César Tomé López – Naukas P4K 2019: ¿Eureka?¿En serio?
Aunque un experimento te lo cuente cualquier libro de texto no quiere decir que como te lo cuentan sea correcto. Por eso es tan importante reproducir los experimentos. El caso de Arquímedes y la corona ilustra el argumento. Da la charla César Tomé López, editor de este Cuaderno de Cultura Científica, de Mapping Ignorance y responsable de proyección internacional de Euskampus Fundazioa.
La conferencia se impartió dentro del marco del festival Passion for Knowledge 2019 (P4K) organizado por el Donostia International Physics Center (DIPC).
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus
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Entradas relacionadas:Ezjakintasunaren kartografia #320
Gorputzaren usaina izan du bidelagun giza espeziak haren eboluzioan. Agian horregatik sartu dugu gorputzaren usaina gure erabakiak hartzeko unean. José Ramón Alonsok azaltzen du gaia: Smelling armpits.
Zientziaren filosofia existitzen zen… zientziaren filosofia existitu aurretik, baina beste izen batzuez izendatzen zuten. Jesús Zamora Bonilla zientziaren filosofiaren oinarriak ikertzen hasi da serie berri baten: The ‘prehistory’ of philosophy of science (1): By way of introduction.
Garrantzi industriala dute monoxidoa karbono dioxido bihurtzen duten platinozko katalizatzaileek (eta gogora dezagun osasunerako monoxidoa toxikoa dela). Kontua da ez dakigula guztiz zelan jarduten duten baina DIPCko ikertzaileek modu burutsuak dituzte erreakzioaren mekanismoak hobeto ezagutzeko: Simultaneous ignition of the CO oxidation on a curved platinum surface.
Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.
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El cannabis rompe el equilibrio metabólico entre neuronas y astrocitos alterando el comportamiento social
El sistema nervioso está formado por neuronas y células gliales. De estas últimas, las más abundantes son los astrocitos, que, entre otras muchas funciones, se encargan de captar la glucosa del torrente sanguíneo para proporcionar energía y permitir la actividad neuronal necesaria, y así asegurar que las funciones cognitivas se ejecuten de una manera correcta. Los receptores cannabinoides tipo 1 (CB1), que modulan la comunicación entre los astrocitos y las neuronas, constituyen la principal diana del componente psicoactivo del cannabis, llamado delta-9-tetrahidrocannabinol (THC).
¿Qué pasa cuando el THC actúa sobre los astrocitos? La investigación, en la que ha participado el grupo del doctor Pedro Grandes del Departamento de Neurociencias de la Facultad de Medicina y Enfermería de la UPV/EHU, concluye que la activación de los receptores de cannabinoides CB1 en las mitocondrias (orgánulos celulares encargados de la producción de energía) de los astrocitos de ratón impide el metabolismo de la glucosa y la producción de lactato en el cerebro, lo cual altera la función neuronal, causando un deterioro de las conductas de interacción social.
Según el Dr. Grandes, “la activación de estos receptores conduce a que los astrocitos generen una menor cantidad de especies reactivas de oxígeno, lo que afecta negativamente a la producción glucolítica de lactato causando un estrés neuronal y una falta de interacción social. La importancia de esta investigación radica no sólo en la identificación de este déficit que puede revertirse mediante la manipulación genética y farmacológica de estos cambios moleculares y bioquímicos causados por el tratamiento cannabinoide, sino también por lo que aporta al conocimiento de las alteraciones causadas por el cannabis en el cerebro”.
La colaboración del grupo de investigación del Dr. Pedro Grandes con el equipo del Dr. Giovanni Marsicano, de la Universidad de Burdeos, resultó fundamental hace unos años para demostrar por primera vez la presencia de receptores CB1 en las mitocondrias de las neuronas, cuya activación reduce la actividad mitocondrial causando pérdida de memoria. Los resultados de estos estudios se publicaron en el año 2012 en Nature Neuroscience y en 2016 en Nature. Sin embargo, “quedaba pendiente conocer cuál era la función de los receptores CB1 localizados en mitocondrias de astrocitos, de ahí la relevancia de este nuevo hallazgo, que además supone una continuidad en la línea de investigación y cooperación transfronteriza”, explica el doctor Grandes. Este descubrimiento se ha publicado en Nature.
