Zientzia

Cuando un virus penetra en las células del organismo infectado hace uso de la maquinaria de esas células para replicar su material genético –ADN o ARN– y producir, siguiendo las instrucciones contenidas en él, miles de copias del original. En ese proceso se pueden producir errores –mutaciones–, de manera que alguna de las nuevas réplicas de la molécula hereditaria sea ligeramente diferente de la original. Surgiría así una nueva variante genética del virus. En una fracción mínima de las ocasiones esa mutación le confiere alguna ventaja; puede, por ejemplo, favorecer su capacidad para contagiar. En ese caso, la nueva variante se expandiría con mayor celeridad, sustituyendo progresivamente a las preexistentes hasta hacerse mayoritaria. Lo normal, no obstante, es que durante un episodio epidémico coexistan, en distintas proporciones, diferentes variantes de un mismo virus.

La selección natural es uno de los dos mecanismos que impulsa la evolución de los seres capaces de reproducirse y transmitir su herencia a la siguiente generación; el otro es la deriva genética, que ahora podemos dejar de lado. En el párrafo anterior hemos visto cómo actúa la selección natural sobre una población de virus cuando surgen variantes con diferente capacidad de transmisión. Pero esa no es su única forma de actuación. En muchos casos se produce bajo la influencia de un factor ambiental que, en términos comparativos, favorece la supervivencia y proliferación de ciertas variantes genéticas frente a otras. De esa forma, los favorecidos dejan más descendencia, por lo que sus rasgos genéticos se acabarán haciendo mayoritarios en la población. A ese factor lo denominamos presión selectiva.

Antivirales y vacunas pueden actuar, en lo que a los virus se refiere, como presiones selectivas. Actúan de esa forma cuando impiden o dificultan la reproducción de ciertas variantes pero no la de otras. En ese caso, suprimirían o convertirían en minoritarias a las primeras, dejando vía libre para la proliferación de las segundas. Eso es lo que ocurre cuando una variante de un virus es resistente a la acción de un antiviral o una vacuna.

No es difícil que surjan tales resistencias. Por un lado, los antivirales suelen administrarse cuando ya se ha producido una infección y hay ya millones de partículas virales en el organismo hospedador. En tales circunstancias hay millones de virus que, potencialmente, pueden mutar y devenir resistentes al fármaco. Y por otro lado, el efecto de un antiviral (como el de un antibiótico en las bacterias) suele basarse en la acción sobre un único proceso celular, y la probabilidad de que surja una variante genética resistente a tal acción no es muy baja.

Con las vacunas, afortunadamente, las cosas son algo diferentes. Por un lado, porque se administran antes de que se produzca una infección, de manera que las defensas que generan pueden actuar antes de que el patógeno prolifere en el organismo, evitando así que al multiplicarse surjan millones de potenciales variantes resistentes. Y por el otro, porque la vacuna induce la producción de todo un arsenal de anticuerpos que actúan contra diferentes dianas –denominadas epítopos– en los patógenos. La probabilidad de que, por mutación, surjan variantes genéticas que modifiquen todos los epítopos y, de esa forma, eviten la acción de los anticuerpos es muy baja, aunque no es nula.

De lo anterior se deriva que es importante evitar la transmisión de un patógeno, porque así se le dan pocas opciones de proliferar. No solo se evita de esa forma que mucha gente enferme, sino que, además, al limitar su proliferación, se minimiza la probabilidad de que surjan variantes que puedan ser más fácilmente transmisibles o que generen resistencias a las vacunas.

Fuente: Kennedy D A, Read, A F (2017): Why does drug resistance readily evolve but vaccine resistance does not? Proc. R. Soc. B 284: 20162562.

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 Virus, selección natural y vacunas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Selección natural en poblaciones humanas actuales
2. La cultura no protege de la selección natural
3. #Naukas15 Somos virus

Uxue Razkin

Osasuna

Gorka Orive UPV/EHUko Farmazia irakasleak abenduan abiatutako txertaketa prozesuaren erritmoa jarri du ezbaian artikulu honetan. Haren irudiko, beharrezkoa da datozen asteetan abiadura etengabe batean arintzea.

Ildo horri jarraikiz, honatx Elhuyar aldizkariak dakarrena asteon: eztabaida sortu du txertoen bigarren dosia atzeratzeko auziak. Izan ere, bigarren dosia oso berandu hartzeak arazoak sor litzake, adibidez, birusak erresistentziak garatzea.

Txertoen historiari erreparatu dio Ana Galarragak artikulu honetan. Zehazki, txertoen garapenean egon diren emakumeak: Mary Wortley, Marie Laurent, Leone Farrell. Modu berean, COVID-19aren txertoen garapenaren atzean dauden emakumeak aipatu ditu, horien artean, Katalin Karikó.

Txertotik botiketara. Garatzen ari direnen artean, bi multzo: batzuk, antibirikoak, besteek ez dute zuzenean birusaren aurka egiten, gaixotasun larriaren sintomen kontra baizik. Miren Basarasen eskutik bi talde horietako adibideen azalpenak topatuko dituzue Berriako testu honetan.

Ingurumena

Trafikoaren eta kutsaduraren arteko harremana ikertu dute Nafarroako Agrobioteknologia Institutuan. Horretarako metodo berritzaile bat erabili dute, Berriak azaldu duen moduan: ezkien hostoetan metatutako metal astunen kontzentrazioen bitartez egin dute neurketa.

Ikerketa batek erakutsi du biodibertsitateak gizakion osasunean izan dezakeen garrantzia. Elhuyar aldizkariak azaldu duen moduan, kitridiomikosiak eragindako anfibioen gainbeherak malaria-agerraldiak areagotu zituen 1990eko eta 2000ko hamarkadetan Erdialdeko Amerikan, azterlan batek ondorioztatu duenez. Xehetasun gehiago, hemen.

Biokimika

Proteinen munduan murgildu gara erreportaje honen bidez. Horien egiturak ezagutzeko metodo ezberdinak erabiltzen dira. Duela gutxi, esparru honetan egindako aurrerapen teknologiko bat azaldu digute testu honetan: adimen artifizialaren bidez, algoritmo batek (AlphaFold 2, deitua) proteinen egitura zehaztu du, asmatze maila oso handiarekin, haien aminoazidoen sekuentziatik abiatuz.

Kristalografia

Asteon elurra mara-mara aritu da eta ezin hobeto datorkigu azalpen hau: elur malutak izotz-kristal multzoez osatuta daude baina nola osatzen dira kristal hauek? Zergatik dute horrelako itxura konplexuak? Artikulu honetan galdera horien erantzunak topatuko dituzue. Ez galdu!

Ingeniaritza

Aireko garraio ekologikoagoak, jasangarriagoak eta eraginkorragoak lortze aldera, kontuan hartzen dira elektrifikazio-maila altuak dituzten hegazkinak (MEA, More Electric Aircraft, ingelesez). MEA motako hegazkinetan bi aplikazio elektriko daude: aktuadore elektromekanikoak (EMA, Electro Mechanical Actuator, ingelesez) eta propultsio elektrikoa/hibridoa. Horri buruzko azalpena, hemen.

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

Egileaz:

Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.

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Virginia Arechavala trabaja en el grupo de desórdenes neuromusculares del Instituto de Investigación Sanitaria Biocruces Bizkaia. En esta interesante charla presenta su trabajo en busca de nuevas terapias para enfermedades poco frecuentes (habitualmente conocidas como «raras»), especialmente la distrofia muscular de Duchenne.

Virginia se doctoró en neurología en el King’s College de Londres y, tras varios años de investigación en centros británicos, se incorporó a Biocruces como profesora de investigación Ikerbasque.



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

El artículo Virginia Arechavala – Naukas Pro 2019: Buscando terapias para enfermedades poco frecuentes se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Francisco Villatoro – Naukas Bilbao 2019: El abrazo de la plata
2. Medicina regenerativa: utilización de células madre para el tratamiento de enfermedades humanas
3. Alfredo García – Naukas Bilbao 2019: Derribando mitos sobre la energía nuclear

Lesboseko marismetan asmatu zuen biologia Aristotelesek, sekulako ondorioekin.  The ‘prehistory’ of philosophy of science (7): The invention of biology Jesús Zamorarena.

Gainerako ozeanoekin konparatuta, ezberdina da ozeano Antartikoa, arrazoi askorengatik, gainera. Eta planetaren etorkizunerako duen garrantzia izugarria da. Berarekin erlazionatutako guztia da izugarria. An ocean like no other: the Southern Ocean’s ecological richness and significance for global climate Ceridwen Fraser et al.-en eskutik.

Javalambre-Photometric Local Universe Surveyren lehen datuen analisiek oso ondorio interesgarriak ditu. Haien artean, urrun izarrak uste genuen zenbait elementu, quasarrak direla. DIPC-k The brightest end of the Lyman alpha luminosity function.

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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La galaxia interna: neuronas (teñidas de rojo) y astrocitos (teñidos de verde) en un cultivo de células corticales de ratón. Fuente: Wikimedia Commons

Es conocida la importancia de la salud de las neuronas y sus conexiones para prevenir la aparición de algunas de las enfermedades neurodegenerativas más comunes, como las de Alzheimer o Parkinson. Sin embargo, las neuronas no están solas en el encéfalo, y muchas de sus funciones están soportadas por otras células, las llamadas células gliales. Entre estas grandes desconocidas se encuentran los astrocitos, las más abundantes y cuyas funciones incluyen desde el aporte de nutrientes y energía a las neuronas hasta el soporte físico de las mismas.

La enfermedad de Parkinson se relaciona con el deterioro de las neuronas de tipo dopaminérgico y con la acumulación de la proteína denominada alfa-sinucleína.

“Hasta ahora, puesto que las células que se ven principalmente afectadas por la enfermedad son las neuronas, la inmensa mayoría de estudios han estado enfocados a comprender los eventos que llevaban a estas células a morir. Es por ello, y puesto que se sabe muy poco del papel de los astrocitos en esta enfermedad, que nosotros decidimos dirigir nuestra investigación a entender si estas células tan importantes para la supervivencia neuronal contribuyen al desarrollo de la enfermedad de Parkinson”, señala Paula Ramos González investigadora del departamento de Neurociencias de la UPV/EHU.

Los investigadores han seguido dos líneas de investigación. Por un lado, “hemos trabajado con células de rata tanto con neuronas como con astrocitos, y pudimos determinar que los astrocitos son capaces de contribuir a la transmisión de la proteína tóxica alfa sinucleina —proteína que se acumula en el cerebro de los pacientes con enfermedad de Parkinson— y favorecer la muerte neuronal, sugiriendo un papel importante de estas células en la progresión de la enfermedad”, explica la investigadora.

