ser profesor extraordinario de la Universidad de Kazán. En 1857, se convierte en profesor ordinario y consigue una beca para viajar al extranjero durante un año, que repartiría entre el laboratorio de Kekulé en Heidelberg y el de Wurz en París.

Este año de exposición a la vanguardia de la química le hace ver la importancia de la teoría y la construcción de modelos. En este período, en anticipación a lo que después sería su charla en Speyer, Butlerov tiene una intuición fundamental. Pasteur había estudiado la actividad óptica del ácido racémico en el año 1847, con resultados espectaculares. Sin embargo, en una época en la que todas las moléculas se entendían lineales, no existía una explicación de cómo ocurría este fenómeno a nivel molecular. Butlerov apuntó que la explicación podía estar en la tridimensionalidad de los enlaces del carbono, que formarían un tetraedro, lo que daría lugar a la posibilidad de imágenes especulares de las moléculas, explicación que, como sabemos hoy día, es la correcta.

Las aportaciones de Butlerov fueron tan revolucionarias y, a la vez, con una capacidad de explicación de los fenómenos observados tan grande, que esta misma grandeza le eclipsó en vida y después de muerto. Hoy día su nombre sigue sin aparecer en muchas historias de la química occidentales.

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 5 de marzo de 2012.

El artículo Alexander Butlerov, eclipsado por su genio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Josu Lopez-Gazpio

Etxeko txakurrak gizakion hitzak eta hizkuntzak entzuten dituzte maiz, baina, orain arte ez zen ezagutzen txakurrak hauen hizkerak ulertzeko edo, hobeto esanda, bereizteko gai diren ala ez. Bada, Hungariako Eötvös Loránd Unibertsitateko ikertzaileek egindako ikerketa baten arabera, txakurren garuna gai da hizkera desberdinak bereizteko. Izan ere, haien garunak ez du berdin erantzuten hizkuntza ezaguna edo ezezaguna bada.

 

Irudia: Agian txakurrek uste duguna baino gehiago ulertzen dituzte hizkerak (Argazkia: PicsbyFran – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com).

Etxe-animalia ohikoenak dira txakurrak eta katuak eta hedabide honetan bertan behin baino gehiagotan izan dira hizpide. Dakigunez, txakurrak animalia apartak dira ikaskuntza sozialerako, baina, agian ez dira txakurren jabeek uste duten bezain apartak. Zientzia Kaieran bertan azaldu zen katuak, esaterako, gai direla gizaki desberdinen hitzak bereizteko eta orain ikusi denez txakurrek hizkerak bereizteko gaitasuna dute. Hungariako Eötvös Loránd Unibertsitateko Etologia saileko zenbait kidek argitaratu berri duten ikerketa baten ondorioen arabera, txakurren garunean patroi desberdinak ikus daitezke entzuten ari diren hizkuntza haientzat ezaguna edo ezezaguna bada.

NeuroImage aldizkarian argitaratutako lan honetan frogatu da, lehen aldiz, giza-garuna ez den garun bat gai dela bi hizkuntza desberdin bereizteko. Ikerketa egiteko 18 txakur aztertu zituzten: horietako hamaseik hungariera zuten etxeko hizkuntza gisa eta bik espainiera. Txakurrei Antoine de Saint-Exupéryk idatzitako Printze txikia liburuaren 21. kapitulua irakurri zieten, espainieraz eta hungarieraz, irudi bidezko erresonantzia magnetiko funtzionaleko gailuaren bitartez garuneko irudiak aztertzen zituzten bitartean. Kontrol-tresna gisa, naturalak ez ziren audio-zatiak ere jarri zizkieten txakurrei.

Lehen esperimentu horretan lortutako emaitzetatik ondorioztatu dutenez, txakurrak gai dira hizkera eta hizkera ez dena –nahasturiko zati solteak– bereizteko. Txakurrak, gainera, gai izan ziren hungariera eta espainiera bereizteko; izan ere, txakur bakoitzaren garunak modu desberdinean erantzuten zuen entzuten zuen hizkuntza berarentzat ezaguna edo ezezaguna bazen. Hizkuntzaren detekzioarentzat espezifikoak diren eskualdeak entzumen-kortexeko bigarren mailako eremuan aurkitu dituzte, baina, hizkuntza bera hizkuntza ez denetik bereizteko eskualdea, aldiz, entzumen-kortexeko lehen mailako eremuan aurkitu dute.

Ikerketaren egileak diren Cuaya eta bere lankideek azaltzen dutenez, ikerketa honek bere mugak ditu eta, jakina, ez dute frogatu txakurrek hizkuntzak ulertzen dituztenik eta, are gutxiago, gizakiok esaten dugun guztia ulertzen dutenik. Frogatu dutena da txakurrak gai direla hizkeraren naturaltasuna detektatzeko eta baita hizkuntza desberdinak bereizteko. Argi utzita, noski, hizkuntza desberdinak bereizteak ez duela esan nahi, inondik inora, hizkuntza horiek ulertzen direnik. Adibide gisa, kontuan hartu hiztun bat italieraz edo frantsesez hitz egiten ari den bereizteko gai izan gaitezkeen arren, litekeena dela zer esaten ari diren ez ulertzea.

Edozein kasutan, Hungariako unibertsitateko ikertzaileek argitaratu berri duten lanak asko lagunduko du txakurren garuna ulertzen eta lortu dituzten emaitzak interesgarriak dira. Sarreran aipatu bezala, lehen aldiz frogatu da gizakiona ez den garun bat gai dela hizkuntzak bereizteko. Momentuz ez dakigu gaitasun hori txakurrena bakarrik den edota beste animalia batzuk ere gai diren hizkuntzak bereizteko. Ikertzaileek ere bereziki aipatzen dute txakur helduagoen kasuan bereizketa hori are sakonagoa dela ikusi dutela. Litekeena da horrek erakustea hizkuntza batekiko duten harremana zenbat eta luzeagoa izan gehiago ohitzen direla hizkuntza horren akustikari. Hurrengo ikerketek erakutsiko dute hizkuntzen bereizketa hau zenbaterainokoa den, baina, Cuaya eta bere lankideen ikerketak lerro berri bati ateak zabaldu dizkio. Agian Euskararen kale erabileraren hurrengo analisietan txakurrak ere kontuan hartu beharko dira…

Informazio gehiago:

• Eötvös Loránd University news release (2022). Dog brains can distinguish between languages. Eurekalert.org, 2022ko urtarrilaren 6a.
• EFE (2022). El cerebro de los perros puede distinguir entre idiomas. Efe.com, 2022ko urtarrilaren 6a.
• Maria Castanyer (2022). Algunos perros distinguen los idiomas en los que le hablas, según un estudio. Lavanguardia.com, 2022ko urtarrilaren 7a.

Erreferentzia bibliografikoa:

Cuaya, L.V., Hernández-Pérez, R., Boros, M., Deme, A., Andics, A. (2021). Speech naturalness detection and language representation in the dog brain. NeuroImage, in press. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2021.118811.

 

Egileaz:

Josu Lopez-Gazpio (@Josu_lg) Kimikan doktorea, irakaslea eta zientzia dibulgatzailea da. Tolosaldeko Atarian Zientziaren Talaia atalean idazten du eta UEUko Kimika sailburua da.

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José Manuel González Gamarro

Las sinergias son a veces clarividentes (e incluso imprescindibles) para los avances científicos de nuestra sociedad. La interdisciplinariedad es un objetivo a conseguir para poder avanzar cultural y socialmente. No podemos prescindir de la idea de que la realidad misma es interdisciplinar. Nuestra necesidad de parcelarla parte del hecho de poder entenderla. Estas sinergias nacen muchas veces de premisas alejadas, como ingredientes que, tras un análisis, alguien llegó a la conclusión de que mezclándolos podría elaborar una comida mucho más rica.

Tal es el caso de las matemáticas y la música. Seguramente ya habrá lectores que sepan que esta relación viene de lejos, de muy lejos, desde Pitágoras por lo menos. Y efectivamente es así. Sin embargo, la historia que aquí se cuenta tiene que ver con un matemático y físico francés que desarrolló una teoría para resolver una ecuación, en un principio bastante alejada del concepto musical: la ecuación del calor. Nuestro insigne matemático no podía ser otro que Jean-Baptiste Joseph Fourier (1768-1830), que además de ser el primero en dar una explicación científica del efecto invernadero, su teoría supuso un descubrimiento para poder explicar una cualidad del sonido como el timbre, que además tuvo consecuencias de toda índole para el desarrollo de la música. Lo que hizo Fourier, simplificando mucho, fue descomponer una forma de variación periódica, como puede ser una vibración de una onda sonora, en la suma infinita de otras formas sinusoidales (que siguen la función trigonométrica «seno»). Sin embargo, el primero en darse cuenta de que la cualidad del timbre dependía de la mezcla de estas vibraciones fue otro físico francés, Joseph Sauveur (1653-1716), quedando reflejado en su importante obra Traité de la Théorie de la Musique de 1697. Esta obra tuvo mucha importancia porque, años después, se originó un gran debate en torno a las cuerdas vibrantes que tuvo entretenidos a matemáticos como Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Jean le Rond D’Alambert o Joseph Louis Lagrange. Polémicas aparte, lo que hizo Fourier fue someter las ondas a tratamiento fisicomatemático.

La altura de un sonido (si es más grave o más agudo) se mide en hercios (Hz), denominada frecuencia. Esta frecuencia indica el número de vibraciones por segundo. Por ejemplo, si cogemos un diapasón y lo golpeamos sonará la nota La de 440 Hz. Lo que nos dice el teorema de Fourier es que esa frecuencia en cualquier instrumento musical es el resultado de la suma de infinitas frecuencias que son múltiplos de la frecuencia fundamental (440 Hz). Si tocamos, por ejemplo, la segunda tecla correspondiente a la nota Do empezando por las notas graves en un piano, esa nota puede descomponerse en una serie de sonidos infinitos (sonidos armónicos). Al tocar la tecla lo que suena realmente es esto:

Ilustración 1. Serie armónica de la nota Do

 

Para que todos estos sonidos se fundan en uno, sus frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia que se acaba sintetizando (lo que llega al oído). La suma de todos estos sonidos armónicos es el máximo común divisor y es el sonido que se percibe como único (el primero de la serie). Este fenómeno es de vital importancia para determinar el timbre. ¿Qué es lo que hace que un sonido suene a flauta, clarinete, piano, voz, etc.? Precisamente las diferentes amplitudes que le damos a cada uno de estos sonidos armónicos. Dicho de otro modo, si pudiéramos poner un control del volumen como el de una radio a cada uno de los sonidos armónicos, como se muestra en la imagen de más abajo, podríamos hacer que un mismo sonido sonara a violín o flauta tan solo girando algunos de estos botones.

Ilustración 2. Serie armónica con control de amplitud en cada sonido

Esto quiere decir que la intensidad de cada uno de los sonidos de la serie de los armónicos determinará el timbre. Estas intensidades relativas se pueden calcular con las fórmulas de Fourier. Gracias a esto, la informática ha revolucionado el mundo de la música, puesto que, si podemos calcular los timbres, podremos imitarlos, creando instrumentos virtuales prácticamente imposibles de distinguir de uno real en cuanto a esta cualidad sonora. Nunca se fíe el lector de las grandes bandas sonoras de las superproducciones, es altamente probable que detrás de lo que suena no haya ninguna gran orquesta sinfónica tocando detrás.

Gracias a la física y la matemática hemos podido entender cómo funciona el sonido y una de sus cualidades. Además, gracias a la sinergia física-matemática-música se creó una nueva disciplina: la acústica (término que usó por primera vez Sauveur). Pero este fenómeno sonoro (fenómeno físico-armónico) nos explica también otras cosas relacionadas con disciplinas humanísticas y menos científicas, como puede ser la historia de nuestra música occidental. Si nos fijamos en la serie de notas que aparecen en la figura de más arriba, podemos darnos cuenta de que no todas están a la misma distancia. Esta distancia o intervalo se mide contando las notas entre dos sonidos. Desde el primer sonido al segundo hay una octava porque desde un Do hasta el siguiente Do hay ocho notas (Do-Re-Mi-Fa-Sol-La-Si-Do). El tercer armónico es un Sol, por lo que del segundo al tercer armónico (Do-Sol) hay un intervalo de quinta (5 notas). A medida que avanzamos en la serie se ve claramente que las distancias se van reduciendo. Todas estas notas podrían prolongarse hasta el infinito, aunque no serían audibles a partir del umbral de escucha del ser humano, lo cual no significa que no estén ahí. ¿Y esta serie de notas explican nuestra historia? A medida que avanzamos en la serie, avanzamos en la historia. Veamos cómo.

Si nos remontamos a la antigua Grecia, su música se asemeja a la de la Alta Edad Media. En esencia era monofónica, es decir, solo había una melodía sin armonía, aunque hubiera diversos instrumentos que ornamentaran la melodía. El concepto de simultaneidad de dos sonidos no existía, entendidos como un intervalo. Lo que quiere decir que únicamente estaría el primer armónico o sonido fundamental, la primera nota de la serie. Si en un coro participaban hombres y niños, la diferencia fisiológica natural hace que los niños suenen una octava por encima de las voces de los hombres, aunque canten exactamente lo mismo. Ya tendríamos la octava, los dos primeros sonidos de la serie. Si seguimos el curso de la historia encontramos un tratado titulado Musica enchiriadis (ca. 900) donde se describen dos maneras de cantar de manera simultánea, llamado organum, duplicando la melodía a distancia de un intervalo de 5ª o 4ª, por lo que ya tendríamos hasta el armónico n.º 4 de la serie. Evidentemente existían otras distancias, pero se daban de manera fortuita, de pasada y no eran consideradas consonancias o intervalos idóneos donde hacer pausas musicales. Hasta el siglo XIII no aparece el intervalo de tercera en Inglaterra (avanzamos hasta el armónico 5 de la serie) como una consonancia, así como la sexta, o lo que es lo mismo, la distancia entre el armónico 3 y 5. El uso de notas alteradas de la música ficta en Francia (s. XIV) hizo que se distinguiera entre terceras mayores y menores, es decir, la distancia entre los armónicos 5 y 6 de la serie. El empleo de estos intervalos fue cada vez mayor, gracias a que la afinación pitagórica (división geométrica de una cuerda basada en quintas o en la proporción 3/2) fue cayendo en desuso hasta llegar a una afinación llamada mesotónica y el llamado temperamento igual (la afinación que se usa hoy en día en la música occidental) que favorecía la simultaneidad de estas distancias.1

La concepción de la música como melodías diferentes que ocurrían simultáneamente (contrapunto) hizo que se oyeran otros intervalos de nuestra serie armónica, pero nunca concebidos como un punto estable donde finalizar o descansar momentáneamente. A principios del s. XVII esta visión empieza a cambiar hacia conceptos como el de acorde (en los armónicos 4-5-6) y tonalidad. En el s. XIX empieza a expandirse e introducir nuevas sonoridades y se van añadiendo notas a los acordes, aunque no en el orden exacto de la serie armónica.

Lo curioso de este fenómeno físico no es que nos resuma, grosso modo, la historia de la música occidental, sino que ha hecho que la historia de la música siga avanzando. Gracias al conocimiento de estos principios físicos e incluso su posibilidad de análisis mediante software específico, se han creado corrientes compositivas, como el espectralismo. Como su nombre indica, está basada en el espectro sonoro como materia prima para la composición de música. El análisis espectral permite conocer en una misma imagen la frecuencia principal con sus armónicos, la duración y la intensidad. Un ejemplo paradigmático de compositor espectralista es Gerard Grisey.

Ilustración 3. Análisis espectral con el software Sonic Visualiser

La física aporta nuevos caminos para la creación artística a la par que nos cuenta, con una mirada microscópica del sonido, el desarrollo de nuestra propia historia. La música, la física, la matemática… convergen no solo para tratar de contar la historia sino también para entenderla y buscar sus porqués gracias a la ciencia.

Referencia:

1 Gaínza, J. Javier Goldáraz. Afinación y temperamento en la música occidental. Alianza, 1998.

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Sobre el autor: José Manuel González Gamarro es profesor de guitarra e investigador para la Asociación para el Estudio de la Guitarra del Real Conservatorio Superior de Música “Victoria Eugenia” de Granada.

El artículo Una historia de la música contada por la física se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

Ikertzaile talde batek ohartarazi duenez, neguan errepideak garbitzeko erabiltzen den gatzak ingurumenean eta giza osasunean arazo ugari sortzen ditu. Arazoak ez du konponbide errazik, baina egoera arintzeko hainbat neurri proposatu dituzte.