Referencias:
Jimenez-Blasco D, Busquets-Garcia A, Hebert-Chatelain E, Serrat R, Vicente-Gutierrez C, Ioannidou C, Gómez-Sotres P, Lopez-Fabuel I, Resch-Beusher M, Resel E, Arnouil D, Saraswat D, Varilh M, Cannich A, Julio-Kalajzic F, Bonilla-Del Río I, Almeida A, Puente N, Achicallende S, Lopez-Rodriguez ML, Jollé C, Déglon N, Pellerin L, Josephine C, Bonvento G, Panatier A, Lutz B, Piazza PV, Guzmán M, Bellocchio L, Bouzier-Sore AK, Grandes P, Bolaños JP, Marsicano G. (2020) Glucose metabolism links astroglial mitochondria to cannabinoid effects Nature doi: 10.1038/s41586-020-2470-y
Magistretti, P.J. (2020) How lactate links cannabis to social behaviour Nature (News & Views) 583, 526-527 doi: 10.1038/d41586-020-01975-5
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa
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Entradas relacionadas:Joanne Chory (1955): klima aldaketa atzeratu nahi duen biologoa
Klima aldaketari aurre egitea da gizateriak duen erronka nagusietako bat. HBOren Years and Years telesail distopikoan, pertsonaietako batek bizi dugun egoera etsigarria azaltzen du bakarrizketa bikain baten bidez: “Bada jendea oraindik esaten duena: ‘Hamar urte falta dira hori gertatzeko. Baina 30 urte daramatzagu horrela. Ez zaigu denborarik gelditzen. Guztiok dakigu hori. Birziklatu, kanpaina bat egin eta kexatu zaitezke, baina uholdeak eta suteak gertatuko dira, eta goseak egongo gara”. Telesailak etorkizun iluna islatzen du, baina ez da beharrezkoa denboran asko aurrera egitea –seriean halaxe egiten dute– arazo horrek dakarren mehatxua ikusteko. Atmosferan CO2 gehiegi dago gizakiaren jardueraren ondorioz. Baina nola egingo diogu aurre horri?
1. irudia: Joanne Chory, botanikaria eta genetista. (Argazkia: Salk Institutua)Baliteke gakoa “superlandareetan” egotea. Bai, ondo irakurri duzu. Horrela esanda, badirudi Emilio Bueso idazleak Transcrepuscular liburuan sortu zuen munduko izaki batez ari naizela, edo etorkizun distopiko bat irudikatu dudala, baina egia esanda, ez gaude errealitate hartatik hain urrun. Joanne Chory, 2019an Ikerketa Zientifiko eta Teknikoko Asturiasko Printzesa Saria irabazi zuena, egungo landareek baino hogei aldiz karbono dioxido gehiago xurgatu, eta lehorteei eta uholdeei aurre egin diezaiekeen landare bat garatzen ari da. Haren jarduna are esanguratsuagoa da klima aldaketa atzeratu dezaketela kontuan hartzen badugu.
Joanne Chory biologian graduatu zen Oberlin Collegen (AEB) eta Mikrobiologiako doktoregoa egin zuen Illinoisko Unibertsitatean, 1984an. Lau urteren buruan, doktoretza ondokoa burutu zuen Harvardeko Medikuntza Eskolan. Minutu bakar bat ere galdu gabe, Salk Institutuan hasi zen irakasle laguntzaile gisa. Horren ondotik, 1994an, irakasle agregatua izan zen bertan eta 1998an, ikerketa zuzendari izendatu zuten. 1997an, Howard Hughes Mediku Institutuan hasi zen lanean eta 1999an, San Diegoko Kaliforniako Unibertsitateko biologia zelularra eta garapenaren fakultatean irakasle elkartu izendatu zuten. Halaber, iaz Asturiasko Printzesa saria jaso zuen landareen biologia arloari egindako ekarpenagatik: “Landareak aldaketa klimatikoaren aurkako borrokan eta dibertsitate biologikoaren defentsan garrantzitsuak dira”.
Egun, Salk Institutuko Plant Molecular and Cellular Biology laborategiko zuzendaria eta Howard Hughes Mediku Institutuko ikertzailea da. Haren ikerketek genetika molekularra dute abiapuntu; oro har, landareek euren inguruari nola erantzuten dioten aztertzen du: argia nola jasotzen duten, nola sortzen dituzten hazkuntza-hormonak, eta estres hidrikoari nola erantzuten dioten. Azken batean, ingurumen-baldintza desberdinen aurrean, landareen erantzun molekular eta genetikoak ikertzen ditu.
Suberina da gakoa25 urte baino gehiagotan, esperimentu mordoa gauzatu du. Horien artean nabarmentzekoa da landareek karbono dioxidoa hartzea eta biltegiratzea, eta baldintza klimatiko desberdinetara egokitzea lortu nahi duen ikerlana. Karbono-erretentzio sistema honetan, suberina izeneko biopolimeroa ei da giltza.
2. irudia: Arabidopsis thaliana landarea. (Argazkia: Alberto Salgero – CC BY-SA 3.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)Landareek produktu natural hori sortzen dute, sustraietan aurki daitekeena, hain zuzen. Modu honetan, xurgatu duten karbonoa egonkortu eta onura ekarriko dien zerbaitetan bihur dezakete. Ildo honi jarraiki, Choryk hitzaldi batean azaldu zuenez, landareek suberina gehiago sortu behar dute eta “are eraginkorragoak bilakatu”. Horretarako, hiru “superbotere” behar dituzte: biopolimero horren kantitate gehiago sortzea, sustrai gehiago edukitzea eta horiek sakonagoak izatea. Ezaugarri horiek guztiak konbina daitezke landare bakar batean eta hain zuzen ere, horixe bera ari dira probatzen Arabidopsis thalianarekin. Helburu hori lortuta, hamar urte barru laborantza-landareekin gauza bera egitea da asmoa.