Por otro lado, “con el fin de aproximarnos más a la realidad, planteamos un segundo estudio utilizando células humanas. Para ello, generamos astrocitos a partir de células de la piel de pacientes con Parkinson. Una vez generados estos astrocitos, comparamos diversos parámetros importantes entre los astrocitos derivados de donantes sanos y los astrocitos con la mutación. Sorprendentemente, encontramos que los astrocitos con la mutación no sólo eran hasta ocho veces más pequeños que los astrocitos sanos, sino que además generaban elevados niveles de proteínas oxidadas, que pueden resultar tóxicas para las células” añade Ramos González.

Finalmente, “consideramos importante cocultivar estos astrocitos directamente con neuronas, y analizar los efectos que podrían tener las células con la mutación sobre la supervivencia neuronal. Utilizando una técnica que nos permite seguir las neuronas individualmente, observamos que cuando estas convivían con los astrocitos con la mutación, el riesgo de muerte neuronal aumentaba significativamente, contrariamente a lo que ocurría al cultivarlas con astrocitos sanos” comenta.

La investigadora ha destacado que «todos estos resultados sugieren que los astrocitos disfuncionales contribuyen al inicio y progresión de la enfermedad de Parkinson, favoreciendo el proceso neurodegenerativo típico de la enfermedad. Aunque aún es necesario ahondar en el tema y profundizar con nuevos experimentos, este estudio propone una nueva posible diana terapéutica dirigida a mantener la funcionalidad de los astrocitos y abre un abanico de posibilidades en cuanto a futuros posibles tratamientos”.

Referencias:

Cavaliere, F. et al. (2017) In vitro α-synuclein neurotoxicity and spreading among neurons and astrocytes using Lewy body extracts from Parkinson disease brains Neurobiology of Disease doi: 10.1016/j.nbd.2017.04.011

Bengoa-Vergniory, N. et al. (2020) CLR01 protects dopaminergic neurons in vitro and in mouse models of Parkinson’s disease Nature Communications doi: 10.1038/s41467-020-18689-x

Ramos-González, P. (2020) Unraveling the role of astrocytes in the onset and spread of Parkinson’s disease UPV/EHU Tesis doctoral

 

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

 

El artículo El papel de los astrocitos en la aparición de la enfermedad de Parkinson se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Una posible terapia neuroprotectora y neurorrestauradora para el párkinson
2. El cannabis rompe el equilibrio metabólico entre neuronas y astrocitos alterando el comportamiento social
3. La mutación vasca de la dardarina y el párkinson

Jarduera fisikoak osasunean eragiten du. Izan ere, bizitzan zehar egiten ditugun mugimenduek eragina dute gure osasun fisiko, kognitibo eta afektiboan. Baina zein da inpaktu-maila?

Ariketa fisikoko esku-hartze programak erreminta baliagarriak dira eraginak neurtzeko. Esaterako, ikusi da mugitzeko arazoak dituzten pertsonek edo zaharren egoitzetako egoiliarrek ariketa fisikoko esku-hartze programetan parte hartzen dutenean, erorketa kopurua jaitsi egiten dela eta menpekotasun maila ere murrizten dela.

Ana Rodriguez-Larrad ikertzaileak, besteak beste, ariketa fisikoko esku-hartzeen diseinua eta ebaluazioan eta esklerosi anizkoitza duten pertsonen exoeskeletoen esku-hartzeak ditu ikergai. Ageing On ikerketa taldeko kidea da eta UPV/EHUko Fisiologia saileko ikertzailea eta irakaslea ere, eta berarekin bildu gara gaia hauetan gehiago sakontzeko.

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

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Existen muchos relatos, folclore y mitología relacionados con los grillos, que otorgan distintos significados a su sonido característico. En algunas zonas de Brasil, el canto de los grillos se asocia a la lluvia inminente o a una ganancia financiera inesperada. En otras, también puede ser un presagio de enfermedad. En Caraguatatuba, su significado depende de su color. En Barbados, un grillo ruidoso es señal de dinero, mientras que uno más tímido puede presagiar la enfermedad o incluso la muerte. En nuestra propia cultura audiovisual es común utilizar el sonido de los grillos para enfatizar el silencio, probablemente porque lo asociamos al campo, a las noches tranquilas lejos de la ciudad.

Foto: Aurélien Lemasson-Théobald / Unsplash

El origen de este sonido fue un misterio durante mucho tiempo. Algunas ilustraciones infantiles los muestran tocando pequeños violines. Otro mito persistente es que estos insectos se frotan las piernas para cantar. Ninguna de estas versiones es correcta (aunque me encantaría que la de los violines lo fuera). Lo cierto es que los grillos producen su sonido con ayuda de sus alas. Las frotan entre sí en un proceso conocido como estridulación. En una de las alas se encuentra el llamado “rascador”, con un borde bien definido. Mientras que la otra cuenta con una superficie con ondulaciones llamada “cuerpo”. El efecto es similar al de pasar un dedo por los dientes de un peine y no tan distinto al de deslizar un arco sobre las cuerdas de un violín. Si el traqueteo es lo bastante rápido, da lugar a un tono musical agudo y rugoso, como el canto del grillo, precisamente. Cada especie de grillo cuenta con estructuras distintivas que dan lugar a su timbre único. En el año 2012, un grupo de científicos consiguió incluso recrear el canto de una especie extinta [1], el Archaboilus musicus. Analizando un fósil de 165 millones de antigüedad, con las alas excepcionalmente bien preservadas, determinaron que este grillo o saltamontes jurásico producía un sonido de 6400 Hz.

La mayoría de los grillos hembra carecen de esas estructuras en sus alas por lo que no pueden produir los mismos sonidos. Hay excepciones: algunas hembras de grillos topo cantan. Pero en general, son los machos los que producen este característico timbre. Y, como decía Josquin des Prez, cuando lo hacen es solo por amor: su objetivo es atraer a las hembras y algunos utilizan todo un repertorio de distintas llamadas con este fin. Unas sirven para llamar a sus parejas desde lejos, otras funcionan mejor en las distancias cortas. Cuentan incluso con melodías triunfales para después del apareamiento o cantos cuyo objetivo es intimidar a otros machos. Las hembras, mientras tanto, les escuchan con los pies. No es nada despectivo: los grillos tienen pequeños agujeros en sus patas delanteras, de apenas un milímetro de diámetro. Son uno de los oídos más pequeños del reuno animal, pero también son muy sensibles.

Parte inferior del ala de un macho normal (a), un macho de alas planas (b) y una hembra (c). Fuente

Por otra parte, en la isla de Kauai en Hawaii, existe una especie de grillos que se han quedado mudos en apenas veinte generaciones [2][3]. En 2003, Marlene Zuk viajó a la isla y quedó sorprendida por su extraño silencio. Llevaba estudiando a estos bichos desde 1991 cuando su sonido inundaba el paisaje. Pero de año en año, su canto había ido atenuándose, hasta alcanzar un completo silencio apenas 12 años después. Los grillos no habían desaparecido. Pero estaban siendo atacados por una especie de mosca parasitaria que los localiza gracias a su canto. La mosca deja caer su larvas sobre ellos y estas los devoran desde dentro. La nueva presión ambiental ha hecho que en muy poco tiempo, solo sobrevivan los grillos silenciosos, con alas lisas parecidas a las de las hembras de su especie. Lo curioso es que estos grillos siguen frotando sus alas, como solían hacerlo para cortejar a las hembras. Como una orquesta de mimos aplicados, los grillos de Kauai siguen tocando sus violines, aunque ninguno cuente ya con su arco.

Referencias:

[1] Gu, J.-J., Montealegre-Z, F., Robert, D., Engel, M. S., Qiao, G.-X., & Ren, D. (2012, March 6). Wing stridulation in a Jurassic katydid (Insecta, Orthoptera) produced low-pitched musical calls to attract females. PNAS. https://www.pnas.org/content/109/10/3868

[2] Zuk M., Rotenberry J.T., Tinghitella R.M. Silent night: adaptive disappearance of a sexual signal in a parasitized population of field crickets. Biol. Lett. 2006; 2: 521-524 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17148278/

[3] Pascoal, Cezard, Eik-Nes, Gharbi, Majewska, Payne, Ritchie, Zuk & Bailey. 2014. Rapid Convergent Evolution in Wild Crickets. Current Biology. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.04.053

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

El artículo El silencio de los grillos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Un genio desconocido del Renacimiento
2. El océano en una caracola
3. El sonido del viento (2)

Andres Mauricio Sierra, Edorta Ibarra, Iñigo Kortabarria, Jon Andreu, Joseba Lasa Gaur egun, eraginkorrak diren eta ingurugiroa errespetatzen duten garraio-sistemen ikerketa eta garapena beharrezkoa da, batez ere kutsadura, aldaketa klimatikoa eta erregai fosilen eskasia direla medio.

Aireko garraioari dagokionez, Advisory Council for Aviation Research and innovation in Europe (ACARE) elkartearen helburua da % 80ko murrizketak lortzea nitrogeno oxidoen (NOx) isurketetan, eta % 20ko murrizketak lortzea CO2 isurketetan. Bestalde, Europar Batasuneko “Flightpath 2050” txostenean 2050erako % 75eko murrizketa proposatzen da helburu bezala, CO2 isurketei dagokionez, 2000. urteko isurketa-tasekin konparatuz. Horrez gain, % 90eko NOx kutsatzaileen murrizketa proposatzen da, eta baita ere % 65eko murrizketa hegazkinek sortzen duten zaratan. Hori guztia kontuan hartuta, elektrifikazio-maila altuak dituzten hegazkinak (MEA, More Electric Aircraft, ingelesez) kontsideratzen dira jarraitu beharreko paradigma.

Konbentzionalki, lau sistema-mota nagusi erabiltzen dira hegazkinetan:

1. Sistema pneumatikoak.
2. Sistema hidraulikoak.
3. Sistema mekanikoak.
4. Sistema elektrikoak.

Motorrek sortutako airea aprobetxatzen dute sistema pneumatikoek, hegazkinaren ingurugiroaren kontrola (presurizazioa eta aire girotua) eta hegaletako izotzaren aurkako sistemak gauzatuz. Aldiz, hegazkinaren eragintza guztiaz arduratzen dira sistema hidraulikoak: lurreratze-trena, balaztak eta hegaldirako kontrol-aktuadoreak, besteak beste. Bestalde, erregaiaren eta olioaren ponpaketaz arduratzen da sistema mekanikoa. Azkenik, argiztapen-sistemaz, entretenimendu sistemaz eta hegazkinaren elektronikaz arduratzen dira sistema elektrikoak. Sistema horiek guztiek hegazkinaren konbustiozko motorretatik edota turbinetatik jasotzen dute energia.

Hegazkin konbentzional baten eta MEA hegazkin bateko potentzia-iturrien eta sistemen alderaketak. (Irudia: Ziortza Guezuraga, artikuluaren orijinalak aldatuta).