Elurteak datozenean, errepideetan sortzen diren zirkulazio arazoak konpontzen saiatzeko ohikoa da gatza botatzea. Modu horretan, elurra pilatzea eta izotza sortzea ekiditen da. Lehen itxura batean, bederen, kudeaketa horretarako baliabide bikaina da gatza.

Honen guztiaren oinarrian, noski, kimika dago. Izan ere, zenbait substantzia uretara botatzen denean uraren izozte puntua jaistea lortzen da. Jakina denez, ohiko atmosfera presioa dagoenean, uraren izozte puntua 0 gradu zentigradotan kokatuta dago, baina gatza bezalako substantzia bat disolbatuta duenean, tenperatura hori hainbat gradutan gradu jaitsarazi daiteke.

1. irudia: Elurra kentzeko makinak sarritan erabiltzen dira errepideak garbitzeko, eta horietan ere hobekuntzak egin daitezkeela uste dute ikertzaileek. (Argazkia: Franz Roos / Unsplash)

Kloruro sodikoa —eta antzeko beste hainbat kloruro ere— oso ondo disolbatzen da uretan. Bestetik, ohiko tenperaturan, ura osatzen duten oxigeno eta hidrogeno atomoen arteko loturak ahulak dira; baina 0 gradutara iristean, lotura horiek zurrunak bihurtzen dira, hidrogeno loturei esker. Horrela sortzen dira elurra edo izotza. Baina gatza botatzean, sodioa (ioi positiboa) eta kloroa (ioi negatiboa) uretan aske geratzen dira, eta hidrogeno loturak askatzen dituzte, izozte puntua 21 gradutara arte jaisteraino. Hortaz, gatza erabiltzea irtenbide egokia dela dirudi. Alabaina, praktika horrek albo ondorio nabarmenak ditu, bai ingurumenean zein gisa osasunean ere.

Arazo horri erreparatu diote, hain justu, Frontiers in Ecology and the Environment Reviews aldizkarian argitaratutako artikulu batean. Bertan diotenez, errepideetatik elurra kentzeko gatzaren erabilera murriztu beharra dago.

Zaila da jakitea gurean zenbat gatz erabiltzen den zeregin horretarako, eta hori izan daiteke ere arazoaren parte garrantzitsu bat. Eusko Jaurlaritzak 2021-2022 ikasturterako jakinarazitako aurreikuspenen arabera, 27.600 tona gatz eta 760.000 litro gatzun eskura izatea aurreikusita dago Euskal Autonomia Erkidegoan. AEB Ameriketako Estatu Batuetan, berriz, urteko 25 milioi tona metriko sodio kloruro botatzen dituztela aipatu dute ikerketan. Diotenez, herrialde horretan baliabidearen erabilera hiru aldiz handitu da azken 45 urteetan.

Erabilera zabal hori dela eta, erreketan, ibaietan edota lakuetan asko handitzen ari da gatzen kontzentrazioa. Ondorioz, edateko ura kutsatzen dira, eta erreakzio kimikoen bitartez kaltegarriak diren poluitzaile kimikoen askatzea ahalbidetzen da, hala nola radona, merkurioa eta beruna.

Adibidetzat jarri dute 2014an Flint hirian (Michigan) gertatutakoa. Ikertzaileek uste dute errepideak garbitzeko gatz gehiegi erabiltzeagatik, hiri horretan kloruro korrosiboa iritsi zela ura eramateko hoditerietara, eta horren ondorioz beruna askatu zela edateko uretan. Artikuluan diotenez, errepideetatik gertu dauden ur putzu pribatuetan ere aurkitu dute kloruro gehiegi.

EPA AEBetako Ingurumen Agentziak ezarritako segurtasun mailak gainditzen direla ohartarazi dute ikertzaileek. Kezka berezia sortu die erreken egoerak, batez ere hiri inguruetan. Bertan EPAk ezarritako kopurua baino 20-30 aldiz handiagoa da kloruroen kontzentrazioa ―muga hori litroko 230 miligramokoa da―.

2. irudia: Elurteak daudenean, errepideak garbitzea funtsezkoa da segurtasunerako, baina hori ingurumenaren eta giza osasunaren kaltetan doa. (Argazkia: Sangga Rima / Unsplash)

Are gehiago, eta asko gainditzen diren arren, EPAk zehaztutako atalase horiek nahikoa seguruak ez direla ohartarazi dute. Kontuan izan behar da atalase horiek 1988an ezarri zituztela. Ikertzaileen arabera, azken ikerketek iradoki dute muga horiek zehaztutakoak baino maila baxuagoetan ere kalterako eraginak sor daitezkeela.

Arazoak “berehalako arreta” behar duelakoan dago Toledoko (AEB) Unibertsitateko ekologia irakasle Bill Hintz. Baina, aitortu duenez, ez da konponbide erraza duen kontua. Halere, egoera arintzeko bederen hainbat neurri proposatu dituzte ikerketan.

Irtenbide horiek mahai gaineratzerakoan, ez dute eredu sinplistetara jo. Izan ere, onartu dute errepideetako elurra eta izotza kentzeak %78 murrizten dituela auto istripuak. Hitz gutxitan esanda, gatza erabiltzeak bizitzak salbatzen ditu. Horregatik, diote, lan egin behar da giza segurtasunaren eta ingurumen inpaktuen arteko oreka bat lortzeko.

Honetan guztian, arazo nagusia da ingurumena gutxiago kaltetuko duten alternatiba merkerik ez dagoela. Horregatik proposatu dute beharrezkoa dela praktika hobeak ezartzea eskala handian. Norabide horretan, baliabideen kudeaketa optimizatzeko beharra aipatu dute. Gatza biltzeko instalazioei dagokienez, hobekuntzarako aukerak badirela diote. Adibidez, biltegi horietan hormigoizko estaldurak jarriz.

Aurreikuspenekin jokatzea ere abantaila izan daiteke. Ahal izatekotan, eskatu dute gatzunak elurtearen aurretik botatzeko errepideetara, izotza errepidean txertatu dadila ekidin aldera.

Elurra kentzeko makinei dagokienez, golde txiki asko dituzten makinak erabiltzea gomendatu dute. Diotenez, mota horretakoak ohiko goldeak dituztenak baino hobeto egokitzen dira errepideetara, eta hori efizientziaren mesedean doa.

Azkenik, elurteen ondoren ebaluazioak egitearen garrantzia nabarmendu dute. Horien bitartez zehaztu ahal izango da egindako tratamendua egokia izan ote den. Modu horretan, etorkizunari begira hobetu kudeatu ahal izango dira tratamenduak.

Hortxe beraz, adituen aholkuak. Ohi bezala, egoera kudeatzeko pilota politikarien teilatuan dago orain; baina pilota hori ikusteko, ezinbestean, gora begiratu beharra dago.

Erreferentzia bibliografikoa:

Hintz, W. D., Fay, L., Relyea, R. A. (2021). Road salts, human safety, and the rising salinity of our fresh waters. Frontiers in Ecology and the Environment Reviews. https://doi.org/10.1002/fee.2433

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

 

 

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El pasado día 26 falleció Edward Wilson, quizás el biólogo más importante del último medio siglo. Wilson está considerado el mayor experto mundial en mirmecología, la especialidad científica que se ocupa del estudio de las hormigas. Pero sus conocimientos abarcan al conjunto de insectos sociales. Era, por ello, reconocido como uno de los entomólogos más destacados del mundo. Además de los insectos sociales o, precisamente, debido a su interés en esos animales, también destacó como teórico de lo que se conoce como eusocialidad, el considerado máximo nivel de socialidad. Se asigna esa condición a aquellas especies que se caracterizan por el cuidado cooperativo de la prole a cargo del conjunto de individuos que forman una colonia, por la coincidencia de varias generaciones en ella, y por la división del trabajo entre miembros reproductores y no reproductores.

Pero no es la eusocialidad y asuntos relacionados lo que me propongo tratar hoy aquí. Me interesa otro aspecto de sus intereses, el ambientalista. Wilson, desde muy joven, se interesó por la naturaleza, y también por sus valores y su conservación. Aunque hay quien lo considera el padre de la biodiversidad, lo cierto es que ni se debe a él ese concepto, ni fue él quien acuñó el término. Pero sin serlo, Wilson quizás ha sido el académico que con más empeño y eco social ha difundido la importancia de la biodiversidad y la necesidad de conservarla. Ha sido, por ello, referencia indiscutible para gobiernos y organizaciones conservacionistas en ese terreno.

Dentro de su extensa producción de libros destinados a públicos amplios, los dedicados a la biología de la conservación tienen un lugar especial y, entre ellos, su última obra, Half Earth, ha tenido una influencia especial. En ella propone que se reserve la mitad de la superficie de los continentes y de los océanos para crear reservas naturales, de manera que sirvan como garantes de la recuperación y mantenimiento de una diversidad natural ya muy deteriorada.

A primera vista puede parecer una propuesta descabellada, imposible de llevar a la práctica. Pero quizás no lo es tanto como parece. Como tantas otras cosas, se trata de tener claro cuáles son los bienes a preservar y cuál el precio a pagar por ellos. También, por supuesto, cuáles serían las consecuencias de no hacerlo.

Hace dos meses se celebró, en China, la Conferencia de Biodiversidad de Naciones Unidas. Allí se aprobó la Declaración de Kunming. Los países participantes se comprometieron “a desarrollar, adoptar y llevar a la práctica un acuerdo marco para la biodiversidad global” con la mirada puesta en 2050 para lograr una convivencia armónica con la naturaleza.

Uno quiere ser optimista y pensar que somos cada vez más conscientes de los elevadísimos costes que representa la pérdida constante de biodiversidad. La riqueza del planeta y, por lo tanto, los bienes de los que podemos disfrutar, tienen su origen, en gran medida, en el mundo vivo. Por ello, es muy valioso lo que está en juego, desde recursos naturales sostenibles hasta la salud de ecosistemas, animales y personas, pasando por las fuentes de principios activos de los medicamentos del mañana. Quizás la crisis sanitaria mundial que padecemos actúe como catalizador, aunque, tristemente, no podamos estar seguros de ello.

La Península Ibérica es un marco geográfico con una biodiversidad rica aún, pero amenazada. Curiosamente, un porcentaje significativo de su superficie, eso a lo que llaman la Laponia del Sur y otros espacios semejantes, en la raya entre España y Portugal, están muy despoblados. Es esa España vacía de la que tanto se habla últimamente. Ahí hay un recurso sobre el que actuar.

 

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

El artículo La mitad del Planeta 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.

Geologia

Ikertzaileek lehen aldiz neurtu dute Matterhorn mendiaren erresonantzia-balantza, ikusi dute bi segundotik behin aurrerantz eta atzerantz balantzatzen dela. Matterhorn edo Cervino Alpeetako mendirik ospetsuena da eta bertako bosgarren gailurrik altuena. Mendi honen aurretik, 2019ko ikerketa batek erakutsi zuten AEBtako Castleton Rock hareharrizko harkaitzak ere mugimendu hauek egiten zituela. Izan ere, objektu bakoitzak zenbait frekuentziatara bibratzen du, baina begirako ohartezinak da. Oszilazioak neurtzeko zenbait sismometro jarri zituzten zientzialariek Matterhorn-en. Bat mendi tontorrean, bestea, Solvay bibakean eta azkena mendi-hegal batean. Honela, ikusi ahal izan zuten mendia iparraldetik hegoaldera eta ekialdetik mendebaldera mugitzen zela, bakoitza maiztasun desberdinarekin. Honetaz aparte, gailurrean neurtutako mugimenduak mendiaren magalean neurtutakoak baino 14 aldiz handiagoak zirela ikusi zuten. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran: Aurrerantz eta atzerantz balantzatzen da Matterhorn mendia.

Biologia

Eduardo Angulo biologoak Caulerpa algen inbasioari buruz idatzi du Zientzia Kaieran. Caulerpa taxifolia alga berde tropikala da eta hainbat tokitan aurki daiteke modu naturalean: AEBtako eta Brasilgo itsasertzean, Karibean, Afrikako Ginea Golkoan eta Indiako eta Pazifikoko ozeanoetan aurkitu ohi da. Gaur egun, ordea, arazoak sortzen hasi da itsas alga hau Mediterraneoan, alga inbaditzailea bihurtu baita itsaso honetan. Uste denez, Parisko eta Nizako akuarioak garbitzerakoan istripuz itsasora bota zuten alga honen indibiduoren bat eta Monakoko Ozeanografia Museotik metro gutxira aurkitu zen lehen aldiz 1984an. Geroztik, progresiboki zabaltzen joan zen Mediterraneo guztian zehar eta 2000. urtearen amaieran, sei herrialde zeuden Caulerpa taxifoliaren inbasioaren eraginpean: Espainia, Frantzia, Monako, Italia, Kroazia eta Tunisia. Bestalde, Caulerpa cylindracea, beste espezie antzeko bat, Australiatik iritsi zen Mediterraneoko mendebaldera eta eremu hori hartzeaz gain Kanariar Uharteetan ere zabaldu da. Honen hazkunde-tasa gainera, Caulerpa taxifoliarena baino lau aldiz handiagoa da, eta 60 metroko sakoneraraino hel daiteke, honen gaineko kontrola zailagoa bilakatzen delarik.

Gaur egungo ingurumen kutsadurari aurre egiteko modu bat, naturari imitatzean datza. Naturak kaltegarriak diren substantzia kimiko eta gasak harrapatu eta biologikoki erabilgarriak diren substantzia bihurtzen ditu, ez-kaltegarri bilakatuz. Funtzio hau entzimek, eta bereziki, metaloentzimek betetzen dute. Entzimak, aminoazido-kate luzeen tolesturatik sortzen diren hiru dimentsioko egitura konplexuak dira eta erreakzio-kimikoak katalizatzen dituzte. Metaloentzimek, ordea, ezaugarri berezi bat dute: izenak aditzera ematen duen moduan, ioi metaliko indibidualak edo taldekatuak dituzte. Zientzia Kaieran, entzima hauen propietateak azaldu dituzte artikulu batean, eta baita molekula hauek nola lagun gaitzaketen ingurumen berde eta osasungarri bat ahalbidetzeko.

Emakumeak Zientzian

Leyre Catarán Ros ingeniariaren jarduera zientifikoaz irakur daiteke Zientzia Kaieran.  Leyrek 2020an Nazioarteko Termoelektrizitate Elkartearen saria jaso zuen (International Thermoelectric Society), jarduera bolkanikotik elektrizitatea lortzeko sistemari buruzko tesian egiten ari zen lanarengatik. Bide horretarik jarraitu nahi izan du, eta gaur egun Nafarroako Unibertsitate Publikoan gai berarekin jarraitzen du lanean. Zehazki, sumendien beroa elektrizitate bihurtzen duten gailuak sortzen dituzte eta fase guztiak egiten dituzte bertan: lehenik ordenagailuz diseinatu eta optimizatu egiten dituzte gailuak, ondoren tailerreko lana dator, eta, azkenik, lekuan probatzen dute, bestak beste, Teide eta Timanfayako sumendietan. Etorkizunerako, Antartikako Deception sumendi aktibora joatea antolatu nahi dute. Datuak Zientzia Kaieran: Leyre Catalán, ingeniaria: “Zirraragarria da aurretik inork egin ez duen zerbait lortzea”.

Teknologia

Gero eta konpetentzia handiago dago makina-erremintaren fabrikatzaileen merkatuetan, eta honi eusteko, zehaztasun handiagoko produktuak eskaini behar dituzte. Zehaztasun hau, ordea, salneurriak baxu mantenduz lortu behar dute. Hau lortzea, alabaina, uste baino konplexuagoa izan daiteke, zehaztasuna handitu arren, produkzioaren kostuak eta denbora lehen bezain baxu mantendu behar baitira. Lehiakor izaten jarraitzeko, beraz,  fabrikatzeko erabiltzen diren makina-erreminten zehaztasuna zertan datzan eta ze faktorek eragiten dioten argi ulertzea beharrezkoa da, eta hori bera argitu nahi izan dute aste honetan Zientzia Kaieran.

Antropologia

Munduan dauden 7.000 hizkuntzen %50a galtzeko arriskuan daude. Nature Ecology & Evolution aldizkarian argitaratutako ikerketa batean adierazi dutenez, neurriak hartu ezean,  mende bukaerarako 1.500 hizkuntza galduko dira. Hizkuntza-galera, kolonizazioarekin eta globalizazioarekin lotu dute, baina badaude beste ezaugarri batzuk eragina dutenak; besteak beste, hizkuntza-politikak, biztanleriaren ezaugarriak, gizarte- eta ekonomia-aldaketak eta ingurumen-baldintzak ere hizkuntzen dibertsitate-galera bizkortzen dutela uste dute zientzialariek. UNESCOk Hizkuntza Indigenen Nazioarteko Hamarkada izendatu du 2022an hasi berri den hau, larrialdi hau ikusgai egiteko asmotan. Aitziber Agirrek azaltzen du Elhuyar aldizkarian: Hizkuntzen larrialdia eta klimaren larrialdia, eskutik doazen bi krisialdi.