Bestelako ekarpenak“Superlandare” horiek sortzeaz gain, Choryk zuzentzen zuen taldeak ikusi zuen landareek hormona esteroide bat ekoizten eta horri erantzuten diotela, euren azken tamaina kontrolatze aldera. Ikerketa genetiko batean, landare-hormonen seinalizazio-sistema oso bat mapeatu zuten. Horrela, esteroideak atzemateko paradigma berri bat zehaztu zuten, gizakiarenaren aldean desberdina dena.
3. irudia: Joanne Chory ikertzailea 2017an. (Argazkia: Wikipedia – CC BY-SA 4.0 lizentziapean)Era berean, Arabidopsis thaliana landare-espezieak dituen 30.000 geneen %90 eguneko une berezi batean nabarmenki espresatzen direla ohartu ziren ikertzaileak. Informazio hori baliagarria izan liteke nekazarientzat eta baita klima aldaketaren ondorioei eraginkortasun handiagoz aurre egin ahal izateko ere. Horretaz gain, fitokromoaren papera eta fotosintesian parte hartzen duten geneen koerregulazioari buruz gehiago jakiteko aukera eman du aurkikuntzak.
Landareen ezagutza saritzeaChoryren zientzia-bideak eman ditu fruituak, sarien itxura izan badute ere. Horien artean, azpimarratzekoa da Breakthrough Prize Saria (2018), eguzki argia energia kimiko bihur dadin, landareek euren hazkundea, garapena eta zelula-egitura nola optimizatzen dituzten aurkitzeagatik jaso zuena. Horrez gain, Genetikako Gruber Saria (2018), eta Emakumeak Zientzian izeneko L ‘Oréal-UNESCO Saria (2000) irabazi zituen. 2012an, AEBtako genetika elkartearen domina jaso zuen. Ezin dugu ahantzi Royal Society eta Frantziako Zientzien Akademiako kide atzerritarra dela eta 1998tik aurrera, Estatu Batuetako Arteen eta Zientzien Akademiako, eta Ameriketako Estatu Batuetako Zientzien Akademia Nazionaleko kide ere badela.Choryk landareen munduan orbitatu du bere bizitza osoan zehar. Protagonistak berak behin adierazi zuenez, “CO2 xurgatzeko makina bikainak dira [landareak]. Eta primeran egiten dute lan hori, 500 milioi urte baino gehiago daramatzatelako horretan“. Apika, Years and Years gisako telesailek irudikatzen duten etorkizun beltza alda genezake. Apika, garaiz gabiltza bide zuzena aukeratzeko.
Iturriak:- EFE VErde, Joanne Chory, Premio Princesa: Una solución a la crisis climática estaba a simple vista, 2019ko ekainaren 6a.
- EFE Oviedo, Las biólogas Joanne Chory y Sandra Myrna Díaz, Premio Princesa de Asturias de Investigación, 2019ko ekainaren 5a.
- Salk Institutua, Joanne Chory.
- Mujeres con ciencia, Superplantas que podrían retardar el cambio climático, 2019ko maiatzaren 19a.
Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.
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Mayas y aztecas en la orquesta
Las caracolas han fascinado a los humanos desde siempre. Sus formas intrincadas, sus hermosos colores y patrones, el misterio de su cámara interior capturan la imaginación. Pero además de estas cualidades visuales, tienen un encanto adicional. Gracias a su potente sonido, las caracolas se han utilizado desde la antigüedad en culturas de todo el mundo para atravesar las distancias y el corazón de los dioses. En Nueva Guinea, aún existen llamadas estándar que dan la voz alarma, anuncian una caza exitosa u otros eventos importantes. Sus poderes sobrenaturales fueron conocidos asimismo en Europa. En Bohemia Occidental, se hacía sonar una caracola para ahuyentar a las tormentas. En la India, el shankha es una pieza esencial del budismo y el hinduismo. Constituye un recipiente ritual, así como un instrumento para ocasiones solemnes y ceremonias religiosas. En la mitología hindú, es un emblema sagrado del dios Vishnu. Los monjes tibetanos aún hoy la hacen sonar para convocar a los devotos. Como los niños náufragos de la novela de Golding, los fieles acuden a su llamada limpia y penetrante a través de la distancia.