Aldiz, MEA kontzeptuak sistema elektrikoek hegazkinetan duten protagonismoa handitzea proposatzen du. Hori da, propultsio-motorretik lau sistema mota elikatuta izan beharrean, MEAk proposatzen duena da iturri horretatik sorkuntza-elektrikoa bakarrik elikatzea. Horrela, sorgailu elektrikoak elikatuko ditu azpisistema guztiak. Era horretara, konpresore elektrikoek ordezkatuko dituzte sistema pneumatikoak, erregaiaren ponpaketa ponpa elektrikoen bidez gauzatuko da eta eragintza hidrauliko guztia aktuadore elektro mekanikoek (EMA, Electro Mechanical Actutator, ingelesez) ordezkatuko dituzte.

Guzti horren helburua da sistema konbentzionalek dituzten desabantailak neurri batetan kentzea. Adibidez, eragintza hidraulikoari dagokionez, olio-banaketarako sistema bat behar da, handia eta pisutsua dena, eta sarritan isurketak sortzen dituena. MEA kontzeptuaren beste abantaila bat da sistema konbentzional bakoitza konektatuta duen kargaren potentzia maximoari erantzuteko diseinatuta dagoela. Hala ere, potentzia-mutur horiek ez dira aldi berean ematen; energia-iturriak sistema elektrikoan bateratuz, osagaien dimentsionamendu egokiagoa egin daiteke, hegazkinaren beharrizan errealetara hobeto egokituz. Ondorioz, hegazkinaren pisua eta bolumena nabarmen murriztu daiteke, erregai fosilen kontsumoa murriztuz. Horrez gain, komunitate zientifikoan adostasuna dago esatean ezinbestekoa dela hegazkinen propultsio-sistemen elektrifikazio partziala edo totala gauzatzea ere, hasieran aipatutako murrizketa-helburuak lortu nahi baldin badira

Elektrifikatu beharreko bi aplikazio kritiko nabarmendu daitezke hegazkinean: EMAk eta propultsio elektrikoa/hibridoa. Osagai horien kritikotasuna nabarmena da, sistema
horietan gertatutako hutsegiteek bidaiarien segurtasuna jartzen baitute arriskuan. Alde horretatik, motor elektrikoak eta potentzia-bihurgailuak dira sistema horien osagai nagusienetakoak. Horien hutsegite-tolerantzia hobetzeak sistema elektriko horien fidagarritasuna hobetzea dakar, sektore aeronautikoak eskatzen dituen segurtasun-mailak betetzeko. Lan honetan, potentzia sistema trifasikoen ordez hutsegite-tolerantzia handiagoa duten sistema polifasikoen ezarpena aztertu da, diren aukera ezberdinak esploratuz. Horien ikerkuntzan jarraituko dute autoreek, topologia horiek hegazkinetan integratzeko eta, kontrol-algoritmo aurreratuen bidez hutsegite-tolerantzia eta hutsegiteen ondorengo funtzionamendua optimizatzeko.

Iturria:

Sierra, Andres Mauricio; Ibarra, Edorta; Kortabarria, Iñigo; Andreu, Jon; Lasa, Joseba (2019). «Hegazkinen elektrifikazioa: aktuatzaile elektromekanikoak eta propultsio elektrikoa»; Ekaia, 35, 2019, 257-275. (https://doi.org/10.1387/ekaia.19780) Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia 35
• Artikuluaren izena: Hegazkinen elektrifikazioa: aktuadore elektromekanikoak eta propultsio elektrikoa.
• Laburpena: Gaur egun, elektrifikazio-maila altuak dituzten hegazkinak (MEA, More Electric Aircraft, ingelesez) kontuan hartzen dira aireko garraio ekologikoagoa, jasangarriagoa eta eraginkorragoa lortzeko. Alde horretatik, tradizionalak diren sistema pneumatikoak, hidraulikoak, eta mekanikoak sistema elektrikoengatik ordezkatu nahi dira, denborarekin, MEA kontzeptuaren helburuak lortzeko. Bi aplikazio elektriko nabarmentzen dira MEA motako hegazkinetan: aktuadore elektromekanikoak (EMA, Electro Mechanical Actuator, ingelesez) eta propultsio elektrikoa/hibridoa. Teknologia horien teknologiaren egoera garatzen da lan honetan, eta egileek EMA prototipo erreal batean lortutako emaitzak azaltzen dira. Horrez gain, sistema horien elementu nagusi diren potentzia-sistemak eta motor elektrikoak aztertzen dira, industria aeronautikoaren beharrizan zorrotzak direla-eta egokienak izan daitezkeen fase anitzeko topologietan zentratuz.
• Egileak: Andres Mauricio Sierra, Edorta Ibarra, Iñigo Kortabarria, Jon Andreu, Joseba Lasa
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
• ISSN: 0214-9001
• Orrialdeak: 257-275
• DOI: 10.1387/ekaia.19780

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Egileez:

Andres Mauricio Sierra Tecnalia Research and Innovationen dabil eta Edorta Ibarra, Iñigo Kortabarria, Jon Andreu eta Joseba Lasa UPV/EHUkoIngeniaritza eskolako Teknologia Elektronikoa Sailean dabiltza.

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Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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En mi anterior entrada en el Cuaderno de Cultura Científica, A vueltas con el origen del ajedrez, mencionamos la fructífera relación que ha existido, y existe, entre las matemáticas y el ajedrez.

Muchos rompecabezas matemáticos y juegos de ingenio tienen al tablero y las piezas del ajedrez como elementos principales. En esta entrada vamos a prestar atención a algunos problemas que utilizan la pieza del caballo, con su movimiento característico en forma de L, moviéndose en todo el tablero o en parte del mismo. Uno de los principales problemas de este tipo es “el recorrido del caballo en el tablero de ajedrez”, que interesó a grandes matemáticos como Abraham de Moivre, Pierre de Montmort, Leonhard Euler o Adrien-Marie Legendre, y sobre el que podéis leer, por ejemplo, en el libro Del ajedrez a los grafos, la seriedad matemática de los juegos (RBA, 2015). Sin embargo, en esta entrada vamos a interesarnos por el problema de Guarini y otros relacionados.

Monolitos rotados (1988), del matemático británico Ron Brown, pertenece a una serie de obras que toman el problema del recorrido del caballo como herramienta de creación artística. Fotografía de Stephen Barth en el artículo The Use of the Knight’s Tour to Create Abstract Art

El problema de Guarini pertenece a una familia de juegos solitarios que consisten en intercambiar la posición de dos grupos distintos de fichas, normalmente de diferente color, blancas y negras, ya sea mediante el desplazamiento de las mismas –como Todas cambian, La estrella de ocho puntas o el Kono de cinco– o permitiéndose además saltar sobre las fichas contrarias –como El salto de la rana o El puzzle dieciséis inglés (sobre los que se puede leer en el artículo El salto de la rana, y familia), aunque en este caso las fichas son los caballos blancos y negros del ajedrez.

Antes de adentrarnos en el problema de Guarini os propongo jugar a dos versiones de un solitario de esta familia de juegos de intercambio de fichas sobre cierto tablero, el sencillo juego Todas cambian. En ambas versiones se juega con tres fichas (aunque puede generalizarse a un número mayor) de cada color, blancas y negras, sobre los tableros y con las posiciones iniciales que se muestran en la imagen.

Las reglas del solitario Todas cambian son las siguientes:

i) las fichas se mueven de una en una, y cada una puede desplazarse a una posición adyacente que esté libre;

ii) cada desplazamiento puede ser realizado en horizontal (a izquierda o derecha), en vertical (hacia arriba o abajo) o en diagonal;

iii) el objetivo es intercambiar la posición de las fichas negras y blancas en el menor número de movimientos posible.

Estos son juegos ideales para pasar un buen rato, y su solución es lo que podríamos llamar una demostración constructiva. Sabemos que existe solución al reto porque la encontramos explícitamente, la construimos.

Por otra parte, el procedimiento para encontrar la solución es el básico método del ensayo y error, que consiste en realizar repetidos y variados intentos, en muchas ocasiones sin una regla aparente, hasta alcanzar el éxito. El problema de este procedimiento es que se trata de una búsqueda aleatoria, que no garantiza encontrar la solución, salvo que sea posible explorar todas las opciones, y aunque se encuentre la solución, no genera una técnica útil para utilizar con otros problemas, ni explica el motivo de la misma.

Antes de seguir leyendo, os animo a jugar a estos solitarios y a buscar vuestras soluciones a los mismos.

No es difícil de demostrar que la solución al primer juego puede alcanzarse en siete movimientos. Si numeramos los cuadrados de la primera fila como 1, 2, 3, 4 y de la segunda 5, 6, 7, y describimos cada movimiento como un par de números, la casilla origen de la ficha y la de llegada, entonces, la solución se puede expresar: (7,4), (2,7), (5,2), (1,5), (6,1), (3,6), (4,3). En realidad, no necesitamos tanta información, nos bastará con mencionar cuál es el hueco sin ficha, a partir del 4 inicial, esto es, 7 – 2 – 5 – 1 – 6 – 3 – 4.

En diez movimientos se pueden intercambiar las fichas en el segundo tablero, aunque si se añade la condición extra de mover las fichas blancas y negras alternativamente, entonces serán necesarios un mínimo de doce. Es aconsejable mantener un registro de los movimientos realizados para comprobar que la solución ha sido correcta y contar el número de pasos.

Fotografía de la exposición Acromática. Una partida inmortal de Mabi Revuelta, en el Azkuna Zentroa, de Bilbao, en la cual el ajedrez, y en particular, la conocida como partida inmortal, es un elemento fundamental de esta exposición de la artista bilbaína Mabi Revuelta

Pero vayamos ya al pasatiempo relacionado con el ajedrez, el problema de Guarini. Este juego nos sirve además para ilustrar un procedimiento muy útil en el trabajo matemático, como es cambiar el punto de vista. Si el problema que estamos intentando resolver es complejo o la técnica que estamos utilizando no parece la apropiada, transformar el problema original en otro más sencillo o para el que conozcamos algún procedimiento que permita resolverlo, puede ser una estrategia exitosa.

El Problema de Guarini, de intercambio de caballos en un tablero de ajedrez de tamaño 3 x 3, aparece como el problema 42 en un manuscrito de 1512 del impresor, tipógrafo y arquitecto italiano Paolo Guarini di Forli (1464-1520), y dice lo siguiente:

“Dos caballos blancos y dos caballos negros están colocados en las cuatro esquinas de un tablero cuadrado de nueve casillas; se pide hacer pasar, según las reglas, los caballos blancos al lugar que ocupan los caballos negros, e inversamente, sin salirse del cuadrado”.

Aunque es algo muy conocido, vamos a recordar primero cómo es el movimiento del caballo en el ajedrez. Esta pieza realiza un salto o movimiento en forma de L –dos casillas hacia delante y una a un lado– como los que se muestran en la siguiente imagen.

En la siguiente imagen se muestra el tablero del problema de Guarini y su posición inicial.

Este solitario ya aparecía en la recopilación de problemas de ajedrez y juegos de tablero del siglo XV, Civis Bononiae (Ciudadano de Bolonia), aunque realmente esa fue solo su primera aparición en Europa, puesto que había sido incluido, unos siglos antes, en el primer manuscrito árabe sobre ajedrez kitab ash-shatranj (hacia el año 840) del jugador y teórico árabe del shatranj, una forma antigua de ajedrez, al-Adli.