Dibulgazioa

Euskal Folklore Urtekariak, Jose Migel Barandiaranek martxan jarri zuen urtekariak, ehungarren urteurrena ospatu du.  Barandiaranek 1921. urtean jarri zuen martxan, eta 55. zenbakia aurkeztu berri dute. Sortu zenetik 36ko gerrara arte hamalau zenbaki atera zituzten, baina eten baten egon zen guda horren ondorioz, Jose Migel bera erbesteratua izan baitzen. 1955ean berriro hasi ziren argitaratzen, baina ez da urtero argitaratu. Hala ere, Euskal Herrian argitaratzen den zientzia aldizkaririk zaharrena da eta hau ospatzeko aurten argitaratu dute ale berria.  Batik bat, gaur egun Euskal Herrian ditugun etnografia eta antropologia arloak deskribatzen saiatu dira, eta urtekariak izandako ibilbideaz ere jardun dute. Azalpenak Berrian: «Ehun urte denbora asko da aldizkari zientifiko batentzat».

Ingurumena

Azken hilabeteetan, Europako Batzordeak ingurumenari mesede egiten dioten inbertsioak zerrendatzeko eztabaidan dihardu, eta azken zirriborroan ezagutarazi dutenez, energia nuklearra eta gas naturala berdetzat jotzea proposatu dute. Horrek zera esan nahi du, 2045erako eraikitzeko baimena lortzen duten energia nuklearreko instalazio berriek etiketa berdea jasoko luketela, eta baita 2035erako eraikiko diren gas natural bidezko eta «CO2 emisio apaleko» ziklo konbinatuko plantek. Bruselak adierazi duenez, gas naturalak eta nuklearrak rol garrantzitsu bat jokatzen dute berriztagarrien etorkizun bateranzko trantsizioa errazteko bitarteko gisa. Frantzia nuklearrak zerrendan egotearen alde azaldu da, eta Alemania eta beste lau herrialde nuklearraren kontra irmo azaldu badira ere, gas naturalak zerrendan egon behar lukeela adierazi dute. Portugal, Espainia eta beste herrialde batzuk biak zerrendatik at uztearen aldeko azaldu dira, baina Europako Batzordeak Frantzia eta Alemaniaren eskakizunak hobestea erabaki du. Azalpenak Berrian.

Iragarpenak zientzia-arloan

Urte berria Garapenerako oinarrizko zientzien nazioarteko urtea izendatu du Nazio Batuen Erakundeak. Denok dakigunez, COVID-19ak zientzialarien arreta bereganatzen jarraituko du 2022. urtean, baina beste arlo batzuk ere arreta berezia izatea espero da.  2022ko klimaren gailurra, COP27, Egipton izango da eta bitartean zientzialariek  ingurumen- eta biodibertsitate- krisia ulertzen eta irtenbideak proposatzen jarraitu beharko dute. Fisikari dagokionez, James Webb teleskopioaren lehen irudiak ikusi ahal izango ditugu eta LHCa eta grabitazio-uhinak detektatzeko lau behatokiak berriro hasiko dira lanean. Ilargira ere hainbat misio daude aurreikusita eta Martetik ere berriak iritxiko zaizkigu. Datu guziak du Elhuyar aldizkarian: 2022rako iragarpenak zientzia-arloan.

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.

Hay un dicho entre los moteros, que existen dos clases: los que se han caído y los que se van a caer. Las personas en general también pueden clasificarse en dos clases: las que han sido y las que van a ser engañadas. Muchas veces caemos presa del engaño por no comprobar lo que debería resultar de entrada inverosímil, como el barril del San Bernardo. Fernando Frías, que algo entiende de estos perros y de engaños con ánimo de lucro por dedicarse a combatirlos, nos lo explica en esta charla.



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

El artículo Naukas Bilbao 2021: Fernando Frías – El barril del San Bernardo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

D bitamina eta covid arinagoa pasatzea harremana al dute? Marta Irigoyenek ebidentziari errepasoa: Vitamin D to protect from SARS-CoV-2 infection?

Egungo dinosauro hauek uste duguna baino argiagoak izan daitezke. Seagulls, songbirds and parrots: what new research tells us about their cognitive ability, Claudia Wascher.

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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Cráter Jezero. Imagen: USGS / Wikimedia Commons

Casi 300 días después de la llegada a Marte del rover Perseverance, el equipo multidisciplinar de investigación de la misión Mars2020, al que pertenece el grupo de Excelencia IBeA (Ikerkuntza eta Berrikuntza Analitikoa), del Departamento de Química Analítica de la UPV/EHU, ha comenzado a despejar algunas de las incógnitas sobre la composición de la base del cráter Jezero gracias a los datos enviados por el vehículo.

Como se recordará, el 30 de Julio de 2020 la NASA lanzó la misión Mars2020 con destino al planeta Marte, cuyo objetivo era enviar el rover Perseverance al cráter Jezero, con el fin de iniciar la exploración de terrenos que podrían albergar restos de moléculas orgánicas relacionadas con el metabolismo de microorganismos. El vehículo amartizó con éxito el 18 de febrero de 2021 y, tras los primeros días de comprobación de los distintos elementos del rover, así como del correcto funcionamiento de los distintos instrumentos, a mediados de abril se iniciaron los días de trabajo dedicados a la investigación científica.

“Los datos obtenidos por el instrumento SuperCam desde su amartizaje son muy abundantes y de gran interés”, señala Juan Manuel Madariaga, investigador principal del Grupo IBeA. La información enviada por el rover Perseverance ha sorprendido al Equipo de Ciencia de SuperCam, compuesto por más de 100 científicos de USA, Francia, Canada, España, Alemania y Dinamarca y que está trabajando sobre los datos que reciben cada día, para hacer un diagnóstico preliminar de las muestras analizadas, así como sobre los datos históricos agrupados por tipología de muestras (rocas, pátinas o costras, suelos, etc.) y emplazamientos que el rover visita durante su trayecto hacia las paredes del cráter Jezero, donde se llegará a mediados del año 2023 y donde finalizará la misión nominal de Mars2020.

SuperCam es un instrumento que combina varias técnicas espectroscópicas: espectroscopia LIBS para la detección y cuantificación de elementos químicos (hay más de 44.000 datos sobre 1450 puntos de análisis situados en rocas, suelos y costras) en muestras situadas entre 1,5 y 8 metros de distancia; espectroscopia Visible-Infrarroja (VISIR) para la detección de enlaces químicos entre elementos, tanto en muestras cercanas al rover como en muestras a más de 100 metros (hay más de 1500 espectros VISIR tomados sobre más de 250 muestras); espectroscopia Raman para la identificación de fases minerales (se han tomado más de 100 espectros en un número seleccionado de esas muestras); finalmente Imagen Optica de Alta Resolución para situar el contexto donde se hacen las medidas espectroscópicas.

Rocas no sedimentarias en la base de un paleolago de 3300 millones de años de antigüedad

En estos primeros meses de la misión el equipo de investigación de SuperCam ha analizado muestras de la base del cráter, un terreno plano que contiene diferentes tipos de rocas enterradas en el suelo/sedimento que quedó tras la desecación del agua que llenó el cráter, a modo de lago de unos 50 km de diámetro. Es decir, se han estado analizando restos de la base de un paleolago de entre 3300 a 3000 millones de años de antigüedad.

Según se desprende de los datos enviados por el Perseverance, en la base del paleolago no existen estructuras sedimentarias, sino que las rocas dispersas han sido transportadas hasta su actual emplazamiento no por corrientes acuosas sino por fenómenos de transporte de lava procedente de diferentes erupciones volcánicas, que han sufrido posteriores procesos de erosión. Hasta la fecha se han identificado tres tipos de rocas volcánicas, unas con abundancia de feldespatos (alrededor del 50%) seguidos de piroxenos y ausencia de olivinos (tres familias de minerales de las rocas volcánicas), otra con más piroxenos que feldespatos y un poco de olivino, y el tercer grupo de rocas volcánicas con abundancia similar de olivinos y piroxenos y menor cantidad de feldespatos. Para todos los casos, alrededor de un 5% de las fases minerales son óxidos de hierro y titanio.

Casi todas las fases minerales detectadas en las muestras analizadas han dado señales positivas de la existencia de agua y/o hidroxilos en las mismas, lo que indica la existencia de eventos de alteración promovidos por la presencia de agua en contacto con los materiales geológicos. Sin embargo, estos procesos de alteración de las rocas volcánicas no han llegado hasta la formación de arcillas, tal como se conocen en la Tierra, sino que se han parado en estados previos de alteración. Y este descubrimiento no esperado va a impulsar un conjunto de estudios de laboratorio para entender cómo se pudo pasar de las fases minerales originales, tras eventos de volcanismo, a las primeras fases de alteración detectadas sin que se lleguen a formar filosilicatos (los minerales que componen las arcillas).

Por otro lado, el grupo de Ciencia de SuperCam ha descubierto la presencia de sales precipitadas en el interior de las rocas analizadas. Estas observaciones se han realizado tras taladrar la superficie de las rocas donde se han tomado muestras que almacena el rover para que puedan ser traídas a la Tierra en la futura Misión de Retorno de Muestras de Marte. Estas sales contienen al menos sulfatos de calcio y magnesio, perclorato de sodio y fosfatos de calcio, no descartándose la presencia de otros sulfatos, percloratos y fosfatos, ni tampoco cloruros de sodio y potasio.

El tercer descubrimiento importante en los suelos de la base del paleolago es que no son como los suelos investigados en otros lugares de Marte, sino que están compactados por sales que han precipitado en su superficie, uniendo los distintos granos de los compuestos silicatados que forman los suelos habituales de Marte. De nuevo, entender cómo se han podido formar las costras en la superficie de los suelos va a requerir un conjunto de ensayos de laboratorio que se deberán realizar en el corto-medio plazo.

El grupo de investigación IBeA de la UPV/EHU participará, así mismo, en estos futuros ensayos de laboratorio, así como en la interpretación de los distintos datos espectroscópicos, ya que la misión le ha encomendado liderar los estudios que puedan conducir a explicar la formación de los distintos percloratos en el interior de las rocas volcánicas y en los suelos endurecidos con costras de sales.

El Centro de Investigación Martina Casiano de la UPV/EHU, alberga el nuevo Centro de Operaciones de Marte

Leioa 22-12-2021 El grupo de investigación IBeA participa en la recogida de datos de la misión espacial ‘Mars 2020’ desde el edificio Martina Casiano en el Parque científico de la Universidad del País Vasco. Foto: Fernando Gómez / UPV/EHU

Miembros del Grupo de Excelencia IBeA (kerkuntza eta Berrikuntza Analitikoa), del Departamento de Química Analítica de la UPV/EHU, pertenecen al Grupo de Ciencia del Instrumento SuperCam y de la propia misión Mars2020. Desde el momento del amartizaje hasta hoy día, IBeA ha participado en Operaciones del Instrumento, tanto en la fase de bajada de datos desde el rover como en la fase de subida de órdenes de trabajo para la siguiente tanda de análisis. Inicialmente, estas operaciones se realizaron en el Centro de Operaciones de Toulouse (Francia), donde se construyeron partes del instrumento SuperCam, pero a partir de mediados de junio las tareas de operaciones se realizan en el Centro de Operaciones de Marte, instalado en la Plataforma Tecnológica Martina Casiano del Parque Científico del Campus de Bizkaia (UPV/EHU). La dedicación de cada miembro de IBeA a las operaciones del instrumento SuperCam han sido de unas dos jornadas al mes, jornadas que empiezan a media tarde y acaban en la madrugada del día siguiente.

Este Centro de Operaciones de Marte de la UPV/EHU tiene tres salas, una para la gestión de las operaciones de bajada de datos desde el rover, otra para las operaciones de subida de órdenes de trabajo, y una tercera para la difusión de imágenes, videos y resultados de las labores de investigación que realizan los miembros de IBeA a la sociedad. El miércoles 22 de diciembre coincidió que miembros de IBeA tenían asignada la responsabilidad de la gestión de recepción de datos de los análisis realizados por SuperCam el día anterior, así como la responsabilidad de enviar las órdenes de trabajo de los siguientes tres días (del 23 al 25 de diciembre) al rover Perseverance. Los trabajos empezaron a las 17.45 del miércoles y finalizaron alrededor de la 1 de la madrugada del jueves 23.

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

El artículo Rocas no sedimentarias en la base de un paleolago marciano se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ana Galarraga / Elhuyar Zientzia

Leyre Catálan Ros ingeniariak Nazioarteko Termoelektrizitate Elkartearen saria jaso zuen (International Thermoelectric Society), jarduera bolkanikotik elektrizitatea lortzeko sistemari buruzko tesian egiten ari zen lanarengatik. 2020an izan zen hori, eta, orain, tesia bukatuta, horretan jarraitzen du lanean, Nafarroako Unibertsitate Publikoan.

Guztiz sinetsita dago hori dela bere bidea, txikitan halakorik bururatu ez bazitzaion ere: “Ez neukan arrastorik ere zer ikasi nahi nuen, denetik izan nahi nuen: ile-apaintzailea, auto-lasterketetako gidari…” Pianoa ere ikasi zuen, eta zaletasun asko zituen, tartean, teknologia. Hala, unibertsitatean, industria-ingeniaritza ikastea erabaki zuen, gero adar asko dituelako aukeran.

Horretan ari zela ezagutu zuen sumendien energia erabiltzeko proiektua, eta, haren hitzetan, “maitemindu” egin zen. “Batez ere erakartzen ninduen energia horren erabilerak ez diola kalterik egiten ingurumenari; horrek asko asebetetzen nau”. Erasmus programarekin Suediara joan zen, gero Australiara, eta, handik itzuli zenean, proiektuarekin maitemindu eta buru-belarri sartzea erabaki zuen, nahiz eta aukera zuen Australian hiru urtez ikertzeko beste arlo batean.

“Bat-bateko maitemina izan zen, eta dena utzi nuen horregatik. Eta orain ohartzen naiz bete-betean asmatu nuela. Hain gustura egin dut tesia, ez zait batere kostatu. Eta, gainera, funtzionatzen duela ikusi dugu. Zirraragarria da aurretik inork egin ez duen zerbait lortzea, sekulakoa da”.

Irudia: Leyre Catálan Ros, ingeniaria. (Argazkia: NUP)

Zehazki, sumendien beroa elektrizitate bihurtzen duten gailuak sortzen dituzte. Horretarako, lehenik ordenagailuz egiten dute lana: diseinatu, optimizatu… Gero, tailerreko lana dator, eta, azkenik, lekuan probatzen dute. Catalánek eta kideek Teiden eta Timanfayan egin zituzten probak. “Eta kontuan izan behar da aukera bakarrera jokatu genuela dena, bidaietarako finantziazio txikia baikenuen. Hortaz, ahalegin horrek guztiak merezi izan duela baieztatu genuenean, ikaragarrizko poza sentitu nuen”.

Ez zen erraza izan. Are gehiago: lehen prototipoa astebetean hondatu egin zen, sumendiaren kondizioak oso gogorrak baitira. Baina, ondoren, dena ondo atera zen, eta orain ere horretan jarraitzen du.

Antartikan zein antzerkian

Hurrengo pausoa Antartikan izatea nahiko luke. Oraindik ez da ziurra, baina hara joateko asmoa dute. “Hain zuzen, han badago uharte bat, Deception, sumendi aktibo bat duena. Ferra itxurakoa da, eta oso esanguratsua da ikuspegi zientifikotik. Kontua da ezin dela jarduera bolkanikoaren jarraipena egin, tresnek behar duten elektrizitatea, normalean, eguzki-energia bidez lortzen baita, eta, han, sasoi batean, egunak ez du argitzen. Beraz, “helburua da neurgailuak elektrizitatez hornitzeko sistema bat jartzea, hango kondizioetara egokituta“, azaldu du, grinatsu. “Gure teknologiak han funtzionatzen badu, munduko edozein sumenditan funtzionatu ahalko du”.

Ikerketa pasioz bizi badu ere, beste alderdi bat lantzeko tartea ere hartzen du: dibulgazioa. Hain zuzen ere, “Yo quiero ser científica” (“Nik zientzialaria izan nahi dut”) antzezlanaren aktoreetako bat da. Haurrei zuzendutako antzezlan bat da; haren bidez, haurrek iraganeko eta gaur egungo emakumezko zientzialariak ezagutzeko aukera dute, eta Catalánek Hipatia gorpuzten du, lehen emakumezko zientzialaritzat jotzen dena.