Quetzalcoatl con la coraza del viento al cuello. Fuente: Wikimedia Commons.De entre todas estas culturas, la caracola jugó un papel ritual especialmente importante en las sociedades precolombinas de América central y América del sur. Su uso está particularmente bien documentado en la mayoría de las áreas culturales de mesoamérica y en la zona de México occidental, donde se vinculaba a eventos sociales y ceremonias religiosas. Muchos de sus restos se han encontrado en sitios funerarios, indiando su papel como ofrendas1 en diversos ritos de paso. Normalmente, estaban ricamente decoradas, con todo tipo de relieves y pinturas. Cumplían asimismo un papel importante en la guerra, como instrumento de llamada. En algunas sociedades, se asociaban a los rituales y la parafernalia de los chamanes, que ejercían como líderes tanto espirituales y guerreros. De manera más general, la caracola se asociaba como símbolo a Quetzalcoatl, la serpiente emplumada, el dios azteca del viento, el aire y el aprendizaje que siempre llevaba alrededor del cuello la «coraza de viento» o ehecailacocozcatl. Este talismán con forma espiral se fabricaba, precisamente, a paritr de la sección transversal de una caracola y fue usado como collar por gobernantes y sacerdotes.
Una ilustración en el Códice Magliabecchiano muestra a un caracolista (en la cultura azteca eran conocidos como quiquizoani)con su mano introducida dentro de su instrumento (quiquiztli). Podría parecer una forma casual de sujetarlo pero no es el caso. Una de las limitaciones de la concha, es que, a priori, no puede producir más de una nota. Su tono viene dado por su longitud y a priori, este parámetro no es algo que se pueda cambiar. Sin embargo, los caracolistas como Steve Turre, son capaces de afinar varios sonidos introduciendo la mano en el extremo abierto de la caracola. Al hacerlo, el espacio disponible en su interior se vuelve más pequeño, las ondas sonoras se acortan y el resultado es un sonido sensiblemente más agudo que el original. El efecto es el mismo que cuando alguien vierte agua dentro una botella para cambiar su tono: la mano haría la función del líquido, en este caso. Hoy en día, los intérpretes de trompa utilizan esta misma técnica de afinación “manual” para afinar ciertas notas. Este instrumento de viento metal hermosamente acaracolado, tiene de hecho un origen muy similar al de la concha. Las versiones primitivas de la trompa consistían sencillamente en cuernos de animales encontrados (en inglés su nombre todavía es horn, de hecho), que fueron ganando complejidad hasta adquirir su actual forma metálica. Sin embargo, el recurso de afinar con la mano no fue explotado en Europa hasta el siglo XVIII. La ilustración del Códice Magliabecchiano sugiere que ya era utilizado por los intérpretes de conchas aztecas al menos desde dos siglos antes.
Códice Magliabecchiano, XIII, 11, 3. Xochipilli, “noble flor”, dios del sol naciente, las flores y la alegría, es llevado en una litera adornada con mazorcas. Códice Magliabechiano, f. 35r. Reprografía: Marco Antonio Pacheco / Raíces. Fuente: Wikimedia Commons
Curiosamente, la vinculación de las conchas con las culturas de centroamérica ha traído de vuelta este instrumento al mundo de las orquestas. Muchos compositores contemporáneos, especialmente en ese lindísimo país llamado México, han utilizado su característico sonido para evocar los ecos del pasado de su nación. Recuerdo la primera vez que yo escuché el penetrante tono de una caracola, brillante, tenso y doloroso, llenando la sala Nezahualcóyotl de la Ciudad de México. Sonaba el último movimiento La Noche de los Mayas (20’30’’) de Silvestre Revueltas y el público había hecho suyo aquel concierto. Fue un momento emocionante.
Referencia:
1Novella, Robert. (1991). Shell Trumpets from Western Mexico. Papers from the Institute of Archaeology. 2. 42. 10.5334/pia.16.
Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica
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Entradas relacionadas:Hibernazioa: gutxienez 250 milioi urte dituen trikimailua
Dinosauroak eta ugaztunak agertu baino lehen bizi izan zen animalia baten letaginak aztertuz, ikertzaile talde batek hibernazioaren antzeko egoera baten lehenengo aztarna izan daitekeena aurkeztu du.
1. irudia: Letargian dagoen listrosauro baten irudikapena. Duela 250 milioi urte bizi izan zen animalia horretan portaera hori ondorioztatu dute, baina paleontologoek uste dute beste espezie askotan ere ematen zela. (Irudia: Crystal Shin)Azken hamarkadetan paleontologoek informazio mordoa eskuratu dute hortzen morfologia arakatuta, eta hori egiten jarraitzen dute gaur egun ere. Baina azken garaietan, beste behin ere, teknologia eta ezagutza berrien agerpenak benetako iraultza ekarri du diziplinara. Funtsean, gero eta gehiago, adituak gai dira hortz baten barruan nolabaiteko estratigrafia bat hautemateko eta estratu horietan guztietan animalia edo pertsona baten bizitzan izandako pasarte batzuk ondorioztatzeko. Batez ere, elementu kimiko desberdinen isotopoak alderatuta lortzen da informazio hori, zenbait isotoporen proportzioa une bakoitzeko elikaduraren eta ingurune geografikoaren arabera aldatu daitekeelako.