Un primer acercamiento al problema de resolver este desafío, consiste en transformarlo en el llamado Juego de la estrella de ocho puntas, que realmente no es más que el grafo asociado al Problema de Guarini.

La idea es representar mediante un esquema sencillo y útil los posibles movimientos del caballo en el tablero de ajedrez 3 x 3. Las casillas del tablero (que numeramos del 1 al 9 como en la imagen de abajo) se van a representar como puntos o círculos y los movimientos del caballo, de una casilla del tablero a otra, se representan mediante líneas que unen esos círculos (salvo el cuadrado central que es un punto aislado).

Así, se obtiene una estrella de ocho puntas y el Problema de Guarini de cambio de posición de caballos se transforma en el solitario que consiste en intercambiar la posición de las fichas blancas y negras (que son los dos caballos blancos y los dos negros), siendo los posibles movimientos de las fichas los desplazamientos a lo largo de las líneas de la estrella.

Esta presentación más moderna y sencilla del problema de Guarini, al igual que el problema original sobre el pequeño tablero de ajedrez, puede intentar solucionarse con el habitual método de ensayo y error. Sin embargo, antes de abalanzarnos sobre el mismo, podemos analizarlo un poco más y descubrir que realmente es un problema más simple de lo que aparenta, si se enfoca convenientemente.

Si nos fijamos en las líneas que unen los círculos, observaremos que realmente constituyen un ciclo circular cerrado. Por lo tanto, podemos desenrollar la estrella y transformarla en el circuito circular de la imagen, siendo la solución del solitario tan simple como desplazar las fichas en uno de los sentidos, por ejemplo, en el de las agujas del reloj.

La solución consta de dieciséis movimientos, que consisten en desplazar cada una de las fichas cuatro posiciones en el sentido de las agujas del reloj. Esta solución llevada al problema de Guarini original describe en un cierto movimiento simétrico de los caballos alrededor del cuadrado central. El matemático recreativo británico Henry E. Dudeney (1857-1930) llamaba al anterior método de resolución, el “método de los botones y la cuerda”.

Relacionados con el problema de Guarini se han planteado otros problemas similares en los cuales se cambiaba el tamaño y forma del tablero de juego, y/o el número de caballos. La primera variante de este problema, para un tablero de tamaño 3 x 4, fue publicada en la revista Journal of Recreational Mathematics en 1974 (y posteriormente, en Scientific American en diciembre de 1978). El tablero y la posición inicial de la misma es la siguiente.

El método para resolverlo es de nuevo construir el grafo, de puntos y aristas, asociado al juego. Esta variante del problema de Guarini se transformaría en un problema de intercambio de fichas, tres blancas y tres negras, sobre la siguiente estructura estrellada.

Aunque de nuevo debemos de deshacer el lío de las intersecciones de las aristas y simplificar el grafo, que ahora quedará de la siguiente forma.

Ahora se pueden intercambiar las fichas blancas y negras en dieciséis movimientos. Para las fichas negras, la ficha de la casilla 1 va a la 6 (3 movimientos), de la 3 a la 7 (2 movimientos) y la de la 2 a la 8 (2 movimientos), en total serían 7 movimientos para las negras. Lo mismo para las blancas, otros 7 movimientos. El problema es que hay cruces entre las fichas blancas y negras, por lo que se necesitan dos movimientos más. En total dieciséis movimientos.

Para terminar con el contenido de esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica os dejo planteadas otras dos variantes más.

Las siguientes imágenes, que cierran esta entrada, son dos obras del artista británico Tom Hackney pertenecientes a sus series de obras geométricas que representan partidas de ajedrez del artista y ajedrecista francés Marcel Duchamp (1887-1968).

Chess Painting No. 86 (Devos vs. Duchamp, Folkestone, 1933), del artista Tom Hackney, realizada en 2016. Imagen de la página web de Tom Hackney

 

Chess Painting No. 61 (Duchamp vs. Hanauer, New York, 1952), del artista Tom Hackney, realizada en 2015. Imagen de la página web de Tom Hackney

 

Bibliografía

1.- Raúl Ibáñez, Del ajedrez a los grafos, la seriedad matemática de los juegos, El mundo es matemático, RBA, 2015.

2.- Édouard Lucas, Recreaciones Matemáticas, vol. 1 – 4, Nivola, 2007, 2008.

3.- Miodrag S. Petrovic, Famous Puzzles of Great Mathematicians, AMS, 2009.

4.- Ron Brown, The Use of the Knight’s Tour to Create Abstract, Leonardo, Vol. 25, No. 1, pp. 55 – 58, 1992.

5.- John J. Watkins, Across the board, The Mathematics of Chessboard Problems, Princeton University Press, 2004.

6.- Miodrag S. Petrovic, Mathematics and Chess, 110 Entertaining Problems and Solutions, Dover Publications, 1997.

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

El artículo Ajedrez y matemáticas: el problema de Guarini se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. A vueltas con el origen del ajedrez
2. El problema de Malfatti
3. El problema de las flechas de Mahavira

Leire Sangroniz, Ainara Sangroniz

Azken egunotan elurra mara-mara aritu da Euskal Herriko txoko askotan. Elur malutak izotz-kristal multzoez osatuta daude. Forma geometriko eder eta harrigarriak osatzen dituzte, artelan bat balira bezala. Baina nola osatzen dira kristal hauek? Zergatik osatzen dituzte horren geometria konplexuak? Hurrengo lerroetan horretaz mintzatuko gara.

Irudia: Elur malutak. (Argazkia: Free-Photos – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Izotz-kristalak mikroskopikoak dira eta lainoetan osatzen dira, ur-lurruna edota egoera likidoan dagoen ura atmosferan dauden partikulekin kontaktuan jartzean. Kristal hauek elur malutak osatzen dituzte, zenbaitetan kristal gutxi batzuez osatuak daude, baina bestetan kristal multzo handiak dira. Azken hamarkadetan argazkigintzan eta beste alorretan egin diren aurrerakuntzek izotz-kristalen itxura sakonago aztertzea ahalbidetu dute. Hala ere, elur malutak osatzen dituzten kristalek harridura eta interesa piztu izan dute aspalditik, nahiz eta iraganean begi hutsez soilik aztertu ahal ziren, ez baitzegoen beste tresna egokiagorik.

Izotz-kristalen itxura hexagonala, hots, 6 aldeko itxura geometrikoa, dagoeneko ezaguna zen Kristo aurreko 2. mendean, Txinako zenbait dokumentutan jasotzen denez. Alberto Magno teologo eta pentsalariak XIII. mendean identifikatu zituen izar itxurako kristalak. 1611. urtean Kepler astronomo eta matematikariak izotz-kristalen simetria hexagonala aztertu zuen, De nive sexangula izeneko lanean. Lan hau Wacker von Wackenfels diplomatikoari oparitu zion urte berrian. Keplerren hitzetan, opari bikaina zen, izotz-kristalak zerutik baitatoz eta izar itxura baitaukate. Beraren ustez izotz-kristalek itxura hexagonala zuten hori delako paketatze egokiena materialean ahalik eta hutsune txikiena gelditzeko. Ideia hau Thomas Harrior astronomo eta matematikariari zor dakioke; izan ere, Keplerrekin harremanetan egon zen, itsasontzi batean kanoi balak gordetzeko modu eraginkorrena bilatu nahian. Garai hartan atomoen teoria oraindik ez zegoen garatua, baina berak partikula esferikoetan pentsatzen zuen. Paketatze hexagonalak hutsarte txikienak uzten dituen egitura izateari Keplerren hipotesia deritzo eta 1998an frogatu zen, metodo konputazionalak erabiliz. Edozein kasutan, Keplerrek izotz-kristalen inguruan ikerketa sakonagoa behar zela uste zuen.

XIX. mendean Amerikan zein Europan elur-maluten argazkiak egiten hasi ziren. Argazkilari horietako bat Wilson Bentley zen, Vermont-eko baserritar bat. Beraren ama irakaslea zen eta etxean mikroskopio bat zeukaten. Bentleyk gaztetatik erabiltzen zuen mikroskopioa ur tantak, hegaztien lumak edota beste objektu batzuk aztertzeko. Izotz-kristalekin liluratuta, mikroskopioan ikusten zituen irudiak kopiatzen zituen eskuz, baina, marrazkietatik haratago joan nahian, mikroskopioarekin bat eginda erabil zitekeen argazki-kamera bat erosi zuen. Izotz-kristalen argazkiak ateratzea zuen helburu eta, bere kasa ikasiz, 1885ean tamaina mikroskopikoa zuen izotz-kristal baten lehen argazkia lortu zuen. 1885etik 1931ra elur maluten argazkiak ateratzen igarotzen zituen neguak. Milaka izotz-kristal aztertu zituen eta zenbait ikerketa-artikulu eta liburu argitaratu zituen. Bentleyren arabera ez daude bi izotz-kristal berdin.

Garai bertsuan, 1930 inguruan, Nakaya Ukichiro fisikari japoniarra naturan sortzen diren izotz-kristalak aztertzen hasi zen, haien egitura, erorketa-abiadura edota tamaina-banaketa zehazten ahaleginduz. Kristalak sakonago ikertzeko, haiek modu artifizialen sortzeari ekin zion, eta horretarako izotz-kristalak tenperatura eta hezetasun kontrolatuan sortzeko makina bat garatu zuen. Hala ere, laborategian izotz-kristalak eratzea erronka handia zen: hasieran kristal-pilaketak lortzen zituen, baina izotzen eraketa-prozesua aztertzeko, kristal bakar baten hazkuntza jarraitu behar da. Horretarako behar den substratua, hau da, kristala hazteko behar den oinarria, aldatzen joan zen, filamentu desberdinak erabiliz, kotoia edo zeta esaterako, baina emaitza onik lortu gabe. Azkenean, untxi baten ilea erabiliz, kristal bakar bat lortu zuen eta haren hazkuntza-prozesua jarraitu ahal izan zuen. Horrela tenperaturaren eta hezetasunaren araberako diagrama bat osatu zuen, kristalek hartzen zuten itxura azaltzen zuena. Grafiko hau Nakaya diagrama izenaz ezagutzen da. Baldintzen arabera, xaflak, orratzak, dendritak edo era askotariko zutabeak eratu daitezke. Oro har, ur-lurrun gehiago dagoenean forma konplexuagoak eta tamaina handiagoa hartzen dute. Tenperaturari dagokionez, 0 eta -30 °C artean osatzen dira.