“Oso ekimen polita da, haurrekin hitz egiteko aukera izaten baitugu, eta denetariko galderak egiten dituzte. Orduan konturatzen gara zein irudi okerra duten zientzialariez. Adibidez, galdetu izan digute garaje batean ikertzen ote dugun, edo ba ote dugun familiarik edo lagunik… Erabat sinetsita nago antzerkia oso baliagarria dela egiazko ereduak ezagutu ditzaten”.

Antzezlana lagunartean sortu bazuten ere, modu erabat boluntarioan, orain NUPen Emakumearen, Zientziaren eta Teknologiaren Katedraren ekimenen artean eskaintzen dute, beste jarduera batzuekin batera. Horrez gain, Iberus Campusek antolatzen duen “Tesia hiru Minututan” lehiaketan parte hartu zuen 2021eko azaroan, eta irabazi egin zuen. “Ikertzea garrantzitsua da, baina ikerketa gizarteratzea ere bai”, dio, Catalánek. Bietan dabil bera, eta, bietan, gogoz eta arrakastatsu.

Fitxa biografikoa:

Leyre Catalán Ros 1993an jaio zen, Barañainen. Industria Teknologietako Ingeniaritzako Gradua eta Industria Ingeniaritzako Masterra egin zituen NUPen. Tartean, Energia Sistemen masterra egin zuen Högskolan i Gävlen, Suedian. Tesia, berriz, NUPen egin du, egonaldiekin Tenerifen eta Cardiffeko Unibertsitatean. Halaber, Nafarroan Energia Berriztagarriak sustatzeko Elkarteko buru izan zen (APERNA, NUPeko Energia Berriztagarrien Katedrari lotua), eta Smart Cities Institutuko kide da (ISC). NUPeko “Yo quiero ser científica” antzezlaneko aktorea ere bada.

Egileaz:

Ana Galarraga Aiestaran (@Anagalarraga1) zientzia-komunikatzailea da eta Elhuyar Zientzia eta Teknologia aldizkariko erredaktorea.

Elhuyar Zientzia eta Teknologia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Acantilados blancos de Dover. Foto: Immanuel Giel / Wikimedia Commons.

En muchas escenas de famosas películas y series de televisión hemos visto a los protagonistas cruzando el Canal de la Mancha enmarcados en una bucólica y típica estampa inglesa, los acantilados blancos de Dover. Pero, ¿por qué son blancos?

La respuesta a esta pregunta debemos buscarla en el origen de estos materiales. Las rocas que afloran en el litoral de Dover y otras zonas del sureste inglés, como las costas de Sussex, están formadas por los restos de los caparazones de unos microorganismos llamados cocolitofóridos. Los cocolitofóridos son unas algas unicelulares que viven en el agua marina formando parte del fitoplancton, cuya principal característica es que están recubiertas por un caparazón construido de carbonato cálcico (CaCO3) y compuesto por una serie de placas con forma de pequeños discos que se van ensamblando unas con otras hasta generar una especie de envoltura esférica que protege la célula del organismo. Cuando este muere, las placas del caparazón generalmente se separan y acaban acumulándose en el fondo oceánico. Y, puesto que son capaces de vivir en ambientes marinos profundos, es frecuente que en ese fondo encontremos el depósito de un barro carbonatado muy puro procedente casi exclusivamente de la acumulación de las partes de los caparazones de los cocolitofóridos.

Fotografía de microscopio electrónico de barrido de un cocolitofórido. La barra de escala representa 0,001 mm. Imagen de Ina Benner / EUMETSAT

Con el paso del tiempo geológico y el enterramiento continuado de ese barro generado a partir de la acumulación de placas de caparazones de cocolitofóridos, acaba formándose una roca sedimentaria. Y puesto que el carbonato cálcico tiene un color blanquecino, la roca resultante también adquirirá una coloración blanca muy llamativa. Así que, tras aflorar en superficie, estas rocas resaltarán sobre el paisaje que las rodea gracias a esa blancura tan significativa, lo que las llevará a convertirse en un atractivo turístico seña de identidad de algunas zonas, como es el caso del litoral suroriental inglés.

En inglés, esta roca se denomina chalk. Pero aquí la conocemos con el nombre de creta, que procede del latín y significa tiza. Con esto ya nos estamos haciendo una idea de uno de los usos más comunes que se le han dado a esta roca a lo largo de la historia. Y es que esta roca, al estar compuesta prácticamente al completo por carbonato cálcico, tiene una dureza relativamente baja, es decir, es fácil romperla y machacarla, dando un fino polvo de color blanco. Por eso, antiguamente, pequeños fragmentos de esta roca se utilizaban para pintar, marcar o escribir figuras, números o palabras de color blanco sobre superficies de colores más oscuros. Ya fuera un sastre tomando medidas sobre una prenda de ropa, ya fuera un docente dando la lección a su alumnado ayudándose de una pizarra. Y aunque hoy en día se emplean otros componentes para la manufactura de estos materiales de apoyo, seguimos denominándolos tiza como un recuerdo de la roca original de la que surgió esta brillante idea. Seguro que en muchos museos educativos que conserven pizarras centenarias que no se hayan limpiado a conciencia podemos encontrar preservadas para la posteridad pequeñas placas carbonatadas procedentes del caparazón de cocolitofóridos fósiles.

Pero aún nos queda hablar de otra particularidad de esta roca y es que da nombre a un Periodo geológico, el Cretácico. Este Periodo, que abarca el tiempo comprendido entre hace 145 y 66 millones de años, fue definido a comienzos del siglo XIX por un geólogo belga, que lo denominó Cretácico debido a la abundancia de la roca creta que afloraba en los alrededores de París. Por supuesto, los blancos acantilados de Dover se formaron durante este Periodo, concretamente hace unos 100 millones de años, por la acumulación de caparazones de cocolitofóridos en el fondo de un mar de aguas cálidas y cristalinas con unos 300 o 400 metros de profundidad. Y debido a esa baja dureza que tiene esta roca, hoy en día estos materiales están siendo erosionados con bastante rapidez por el embate de las olas sobre el acantilado.

Este es un claro ejemplo de cómo nuestro patrimonio geológico, en este caso una roca con una coloración particular y llamativa, puede llegar a convertirse en un emblema característico de una región y de toda una sociedad. Seguro que, la próxima vez que veamos una escena de película o serie rodada junto a estos acantilados, nos imaginaremos a esos minúsculos organismos marinos que han dado lugar a esas rocas posando como los protagonistas que son de una maravillosa historia de millones de años.

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 Oh, blancos acantilados se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Jon Iñaki Arrizubieta, Ainhoa Celaya, Eneko Ukar, Aitzol Lamikiz

Gero eta konpetentzia handiagoko merkatuan, makina-erremintaren fabrikatzaileak zehaztasun handiagoko produktuak eskaini beharrean aurkitzen dira, betiere salneurriak ahalik eta baxuen mantenduz. Honen adibide dira hegazkinen motorretako eta energia sektoreko turbinetan erabili beharreko gainazal konplexuko eta gero eta tamaina handiagoko piezen fabrikazioa. Alabaina, zehaztasun handiagoa, aplikazio anitzetan, kontrajarritako beharrizanekin batera doa, adibidez, produktibitate handiago batekin. Izan ere, zehaztasuna handitu arren, produkzioaren kostuak eta denbora lehen bezain baxu mantendu behar dira. Honegatik guztiagatik, fabrikatzeko erabiltzen diren makina-erreminten zehaztasuna zertan datzan eta ze faktorek eragiten dioten argi ulertzea beharrezkoak dira.

1. irudia: Piezaren balio erantsiaren, kostuaren eta zehaztasunaren arteko erlazioa. (Iturria: Ekaia aldizkaria)

Zehaztasunaren ikuspuntutik makina-erreminten diseinuan, eraikuntzan eta martxan jartzean kontuan eduki behar dira makina-erremintaren diseinu-printzipioak. Horrez gain, makina-erremintetan ager daitezkeen erroreen ondoriozko ziurgabetasuna zenbatesteko, egun gehien erabiltzen den metodoan sakontzea ere beharrezkoa da: errore-aurrekontua.

Errore-aurrekontua

Mekanizazio-zentro bi alderatzerakoan kontuan hartu beharreko erroreak eta beraien jatorriak aztertuz, guztien baturak errore totalaren, eta ondorioz, makinaren zehaztasunaren balioaren adierazgarri den zenbakia lortuko da.

• Makina-erremintaren erroreak

Makina-erremintaren erroreen barnean, honako hauek ditugu: makinen eraikuntzan egindako akatsak, piezen higaduren ondorioz sortutako erroreak eta mugimendua sortzen duten transmisio-elementuen kontrol desegokiaren ondoriozko erroreak.

• Mekanizazio–prozesuko erroreak

Mekanizazio-prozesuan sortzen diren ziurgabetasun-iturri nagusiak erremintaren makurduratik, erremintaren higaduratik eta prozesuko bibrazioetatik datoz.

• Laneko piezaren kokapen-errorea

Mekanizatu beharreko piezaren kokapenean sortutako erroreak eta ondorengo erreferentziatzeak (zeroak egiteak) ez dute eraginik piezaren zehaztasunean. Piezak makina batetik bestera eramaten direnean, ordea, edota erreminta desberdinak erabiltzen direnean, errorea sartuko da bukaerako piezan.

Ondorengo irudian ohiko abiadura handiko mekanizazio-zentro baten ziurgabetasuna eta ultra-zehaztasuneko baten arteko alderaketa erakusten da.

2. irudia: Ultra-zehaztasuneko eta abiadura handiko makina-erreminta zentroentzako errore-aurrekontua. (Iturria: Ekaia aldizkaria)Errorearen hedapena

Makina-erremintak espazio-mekanismoak dira, pare zinematiko gisa modelatu daitezkeen artikulazioez lotuak. Makina motaren arabera, eredu zinematikoa desberdina da eta “barra eta nodo” eskema baten bidez adieraz daiteke, beste edozein mekanismo bezala.

Egiaztapen-prozedurak

Azkenik, makina-erreminta muntatu ostean, haren zehaztasuna zenbatesteko existitzen diren nazioarteko arau garrantzitsuenak aztertu dira. Egun, nazioarteko hainbat estandar aurki daitezke, garrantzitsuenak ISO 230-2, JIS B6201-1993 eta ASME B5.54 izanik.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ale berezia 2019
• Artikuluaren izena: Makina-erreminten errendimendua eta zehaztasuna.
• Laburpena: Zehaztasunaren ikuspuntutik makina-erreminten diseinuan, eraikuntzan eta martxan jartzean kontuan eduki behar diren puntu garrantzitsuenak bildu dira ikerlan honetan. Horregatik, artikulu honetan, makina-erremintaren diseinu-printzipio garrantzitsuenak azaltzen dira. Gainera, makina-erremintetan ager daitezkeen erroreen ondoriozko ziurgabetasuna zenbatesteko gaur egun gehien erabiltzen den metodoan sakontzen da: errore-aurrekontua. Are gehiago, diseinu egokirako kontuan hartu behar diren printzipioak deskribatzen dira. Azkenik, makina-erreminta muntatu ostean, haren zehaztasuna zenbatesteko existitzen diren nazioarteko arau garrantzitsuenak aztertu dira.
• Egileak: Jon Iñaki Arrizubieta, Ainhoa Celaya, Eneko Ukar, Aitzol Lamikiz
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 9-30
• DOI: doi.org/10.1387/ekaia.19725

Egileez:

Jon Iñaki Arrizubieta, Ainhoa Celaya, Eneko Ukar eta Aitzol Lamikiz UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

 

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«Madame Lepaute fue la negación viva de esta opinión, a menudo fundada, que niega a las mujeres la capacidad de reconciliar la ciencia y el encanto, el estudio y las cualidades domésticas. Era tan buena ama de casa como excelente geómetra, y era aún más diligente en ayudar que en realizar un cálculo.»

Pierre Larousse, Grand dictionnaire universel du XIXe siècle, 1866-1877.

Las líneas que abren este escrito, no exentas de misoginia, forman parte de la reseña que Larousse dedicó a Nicole-Reine Lepaute en su famoso diccionario. Cien años antes, en vida, tampoco fue reconocida como merecía.

Nicole-Reine Lepaute. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Nicole-Reine nació el 5 de enero de 1723 en el Palacio de Luxemburgo de París donde residía su familia: era la sexta de nueve hijos. Su padre, Jean Étable, trabajaba al servicio de la Reina de España Louise Élisabeth d’Orléans (1709-1742).

En verano de 1749 se casó con Jean-André Lepaute (1720-1789), un relojero real en el Palacio de Luxemburgo, conocido en Europa por su gran labor como maestro artesano, diseñador, fabricante y reparador de relojes. Nicole-Reine ayudaba a su marido en su trabajo y, a través de él, conoció al astrónomo Joseph-Jérôme de Lalande (1732-1802).

En 1753, la Académie des Sciences encargó a Lalande el estudio del reloj de Lepaute, provisto de un mecanismo de escape de un nuevo tipo. Animado por el astrónomo, Lepaute comenzó a diseñar y construir péndulos astronómicos. Nicole-Reine realizó los cálculos de las tablas de oscilaciones del péndulo para el Traité d’Horlogerie contenant tout ce qui est nécessaire pour bien connoître et pour régler les pendules et les montres de su marido.

Tabla del Traité d’Horlogerie. Fuente: Archive.org

 

En 1757, un año antes del esperado regreso del cometa Halley (según la predicción realizada por Edmund Halley (1656-1742)), Lalande propuso a Alexis Clairaut (1713-1765) aplicar su solución (aproximada) del problema de los tres cuerpos para comprobar (o corregir, en su caso) la fecha prevista por Halley. Clairaut estableció los modelos de cómputo y Lalande (ayudado por Nicole-Reine Lepaute) se encargó de los numerosos cálculos que se precisaban: se trataba principalmente de medir el efecto que ejercían los planetas Júpiter y Saturno sobre la trayectoria del cometa y, por lo tanto, sobre la fecha prevista de su regreso. Lalande escribía en 1803:

«Durante más de seis meses, nosotros [Nicole Reine Lepaute y yo] calculamos desde la mañana hasta la noche, algunas veces incluso durante las comidas. […] La ayuda de Madame Lepaute fue tal que, sin ella, nunca hubiera podido emprender la enorme labor, en la que era necesario calcular la distancia de cada uno de los dos planetas, Júpiter y Saturno, al cometa, por separado, para cada grado sucesivo, durante 150 años.»

En noviembre de 1758, Clairaut anunció el regreso del cometa Halley para el 13 de abril de 1759, con un mes como margen de error. La predicción fue un gran éxito: el cometa pasó su perihelio el 13 de marzo de 1759.

Clairaut publicó en 1760 su Théorie du mouvement des comètes sin mencionar a Nicole-Reine Lepaute entre las personas calculadoras que habían contribuido a esta obra. Se dice que quería evitar los celos de una amante, intentando no ofenderla al alabar los méritos de otra mujer. Este hecho minó su larga amistad con Lalande y, de hecho, no volvieron a colaborar en investigaciones astronómicas.

En 1759, la Académie des Sciences solicitó a Lalande que se encargara de las efemérides astronómicas que publicaban bajo el nombre de La connaissance des temps; este anuario era muy utilizado por astrónomos y marinos y sirvió, por ejemplo, para calcular el tránsito de Venus de 1761 y de 1769. El astrónomo contrató a personas calculadoras, y eligió a Nicole-Reine Lepaute como su ayudante en esta tarea. El cartógrafo y astrónomo Cassini de Thury (1714-1784), rival y muy crítico con Lalande, calificó este equipo como «manufactura de astronomía», añadiendo además que «está dirigida en segundo lugar por una académica de no sé qué academia». Este desafortunado comentario ignoraba, por supuesto, que dos años más tarde Lepaute iba a ser admitida en la Académie de Béziers por sus trabajos en tablas astronómicas.