Ez da bide bakarra, eta gaurkoan dakargun gaia horren adibide bikaina da. Kasu honetan, paleontologoek aspaldiko animalia batengana jo dute: Lystrosaurus generoko animaliarenak dira arakatutako aztarnak. Gure begietatik ikusita, animalia horiek itxura guztiz berezia zuten. Pangea kontinente osoan zehar hedatuta egon ziren, eta ugaztunen eta narrastien ezaugarriak zituzten. Hortzeriarik ez baizik bi letagin luze zituzten. Seguruenera, belarjaleak zirenez, harrapakarietatik babesteko edo belar eta sustraien artean janaria eskuratzeko erabiliko zituzten. Permikoaren iraungipen masibotik onik ateratzen moldatu ziren, eta Triasikoan beste 5 milioi urtez bizirik irauteko gai izan ziren. Haien arrakastaren ondorioz, animalia horien fosil asko iritsi zaizkigu, eta, horregatik, arrasto horien arteko konparaketak egiteko moduan daude zientzialariak. Hala egin dute oraingoan, eta fosilizatutako letaginetan ikusi dute hibernazioaren antzeko egoera baten aztarna badagoela. Zientzialariek Communications Biology aldizkarian azaldu dute aurkikuntza.
Lehenik eta behin, zehaztu beharra dago zergatik hitz egiten duten “hibernazioaren antzeko egoeraz”. Izan ere, eta hainbat animaliak egiten dutena hibernaziotzat jo ohi dugun arren, adituek egoera desberdinak bereizten dituzte. Oro har, hibernazioak prozesu metabolikoak gutxieneko mailetara jaistea dakar: arnas eta bihotz erritmoak moteltzen dira, eta gorputzaren tenperatura zenbait gradutan jaisten da. Dena den, ugaztun batzuek besterik ez dute egiten benetako hibernazioa: saguzarrak, lemurrak, muxarrak, trikuak eta beste karraskari eta intsektujale batzuk dira horietako batzuk. Letargiaren kasuan, prozesu horiek ez dira hain muturrekoak, eta tarte laburragoez gertatu ohi dira. Adibidez, zenbait saguzar txiki eta kolibri espezie batzuk gauez sartzen dira letargian. Prozesuen gelditze hori edozein modukoa izanik ere, guztiek dute helburu berdina: hotzari eta baliabide eskaseko uneei eutsi ahal izatea, gorputz tenperatura jaitsita. Izotzez beteriko eremuetan are beharrezkoa da estrategia hori, negu hotz eta ilunean energia alferrik ez xahutzeko.
2. irudia: Pangea kontinentearen egoera, Triasiko berantiarrean. Urdinez, Antartikako fosilen kokapena. Laranjaz, Hegoafrikakoak. (Irudia: Megan Whitney / Christian Sidor)Erregistro fosilaren bitartez jardun hori ondorioztatzea ez da batere erraza, baina orain adituak hori egiteko gai izan dira. Horretarako, listrosauroen letagin fosilizatuak erabili dituzte. Toki desberdinetan bizi izan ziren bi animalia multzo alderatu dituzte: Antartikan aurkitutako sei fosil eta Hegoafrikan jasotako beste lau. Kokapen biak garaiko Pangean zeuden arren, Antartikako fosilak hego latitudeko 72º-tan zeuden, —zirkulu polar antartikoaren barruan, hain justu—, Hegoafrikakoak iparralderantz 550 kilometrora zeuden bitartean.
Letaginetan, dentinazko geruzak zirkulu zentrokideetan agertzen dira, zuhaitz eraztunen gisa. Horietan, antzeko hazte patroiak aurkitu dituzte, baina Antartikako fosilen kasuan zerbait berezia ikusi dute: eraztun batzuk ohi baino trinkoagoak dira. Zuhaitzen kasuan horrelako egitura bat urte lehorra baten adierazle izan ohi den modu berean, letagin horietan ikusitako egiturak estres markak direlakoan daude zientzialariak. Gaur egun bizi diren hainbat animaliaren hortzetan hibernazio garaietan halako markak sortzen direla azaldu dute ikertzaileek.
Halere, ezin izan dute zehaztu marka horiek benetako hibernazio baten adierazle ala beste letargi mota batena ote den. Baina uste dute latitude horietan bizi izan ziren listrosauroek modu bateko ala besteko egokitzapena egin behar zutela hotzari aurre egiteko. Izan ere, garaiko tenperaturak gaur egungoak baino altuagoak ziren arren, zirkulu polar antartikotik harago alde handiak zeuden urteko tenperaturetan, eta bertan bizi ziren animaliek horiei aurre egiteko estrategiak garatu beharko zituzten.