Izotz-kristalen morfologia tenperaturaren eta hezetasunaren araberakoa dela orain dela 80 urte jakin bazen ere, ez dago azalpen zehatz bat mendekotasun hau modu egokian azaltzeko. Kontuan izan behar da kristalen hazkuntza egoera ezegonkorrean gertatzen dela. Prozesu dinamikoa da eta, Kenneth Libbrechet fisikariaren arabera, horrek zaildu egiten du kristalen azterketa. Libbrechetek erlazio hau ikertzen jarraitzen du, tenperaturak egiturari eta kristalaren hazkuntza-prozesuari nola eragiten dien aztertuz. Bere laborategian ia berdinak diren kristal-izotzak sortzeko gai izan da. Halako kristalak aldi berean sortzen ditu baldintza berdinetan, eta horrek hazkuntza antzekoa izatea eragiten du.

Erreferentzia bibliografikoak:

Higashi, A. (1962). Ukichiro Nakaya—1900–1962. Journal of Glaciology, 4 (33), 378-380. doi: 10.3189/S0022143000027763

Libbrecht, K. G. (2005). The physics of snow crystals. Reports on Progress in Physics, 68 (4), 855-895. doi: 10.1088/0034-4885/68/4/R03

Ball, P. (2011). In retrospect: On the Six-Cornered Snowflake. Nature, 480, 455. doi: https://doi.org/10.1038/480455a

Libbrecht, K. G. (2017). Physical Dynamics of Ice Crystal Growth. Annual Review of Materials Research, 47 (1), 271-295. doi: 10.1146/annurev-matsci-070616-124135

Iturriak:

• Snow Crystals.com
• Blanchard, Duncan C. (1970). Wilson Bentley, the Snowflake Man. Weaherwise, 23, 261-269. doi: 10.1080/00431672.1970.9932907

Egileez:

Leire Sangroniz eta Ainara Sangroniz Kimikan doktoreak dira eta UPV/EHUko Kimika Fakultatearen, Polimeroen Zientzia eta Teknologia Saileko ikertzaileak Polymat Institutuan.

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Los conceptos de estructura atómica y nuclear, esto es, que un átomo consiste en un núcleo rodeado por electrones y que el núcleo está compuesto por protones y neutrones, llevaron a una pregunta aparentemente trivial, pero que resultó ser fundamental: ¿Es la masa de un átomo neutro igual a la suma de las masas de los protones, neutrones y electrones que componen el átomo neutro?

Foto: Casey Horner / Unsplash

Esta pregunta puede responderse con precisión porque se conocen las masas del protón, el neutrón y el electrón, así como las masas de casi todas las especies atómicas. Un estudio de las masas atómicas conocidas ha demostrado que, para cada tipo de átomo, la masa atómica es siempre menor que la suma de las masas de las partículas constituyentes cuando se miden en sus estados libres. El átomo más simple que contiene al menos un protón, un neutrón y un electrón es el deuterio, 21H. En este caso, las masas (en unidades de masa atómica, u) de los constituyentes de un núcleo de deuterio, llamado deuterón, son

Masa en reposo de un protón: 1,007276 u

Masa en reposo de un neutrón: 1,008665 u

Masa en reposo total de las partículas libres: 2,01594 u

Masa en reposo del deuterón 2,01355 u

Diferencia (Δm): 0,00239 u.

Aunque la diferencia en la masa en reposo, Δm, puede parecer pequeña, corresponde a una diferencia de energía significativa, debido al factor c2 en la relación E = mc2, donde c es la velocidad de la luz [1]. La diferencia, Δm, en masa, que se llama defecto de masa, corresponde a una diferencia en la cantidad de energía ΔE antes y después de la formación del núcleo, ΔE = Δmc2.

Por lo tanto, si consideramos la formación de un núcleo de deuterio a partir de la combinación de un protón y un neutrón, se “perderá” en el proceso una cantidad de masa de 0,00239 u. Este defecto de masa significa que una cantidad de energía igual a 2,23 MeV [2] debe irradiarse desde este sistema de partículas que se combinan antes de que se constituyan como un núcleo de deuterio.[3]

La pérdida de energía calculada a partir de la diferencia en la masa en reposo se puede comparar con el resultado de un experimento directo. Cuando el hidrógeno es bombardeado con neutrones, se puede capturar un neutrón en la reacción.

Esta reacción no produce fragmentos de partículas que tengan una gran energía cinética, por lo que el defecto de masa de 0,00239 u del deuterón en comparación con la suma de las masas del átomo de hidrógeno y el neutrón debe estar en el rayo gamma. La energía del rayo gamma se ha podido determinar experimentalmente y se ha encontrado que es de 2,23 MeV, ¡exactamente lo calculado! Esto confirma que al formar un núcleo, los constituyentes emiten energía, generalmente como un rayo gamma, correspondiente a la cantidad de diferencia de masa.

También se ha estudiado la reacción inversa, en la que un deuterón es bombardeado con rayos gamma:

Cuando la energía de los rayos es inferior a 2,23 MeV, esta reacción no tiene lugar. Pero si se utilizan rayos de energía de 2,23 MeV o más, la reacción ocurre; algunos fotones se absorben y se pueden detectar protones y neutrones libres.

En resumen: tras la “captura” de un neutrón por un núcleo de hidrógeno (un protón) para formar un deuterón, la energía se libera en forma de rayo gamma. Esta energía (2,23 MeV) se denomina energía de enlace del deuterón. Se puede considerar como la energía liberada cuando un protón y un neutrón se unen para formar un núcleo. Para obtener la reacción inversa (cuando se bombardea un deuterón con rayos gamma), se debe absorber energía. De aquí que se pueda pensar en la energía de enlace también como la cantidad de energía necesaria para romper el núcleo en las partículas nucleares que lo constituyen.

Notas:

[1] Sobre esta equivalencia puede leerse Equivalencia entre masa y energía, dentro de nuestra serie sobre la relatividad, Teoría de la invariancia.

[2] Un factor de conversión conveniente de masa atómica (expresada en unidades de masa atómica) a energía (expresada en millones de electronvoltios) es 1u = 931 MeV. Por tanto (0,00239 u) · (931 MeV/u) = 2,23 MeV.

[3] Además, también se debe perder un poquito más de energía (13,6 eV), emitida como fotón, cuando un electrón se liga a este núcleo para formar un átomo de deuterio.

 

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

 

El artículo La energía de enlace nuclear se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El modelo protón-neutrón
2. El problema de la estructura nuclear
3. La hipótesis protón-electrón de la composición nuclear

Juan Ignacio Pérez Iglesias

Max Perutzek Nobel saria jaso zuen 1962an hemoglobinaren –hau da, odolari kolore gorria ematen dion proteinaren– egitura aurkitzeagatik.

Ziurrenik, proteina hitza irakurtzean, ia automatikoki haragiarekin lotuko dugu, elikagaietan pentsatuz gero, edo gorputzeko muskuluetan, giza gorputza baldin badugu buruan. Hala da, muskuluek proteina asko dituzte, molekula horien filamentuak baitira lerradura bidez uzkurdura sortzen duten egiturak.

1. irudia: Max Perutzek Nobel saria jaso zuen 1962an, hemoglobinaren egitura aurkitu zuelako, odolari kolore gorria ematen dion proteina. Irudian, hemoglobinaren bereizmen handiko lehenengo eredua bukatzen. (Argazkia: Max Perutz Labs)

Muskuluak uzkurtzea eta, hala, horiek lan egitea eragiteaz gain, proteinek izaki bizidunentzat funtsezkoak diren beste zeregin batzuk ere betetzen dituzte. Organismoetan gertatzen diren ia erreakzio kimiko guztiak katalizatzen dituzte: arnasketa organoetatik ehunetara oxigenoa eramaten dute, substantziak zelulen kanpoaldetik barnealdera garraiatzen dituzte edo garraiatzen laguntzen dute, askotariko funtzioak betetzen dituzten zelulen barne arkitekturak eratzen dituzte, eta zelularen kanpoaldetik seinaleak jaso eta informazioa barrualdera eramaten dute, funtsezko beste zeregin batzuen artean.

Proteinek aminoazidoak dituzte, karbonoz, hidrogenoz, oxigenoz eta nitrogenoz osatutako molekula txikiak, eta horietako bat, zisteina, sufrez ere osatuta dago. Izaki bizidun gehientsuenek gehienez ere horrelako hogei aminoazido dituzte. Proteinak molekula horien kateak dira, askotariko luzeratakoak. Proteinen hiru dimentsioko egitura beren osaketaren mende dago, hau da, berauek osatzen dituzten aminoazidoen eta katean duten ordena zehatzaren mende. Egitura oso garrantzitsua da, proteinen funtzioa finkatzen duelako, eta oso sentikorra, beraz, giroko hainbat faktorek –erradiazioak, beroak eta pHak, besteak beste– alteratu egin dezakete eta, ondorioz, proteinak bere funtzioa betetzea oztopatuko lukete.

Gaur egun, egitura ezagutzeko zenbait metodo erabiltzen dira. Ohikoena X izpien kristalografia da, horiek egoera kristalinoan dagoen substantzia batera zuzentzen direnean osatzen den difrakzio ereduaren azterketan oinarritua. Teknika horretan, X izpien eta kristalaren elektroi hodeiaren arteko elkarrekintzak irudi bereizgarri bat sortzen du, difrakzio eredua, zeinak atomoen kokapena deduzitzea ahalbidetzen duen eta, beraz, baita molekularen egitura ere. Arazoa da metodo hori nekeza dela eta egitura askotan ezin dela aplikatu. Kriomikroskopia elektronikoa berriagoa da, oso tenperatura baxuetan izoztutako laginekin lan egin eta hala artefaktuak agertzea saihesten duen mikroskopia modalitate bat.

2. irudia: MSK1 proteina edo kinasa proteina. (GIFa: BQUB1819-JNavarro – CC BY-SA 4.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

Bada, duela egun batzuk, esparru horretako aurrerapen teknologiko oso garrantzitsu bat ezagutarazi da, DeepMind enpresaren eskutik. Adimen artifizialaren bidez, algoritmo batek (AlphaFold 2 izenekoa) proteinen egitura zehaztu du, asmatze maila oso handiarekin, haien aminoazidoen sekuentziatik abiatuz.

AlphaFold 2 metodoa ez da oinarritzen molekulen propietate fisiko-kimikoen ezagutzan eta, ezagutza horretatik abiatuta, haien propietateen eta formaren dedukzioan. AlphaFoldek ehun eta hirurogeita hamar mila proteinako aminoazidoen egiturak eta sekuentziak konparatzen ditu (naturan berrehun milioi proteina daude); erkatze horretatik abiatuz «ikasi» egiten du eta egitura ezezaguna izan arren sekuentzia ezaguna duten proteinen forma aurresaten du.

AlphaFolden sortzaileen ustez, garapen hau xede espezifikoetan eragiteko forma egokia duten sendagaiak diseinatu eta ekoizteko atea izango da. Agian goizegi da hori esateko. Baina aurrerapena ikaragarria da eta izaki bizidunen egituren ezagutzan eta horren aplikazio posibleetan mugarri bat ezarriko du.