Ciertamente Lalande reclutaba para sus cálculos a numerosos astrónomos amateurs, algunos de ellos eran mujeres. De hecho, en su publicación Astronomie des dames (1785), Lalande defendía que la astronomía no debía ser un reducto masculino, mencionando a algunas mujeres astrónomas y comentando sus aportaciones:

«La bella Hipatia escribió varios tratados: profesaba la astronomía en Alejandría cuando fue asesinada por el clero, fue en 415. Maria Cunitz, hija de un médico de Silesia, publicó en 1650 unas tablas astronómicas. Marie-Claire Eimmart Muller, hija y esposa de astrónomos conocidos, también fue astrónoma. Jeanne Dumée presentó en 1680 unas entrevistas sobre el sistema de Copérnico. La esposa de Hevelius realizaba observaciones junto a él. Las hermanas de Manfredi calculaban las efemérides de Bolonia; las tres hermanas de Kirch calcularon durante mucho tiempo las efemérides de Berlín; su esposa, nacida Winkelmann, presentó en 1712 una obra de astronomía. La Marquesa de Châtelet ha proporcionado una traducción de Newton. La condesa de Puzynina ha fundado un observatorio en Polonia […]. Madame Lepaute, fallecida en 1788, ha calculado durante más de diez años efemérides de la Academia, y la viuda de Edwards trabaja en Inglaterra en el “Nautical almanac”. Madame du Piery ha realizado numerosos cálculos de eclipses para comprender mejor el movimiento de la Luna; fue la primera que ejerció la astronomía en París. Miss Caroline Herschel trabaja con su hermano. Ya ha descubierto cinco cometas. La Señora Duquesa de Gotha ha realizado gran cantidad de cálculos, pero no desea ser citada. Mi sobrina, Le Français de Lalande, ayuda a su marido en sus observaciones y obtiene conclusiones de ellas mediante cálculos; ha reducido diez mil estrellas, ha preparado trescientas páginas de tablas horarias para la marina, un trabajo inmenso para su edad y sexo. Están en mi “Abrégé de Navigation”.»

Joseph-Jérôme Le Français de Lalande, Astronomie des dames.

En 1774 Lalande comenzó a ocuparse de la publicación Éphémérides des mouvements célestes dirigiendo el tomo 7 (publicado en 1774 y dedicado a los años 1775 a 1784) y el tomo 8 (publicado en 1783 y correspondiente a los años 1785 a 1792). En el prefacio de ambos escritos reconoció el trabajo de Lepaute:

«Los cálculos de Saturno han sido realizados por Madame le Paute, quien, desde hace muchos años, se dedica con éxito al cálculo astronómico.»

Tomo 7

«Madame le Paute, quien, desde más de 20 años, se dedica a la astronomía, ha realizado ella sola los cálculos del Sol, de la Luna y de los planetas.»

Tomo 8

Página de las Efemérides de 1775. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Nicole-Reine Lepaute investigó también el eclipse anular del 1 de abril de 1764 para el que trazó un mapa de visibilidad mostrando la progresión de cuarto de hora en cuarto de hora para toda Europa. Este trabajo fue publicado con su propio nombre en La connaissance des temps bajo el título de Explication de la carte qui représente le passage de l’ombre de la lune au travers de Europe dans l’eclipse du soleil centrale et annulaire. Sus cálculos necesitaron la preparación de una tabla de ángulos paralácticos (ángulo de desplazamiento de un objeto causado por un cambio en la posición del observador), cuya versión extendida fue publicada por el gobierno francés.

Nicole-Reine Lepaute no tuvo hijos, pero acogió en 1768 a uno de los sobrinos de su marido, Joseph Lepaute Dagelet (1751-1788), al que enseñó astronomía y que se convirtió en profesor de matemáticas de la École militaire en 1777, antes de ser elegido astrónomo adjunto en la Académie royale des sciences en 1785. Lalande consideraba la tutorización de su sobrino como una contribución de Lepaute a la astronomía.

Los últimos siete años de su vida los dedicó a cuidar de su marido, gravemente enfermo. Su propia salud se vio afectada, perdiendo la vista paulatinamente. Nicole-Reine falleció pocos meses antes que Jean-André Lepaute, el 6 de diciembre de 1788.

El asteroide 7720 (Lepaute) y un cráter de la Luna le rinden un merecido homenaje.

Referencias

• John J. O’Connor y Edmund F. Robertson, Nicole-Reine Etable de Labrière Lepaute, MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews

• Nicole-Reine Lepaute, Wikipédia

• María Angélica Salmerón, Distintas y distantes: mujeres en la ciencia. Hortense LEPAUTE: la astrónoma calculadora, La ciencia y el hombre XXVIII, no. 1, 2015

 

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 Nicole-Reine Lepaute, la minuciosa e incansable astrónoma calculadora se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Matterhorn Alpeetako mendirik ospetsuena da. Alpeetako bosgarren gailurrik altuena da eta arroka erraldoi hau lurrera itsatsita geldirik dagoela badirudi ere, nazioarteko ikertzaile-talde batek mugitzen dela ikusi du. Mendiaren erresonantzia-balantza neurtuz, ikertzaileek ikusi dute bi segundotik behin aurrerantz eta atzerantz balantzatzen dela.

1. irudia: Matterhorn edo Cervino mendiaren ekialdeko eta iparraldeko isurialdeak, Hörnli ertzak bereiziak. (Argazkia: De Liridon – CC BY-SA 4.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

Matterhorn Suitza eta Italiaren arteko mugan dago eta Cervino bezala ezagutzen dute Italian eta Frantzian. Ikertzaileek lehen aldiz neurtu ahal izan dute Matterhornen erresonantzia-balantza, eta haren mugimendua ikusarazi, ordenagailu bidezko simulazioekin. Fenomeno hau zubietan eta etxe orratzetan ikusi izan da eta, orain, mendietan ere.

Izan ere, objektu bakoitzak zenbait frekuentziatara bibratzen du, diapasoi edo gitarra baten soken antzera, kitzikatuta dagoenean. Maiztasun natural horiek, nagusiki, objektuaren geometriaren eta haren propietate materialen araberakoak dira. Hala ere, gure begiek ezinezkoa dute begi-kolpe sinple baten ikusi mugimendua. Balantza hori bibrazio sotil bat baita, munduko ozeanoetan, lurrikaretan eta giza jardueran sortzen dena eta Lurraren energia sismikoak estimulatzen duena.

Matterhornen mendiaren aurretik 2019ko ikerketa baten emaitzek erakutsi zuten, AEBn dagoen Castleton Rock izeneko 122 metroko hareharrizko harkaitzak ere begirako ohartezinak ziren mugimenduak zituela. Castleton Rockek segundoko oszilazio bat zuen, erritmo konstantean. Hau da, etxe orratzen antzera mugitu egiten zen hainbat elementuren eraginez: haizea, inguruko errepideetako trafikoa, lurzoruaren bibrazioa, ozeanoetako olatuak eta urruneko lurrikarak.

Sismometroak erresonantzia-balantza neurtzeko

Oszilazioak neurtzeko zenbait sismometro jarri zituzten zientzialariek Matterhornen. Bat, mendi tontorrean, itsasoaren mailatik 4.470 metrora, bestea, Solvay bibakean (ipar-ekialdeko gailurrean dagoen aterpea) eta baita mendi-hegal baten.

Sismometroek bereizmen handian erregistratu zituzten mendiko mugimendu guztiak, eta erresonantziaren maiztasuna eta norabidea ondorioztatu ahal izan zituzten. Sismografoek bildutako datuak automatikoki transmititzen ziren Suitzako Zerbitzu Sismologikora eta bertan aztertu ondoren ikusi zuten Matterhorn iparraldetik hegoalderako norabidean eta ekialdetik mendebaldera mugitzen zela, eta bi kasu eran antzeko maiztasunean: 0,43 hertzeko maiztasunean batean eta, bestean, 0,46 hertzean. Bibrazioaren neurketa 80 aldiz bizkortzean, ikertzaileek Matterhorneko bibrazio-paisaia giza belarrirako entzungarri bihurtzea lortu zuen, erresonantzia-maiztasunak tonu entzungarri bihurtuz.

2. irudia: Matterhorn mendiaren neurriz gorako oszilazioaren simulazio konputazionala (lurreko energia sismikoen kitzikadurak eraginda). Iparraldetik mendebalderako mugimendua, 0,43 hertzeko frekuentziakoa. (Iturria: WSL – Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research)

 

3. irudia: Matterhorn mendiaren neurriz gorako oszilazioaren simulazio konputazionala (lurreko energia sismikoen kitzikadurak eraginda). Ekialdetik mendebalderako mugimendua, 0,46 hertzeko frekuentziakoa. (Iturria: WSL – Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research)

Horrez gain, emaitzek erakutsi zuten, gailurrean neurtutako mugimenduak 14 aldiz handiagoak zirela Matterhorn mendiaren magalean zegoen erreferentziako estazioaren batutakoak baino. Tontorreko mugimenduaren zergatiak altitudea du oinarrian: mendi-oina finko dagoen bitartean, gailurra libre mugitzen baita, haizeak kulunkatzen duen zuhaitz baten antzera. Dena dela, ekipoek neurtutako mugimendu horiek txikiak izan ziren, nanometroetatik mikrometroen heinekoak.

Matterhorneko lurzoruaren mugimenduaren anplifikazio hori lurrikaretan ere neur daitekeela adierazi dute ikertzaileek. Honek ondorio garrantzitsuak izan ditzake mugimendu sismiko handien kasuan, mendi-hegalen egonkortasuna ezagutzeko baliagarria bailitzateke eta, adibidez, lur-jausiak antzemateko bide bat lirateke.

Bibrazio mota hau ez da Matterhorn mendiaren berezitasun propioa, ikertzaileek adierazi dutenez mendi askok berdin jokatuko lukete. Horren adibide da Suitzako Zerbitzu Sismologikoko ikertzaileek egindako esperimentu osagarri bat Suitzan dagoen Grosse Mythen mendian. Mendi hau Matterhornen antzekoa da formaz, baina askoz txikiagoa, 1.899 metroko altuera baitu. Ikerketaren emaitzek erakutsi zuten Grosse Mythenek ere erresonantzia-balantza zuela eta Matterhorn mendiarena baino 4 aldiz handiagoa zela, objektu txikiagoak maiztasun handiagoetan bibratzen baitute.

Iturria:

The swaying Matterhorn

Erreferentzia bibliografikoa:

Weber, S., Mauro Häusler, J.B., Geimer, P. R., Fäh, D., Moore, J.R. (2021). Spectral amplification of ground motion linked to resonance of large-scale mountain landforms, Earth and Planetary Science Letters, 117295, DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117295

Testuaren egokitzapena: Uxune Martinez

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Los átomos cúbicos de Lewis en sus notas de 1902. Fuente: Wikimedia Commons

Una vez que los físicos que estudiaban la estructura del átomo comenzaron a darse cuenta de que los electrones que rodeaban el núcleo tenían una disposición especial, los químicos comenzaron a investigar cómo estas teorías se correspondían con la química conocida de los elementos y su capacidad para formar enlaces. Gilbert Newton Lewis (1875-1946) fue clave en el desarrollo de una teoría del enlace basada en el número de electrones de la capa más externa de electrones del átomo, la capa de “valencia”. En 1902, mientras estaba tratando de explicar el concepto de valencia a sus estudiantes, representó los átomos como constituidos por una serie de cubos concéntricos con electrones en cada vértice.

Este “átomo cúbico” explicaba los ocho grupos de la tabla periódica y representaba su idea de que los enlaces químicos se formaban por una transferencia electrónica para completar el conjunto de ocho electrones más externos (un “octeto”). La teoría de Lewis del enlace químico continuó evolucionando y, en 1916, publicó su artículo fundamental [*] en el que sugería que el enlace químico era un par de electrones compartidos por dos átomos. (El investigador de la General Electric Irving Langmuir elaboraría esta idea e introduciría el término enlace covalente). Para los casos en los que no se compartían los electrones, Lewis redefinió en 1923 el concepto de ácido como cualquier átomo o molécula con un octeto incompleto que era, por tanto, capaz de aceptar electrones de otro átomo; las bases eran, por consiguiente, donantes de electrones.

La contribución de Lewis también fue importante en el desarrollo de la termodinámica y en la aplicación de sus leyes a sistemas químicos reales. A finales del siglo XIX, cuando comenzó a trabajar, la ley de conservación de la energía y otras relaciones termodinámicas existían como ecuaciones aisladas. Lewis se basó en el trabajo de otro pionero de la termodinámica, Josiah Willard Gibbs (Universidad de Yale), cuyas contribuciones se estaban conociendo muy lentamente. El trabajo de ambos fue fundamental para poder predecir si una reacción avanzaría hasta casi consumir todos los reactivos, si alcanzaría un equilibrio o si no tendría lugar en absoluto, y también para determinar si una mezcla de sustancias podría ser separada por destilación.

En 1931 uno de los estudiantes de Lewis, Harold Urey, detectó espectroscópicamente el deuterio. Lewis fue el primero en sintetizar óxido de deuterio (agua pesada) en 1933 y en estudiar su influencia en la supervivencia y crecimiento de formas de vida en agua pesada. Su interés en el deuterio le llevó a realizar experimentos junto a su ayudante Glenn T. Seaborg en el ciclotrón que había construido Ernest O. Lawrence en Berkeley. Urey y Seaborg recibirían sendos premios Nobel, en 1934 y 1951, respectivamente.

Lewis fue educado en su casa hasta que cumplió los 14 años. Su educación posterior fue más convencional, culminando con un doctorado por la Universidad de Harvard que le dirigió Theodore Richards. Posteriormente haría la peregrinación a Alemania de los químicos y físicos que querían estar a la vanguardia de la investigación a finales del XIX y primeras décadas del XX, trabajando con Walter Nernst (U. Gotinga) y Wilhelm Ostwald (U. Leipzig). Ocupó varias posiciones académicas, las más notables en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (EE.UU.) y en la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.), donde amplió los programas de química e ingeniería química.

Referencia:

[*] Lewis, G. (1916). The Atom and the Molecule Journal of the American Chemical Society, 38 (4), 762-785 doi: 10.1021/ja02261a002

 

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 8 de febrero de 2011.

El artículo Gilbert Lewis: átomos cúbicos y algo más se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Eduardo Angulo

Algen inbasioak ondorio garrantzitsuak ditu planetako kostaldean, itsas-komunitateen egituran eragiten baitu.  Mediterraneoan 100 bat espezie inbaditzaile zenbatetsi dira. Horien artean aurkitzen da Caulerpa taxifolia espeziea.

Caulerpa taxifolia alga berde tropikala da eta AEBtako kostaldean, Brasilgo itsasertzean, Karibean, Afrikako Ginea Golkoan eta Indiako eta Pazifikoko ozeanoetan egon ohi da.

1. irudia: Caulerpa taxifolia alga inbaditzailea oso erabilia da akuarioetan. (Argazkia: Coughdrop12 – CC BY-SA 4.0 lizentziapean.  Iturria: Wikimedia Commons)

1984. urtean aurkitu zuten lehenengoz Mediterraneoko mendebaldean, Monakoko Ozeanografia Museotik metro gutxira. Akuarioak garbitzerakoan istripuz itsasora bota zutela uste da eta Parisko eta Nizako akuarioetatik iritsi zen Monakora. 2000. urtearen amaieran, 76 kolonia zeuden Frantzian eta Monakon. Espainian Mallorcan ikusi zen lehen 1992an, eta 2000. urtearen amaieran lau kolonia zeuden uhartean bertan.

2000. urtearen amaieran, Mediterraneoko sei herrialde zeuden Caulerpa taxifoliaren inbasioaren eraginpean: Espainia, Frantzia, Monako, Italia, Kroazia eta Tunisia. Elkarrengandik independenteak ziren 103 eremu hartuta zituen. 1984an metro koadro bat okupatzetik 1996an 3.000 hektarea okupatzera pasa zen, eta 2000. urtean 5.000 hektarea bereak ziren. Planetako 100 espezie inbaditzaile okerrenen zerrendan dago.

Datu guztien arabera, espezie inbaditzaile hau akuarioetako materialaren salerosketagatik zabaldu zen. Inbasio berrien arriskuak murrizteko, 2001ean legez kanpokoa zen Caulerpa inportatu edo edukitzea Frantzian, Australian, Estatu Batuetan eta Espainian. Espainian, 1996ko martxoaren 30ean BOEn argitaratu zen  Caulerpa taxifolia alga itsasertzetik ateratzeko debekua.

Itsaslasterrek edo itsasontzien aingurek eta sareek eramaten dituzten zati txikien bidez sakabanatzen da alga. 30 metroko sakoneran finkatu eta zatien jatorrizko landareen klon gisa hazten da. Udan hazi eta zabaltzen da, ekainetik irailera. Hazkuntza-tenperatura optimoa 20 °C-tik 30 °C-ra bitartekoa da, eta 7 °C-tik behera eta 32 °C-tik gora hiltzen da.

Harrapari ohikoenak arrainak, moluskuak eta itsas trikuak ditu. Beste espezie batzuentzat toxikoak diren konposatu kimikoak ekoizten ditu eta espezie autoktonoen kopurua %25 eta %55 bitartean murrizten du. Izan ere, lekuko espezie askoren habitata hartzen du. Esaterako, Posidonia oceanica itsas landarearena. Urte bakar batean, espezie horretako belardien % 45i eragiteko gai da Caulerpa taxifolia alga.

Caulerpa espeziearen barietate batzuk ekialdeko Mediterraneoan zabaldu ziren XX. mendean. Adibidez, Caulerpa cylindracea, Australiatik iritsi zena Mediterraneoko mendebaldera eta eremu hori hartzeaz gain Kanariar Uharteetan ere zabaldu zen.