Egileek zehaztu dutenez, latitude garaietan bizi ziren beste hainbat ornodunek halako hibernazio edo letargia garatuko zuten seguruenera, baina hortzen analisiaren bitartez fenomenoa aurkitzeko modurik ez dute, animalia horien kasuan hortzak ez direlako etengabean hazten. Halakoetan, ohikoa da bizitzan zehar hortzak galtzea eta berriak garatzea.
“Lehenengo aurkikuntza hauek erakusten dute hibernazio egoera batean sartzea ez dela oso egokitzapen berria, aspaldikoa baizik”, laburbildu du prentsa ohar batean artikuluaren egile nagusi Megan Whitney paleontologoak.
Erreferentzia bibliografikoa:Whitney, M.R., Sidor, C.A. (2020). Evidence of torpor in the tusks of Lystrosaurus from the Early Triassic of Antarctica. Communications Biology, 3, 471. DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-020-01207-6
Egileaz:Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.
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Un juego con un premio colosal
Se propone un juego entre cuatro personas (Ana, Blas, Carmen y David) con un “colosal” ipremio para aquella que gane: las obras completas de Paul Erdős.
Las reglas del juego son las siguientes: cada participante recibe dos dados con las caras numeradas de una manera que no es la habitual. El primer dado tiene marcadas en sus caras los números 2, 7, 7, 12, 12 y 17, y el segundo las cifras 3, 8, 8, 13, 13, y 18. Los dados son equilibrados, es decir, cada cara tiene la misma probabilidad de salir, que es de 1/6.
En privado, sin nadie observando, cada participante tira 20 veces ambos dados. Anota el resultado de la suma de las cantidades alcanzadas en cada tirada y adiciona los veinte resultados obtenidos. Gana la persona cuya puntuación final sea mayor.
Sin embargo, quizás por los nervios o quizás por torpeza, puede suceder que las sumas no sean correctas. Incluso puede ocurrir que alguno de los participantes, pensando que así tendrá más posibilidades de vencer en el juego, mienta en su resultado. La posibilidad engañar existe, ya que nadie les está vigilando.
Por todo ello se dispone de un juez imparcial, Ernesto, preparado para descalificar a cualquier participante si, con un 90 % de certeza, cree que ese jugador o jugadora ha fallado al sumar o, abiertamente, ha mentido.
Después de explicar estas reglas, los participantes se encierran para proceder a lanzar sus dados… y sumar (¿quizás inventar?). Tras finalizar sus tiradas, declaran lo siguiente:
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Ana confirma que ha sacado 385 puntos,
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Blas dice que ha obtenido 840 puntos,
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Carmen afirma que sus tiradas suman 700 puntos y
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David anuncia que ha conseguido 423 puntos.
Pocos minutos después, Ernesto, el juez, declara: “Sin ninguna duda, Ana es la ganadora”.
¿Sabrías explicar la razón?
Antes de argumentar, vamos a reflexionar sobre las sumas que se pueden obtener.
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Observar que los números del primer dado son todos congruentes con 2 módulo 5, es decir, las cifras 2, 7, 12 y 17, al dividirlas por 5, dan como resto 2. Del mismo modo, los números del segundo dado son todos congruentes con 3 módulo 5, es decir, las cifras 3, 8, 13 y 18, al dividirlas por 5 dan como resto 3. Así, al sumar las cantidades obtenidas en una tirada (las procedentes de los dos dados), la cantidad resultante es siempre un múltiplo de 5, por lo que la suma final también debe serlo.
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La menor suma que puede obtenerse en una tirada es 5 (2+3) y la mayor 35 (17+18). Así, el resultado final de las sumas tras las 20 tiradas oscila entre 100 (5×20) y 700 (35×20).
Tras estas sencillas observaciones, Ernesto ha podido descalificar directamente a David (la suma que da este jugador no es un múltiplo de 5) y a Blas (es imposible obtener 840 puntos sumando los resultados de las 20 tiradas) que, o bien se han equivocado al sumar o bien han querido hacer trampa.
Carmen afirma que sus tiradas han sumado 700, lo que significa que, en cada una de las 20 tiradas, ha obtenido la máxima puntuación, que es de 35… y desde luego es posible que eso haya sucedido. Pero, ¿cuál es la probabilidad de que suceda? La probabilidad de que salga 35 en una tirada es de 1/62=1/36 (se debe obtener 17 en el primer dado y 18 en el segundo). Por lo tanto, la probabilidad de que salga 35 en las veinte tiradas es de 1/640 (cada tirada es un suceso independiente). Y este número es del orden de 1,34×10-31, una cantidad realmente pequeña. Claro que es posible que Carmen haya sacado un montante de 700 por azar, pero es muy poco probable. Así que Ernesto, con el 90 % de certeza, puede descalificar a Carmen.