Erreferentzia bibliografikoak:

Le Page, Michael (2020). DeepMind’s AI biologist can decipher secrets of the machinery of life. New Scientist, 3311. 2020ko abenduaren 5ean argitaratua.

Service, Robert F. (2020). ‘The game has changed.’ AI triumphs at solving protein structures. Science Magazine. doi:10.1126/science.abf9367

Egileaz:

Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) UPV/EHUko Fisiologiako katedraduna da eta Kultura Zientifikoko Katedraren arduraduna.

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Manuel Peinado Lorca

Fritz Haber.

La “revolución verde” impulsada por el “padre de la agricultura moderna”, el ingeniero agrónomo norteamericano Norman Ernest Borlaug, premio Nobel de la Paz en 1970, no hubiera sido posible si cuarenta años antes los campos de cultivo no hubieran experimentado otra revolución cuyo promotor fue a la vez criminal de guerra y responsable de la salvación de la agricultura moderna.

Inspire a fondo. Seguramente crea que está llenando sus pulmones de oxígeno. No es así. Casi el 80 % del aire que respiramos es nitrógeno, el elemento más abundante en la atmósfera, que es vital para nuestra existencia, porque, entre otras cosas, es un componente esencial de ácidos nucleicos y aminoácidos.

La vida orgánica, nuestra vida, es pura química reactiva, pero paradójicamente el nitrógeno es inerte, pues no interactúa con otros elementos. Cuando respiramos, el nitrógeno penetra en los pulmones y vuelve a salir de inmediato sin provocar reacción alguna salvo la de servir como agente diluyente del oxígeno en la respiración.

Para que nos resulte útil debe adoptar otras formas más reactivas, como el amoniaco, y son las bacterias las que hacen ese trabajo para nosotros, fijándolo y transformándolo en nitratos para que pueda ser absorbido por las plantas en uno de los ciclos fundamentales para el mantenimiento de la vida.

La falta de nitrógeno asimilable por las plantas parecía una barrera insalvable a comienzos del siglo XX. Hasta que el químico alemán Fritz Haber inventó los fertilizantes artificiales hace poco más de un siglo, la producción agrícola dependía del uso de abonos de origen natural (salitre, guano y estiércol, fundamentalmente), unos recursos próximos al agotamiento por la creciente demanda de alimentos impulsada por el incremento demográfico.

Imagen de la página 88 de Bulbs, plants, and seeds for autumn planting: 1897.
Archive.org

En 1907, Haber fue el primero en extraer nitrógeno directamente del aire. Como cuenta Benjamin Labatut, Haber solucionó la escasez de fertilizantes que amenazaba con desencadenar una hambruna global como no se había visto nunca; de no haber sido por él, cientos de millones de personas que hasta entonces dependían de fertilizantes naturales para abonar sus cultivos podrían haber muerto por falta de alimentos.

En siglos anteriores, la demanda insaciable había llevado a empresas inglesas a viajar hasta Egipto para saquear los campos funerarios de los antiguos faraones en busca del nitrógeno contenido en los huesos de los miles de esclavos inhumados con sus dueños para que continuaran sirviéndolos más allá de la muerte.

Como puede leerse en la imagen adjunta recortada del Morning Post de 1820, los comerciantes británicos, estaban adquiriendo rápidamente todo hueso disponible en Europa continental. La batalla de Leipzig (citada como Leipsic en la noticia), también llamada Batalla de las Naciones tuvo lugar entre el 16 y el 19 de octubre de 1813. Cabe señalar que un quintal de la época eran 100 libras, por lo que el artículo habla de un envío de más de 203 toneladas de osamentas.

Los saqueadores de tumbas ingleses ya habían agotado las reservas de Europa continental; desenterraron más de tres millones de esqueletos, incluyendo las osamentas de cientos de miles de soldados y caballos muertos en las guerras napoleónicas, para enviarlos en barco al puerto de Hull, en el norte de Inglaterra, donde los esqueletos eran molidos en las trituradoras de huesos de Yorkshire para usarlos como fertilizante para la tierra verde y agradable de Inglaterra, un mantillo de los campos de batalla que también produjo dientes para ser reutilizados como dentaduras postizas.).

Dentaduras postizas con dientes de Waterloo. Museo Militar de Dresde, Alemania.
Adam Jones

Al otro lado del Atlántico, los cráneos de más de treinta millones de bisontes masacrados en las praderas norteamericanas eran recogidos uno a uno por colonos pobres e indios desharrapados para venderlos al Sindicato de Huesos de Dakota del Norte, que los amontonaba hasta formar una pila del tamaño de una iglesia antes de transportarlos a las fábricas de Michigan que los molían para producir fertilizantes.

El saqueo de tumbas cesó cuando Carl Bosch, el ingeniero principal del gigante químico alemán BASF, convirtió en un proceso industrial lo que Haber había logrado en el laboratorio. En poco tiempo, BASF fue capaz de producir cientos de toneladas de nitrógeno en una fábrica operada por más de cincuenta mil trabajadores.

Hombres de pie con un montón de cráneos de bisonte, Michigan Carbon Works, Rougeville MI, 1892.
Colección Histórica Burton, Biblioteca Pública de Detroit.

El proceso Haber-Bosch fue el descubrimiento químico más importante del siglo XX: al duplicar la cantidad de nitrógeno disponible, permitió la explosión demográfica que hizo crecer la población humana de 1,6 a 7 mil millones de personas en menos de cien años. Hoy, cerca del cincuenta por ciento de los átomos de nitrógeno de nuestros cuerpos han sido creados de forma artificial, y más de la mitad de la población mundial depende de alimentos fertilizados gracias al invento de Haber.

En la Gran Guerra (1914-1918), el invento resultó decisivo: después de que la flota inglesa cortara el acceso al salitre chileno, Alemania se habría tenido que rendir mucho antes al no poder alimentar a su población ni obtener la materia prima que necesitaba para seguir fabricando pólvora y explosivos. Los recursos y la potencia industrial eran claves en un nuevo tipo de conflicto bélico, el más global conocido hasta entonces.

Las grandes potencias movilizaron a sus mejores talentos. A principios del siglo XX, la ciencia alemana era puntera; sólo en química, siete de los premios Nobel concedidos entre 1900 y 1918 fueron de esa nacionalidad. Entre estos últimos, Haber fue nombrado responsable del departamento de suministros químicos del ejército alemán.

La Gran Guerra iba ser completamente nueva. En el escenario europeo, las operaciones terminaron estancadas en un frente de trincheras. Las armas que podían ser decisivas, los temibles gases tóxicos, habían sido regulados por los tratados de La Haya que prohibieron utilizarlos dentro de proyectiles de artillería.

Esta prohibición respondía a un dilema ético que había atrapado a políticos, militares y científicos. Apoyado por el sector duro del ejército, Haber, a quien la ética le traía sin cuidado, dio con la solución: los gases estaban prohibidos en los proyectiles, pero ¿y si encontrara una sustancia idónea para liberarla desde bidones y se dejara que el viento hiciera el resto?

El primer ataque con gas de la historia arrasó a las tropas francesas atrincheradas cerca de Ypres, en Bélgica. Al despertar en la madrugada del jueves 22 de abril de 1915, los soldados vieron una enorme nube verdosa que reptaba hacia ellos por la tierra de nadie. A su paso las hojas de los árboles se marchitaban, las aves caían muertas desde el cielo y los prados se teñían de un color metálico enfermizo.

Aprovechando la dirección del viento, los alemanes abrieron unos 5 730 cilindros de cloro, unas 168 toneladas, hacia las filas aliadas durante la segunda batalla de Ypres, en abril de 1915.
Wikimedia Commons

Cuando las primeras patrullas enviadas al silencioso campo de batalla llegaron a las líneas francesas, las trincheras estaban vacías, pero a poca distancia los cuerpos de los soldados franceses yacían por todas partes con las caras y los cuellos arañados intentando volver a respirar. Algunos se habían suicidado. Todos estaban muertos.

Tras el armisticio de 1918 que puso punto final a la Primera Guerra Mundial, Haber fue declarado criminal de guerra por los aliados. Tuvo que refugiarse en Suiza, donde recibió la noticia de que había obtenido el Premio Nobel de Química por un descubrimiento que había hecho poco antes de la guerra, y que en las décadas siguientes alteraría el destino de la especie humana.

El mundo moderno no podría existir sin el hombre que «extrajo pan del aire», según palabras de la prensa de su época, aunque el objetivo inmediato de su milagroso hallazgo no fue alimentar a las masas hambrientas. Con el nitrógeno de Haber, el conflicto europeo se prolongó dos años más, aumentando las bajas de ambos lados en varios millones de personas, cientos de miles de ellos aniquilados por las nieblas letales inventadas por el propio Haber.

Sobre el autor: Manuel Peinado Lorca es catedrático de universidad en el Departamento de Ciencias de la Vida e Investigador del Instituto Franklin de Estudios Norteamericanos, Universidad de Alcalá

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

El artículo El hombre que extrajo pan del aire (pero también mató a millones de personas) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1912an, Alfred Wegerner fisikari alemaniarrak kontinenteen jitoaren edo masa kontinentalen desplazamenduaren hipotesia formulatu zuen. Proposamen hori luze eztabaidatu zen, besteak beste, Britainia Handiko eta Australiako unibertsitateetan. Hala ere, XX. mendeko berrogeita hamarreko hamarkadan, magnetismo fosilizatua sistematikoki kartografiatzen zuten geologoek ondorioztatu zuten bazirudiela Ipar poloak iraganean posizioa etengabe aldatu zuela.

Era guztietako hipotesiak aztertu ziren aurkikuntza horri erantzuna emateko: haren tresnek sortzen zutela efektua, eremu magnetikoa ez zela beti dipolarra izan, kontinenteak besteekin alderatuz nahiko mugitu zirela, edo poloak elkarrengandik modu independentean desplazatu zirela. Datu horien eta beste batzuen ondorioz, berrogeita hamarreko hamarkadaren amaieran, Londresko eta Australiako unibertsitateetako zientzialari-talde bat konturatu zen kontinenteak lekuz aldatu zirela. Ikertzaileok Newcastleko Unibertsitateko Keith Runcorn fisikaria buru zuten eta egindako lanari esker, kontinenteen jitoaren teoria ahulari berpizteko aukera eman zioten.

“Zientziaren historia” ataleko bideoek gure historia zientifiko eta teknologikoaren gertaerak aurkezten dizkigute labur-labur. Bideoak UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedrak eginak daude eta zientzia jorratzen duen Órbita Laika (@orbitalaika_tve) telebista-programan eman dira gaztelaniaz.

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Ignacio Peralta Maraver y Enrico L. Rezende

El lagarto de collar (Crotaphytus collaris), muy común en el sur de Estados Unidos y el norte de México. Fuente: Dakota L. / Wikimedia Commons

 

El calentamiento global continua de manera acelerada y sin precedentes. La temperaturas están cambiando tan rápido que muchas especies tienen dificultades para adaptarse, y aquellas que no lo consiguen se extinguen.