2. irudia: Caulerpa cylindracea alga. (Irudia: UIB-CSIC. Iturria: IMEDEA egitasmoa)

Cylindracea barietateak portaera inbaditzaile oso oldarkorra du, eta, oro har, geldiezina. Haren hazkunde-tasa Caulerpa taxifoliarena baino lau aldiz handiagoa da, eta, gainera, ugalketa sexuala eta asexuala du. 60 metroko sakoneraraino hel daiteke, baina, dirudienez, 20 metroko sakonerak dira  gustukoen dituenak (esaterako, Murtziako kostaldea).

1998an aurkitu zuten lehenengoz Balear Uharteetan, Castellonen 1999an, Alacanten 2001ean eta Murtzian 2005ean eta handik Andaluziara zabaldu zen.

Arestian aipatutako Caulerpa bi espezieen kolonizazioaren arrakasta hauen barreiadura errazean oinarritzen da, ingurunera egokitzeko duten gaitasun handian eta zonalde kaltetuetan egoten den kutsadurarekiko erakusten duten erresistentziari esker.

Hala ere, 2007an, Espainiako Ozeanografia Institutuko ikertzaileek Murtziako San Pedro del Pinatar ingurunean egindako azterketa baten arabera, Caulerpa taxiflora algaren inbasioa ez da izan duela bi hamarkada aurreikusten zen hondamendia. Hedapenaren abiadura moteldu edo gelditu egin da eta, ondorioz, Posidoniak ez du espero zen erregresio handia pairatu.

Izan ere, Montpellierreko Unibertsitateko ikertzaileen lan baten emaitzen arabera, Caulerpa taxiflorak gora egiten du Posidonia landarearen zelaien kontserbazio egoera kaxkarra denean eta ainguratutako ontzien kopurua handia denean. Beraz, badirudi Posidonia belardien osasuna oinarrizko faktorea dela Caulerpa taxifolia algaren inbasio-gaitasunean eta haren ordezkapenean.

Aldiz, cylindracea barietateak taxifoliaren arreta mediatiko berbera jaso ez arren, aurreikuspen okerrenak betetzen ari dela dirudi. Gogoratu behar da haren hazkunde-tasa Caulerpa taxifoliarena baino lau aldiz handiagoa dela eta zailagoa dela kontrolatzea ur sakonetara ailegatzen baita. Honen eraginez, ikusezina bihurtzen da eta oro har, bere presentzia ez da hain nabarmena. Horrek, era berean, arreta eta gaitzespen gutxiago eragiten dizkio cylindracea inbaditzaileari.

Egileaz:

Eduardo Angulo Biologian doktorea da, UPV/EHUko Zelula Biologiako irakasle erretiratua eta zientzia-dibulgatzailea. La biología estupenda blogaren egilea da.

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“Un alga colonizadora [Caulerpa taxiflora] se aprovecha de un desorden provocado por la acción humana de una manera inesperada y brutal”.

Thomas Belsher, IFREMER, 2000.

En todas las costas del planeta, la invasión de algas tiene un papel importante en la estructura de las comunidades. En el Mediterráneo se considera que hay unas 100 especies invasoras de macroalgas. Alexandre Meinesz y otros 21 expertos, liderados desde la Universidad de Niza-Sophia Antipolis, relatan la invasión de un alga en el Mediterráneo occidental. Es la especie Caulerpa taxifolia, un alga verde tropical con una distribución habitual en la costa americana de Brasil al Caribe, en el Golfo de Guinea en África y en los océanos Índico y Pacífico.

Espécimen de Caulerpa taxifolia expuesto en el Museo Nacional de la Naturaleza y la Ciencia de Tokio (Japón). Fuente: Wikimedia Commons.

En el Mediterráneo occidental se la detectó por vez primera en 1984, a pocos metros del Museo Oceanográfico de Mónaco y, se supone, fue vertida al mar por accidente durante la limpieza de sus acuarios. Procedía de una cepa del Zoo Wilhelm de Stuttgart, en Alemania, que desde 1980 se utilizaba como alga decorativa en sus acuarios. Llegó a Mónaco desde los acuarios de París y Niza que la habían recibido de Stuttgart.

Fuente: Wikimedia Commons

Seis años más tarde, en 1990, se detectó en Francia, 6 kilómetros al este de Mónaco. A finales de 2000 había 76 colonias en Francia y Mónaco.

En España se observó por primera vez en Mallorca en 1992 y, a finales de 2000, había cuatro colonias en la isla.

El mismo año, en 1992, se encontró en Italia en el puerto de Imperia, 40 kilómetros al este de Mónaco. Para el 2000 estaba en cinco regiones: Liguria, Toscana, Elba, Sicilia y Calabria.

Caulerpa taxifolia se encontró por primera vez en Croacia en 1994, en la isla Hvar. Al año siguiente, en 1995, fue descubierta en la isla Krk.

A finales del 2000, seis países estaban afectados por la invasión de Caulerpa taxifolia en el Mediterráneo: España, Francia, Mónaco, Italia, Croacia y Túnez. En total, son 103 áreas independientes de invasión en 191 kilómetros de costa. Coloniza desde el nivel del mar hasta los 30 metros de profundidad. Y, en esas fechas del 2000, hace dos décadas, había colonizado 5000 hectáreas y parecía seguir en expansión. Había pasado de ocupar 1 metro cuadrado en 1984 a 3000 hectáreas en 1996 y, para 2000, llegar a las 5000 hectáreas.

Mancha de Caulerpa taxifolia. Foto: Rachel Woodfield / Wikimedia Commons

Según el Catálogo Español de Especies Exóticas Invasoras, en 2013, Caulerpa taxifolia es una especie que se ha extendido por el Mediterráneo en pequeñas manchas pero, rápidamente, llega a ocupar grandes extensiones de costa en varios países. Está incluida en la lista de las 100 peores especies invasoras del planeta.

Con estudios de ADN, el grupo de O. Jousson, de la Universidad de Ginebra, ha analizado muestras de Caulerpa del Mediterráneo y de varios acuarios públicos, incluyendo el de Mónaco, tomadas en 24 lugares. Los resultados confirman que provienen de la misma cepa que está disponible en los comercios que surten a los acuarios públicos y domésticos desde la década de los setenta. Todos los datos confirman que la especie invasora es Caulerpa taxifolia. Fue por el comercio de material para acuarios como se difundió por las costas del planeta.

Para reducir los riesgos de nuevas invasiones, en 2001, era ilegal importar o poseer Caulerpa en Francia, Australia, Estados Unidos y España. En España, por la Orden de 20 de marzo de 1996 se prohibió la extracción del alga Caulerpa taxifolia en el litoral nacional. La Orden se publicó en el BOE el 30 de marzo.

La cepa invasora se ha detectado también, en 2000, en San Diego y Los Angeles, en la costa de California. De esta zona se eliminó, entre 2000 y 2002, por la acción de agencias oficiales y de ONGs. Y al año siguiente, en 2001, se encontró el alga cerca de Sydney, en Australia. En este caso, solo 600 kilómetros al norte, hay Caulerpa taxifolia autóctona. También se eliminó cambiando el agua marina por agua dulce en el embalse en que había aparecido.

La dispersión del alga se hace por pequeños fragmentos que son arrastrados por las corrientes o en anclas y redes de los barcos. Se fijan al fondo, hasta los 30 metros de profundidad, y crecen como clones de la planta de la que proceden los fragmentos. También tiene reproducción sexual, poco conocida hasta el momento. Crece y se extiende en verano, de junio a septiembre. Lo hace donde encuentra las condiciones ambientales adecuadas para el asentamiento y la proliferación. La temperatura óptima de crecimiento va de 20ºC a 30ºC, y muere por debajo de los 7ºC y por encima de los 32ºC.

La dispersión por fragmentación la experimentaron Giulia Ceccherelli y Francesco Cinelli, de las universidades de Sassari y Pisa, en Italia, en la costa sur de la isla de Elba. En tres fechas, elegidas al azar en las cuatro estaciones del año, dispersaron 20 fragmentos de Caulerpa de 15 centímetros de longitud en los márgenes de praderas de Posidonia. Pasado un mes, contaron el número de fragmentos establecidos a 3 y a 10 metros de profundidad.

El mayor número de fragmentos establecidos se daba en verano en un periodo iniciado a finales de primavera y que terminó a principios del otoño. Fueron muy escasos los fragmentos que se fijaron en invierno. Destacaron algunos días de junio y julio en que se fijaron al sustrato entre el 60% y el 80% de los fragmentos de Caulerpa dispersados por los autores.

Sus predadores más habituales son peces, moluscos y erizos de mar. Su sistema de defensa es la producción de compuestos químicos tóxicos para otras especies. Reduce el número de especies autóctonas entre un 25% y un 55% y llega a ocupar el hábitat de algunas de ellas. Una de las más afectadas y estudiadas es Posidonia oceánica. En un solo año, afecta hasta el 45% de las praderas de esta especie. El impacto lo estudiaron Heike Molenaar y su grupo, de la Universidad de Niza-Sophia Antipolis, entre 1995 y 2005 en dos lugares de la costa mediterránea francesa: en Cap Martin y, como control en Cap Antibes.

Cada año medían la densidad del alga en cada zona de muestreo. Entre 1995 y 2000, Caulerpa taxifolia ocupó el suelo desde el 3% hasta el 95%. Pero en 2001, la extensión ocupada cayó hasta el 5% sin que se conozca la causa. Quizá temperatura del agua del marina era muy alta aquel año. Entre 2002 y 2005 creció la cobertura pero se mantuvo entre el 10% y el 22% y no llegó a la extensión de los últimos años de la década de los noventa. La densidad de Posidonia no recuperó los valores iniciales de antes de la llegada del alga, incluso después de la disminución de la Caulerpa entre 2000 y 2001.

Caulerpa cylindracea. Fuente: IMEDEA

Algunas variedades de otra especie de Caulerpa, la Caulerpa racemosa, se extendieron por el Mediterráneo oriental durante el siglo XX. La variedad cylindracea que llegó al Mediterráneo occidental venía de Perth, en Australia, aunque su distribución natural es tropical.

Invadió el Mediterráneo occidental y las Islas Canarias. Para 1991 se había encontrado en Túnez, Libia y se extendió por las costas españolas, francesas e italianas. El primer hallazgo parece que fue en Túnez, en 1985, según la revisión publicada por Yassine Sghaier y su grupo, del Centro de Actividad Regional para Áreas Especialmente Protegidas de Túnez, en el que participaron investigadores de Palma de Mallorca y de Alicante.

Tiene la variedad cylindracea un comportamiento invasor muy agresivo y, en general, imparable. Su tasa de crecimiento es cuatro veces mayor que la de Caulerpa taxifolia y, además, tiene reproducción sexual y asexual. Y puede establecerse hasta 60 metros de profundidad, aunque parece preferir los 20 metros en algunas zonas como, por ejemplo, las costas de Murcia.

En España se encontró en Baleares en 1998, en Castellón en 1999, en Alicante en 2001 y en Murcia en 2005 y se extiende hacia Andalucía.

En resumen, dos especies de algas tropicales del género Caulerpa colonizan en la actualidad las costas del Mediterráneo occidental, escriben en 2003 A. Occhipinti-Ambrogi y D. Savini, de la Universidad de Pavía, en Italia. Son Caulerpa taxifolia y Caulerpa racemosa var. cylindracea. La primera llegó desde los acuarios en 1984 y la segunda desde Australia, quizá por el Mar Rojo y el Canal de Suez o, también, por el comercio para acuarios, en la década de los ochenta del siglo XX.

Para los autores, el éxito de la colonización de las dos especies de Caulerpa se basa en su fácil diseminación, su elevado ajuste al medio ambiente del Mediterráneo y la resistencia a la contaminación en entornos muy dañados.

Sin embargo, en 2007 y según la revisión de J.M. Ruiz Fernández y sus colegas, del Instituto Español de Oceanografía en San Pedro del Pinatar, en Murcia, la invasión de Caulerpa taxiflora no ha sido el desastre que se preveía hace dos décadas. Su velocidad de dispersión se ha ralentizado o detenido, y las praderas de Posidonia no han experimentado la gran regresión que se esperaba. Ya en 2003, un estudio, dirigido por Jean Jaubert, del Observatorio Oceanológico Europeo de Mónaco, con fotografías aéreas del 44% de la costa de Francia con Caulerpa taxifolia mostró que la cobertura con el alga se había sobreestimado como diez veces y, de nuevo, se mencionan entornos con contaminación o de salida de aguas de tormenta como áreas adecuadas para la implantación del alga.

En Baleares, con taxiflora desde los noventa, no se han observado alteraciones en la distribución y abundancia de las praderas de Posidonia. Es más, en un estudio publicado en 2021 y liderado por Fabrice Houngnandan desde la Universidad de Montpellier, se concluye que la presencia de Caulerpa crece cuando el estado de conservación de las praderas de Posidonia decrece y cuando el número de barcos anclados es alto. Parece que las praderas de Posidonia deben estar dañadas para que Caulerpa taxifolia colonice el entorno y, en parte, la sustituya.

Sin embargo, Caulerpa racemosa var. cylindracea, sin recibir tanta atención mediática como “alga asesina”, parece cumplir las peores expectativas. Hay que recordar que su tasa de crecimiento es cuatro veces superior a la de Caulerpa taxiflora. Por la profundidad en la que se asienta, es más difícil de controlar y menos visible para el público en general lo que provoca, a su vez, menos atención y rechazo.

Referencias:

Catálogo Español de Especies Exóticas Invasoras. 2013. Caulerpa taxifolia. Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. Madrid. Septiembre. 8 pp.

Catálogo Español de Especies Exóticas Invasoras. 2013. Caulerpa racemosa. Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. Madrid. Septiembre. 6 pp.

Ceccherelli, G. & F. Cinelli. The role of vegetative fragmentation in dispersal of the invasive alga Caulerpa taxifolia in the Mediterranean. Marine Ecology Progress Series 182: 299-303.

Houngnandan, F. et al. 2021. The joint influence of environmental and anthropogenic factors on the invasion of two alien caulerpae in northwestern Mediterranean. Biological Invasions doi: 10.1007/s10530-021-02654-w.

Jaubert, J.M. et al. 2003. Re-evaluation of the extent of Caulerpa taxifolia development in the northern Mediterranean using airborne spectrographic sensing. Marine Ecology Progress Series 263: 75-82.

Jourdaa, F. 2000. Thomas Belsher. Organismos invasores. Mundo Científico enero: 14-15.

Jousson, O. et al. 1998. Molecular evidence for the aquarium origin of the green alga Caulerpa taxifolia introduced to the Mediterranean Sea. Marine Ecology Progress Series 172: 275-280.

Klein, J. & M. Verlaque. 2008. The Caulerpa racemose invasion: A critical review. Marine Pollution Bulletin 56: 205-225.

Meinesz, A. et al. 2001. The introduced green alga Caulerpa taxifolia continues to spread in the Mediterranean. Biological Invasions 3: 201-210.

Molenaar, H. et al. 2009. Alterations of the structure of Posidonia oceanica beds due to the introduced alga Caulerpa taxifolia. Scientia Marina 73: 329-335.

Occhipinti-Ambrogi, A. & D. Savini. 2003. Biological invasions as a component of global change in stressed marine ecosystems. Marine Pollution Bulletin 46: 542-551.

Sghaier, Y. et al. 2016. Review of alien marine macrophytes in Tunisia. Mediterranean Marine Science 17: 109-123.

Simberloff, D. 2021. Maintenance management eradication of established aquatic invaders. Hydrobiologia 848: 2399-2420.

Wikipedia.2021. Caulerpa taxifolia. 13 mayo.

 

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 Los invasores: Las algas Caulerpa se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Edozein izakik bizirauteko aukera gehiago izango ditu bere buruarentzat, nolabait errentagarria den moduan pixka bat aldatzen bada… eta, beraz, modu naturalean hautatua izango da. Herentziaren printzipio sendotik abiatuta, hautatutako barietate orok forma berria eta eraldatua hedatzeko joera izango du”.

Charles Robert Darwin (1809-1882), Espezieen jatorria.

Industria aroa hasi zenetik, jarduera antropogenikoek etengabe eraldatu dituzte ekosistemak. XX. eta XXI. mendeetan lortutako aurrerapen teknologikoak eta kutsaduraren hazkundea txanpon beraren bi aldeak dira. Nahiz eta naturak beti aurkitu dituen ingurumen-desorekak arintzeko modu adimentsu eta sofistikatuak, substantzia kaltegarrien ekoizpen- eta askapen-tasa ez dator bat biomakinariaren autoegokitzapen-ahalmenarekin. Hori dela eta, berotegi-efektuko gasen metaketak eta kutsatzaile iraunkorrek atmosferaren, lurzoruaren eta uraren zikloen oreka aldatu dute. Ingurumen ez-toxiko bat lortu ahal izateko, kaltegarriak diren substantziak ezabatzeaz gain, bioerregaiak ekologikoki ekoiztu behar dira, giza jardueren karbono-aztarna murrizteko.