¿Lo que dice Ana es creíble? Desde luego 385 es un múltiplo de 5. El resultado más probable es el de 400 (20×20=400). ¿Por qué? Porque puede obtenerse una suma de 20 en una tirada de diez maneras distintas: 2+18 (un modo), 7+13 (cuatro formas), 12+18 (cuatro maneras) y 17+3 (un modo). El resto de las sumas posibles son: 5 (2+3), 10 (2+8, 7+3; de cuatro modos), 15 (2+13, 7+8; 12+3, de ocho maneras), 25 (7+18, 12+13; 17+8; de ocho maneras), 30 (12+18, 17+13; de cuatro modos) y 35 (17+18; de una manera).
Por otro lado, la suma de 385 es posible de obtener (por ejemplo, con 17 tiradas sumando 20 y otras tres sumando 15. O con 10 tiradas de 25, 7 de 15 y 3 de 10, etc.). Así que lo que dice Ana es creíble y, habiendo sido excluidos Blas, Carmen y David, ¡ella es la ganadora!
Notas:
Este problema se ha extraído de ¿Puedes resolver el acertijo del rey tramposo? de Dan Katz en TED-ed.
iPaul Erdös (1913-1996) fue uno de los más prolíficos matemáticos en cuanto a publicaciones científicas: unos 1.500 artículos con más de 500 coautores. Por ello podemos calificar sus obras completas como un premio “colosal”.
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 Un juego con un premio colosal se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
Entradas relacionadas:Giza bizarra
Inoiz galdetu al diozu zeure buruari zergatik duen pauma arrak halako isatsa? Ikusgarria da benetan, emearena baino askoz handiagoa eta koloretsuagoa. Zer hautespen presiok eragin du halako zerbait, hain handia, deigarria eta kolorez betea? Zaila da tamaina horretako apaingarri bat mantentzea, eta zailtasun hori beste behar batzuk betetzearen kalterako da.
Paumaren isatsa, beste ezaugarri asko bezala –gehienetan, maskulinoak–, ugalketa bikotekideek –oro har, emeek– aukeratu izan dutelako garatu da animalien munduan. Nolakotasun horiek oztopo dira arraren biziraupenerako eta ugalketa ahalmenerako, eta, horregatik, halako ezaugarriak dituzten banakoek osasun eta forma fisiko bikaina izan behar dute. Horregatik, banako hori «egokia» dela adierazteko balioko lukete (terminologia darwindarrean, fitnessa); beraz, horrelako ezaugarriak modu guztiz nabarmenean dituzten arrekin parekatuko lirateke emeak. «Gene onenak» dituzten arrak dira, nolabait esateko, beren ondorengoei ondare biologikorik onena utziko dietenak. Jakina, hori ez da modu kontzientean gertatzen. Automatikoki diharduten mekanismoak dira. Prozesu horri hautespen sexual deritzo.
Galdetu al diozu inoiz zeure buruari zergatik garen hain desberdinak gizonak eta emakumeak aurpegiko ilearen dentsitateari dagokionez? Espezie baten ezaugarri jakin bat oso desberdina denean arrengan eta emeengan, espezie horrek dimorfismo sexuala duela esaten dugu. Bada, gure espeziean dimorfismo sexuala dago aurpegiko ileari dagokionez. Egin dezagun orain galdera hori bera beste modu batean: Galdetu al diozu noizbait zeure buruari zergatik duten gizonek bizarra eta emakumeek ez?
Irudia: Zenbait ikertzailek proposatu dute bizarrak lehoi baten adatsen antzekoa funtzioa bete dezakeela, gure gorputzeko atal batzuk babesteko balioko lukeela, hala nola eztarria eta masailezurra eraso edo istripuetatik babesteko. (Argazkia: StockSnap – erabilera publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)Baliteke zure erantzuna izatea gizakion bizarra hautespen sexualaren ondorio dela, paumaren isatsarekin gertatzen den bezala. Agian, uste duzu emakume heterosexualek nahiago izaten dituztela gizon bizardunak bikotekide gisa. Baina bizarra izateak eragozpenak ere sortzen ditu: janari hondarrak pilatu daitezke, parasitoak erakartzen ditu eta, kasu batzuetan, komunikazioa oztopatzen du. Hala ere, gizon bizardunak bizarra moztuta daukatenak baino maskulino, menderatzaile eta oldarkorragoak direla hauteman ohi da. Darwinek, izan ere, bizarra hautespen sexualaren adibide bat zela uste zuen.
Ziurrenik, ez dugu baztertu behar bizarra mekanismo horren arabera sortu zenik. Hala ere, badaude aukera alternatiboak. Indarkeria fisikoa askoz ohikoagoa da gizonen artean emakumeen artean baino, eta, bi gizon borrokan ari direnean, aurpegia izan ohi da kolpeen helburua. «Aurpegia hautsiko dizut» esaldia entzun izan duzu, ezta? Izan ere, ustez, horrexegatik da sendoagoa gizonen aurpegiaren hezur anatomia emakumeena baino.