Esto es especialmente cierto en el caso de los animales ectotermos, informalmente conocidos como animales de sangre fría, que dependen casi por completo de la temperatura ambiental para regular su metabolismo. Ilustremos el caso con la típica imagen de un lagarto tomando el sol sobre una roca antes de empezar su actividad diaria.

Animales que merman

Una de las consecuencias más llamativas del calentamiento global ha sido la reducción gradual del tamaño en muchos grupos animales alrededor del mundo. Este patrón se ha observado tanto en poblaciones actuales como en el registro fósil.

De hecho, la disminución corporal en animales, junto con los cambios en sus distribuciones y ciclos de vida, se considera ya una respuesta universal del calentamiento global.

Este fenómeno tiene grandes implicaciones en el funcionamiento de los ecosistemas, pero también en el uso que los seres humanos podemos hacer de ellos. Pensemos por ejemplo en la importancia que tiene el tamaño de los organismos marinos para la industria pesquera.

Se han propuesto muchas explicaciones para este fenómeno, pero no se ha contemplado la posibilidad de que las temperaturas puedan afectar de forma diferencial a la mortalidad de los organismos dependiendo de su tamaño.

Muy recientemente, hemos publicado en Nature Climate Change análisis que dan cuenta del impacto del tamaño corporal en la tolerancia al calor. Efectivamente, los organismos pequeños y grandes responden de forma distinta al estrés térmico.

A mayor tamaño, más difícil de calentar

Con la excepción de mamíferos y aves, la mayoría de los animales son ectotermos. Esto supone una enorme diversidad de tamaños y formas corporales, que incluye animales tan pequeños como un mosquito (o incluso menores si consideramos organismos unicelulares) y tan grandes como un cocodrilo africano o un tiburón ballena.

Teniendo esta diversidad de tamaños en mente, nos sorprenderá observar que la gran mayoría de los animales viven en un rango de temperatura muy ajustado: por lo general, entre 0 °C y 40 °C. Entonces, ¿cómo es posible que todos esos animales respondan igual al calentamiento? Pensemos: no cuesta lo mismo calentar un vaso de agua que una bañera de 200 litros.

La respuesta a esta pregunta es que no lo hacen. Pero hasta ahora no se había podido cuantificar, y mucho menos predecir, como varía la tolerancia al calor en función del tamaño.

El tiempo de exposición al calor

Muchos trabajos no pudieron explicar la relación entre el tamaño y la tolerancia al calor por no considerar el tiempo de exposición al que están sometidos los animales.

Un animal podría soportar un calor excesivo por poco tiempo. Pero si el animal está expuesto a este calor (o incluso a una temperatura menor) por un periodo largo, acaba muriendo. Una analogía a este caso la encontramos en los baños de vapor de una sauna. Difícilmente podría aguantar nadie en una sauna durante un día entero.

La tolerancia al calor depende del tamaño en animales ectotermos (p.e. peces). Animales pequeños resisten temperaturas más elevadas que los animales grandes, pero por cortos periodos de tiempo. Fuente: Los autores

En nuestra ecuación incluimos tanto el calor extremo que pueden soportar los animales como el efecto del tiempo de exposición. Además, ponemos a prueba esta ecuación en artrópodos, moluscos, anélidos, peces, anfibios y reptiles.

El calor no afecta igual a grandes y pequeños

Nuestros resultados muestran que los animales ectotermos de pequeño tamaño aguantan temperaturas más elevadas, así como aumentos repentinos de las mismas. Esto ocurre por ejemplo en las olas de calor.

No obstante, los animales pequeños resisten al calor por poco tiempo, mientras que los grandes aguantan más en condiciones subóptimas.

Combinando nuestra ecuación con cálculos de metabolismo demostramos también que, con el calor, los animales grandes llegan a sus límites metabólicos antes que los pequeños.

El metabolismo es determinante en el desarrollo de los seres vivos. Por lo tanto, nuestro estudio indica que los animales ectotermos de gran tamaño verán más limitado su crecimiento con el calor excesivo.

Nuestro descubrimiento supone una poderosa explicación a la reducción de tamaño como causa del calentamiento global: los ejemplares mas pequeños tendrían una mayor capacidad de resistencia y dejarían mayor descendencia.

Límites de tolerancia al calentamiento global

El calentamiento global no ocurre igual en las diferentes regiones de nuestro planeta. Hay zonas donde el calentamiento es más rápido que en otras. Por ejemplo, las zonas tropicales se están calentando más deprisa que los polos.

Como resultado, algunas poblaciones animales están más cerca de los límites que pueden soportar que otras simplemente por su distribución.

Se han llegado a proponer medidas para calcular los límites de tolerancia de los animales. No obstante, en nuestro trabajo también discutimos que esas medidas estaban muy por encima del valor real.

Cuando incluimos el efecto del tamaño en esos cálculos, vemos que muchos animales están ya prácticamente al límite. Además, las poblaciones de las zonas tropicales son las más vulnerables al calentamiento.

Esta mejora de los cálculos de la vulnerabilidad de los animales al calentamiento global es un gran avance para identificar grupos de máximo riesgo y protegerlos mejor.

 

Sobre los autores: Ignacio Peralta Maraver es investigador postdoctoral en la Universidad de Granada y Enrico L. Rezende es profesor de Ecología y Evolución en la Universidad Católica de Chile

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

El artículo El tamaño sí importa cuando se trata del calentamiento global se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxue Razkin

Osasuna

UPV/EHUko biokimikari eta Ikerbasqueko ikertzailea den Ugo Mayor elkarrizketatu dute Berrian. Bertan pandemiaren garapenaz eta txertoaren inguruan aritu da. Eusko Jaurlaritzaren erabakiak eta hartutako neurriak, kultura zientifikoaren garrantzia eta hori ongi komunikatzeko beharra izan ditu mintzagaiak.

Koronabirusak eragin duen krisi hau ulertzeko, zientzia behar dugu. Felix Zubia Donostia Ospitaleko ZIUko medikuak azaldu digu argiro Berriako artikulu honetan RNA txertoak zer diren eta horiek zer egiten duten. Medikuaren esanetan, “euren eraginkortasuna erakutsi dute eta epe laburreko ziurtasuna ere bai”.

COVID-19ak bereganatu du arreta guztia 2020 urtean zehar baina arlo zientifikoan izan dira beste kontu batzuk, aurkikuntza ugari, kasu. Astronomia, adimen artifiziala, biologia, neurozientzia,… Irakurri artikulua osorik esanguratsuenak izan diren horiek ezagutzeko!

Kontzientziazio kanpainak izan dira erdigune erreportaje honetan. Uxune Martinezek, Euskampus fundazioko zabalkunde zientifikorako arduradunak, eta Nahia Idoiagak, UPV/EHUko psikologia irakasleak erakunde publikoek osasun arloan egiten dituzten kanpainak aztertu dituzte Berriako artikulu honetan. Horiei buruzko analisia eta iritziak aurkituko dituzue.

Medikuntza

UPV/EHUko ikertzaileek frogatu dute astrozitoak gako direla Parkinsonaren garapenean, Elhuyar aldizkariak jakinarazi duenez. Artikuluan azaltzen den moduan, frogatu dute astrozito disfuntzionalek parkinsonaren ohiko prozesu neurodegeneratiboa areagotzen dutela, eta lagundu egiten dutela Parkinsonen gaixotasuna hedatzen.

AcceXible sortu dute, pertsonen ahotsaren bidez narriadura kognitibo eta dementzia arina azkar eta % 93ko eraginkortasunarekin atzemateko sistema bat. Javier eta Carla Zaldua dira plataforma honen sortzaileak eta Quironsaluden Donostiako eguneko ospitalean eta Osakidetzako lehen arretako hiru zentrotan probatuko dute teknologia berria. Berrian xehetasun guztiak.

Astrofisika

Unibertsoari neurria hartu diogu testu honi esker. César Tomé Lopezek azaldu dizkigu historian zehar egin diren aurkikuntzak eta garatutako teknologiak, unibertsoa noiz sortu zen eta bere tamaina zein den zehazten lagundu dutenak. Ez galdu!

Kimika

Odeuropa proiektuak helburu bitxia du: adimen artifiziala erabiliz testu zaharrak aztertu nahi dituzte duela mende batzuk Europak nola usaintzen zuen ezagutzeko. Usainen entziklopedia bat osatu nahi dute lortutako informazioarekin. Oso interesgarria eta harrigarria Josu Lopez-Gazpiok dakarren gaia!

Biologia

Asier Gorostidik eta Igor Sarraldek Euskal Herriko basoetan eta uretan bizi diren 50 espezietik gora bildu dituzte elkarlanean egin duten ‘Euskal Herriko animaliak’ liburu ilustratuan. Gorostidik dio: “Animalia asko daude Euskal Herrian, eta jendea harritu egiten da horren ezagunak ez diren animaliak bertan ditugula konturatzean”. Berrian informazio osoa.

Emakumeak zientzian

Saioa Martinez de Lahidalga Azkuek txikitatik izan du medikuntza ikasteko gogoa. Artikulu honetan aipatzen du hasieran pediatrian ikusten zuela bere burua baina azkenean erabaki zuen paziente helduak nahiago zituela, haurrekin komunikazioa mugatuagoa baita. Medikuntzaz gain, Hizkuntzen Kudeaketa Osasun Arretan graduondokoa egin du. Amaierako lanean, adinekoen osasun-arretan hizkuntzak duen eragina ikertu du.

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

Egileaz:

Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.

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El invierno (1786) de Francisco de Goya (1746-1828). Óleo sobre lienzo. 275 x 293 cm. Fuente: Museo del Prado

La música nos puede ayudar a hablar sobre el clima y el clima afecta a muchos aspectos de nuestras vidas, también al arte y, en especial, la música.

Isabel Moreno es meteoróloga y presentadora del programa de TVE «Aquí la Tierra» y colabora en el programa «Longitud de Onda» de Radio Clásica tratando temas relacionados con el cambio climático en el marco del mundo de la música.



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

El artículo Isabel Moreno – Naukas Bilbao 2019: El cielo en clave de Sol se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Afrikako ekialdeko zibilizazioen sare komertzialak, Indonesiakoak ala Txinakoak ozeano Indikoan gurutzatzen dira. Itsasbide hauek, montzoiak bultzatuta, ozeano honen iragana eta oraina markatzen dute. Exploring the Indian Ocean as a rich archive of history – above and below the water line, Isabel Hofmeyr eta Charne Lavery.

Gobernuek eta haien komunikatzaileek bietako bat: edo ez dakite grafikoak erabiltzen edo nahita erabiltzen dituzte gaizki. Hona arau batzuk jakiteko aurrean duguna inkonpetentzia, manipulazioa ala biak diren: What children can teach governments about making graphs, Craig Anderson et al.