Ingurumen-kutsadurari aurre egiteko, naturak kaltegarriak diren substantzia kimiko eta gasak harrapatu eta biologikoki erabilgarriak diren substantzia bihurtzen ditu. Funtzio hau betetzeko gai diren bio-makina konplexuen artean, entzimak, eta bereziki, metaloentzimak dira nagusi.3,4 Nahiz eta bioingeniariek entzimak eta metaloentzimak aplikazio industrialetan erabili ahal izateko egokitu dituzten, biosistema hauek eragozpen nabarmen bat dute: bizitza posible den inguruetatik kanpo funtzionatzeko behar den egonkortasun kimiko eta termiko falta. Honen arrazoi nagusia da entzimen eta proteinen egitura tridimentsional eder eta konplexuak elkarrekintza ahulez osatuak daudela eta baldintza kimiko eta termiko gogorretan hautsi egiten direla.

Entzimak aminoazido-kate luzeen tolesturatik sortzen diren hiru dimentsioko egitura konplexuak dira (1a-c irudia). Entzimen aldamio malgu eta dinamikoen forma aminoazido-hondakinek peptido-sekuentzien barruan ezartzen dituzten elkarrekintza ahulen ondorioa da nagusiki (1d irudia). Elkarrekintza hauez gain, egitura tridimentsionala ur-molekulei, talde protesikoei eta entzimaren barruan dauden kofaktoreei esker  egonkortzen da, haiek zeregin estruktural eta funtzional kritikoak betetzen dituztelarik (1e irudia).

Entzimek giltza-blokeo mekanismoaren bidez banakako molekulak ezagutu eta eraldatzeko gai diren poltsiko aktibo sofistikatuak dituzte. Metaloproteinen kasuan, poltsa aktiboak entzimaren aldamioan dauden aminoazido hondakinekin koordinatzen diren ioi metaliko indibidualak edo taldekatuak jasotzen ditu. Oro har, egitura konplexu horien barruan dauden bio-metalek koordinazio-esfera zurrunak dituzte, eta esfera horiek espezie labilez osatuak daude gehienetan (hau da, ura edo aminoazido lotura-taldeak). Talde koordinatzaile labilak atera ondoren, aktibatu egiten da metaloentzimaren nukleoa, oso erreaktiboak diren leku katalitiko irekiak (1e irudia).6

Baina metalaren lehen koordinazio-esfera ez da axola duen bakarra. Bigarren sasi-koordinazio distantzietara dauden aminoazido hondakinen taldeen kokapen eta antolaketa espezifikoak bio-metalen jarduera katalitikoa modulatzen du, metalen propietate elektronikoak eta erredox propietateetan eragiten baitu. Aldi berean, bigarren geruza honek metalaren nukleoa inguratzen duen poltsiko entzimatikoaren eremu elektrikoa eta izaera hidrofobiko/hidrofilikoa modulatzen ditu. Poltsikoaren gainazalaren dekorazioa eta egitura orokorraren plastikotasuna konbinatzeak poltsikoaren forma eta funtzioa espezifikoki egokitzen laguntzen du, substratuak ezagutu, aktibatu eta eraldatzeko (1e irudia).7

1. irudia: (a) Aminoazido taldeak eta hauen (b) helize-konfigurazioa. (c) Peptido tolestuaren egitura tertziarioa. (d) Tolestutako lau peptidoz osatutako entzima kuaternarioaren egitura. (e) Metaloentzimetako poltsiko aktiboen ilustrazio eskematikoa.

Entzimak eta metaloentzimak sei talde nagusitan sailkatzen dira banakako funtzionalitatearen arabera:

• oxidorreduktasak (Fe, Cu eta Mo ioiak),
• transferasak (Mg, Mn eta Co metalak),
• hidrolasak (Ca, Zn, Co, Mn eta Mg ioiak),
• liasak (batez ere Ca, Mg, Mn, Cn, Co eta Zn), isomerasak (Mn, Co and Fe biometalak) eta
• ligasak (Mg eta Mn ioiak) (2. irudia).

Entzimek fotosintesia eta ioi/elektroien garraio eta erregulazioa bezalako prozesu eder eta sofistikatuetan parte hartzen dute. Hauek jarduera entzimatikoa katean eta modu itzulgarrian behar duten adibide pare bat baino ez dira, non jarduera entzimatiko baten irteerak (hau da, argia, elektroiak, molekula organikoen protoiak) hurrengoaren sarrera elikatzen duen.8

2. irudia: Funtzio katalitikoaren araberako entzimen sailkapena.

Metaloproteinen biokimika hedatzeko, ikerketa-ahalegin handiak egin dira, entzimak irekitzen diren baldintza zehatzetatik kanpo funtzionatzeko gai diren sistema sendoak lortzeko asmoarekin. Alde batetik, biokimikariek entzimen aplikazio esparrua industria- eta ingurumen-helburuetarako zabaltzea lortu dute, baina entzimen egonkortasuna tenperatura, azidotasuna eta disolbatzaile-baldintza leunetara mugatzen da.9 Gainera, aldamio sendoetan entzimak eta metaloentzimak immobilizatu eta/edo kapsulatzeko aukerak ireki egin du epe luzerako egonkortasuna hobetzeko ikuspegia .10 Bestalde, ikertzaile askok koordinazio-konposatuetan oinarritutako katalizatzaile homogeneoen muntaketa aztertu dute, katalizatzaile hauek entzimen antzeko nukleo metalikoa baitute. Dena den, koordinazio-konposatu hauek entzimen antzeko mugak dituzte. Hirugarrenik, ikertzaileek metaloentzimen nukleo aktiboak euskarri polimeriko, biopolimeriko eta ez-organiko askotan erreplikatzen saiatu dira, nahiz eta bio-metalen bigarren koordinazio-geruzaren eta poltsiko katalitikoaren forma eta kimikaren gaineko kontrola edukitzea erronka handia den.11

Honetara heldurik galdera bat sortzen da: ikertzaileek metaloentzimen funtzioak imitatzeaz gain haien egonkortasuna hobetu dezakete, beren espezifikotasuna eta eraginkortasuna elkarrekintza ahulez egonkortutako egitura tridimentsional malguetan oinarritzen bada?

Hemen sartzen dira jokoan sare metalorganikoak (Metal Organic Framework, MOF). MOFak zubi kobalente indartsuen bidez lotuta dauden kluster metaliko eta estekatzaile organikoz osatutako material porotsu eta ordenatuak dira.12 Kluster metaliko eta estekatzaileen geometria, luzera eta konektibitatea aldatuz, MOFek metaloentzimen jarduera imitatzeko behar duten topologia, porositatea eta izaera kimikoa izatea lor daiteke. Adibidez, orain arte kimika erretikularrak ondorengoak ahalbidetu ditu:

1. bio-metalak eta/edo talde bio-organikoetatik (hau da, peptidoak, aminoazidoak, porfirinak…) abiatuz metaloentzima jakin batzuen poltsiko eta/edo talde protesikoak imitatzen dituzten MOFak eraikitzea,13
2. sarean ioi metalikoak trukatu edo eranstea, metaloentzimen poltsikoetako metal-ligando loturak imitatzeko eta
3. aminoazido-hondakin funtzionalak gehitzea metaloentzima artifizialen funtzioa areagotzeko (3. irudia).14

Gainera, nahiz eta sare tinkoak izan, MOF batzuek porositatea eta poroen irekiera birmoldatu dezakete poroetan dituzten molekulen arabera. Entzimen aldamio tridimentsional malguek bezala, MOF batzuek molekulak ezagutu ondoren beraien sareak distortsionatu eta berregokitu ditzakete.15 Etapa honetan, MOF sisteman metaloentzimen inguruan egin diren ikerketa gehienak biokatalizatzaileetan dauden gune metaliko antzekoen sintesi edo instalazioan oinarritu dira. Halaber, zenbait ahalegin egin dira MOFen barruan dauden ioi metalikoen koordinazio-inguruak moldatzeko. Ikerketa-ikuspegi honen hastapenetan gauden arren, hasierako emaitzak benetan oparoak dira, eta horrek sistema horiek erregai berdeak ekoizteko eta ingurumena hobetzeko duten ahalmena erakusten du. Orain arte MOF-metaloentzima sistemak hiru aplikazio-eremu nagusitan ebaluatu izan ohi dira:

• Deskarbonizazio globala anhidrasaren antzeko jarduera bientzimatikoaren bidez: karbono dioxidoa harrapatu eta karbonato bihurtu (III motako hidrolasa jarduera).
• Erregai berdeen ekoizpena monooxigenasa eta hidrogenasa motako entzimak imitatuz: protoien murrizketa hidrogenoa sortzeko / alkanoen oxidazio katalitikoa (I motako oxidorreduktasa jarduera entzimatikoa).
• Produktu kimiko arriskutsuen oxidazioa eta inaktibazioa, hala nola fenolak, pestizidak eta gerrako agenteak (I motako oxidorreduktasa eta III motako hidrolasa jarduerak).

3. irudia: MOFen sintesi osteko modifikaziorako estrategia orokorrak. S. M. Cohen, Chem. Rev. 2012, 112, 2, 970–1000 baimenarekin erreproduzitua (egokitua). (Irudia: American Chemical Society)

Karbono dioxidoa harrapatzeko eta eraldatzeko aktibitate entzimatikoa duen MOF baten adibide nabarmen bat M. Dincă-k eta lankideek argitaratu zuten.16 Anhidrasa karbonikoaren antzeko jarduera duen MOF bat diseinatzeko asmoz, MFU-4l MOF ezagunaren metal nodoak arrazionalki aldatu zituzten (N3Zn‒Cl unitate terminalak N3Zn‒OH unitateetan bilakatu zituzten, 4. irudia). Honela MOFak anhidrasa karbonikoarekin eta antzeko entzimekin duen antza handitzea lortu zuten, karbono dioxidoaren hidratazioa eta deshidratazioa katalizatzeko (H2O + CO2 ↔ HCO3‒ + H+). Material berriak CO2 kantitate handiak modu itzulgarrian harrapatzen ditu (N3Zn‒OH ↔ N3Zn‒OCOOH), eta paraleloki aktiboa da, 4-nitrofenil azetatoaren hidrolisirako, anhidrasa karbonikoaren jarduera imitatzen duenez gero. Harrapatze-ahalmen esanguratsua (3.41 mmol g-1 298 K-tara) eta birsortzeko behar duen energia-kostu baxua kontsideratuz gero, material honek CO2 harrapatu eta bahitzeko aukera handia eskaintzen du.

4. irudia: (a) MFU-4-/-(OH)-ren zink tetrazolato klusterren irudikapena eta (b) anhidrasa karboniko metaloproteinaren zentro aktiboarekin duen antzekotasuna.

Eskisto-gasaren konbertsio deszentralizatua lortzeko gakoetako bat da alkanoak erraz kondentsatu daitezkeen oxigenodun energia garraiatzaileak (metanola, etanola) bihurtzea. Metanoa oso tenperatura altuetan metanol bihur daitekeen arren, giro tenperaturan gertatzen den metanoaren zuzeneko oxidazioa metaloentzimen kontua da.

Halaber, alkanoak tenperatura baxuetan metaloentzima motako MOFen bidez oxidatu daitezkeela frogatu da. Burdin oxidasetan aurkitzen diren metal-oxo zatien antzeko metalklusterdun MOFak erabiliz. D. J. Xiao-k eta lankideek frogatu etin zuten Fe2(dobdc) MOFaren espin altuko Fe ioiek etanoa etanol bilakatu dezaketela. Fe2(dobdc) MOFaren burdinezko gune metaliko irekiek N2O aktibatzen dute, etanoaren oxidazioa bultzatzen dute.17

Era berean, zirkonioan oinarritutako MOF mikro- eta mesoporotsu asko matrize gisa erabili dira 85 °C-ra metano monooxigenasaren antzeko aktibitatea duten kobre eta burdinan oinarritutako espezie monomeriko, dimeriko eta trimerikoak instalatzeko. 18,19

Pauso bat aurrerago joanez, J. Bae-k eta lankideek kobre unitate dimerikoei koordinatutako histidina-hondakinak instalatu zituzten zirkonio trimesato MOF-808an (5. irudia). Kobreak metano monooxigenasaren antzeko antolaketa duelarik, material honek orain arte ikusi den metanolaren produktibitate eta selektibitaterik handiena erakutsi zuen (71,8 µmol/g) 150 °C-ko tratamendu isotermikoetan.20

5. irudia: Histidina-hondakinekin funtzionalizatutako MOF-808-aren poro ingurunea eta MOF-808-aren poroetan dauden kobrezko unitate dimerikoen egitura. J. Baek et al., J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 51, 18208–18216 baimenarekin erreproduzitua (egokitua). (Irudia: American Chemical Society).

Argia erregai bihurtzeko asmoz, Fe-Fe konplexu binuklearrak zirkoniozko MOF matrizeetan ere finkatu dira hidrogenoaren ekoizpen berderako. Hidrogenasa motako FeFe gunea UiO-66 zirkonio tereftalatozko MOF egitura porotsuaren barruan egonkortu da, protoien hidrogenorako erredukzio elektro eta fotokimikoa bideratuz (6. irudia).21 Hidrogenasa motako MOFen egonkortasun eta errendimendu katalitikoak FeFe katalizatzaile homogeneoena gainditzen du, eta horrek frogatu egiten ditu zentro katalitiko aktiboak MOF bidez babesteak dituen onurak.

6. irudia: UiO-66 sarearen estekatzaile organikoetan kokatutako [FeFe] klusterren irudikapena.Metaloentzimen gaitasun oxidatzailea kutsatzaile iraunkorrak (fenolak edo konposatu fluoratuak adibidez) azkar desintoxikatu edo degradatzeko ere erabili daiteke. Funtzio honek bioinspiratuta, J. Wu-k eta bere lankideek proteinen ingeniaritzan inspiratutako ikuspegi bat aplikatu zuten burdinan oinarritutako MOFen oxidasa motako jarduera bultzatzeko. Horretarako, sarearen pilare organikoetan talde elektroi erakarleak kokatu zituzten sarearen pilare organikoetan.22 Estrategia adimentsu hori jarraituz, autoreak metalen bigarren koordinazio-esfera aldatzeko gai izan ziren, paraleloki MOFen oxidasa moduko jarduera hobetu zuten eta fenol moduko kutsatzaileen oxidazio azkarra lortu zuten. Aldi berean, zirkonio eta zeriozko MOF batzuen ezaugarri estrukturalek konposatu fosfo-organikoak pestizida eta gerrako agenteetan hidrolizaten dituen fosforo-triesterasaren antzeko jarduera dute.23

Laburbilduz, kimika erretikularrak egitura kimiko eta termiko egonkorrak ematen ditu, non biokatalizatzaile metalikoen nukleoak erreplikatu eta instalatu daitezkeen. Oro har, metaloentzima moduko sare-sistemek etorkizun handia dute biokatalizatzaileen dibertsitatea eta esparru operatiboa zabaltzeko. Hala ere, garrantzitsua da aipatzea orain arte sei funtzio entzimatiko nagusietatik bi bakarrik erreplikatu direla MOF metaloentzimetan: oxidorreduktasa eta hidrolasa jarduerak. Orain arte, transferasa, liasa, isomerasa edo ligasen jarduerak erakusten dituzten MOF bio-metalokatalizatzaileak esploratu gabe daude, nahiz eta katalisi asimetrikoan eta bereizketa enantiomerikoan erabiltzen diren MOF kiralek etorkizun handia duten aktibitate entzimatikoa imitatzen duen kimika erretikularraren potentziala hedatzeko.

Sistema entzimatikoak imitatzeko kimika erretikularra erabiltzearen perspektiba bere hastapenetan dago. Oraindik MOFen antzeko metaloentzima-sistemak hobetzeko aukera asko daude: entzimetako metalen biokoordinazio-nukleoak doitasunez diseinatzeko aukeraz gain, haien bigarren koordinazio-geruza eta inguruko poltsikoa kluster eta estekatzaileen aldagai anitzeko kodifikazioren bidez doitzeko aukera ere badago. Propietate anisotropikoak dituzten poro asimetrikoen diseinu arrazionala (hau da, eremu elektrikoa, izaera hidrofiloa/hidrofoboa…) funtsezko mugarria izango da entzimek banakako substratuak ezagutzeko duten espezifikotasun handiari heltzeko. MOFen ohiko sintesi aurreko edo osteko funtzionalizazio-kimikatik urrun, inprimaketa molekularrak ahalmen handia izan lezake aminoazido-hondakinen kokapen espezifikoa eta disposizioa MOFen espazio porotsuan kontrolatzeko. Aldi berean, MOF malguen portaera dinamikoaz balia gaitezke metaloentzima erretikularrez osatutako materialak substratu espezifikoak hartzeko gai diren sare automoldagarriez hornitzeko. Halako sareen aktibazioa poltsiko aktiboa erreplikatu den sare porotsua distortsionatu edo tenkatzen duten kanpo estimuluen bidez lortu daiteke.

Harrigarria izango da, metaloentzima erretikularren kimikaren oinarriak finkatu ondoren, sistema entzimatikoak garatzeko erabiltzen den eboluzio zuzeneko ikuspegia sare organometalikoetan ere aplika ote daitekeen ikustea. Aurrerapauso bat emanez, sistemek eraginkortasun berdinez transferitu eta transforma ditzakete kate-prozesuetan parte hartzen duten produktu katalitikoak. Beraz, arestian aipatutako helburuak erronka handiak badira ere, liluragarria izango da metaloentzimez osatutako MOFen aktibitate biokatalitikoa kate-erreakzioetan akoplatu ote daitekeen ikustea.

Erreferentzia bibliografikoak:

1. Heux, S.; Meynial-Salles, I.; O’Donohue, M. J.; Dumon, C. (2015). White Biotechnology: State of the Art Strategies for the Development of Biocatalysts for Biorefining. Biotechnology Advances, 33 (8), 1653–1670. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2015.08.004
2. Commision, E. The European Green Deal (2019). Communication from the commision from the commision to the European Parliament, The European Council, The Council, the European Economic and Social Commitee and the Comittee of the regions.
3. Desage-El Murr, M. (2020). Nature Is the Cure: Engineering Natural Redox Cofactors for Biomimetic and Bioinspired Catalysis. ChemCatChem, 12 (1), 53–62. DOI: https://doi.org/10.1002/cctc.201901642
4. Zastrow, M. L.; Pecoraro, V. L. (2013). Designing Functional Metalloproteins: From Structural to Catalytic Metal. Sites. Coordination Chemistry Reviews, 257 (17–18), 2565–2588. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ccr.2013.02.007
5. Fontecilla-Camps, J. C.; Amara, P.; Cavazza, C.; Nicolet, Y.; Volbeda, A. (2009). Structure-Function Relationships of Anaerobic Gas-Processing Metalloenzymes. Nature, 460 (7257), 814–822. DOI: https://doi.org/10.1038/nature08299
6. Moura, I.; Pauleta, S. R.; Moura, J. J. G. (2008). Enzymatic Activity Mastered by Altering Metal Coordination Spheres. Journal of Biological Inorganic Chemistry, 13 (8), 1185–1195. DOI: https://doi.org/10.1007/s00775-008-0414-3
7. Ji, Z.; Wang, H.; Canossa, S.; Wuttke, S.; Yaghi, O. M. (2020). Pore Chemistry of Metal–Organic Frameworks. Advanced Functional Materials, 30 (41), 2000238. DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202000238
8. Waldron, K. J.; Rutherford, J. C.; Ford, D.; Robinson, N. J. (2009). Metalloproteins and Metal Sensing. Nature, 460 (7257), 823–830. DOI: https://doi.org/10.1038/nature08300
9. Thompson, Z.; Cowan, J. A. (2020). Artificial Metalloenzymes: Recent Developments and Innovations in Bioinorganic Catalysis. Nano Micro Small, 16 (27), 2000392. DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202000392
10. Wei, T. H.; Wu, S. H.; Huang, Y. Da; Lo, W. S.; Williams, B. P.; Chen, S. Y.; Yang, H. C.; Hsu, Y. S.; Lin, Z. Y.; Chen, X. H.; Kuo, P. E.; Chou, L. Y.; Tsung, C. K.; Shieh, F. K. (2019). Rapid Mechanochemical Encapsulation of Biocatalysts into Robust Metal–Organic Frameworks. Nature Communications, 10 (1), 1–8. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-12966-0
11. Davis, H. J.; Ward, T. R. (2019). Artificial Metalloenzymes: Challenges and Opportunities. ACS Central Science, 5 (7), 1120–1136. DOI: https://doi.org/10.1021/acscentsci.9b00397
12. Freund, R.; Canossa, S.; Cohen, S. M.; Yan, W.; Deng, H.; Guillerm, V.; Eddaoudi, M.; Madden, D. G.; Fairen-Jimenez, D.; Lyu, H.; Macreadie, L. K.; Ji, Z.; Zhang, Y.; Wang, B.; Haase, F.; Wöll, C.; Zaremba, O.; Andreo, J.; Wuttke, S.; Diercks, C. S. (2021). 25 Years of Reticular Chemistry. Angewandte Chemie International Edition.
13. Peng, J.; Wu, R. (2018). Metal–Organic Frameworks in Proteomics/Peptidomics-A Review. Analytica Chimica Acta, 1027, 9–21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aca.2018.04.069
14. Cohen, S. M. (2012). Postsynthetic Methods for the Functionalization of Metal-Organic Frameworks. Chemical Reviews, 112 (2), 970–1000. DOI: https://doi.org/10.1021/cr200179u
15. Serre, C.; Devic, T. (2016). Iron and Groups V- and VI-Based MOFs. The Chemistry of Metal–Organic Frameworks: Synthesis, Characterization, and Applications, 171–202. DOI:10.1002/9783527693078.ch7
16. Sun, Q.; Aguila, B.; Ma, S. (2018). Metalloenzyme Mimicry at the Nodes of Metal-Organic Frameworks. Chem, 4 (12), 2736–2738. DOI:10.1016/j.chempr.2018.11.017
17. Xiao, D. J.; Bloch, E. D.; Mason, J. A.; Queen, W. L.; Hudson, M. R.; Planas, N.; Borycz, J.; Dzubak, A. L.; Verma, P.; Lee, K.; Bonino, F.; Crocellà, V.; Yano, J.; Bordiga, S.; Truhlar, D. G.; Gagliardi, L.; Brown, C. M.; Long, J. R. (2014). Oxidation of Ethane to Ethanol by N2 O in a Metal-Organic Framework with Coordinatively Unsaturated Iron(II) Sites. Nature Chemistry, 6 (7), 590–595. DOI: https://doi.org/10.1038/nchem.1956
18. Ikuno, T.; Zheng, J.; Vjunov, A.; Sanchez-Sanchez, M.; Ortuño, M. A.; Pahls, D. R.; Fulton, J. L.; Camaioni, D. M.; Li, Z.; Ray, D.; Mehdi, B. L.; Browning, N. D.; Farha, O. K.; Hupp, J. T.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Lercher, J. A. (2017). Methane Oxidation to Methanol Catalyzed by Cu-Oxo Clusters Stabilized in NU-1000 Metal-Organic Framework. Journal of the American Chemical Society, 139 (30), 10294–10301. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.7b02936
19. Zheng, J.; Ye, J.; Ortuño, M. A.; Fulton, J. L.; Gutiérrez, O. Y.; Camaioni, D. M.; Motkuri, R. K.; Li, Z.; Webber, T. E.; Mehdi, B. L.; Browning, N. D.; Penn, R. L.; Farha, O. K.; Hupp, J. T.; Truhlar, D. G.; Cramer, C. J.; Lercher, J. A. (2019). Selective Methane Oxidation to Methanol on Cu-Oxo Dimers Stabilized by Zirconia Nodes of an NU-1000 Metal-Organic Framework. Journal of the American Chemical Society, 141 (23), 9292–9304. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.9b02902
20. Baek, J.; Rungtaweevoranit, B.; Pei, X.; Park, M.; Fakra, S. C.; Liu, Y. S.; Matheu, R.; Alshmimri, S. A.; Alshehri, S.; Trickett, C. A.; Somorjai, G. A.; Yaghi, O. M. (2018). Bioinspired Metal-Organic Framework Catalysts for Selective Methane Oxidation to Methanol. Journal of the American Chemical Society, 140 (51), 18208–18216. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.8b11525
21. Pullen, S.; Fei, H.; Orthaber, A.; Cohen, S. M.; Ott, S. (2013). Enhanced Photochemical Hydrogen Production by a Molecular Diiron Catalyst Incorporated into a Metal-Organic Framework. Journal of the American Chemical Society, 135 (45), 16997–17003. DOI: https://doi.org/10.1021/ja407176p
22. Wu, J.; Wang, Z.; Jin, X.; Zhang, S.; Li, T.; Zhang, Y.; Xing, H.; Yu, Y.; Zhang, H.; Gao, X.; Wei, H. (2021). Hammett Relationship in Oxidase-Mimicking Metal–Organic Frameworks Revealed through a Protein-Engineering-Inspired Strategy. Advanced Materials, 33 (3), 2005024. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202005024
23. Gil-San-Millan, R.; López-Maya, E.; Platero-Prats, A. E.; Torres-Pérez, V.; Delgado, P.; Augustyniak, A. W.; Kim, M. K.; Lee, H. W.; Ryu, S. G.; Navarro, J. A. R. (2019). Magnesium Exchanged Zirconium Metal-Organic Frameworks with Improved Detoxification Properties of Nerve Agents. Journal of the American Chemical Society, 141 (30), 11801–11805. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.9b05571

 

Egileez:

 Ainara Valverde eta Arkaitz Fidalgo-Marijuan BCMaterials zentroko (@BCMaterials) ikertzaileak dira eta Jose Maria Porro, Viktor Petrenko eta S. Lanceros-Mendez Ikerbasque ikertzaileak zentro berean.

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Carlos Frey y José Luis Acebes Arranz

Cuscuta chinensi. Fuente: Vinayaraj, CC BY-SA

 

La idea general que tenemos de las plantas es que son organismos verdes anclados en el suelo y que elaboran su propio alimento mediante la fotosíntesis. Pero ¿son todas las plantas así? Entre la gran diversidad que alberga este reino, algunas se han especializado en robar el alimento a otras. Estas jetas son las plantas parásitas.

Estudios recientes concluyen que el parasitismo ha aparecido independientemente en doce ocasiones a lo largo de la historia evolutiva de las plantas. En total se han identificado 292 géneros y 4 750 especies de estas plantas. Es decir, este comportamiento no es tan raro como podría parecer, ya que lo tiene aproximadamente el 1,6 % de las especies de plantas con flores y frutos (angiospermas).

Especies reprentativas de los 12 grupos de plantas parásitas. A: Cassytha filiformis (Sudáfrica); B: Hydnora africana (Sudáfrica); C: Cynomorium coccineum (España); D: Krameria ixine (Puerto Rico); E: Rafflesia pricei (Malasia); F: Pilostyles thurberi (EEUU); G: Cytinus ruber (Francia); H: Amyema artensis (Papúa Nueva Guinea); I: Mitrastemon yamamotoi (Japon); J: Pholisma culiacanum (México); K: Cuscuta rostrata (EEUU); L: Harveya purpurea (Sudáfrica). Nickrent, D. L., 2020. Parasitic angiosperms: How often and how many? Taxon, 69(1), 5-27.

No todos los ladrones son de la misma condición

No todas las plantas parásitas roban de la misma manera. Algunas son “parásitas facultativas”. Son capaces de vivir autónomamente, pero parasitan a otras si se les brinda la ocasión.

Otras muchas son “parásitas obligadas”. Su forma de vida consiste exclusivamente en robar.

Dentro de las parásitas obligadas podemos reconocer dos tipos. Las “hemiparasitas” solo roban de la planta parasitada (hospedadora) la savia bruta, que les aporta agua y sales minerales (los nutrientes), mientras que fabrican su propio alimento (los fotoasimilados) mediante la fotosíntesis. Un ejemplo es el conocido muérdago (Viscum album).

Por el contrario, las “holoparásitas” o parásitas completas roban de la parasitada tanto la savia bruta como la elaborada, de las cuales reciben agua/nutrientes y fotoasimilados respectivamente. Entre ellas cabe citar las cuscutas (Cuscuta sp.) y los jopos (Orobanche sp.).

Pequeña planta de muérdago (Viscum album) creciendo sobre una rama leñosa. Nótese la coloración verde que indica actividad fotosintetizadora. Fuente: Salicyna – CC BY-SA 4.0

Curiosamente, hay algunas plantas que son capaces de robar a hongos: reciben el nombre de micoheterótrofas y parasitan hongos micorrícicos que están asociados a otras plantas. Tienen aspectos impresionantes, como el de la planta fantasma.

Monotropa uniflora. Planta micoheterótrofa también conocida como planta fantasma, pipa fantasma o pipa india. Nótese la coloración blanca (y rosada) en contraposición al verde mostrado por una planta fotosintética. Fuente: Magellan nh – CC BY 3.0¿Pueden las plantas parásitas ‘robar’ genes?

Las plantas parásitas cuentan con un órgano especializado para ejercer el robo. Se trata del haustorio, que penetra los tejidos de las plantas parasitadas hasta que se conecta a su sistema vascular.

Haustorio leñoso. Corte longitudinal de la conexión haustorial entre muérdago (parásito) y manzano (hospedador). Fuente: Schurdl – CC BY-SA 4.0Haustorio herbáceo. Corte transversal microscópico del haustorio de Cuscuta campestris (parásita) avanzando hacia los tejidos vasculares del tallo de la planta de soja (hospedadora).

En las plantas holoparásitas se ha visto que, además de agua, nutrientes y fotoasimilados, otras muchas sustancias pasan por el haustorio hacia la planta asaltante y, curiosamente, entre esas sustancias se encuentran ácidos nucleicos como son pequeños ARN o ARN mensajeros móviles.

Sorprendentemente, se ha demostrado que existe transferencia de genes, es decir, genes de la planta parasitada que se integran en el genoma de células de la planta asaltante. Esto representa un caso sobresaliente de transferencia genética horizontal.

La transferencia genética horizontal consiste en el traspaso de material genético entre organismos (diferenciándose así de la transmisión genética vertical que tiene lugar a través de la descendencia). Esta transferencia normalmente se asocia a bacterias y otros microorganismos, aunque está ampliamente demostrada en plantas y se considera que ha sido un factor de gran importancia en el proceso evolutivo. Desde hace unos años se van conociendo más y más casos de transferencia genética desde plantas hospedadoras a plantas parásitas.

En las células de las plantas, además del genoma nuclear (que incluye la mayoría de los genes), aparece un genoma mitocondrial y otro plastidial (el de los cloroplastos). La gran mayoría de los eventos de transferencia genética horizontal en plantas parásitas han involucrado al genoma mitocondrial, pero también se han descrito otros asociados a los genomas nuclear y plastidial.

Esta transferencia está facilitada por el íntimo contacto que se produce en los haustorios entre células de la planta parásita y la parasitada, ya que las membranas plasmáticas entre unas y otras se conectan gracias a la formación de plasmodesmos (a modo de túneles entre células). En cuanto a los mecanismos descritos se distinguen varios:

• Captura directa de ADN.
• Fusión mitocondrial, nuclear o plastidial.
• Intermediarios de ARN mensajero.
• Transposones.

Tipos y mecanismos de transferencia genética horizontal (TGH) entre plantas parásitas y hospedadoras.

¿Y los genes ‘robados’ funcionan?

Aunque muchos de los genes robados que se incorporan al genoma en los eventos de transferencia genética horizontal no desempeñan función conocida en la planta parásita, algunos de ellos sí se expresan, son funcionales y contribuyen a la buena salud de la salteadora. Por citar un par de ejemplos:

La escoba de Egipto (Phelipanche aegyptiaca), emparentada con los jopos, ha importado genes de defensa que se expresan. Se sospecha que contribuyen a la atenuación del sistema inmune de la planta hospedadora.

En las cuscutas, la mayoría de los eventos de transferencia genética horizontal se expresan y 18 de ellos coinciden de manera independiente con eventos encontrados en la familia de los jopos (Orobanchaceae). Esto sugiere una posible retención convergente. ¿Son capaces las plantas parásitas de quedarse con los genes más interesantes?

En conclusión, los datos disponibles muestran que la transferencia de genes ha sido un fenómeno muy importante en la evolución de las plantas parásitas. Estas atípicas plantas no solo han conseguido robar agua, nutrientes y fotoasimilados a otras plantas, sino que también han logrado robar genes útiles para ellas. Ilustran como nadie el famoso refrán español: “Fruto del árbol ajeno, sale de balde y sabe bueno”.

Sobre los autores: Carlos Frey está realizando su doctorado en fisiología vegetal y José Luis Acebes Arranz es catedrático de fisiología vegetal, ambos en la Universidad de León

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

El artículo Las plantas parásitas roban agua, nutrientes… y hasta genes se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.