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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La búsqueda y el desarrollo de nuevos materiales para el almacenamiento de la energía es un área clave de nuestra sociedad, puesto que está íntimamente relacionado con el desarrollo tecnológico y la lucha contra el cambio climático. En este sentido, un estudio de la UPV/EHU ha utilizado por primera vez ionogeles —una combinación de polímero y líquido iónico— para baterías de sodio.

Una de las tecnologías de almacenamiento energético predominantes en el mercado son las baterías de litio-ion que se emplean en coches eléctricos y dispositivos electrónicos como los teléfonos móviles y ordenadores portátiles. Las baterías de litio-ion poseen una gran capacidad energética y son fáciles de producir. Sin embargo, las reservas de litio son limitadas, pudiendo llegar a la situación de falta de litio e incremento de su precio.

En este sentido, “este trabajo se ha centrado en las baterías de sodio. El sodio es un elemento que, a pesar de su menor densidad energética frente al litio, se puede emplear para crear baterías con un menor coste, ya que el sodio puede extraerse de muchas fuentes como puede ser el agua marina”, señala Asier Fernández de Añastro Arrieta, investigador del departamento de Química Industrial Aplicada de la UPV/EHU e investigador de POLYMAT.

“El objetivo principal de esta tesis reside en el estudio de nuevos materiales poliméricos para baterías de sodio. Una batería se compone de tres elementos: un cátodo o polo positivo, un ánodo o polo negativo y un material permeable que separa estos dos elementos conocido como electrolito. El electrolito tiene dos funciones principales, una de ellas es la de favorecer la difusión de iones del cátodo al ánodo que hace que podamos cargar o descargar la batería; a mayor y más efectiva difusión de iones, la carga será más rápida y eficiente. La otra función del electrolito en un batería tiene que ver con la seguridad del dispositivo en sí. Es de vital importancia que el electrolito separe físicamente el cátodo y el ánodo y que se mantengan separados durante toda la vida útil de la batería, ya que, el contacto entre el cátodo o el ánodo (por una posible rotura del electrolito) o una fuga del electrolito puede generar un fallo, sobrecalentamiento y en casos extremos, una explosión de la batería de un coche o un teléfono móvil tal y como se ha visto en varias ocasiones en los medios de comunicación”, explica el investigador.

Por ello, “en este trabajo hemos desarrollo membranas poliméricas que actúan como electrolito. Pero no electrolitos poliméricos cualquiera, sino ionogeles. Los ionogeles son materiales que combinan las mejores prestaciones de los polímeros —flexibilidad, bajo coste y ligereza— con las mejores prestaciones de los líquidos iónicos”, cuenta Fernández de Añastro. “Los líquidos iónicos a su vez —continúa—, son líquidos con una gran capacidad de difusión de iones siendo líquidos prácticamente ignífugos. La suma de los polímeros y los líquidos iónicos se materializa en un ionogel, una membrana polimérica, sólida y robusta con una gran capacidad de difundir iones y siendo un material muy seguro debido a su escasa flamabilidad”.

“A lo largo de la investigación hemos sido capaces de sintetizar varios tipos de ionogeles con alto contenido líquido desde un 50 % hasta un 90 %, empleando diferentes métodos físico-químicos con diferentes propiedades. Además, hemos empleado estos materiales en prototipos de baterías reales, como las pilas de botón, y hemos demostrado su capacidad y su buen funcionamiento”, subraya el investigador de la UPV/EHU.

El investigador ha destacado que «el límite que tienen actualmente los líquidos iónicos es su elevado precio; los electrolitos líquidos convencionales que están en todos nuestros móviles son mucho más económicos”. De todas formas, “en los últimos años se ha visto que los líquidos iónicos presentan propiedades excelentes para diversas aplicaciones en la industria. Por lo tanto, por mucho que cuesten si sus aplicaciones lo justifican, quizás podríamos encontrarlos en el mercado en un futuro no lejano”, comenta Asier Fernández de Añastro.

Referencia:

Asier Fdz De Anastro,  Nerea Lago, Carlos Berlanga, Montse Galcerán, Matthias Hilder, Maria Forsyth, David Mecerreyes (2019) Poly(ionic liquid) iongel membranes for all solid-state rechargeable sodium battery Journal of Membrane Science doi: 10.1016/j.memsci.2019.02.074

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

El artículo Ionogeles para baterías de sodio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Saioa Martinez de Lahidalga Azkue buru-belarri dabil BAME azterketarako prestatzen. Iaz egin zuen, baina ez zitzaion nahi bezain ondo atera, eta, ez duenez bizilekua aldatu nahi, berriro egingo du, emaitza hobea aterako duen itxaropenarekin. Horrekin batera, bere intereseko gaietan formatzen jarraitzen du, osasungintzarekin lotura estua baitute: hizkuntza eta generoa.

Txikitatik izan du medikuntza ikasteko gogoa, baina, dioenez, ez daki nondik datorkion, familian ez baitauka medikurik: “Fakultateko ikaskide askok familian bazuten osasungintzan aritzen zen edo aritua zen norbait: medikua, erizaina… Gurean ez dago halakorik, ezta zientzialaririk ere. Baina beti izan dut gustuko biologia, eta, giza gorputza ikasten hasi ginenean, oso erakargarria egin zitzaidan. Eta, neurri batean besteei laguntzeko gogoa ere banuen”.

Irudia: Saioa Martinez de Lahidalga Azkue medikua.

Dena dela, ikasten ari zela, ohartu zen medikuntzaren jarduna askotarikoa dela, eta, batzuetan, zalantzan jartzen dela bokazioarena, sarritan aipatzen bada ere. “Niri pazienteekin sortzen den harremana da gehien gustatzen zaidana”, aitortu du. Hasieran pediatrian ikusten zuen bere burua, oso gustuko baitzuen haurrekin egotea. Praktiketan, ordea, ohartu da nahiago dituela paziente helduak, haiekin komunikazioa aberasgarriagoa baita. “Haurrekin oso polita da, oso gogorra ere bai, baina komunikazioa mugatuagoa da. Konturatu naiz asko betetzen nauela entzute aktiboak, nahiz eta kontsultetan zaila den, denbora-faltagatik. Horrelakoetan, saiatzen gara hitzordu bikoitzak ematen, edo etxera bisita egiten…”

Hori jakinda, erraz ulertzen da zergatik den hain garrantzitsua hizkuntza Martinez de Lahidalgarentzat. Hizkuntzen Kudeaketa Osasun Arretan graduondokoa egin du, eta, amaierako proiektuan, adinekoen osasun-arretan hizkuntzak duen eragina ikertu du.

Gradu-amaierako lanean, berriz, beste kezka bati heldu zion, generoari. Dioenez, oso kirolzalea da, eta ikusi zuen, kirolarien inguruko ikerketa mediko asko bazeuden ere, gehien-gehienetan gizonezkoak baino ez zituztela aztertu. Horrenbestez, emakume kirolariak subjektutzat zituen ikerketa bat egin nahi izan zuen. “Hasieratik argi nuen emakumezkoen fisiologian ardazturiko lana izango zela. Emakumeon fisiologia emakumeak ikertuz aztertu behar da, ez gizonezkoengan aztertutakoa eta haietan lortutako emaitzak emakumeongan aplikatuz. Haurrak tamaina txikiko helduak ez diren bezala, emakumeok ez gara zakilik gabeko izakiak”.

Gogoan du noiz hartu zuen erabakia: “Duela hiru edo lau urte, estropada bat ikustera joan nintzen, eta, hura amaitu zenean, emakumezko talde bateko gizonezko prestatzaile fisiko bati entzun nion hay que entrenar como tíos. Esaldi horrek piztu zuen nigan sugarra. Horri erantzun bat ematea eta gure prozesu fisiologikoek errendimenduan izan dezaketen eragina aintzat hartzea izan nituen helburu nagusi. Bagarenez nor, eskatuko nuke azter gaitzatela, galde diezagutela eta baieztapenetan kontutan har gaitzatela”. Hala, Hilerokoaren zikloaren eragina emakume arraunlarien errendimenduan: hilerokoaren hautematea bi emakume taldetan eta arraunlarien errendimenduan duen eragin subjektibo eta objektiboa aztergai lana burutu zuen.

Egiteko asko

Martinez de Lahidalgak garbi du bazterketa-faktoreek bat egiten dutela kasu askotan, eta horiek are gutxiago daude ikertuta. “Generoa, adina eta hizkuntza batera aztertzen dituen ikerketa bakarra topatu dut. Turkian emakume migratzaile adinekoekin egindako ikerketa bat da, baina bibliografian ez dut besterik topatu. Asko dago egiteko”.

Hain zuzen ere, hizkuntzen-kudeaketari buruzko graduondokoa egin ondoren, hizkuntza gutxituen ikuspegitik zer hutsune zeuden aztertzen aritu ziren, bigarren edizioan zer egin zitekeen ikusteko. “Nire ustez generoaren aldagaia txertatzea falta zela esan nien: ez da gauza bera medikua izatea hizkuntza gutxitu batean emakumezkoa izanda edo gizonezkoa izanda. Gure artean, askotan aipatu dugu praktiketara joatean emakumeok beti laguntzaile gisara izendatzen gaituztela, eta gizonak, berriz, lankideak ei dira”.

Ardatz horren inguruan arituko da baita UEUko uda-ikastaroetan ere, hitzaldi bat prestatzen ari baita osasungintzan hizkuntza gutxituak eta emakumeak gaitzat hartuta. Dioenez, historikoki osasungintzan aitakeriaz jokatu izan da. “Eta oraindik, medikuen eta erizainen ehunekorik handiena emakumezkoa den arren, zerbitzuburu asko eta asko gizonak dira”.

Onartu du beti ez dela erraza bazterkeriaz jabetzea: “Bilbora ikastera joan nintzen arte, ez nintzen konturatu nire hizkuntza-eskubideak ez daudela bermatuta. Askotan, ez zara zapalkuntzaz jabetzen, errealitate hori pairatu arte. Horregatik da garrantzitsua kontzientzia hartzea, eta ingurukoekin bat egitea, eskubideen alde elkarrekin egiteko, bai hizkuntzaren aldetik, baita generoarenetik ere”.

Eskubideen urraketak pazienteei ere zuzenean eragiten die. Adibidez, AEBn egindako ikerketa batean ikusi zuten, osasun-arreta beren hizkuntzan jaso ez zutenen artean, tratamenduarekiko atxikimendua, asebetetze-maila eta osasun-zerbitzuen erabilera txikiagoak direla. “Hizkuntza, azken finean, ez da hautu soila; norberarentzat funtsezkoa da, eta ez dut uste daukan garrantzia ematen zaionik osasungintzan”.

Fitxa biografikoa:

Saioa Martinez de Lahidalga Azkue Getarian jaioa da (Gipuzkoa), 1995ean. Medikuntza gradua egin zuen Euskal Herriko Unibertsitatean, eta, berriki, Hizkuntzen kudeaketa osasun arretan graduondokoa, UEUn eta UPV/EHUn. Orain BAME (Barneko Mediku Egoiliar) azterketa egiteko ikasten ari da.

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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