Horregatik, agian, bizarrak babes fisikoa ematen duelako ideia kontuan hartu da. Eta esperimentuen bidez horixe ikusi da, hain zuzen ere, bizarrak masailezurra babesten duela; masailezurra hautsi ohi da errazen bi gizabanakoren arteko borroketan; eta halako hausturen ondorioak, kirurgia modernoa iritsi aurretik, hilgarriak izan zitezkeen. Azpiko ehunen gaineko inpaktuaren indarra murrizten duelako babesten du aurpegia bizarrak, kolpearen energia xurgatu, eta sakabanatu egiten baitu. Inpaktu baten bidez transferitutako energiaren % 30 xurgatzera ere irits daiteke aurpegiko ilea, eta murrizketa hori erabakigarria izan daiteke masailezurra ez hausteko.
Dena den, ondorio horiek zuhurtziaz hartu behar dira. Izan ere, faktore baten baino gehiagoren efektua ezin da beti mugatu. Eta hori bereziki egia da agian aldi berean jardun zuten –edo, beharbada, denboran zehar bata bestearen atzetik gertatu ziren– balizko hautespen presio batez baino gehiagoz ari bagara.
Erreferentzia bibliografikoa:Beseris, E.A., Naleway, S.E., Carrier, D.R. (2020). Impact Protection Potential of Mammalian Hair: Testing the Pugilism Hypothesis for the Evolution of Human Facial Hair. Integrative Organismal Biology, 2(1), obaa005. DOI: https://doi.org/10.1093/iob/obaa005
Egileaz:Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) UPV/EHUko Fisiologiako katedraduna da eta Kultura Zientifikoko Katedraren arduraduna.
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La impureza, por definición, de las muestras radiactivas
Conviene quizás en este punto de nuestra exploración del núcleo atómico pararnos un momento a considerar qué significa desde el punto de vista práctico que tengamos una muestra de un determinado material radiactivo puro. La muestra, sin actuar sobre ella y aislada, no será pura si pasa el tiempo suficiente. Esto es algo fundamental que hace que un material radiactivo sea algo completamente diferente de una sustancia o un elemento no radiactivos. Para ilustrar esta idea recomendamos leer Las series de desintegración radiactiva y tener presente la tabla que presentábamos en esa anotación:
Fijémonos, por ejemplo, en la porción de la serie uranio-radio que empieza con el polonio-218. Se puede recoger polonio-218 exponiendo un trozo de material ordinario, como una lámina delgada de aluminio, a gas radón. Algunos de los átomos de radón se desintegran en átomos de polonio-218, que luego se adhieren a la superficie de la lámina. Ya tenemos nuestra muestra pura. Ahora la dejamos aislada y no hacemos nada. ¿Qué ocurre? Lo ilustra la siguiente gráfica:
El polonio-218 (218Po) se desintegra en plomo-214 (214Pb), que se desintegra en bismuto-214 (214Bi), que se desintegra en polonio-214 (214Po), luego plomo-210 (210Pb), luego bismuto-210 (210Bi), etc. Si la muestra original contenía 1,000,000 átomos de 218Po cuando la recogimos, después de 20 min contendrá alrededor de 10,000 átomos de 218Po, alrededor de 660,0000 átomos de 214Pb, alrededor de 240,000 átomos de 214Bi y alrededor de 90,000 átomos de 210Pb. El número de átomos de 214Po es insignificante porque la mayoría de los 214Po se habrá transformado en 210Pb en una pequeña fracción de segundo.
Análogamente, una muestra de radio puro recién obtenida (226Ra) también cambiaría en composición de una manera compleja, pero mucho más lentamente. Con tiempo suficiente, consistiría en una mezcla de algo de 226Ra restante, más radón-222, polonio-218, plomo-214 y el resto de los miembros de la cadena hasta el «radio G» estable (plomo-206). De manera similar, una muestra de uranio puro puede contener, después de un tiempo, otros 14 elementos de los cuales 13 (todos menos la última parte estable) contribuyen a la emisión radiactiva, cada uno a su manera.
En todos estos casos, el resultado es una mezcla compleja de elementos. Pero, fijémonos, que desde el punto de vista de las emisiones radiactivas también se ha producido un cambio fundamental: Tras comenzar como un emisor alfa puro, la muestra original termina emitiendo toda clase de partículas, alfa, beta y rayos gamma, aparentemente de forma continua y simultánea.
Vemos pues que la separación de los diferentes miembros de una cadena radiactiva entre sí es algo muy difícil, especialmente si algunos miembros de la cadena se desintegran rápidamente. Uno de los métodos empleados con éxito dependía de la hábil purificación química de una sustancia radiactiva en concreto, como habían hecho los Curie con el radio y el polonio. La enorme complejidad y el ingenio del trabajo experimental necesarios para aislar y determinar las propiedades de cada uno de los elementos de una serie radiactiva son dignos de admiración.
Supongamos ahora que hemos obtenido una muestra de la que se han eliminado todos los átomos radiactivos excepto los de radio-226. La muestra comienza a emitir gas radón inmediatamente. Este último puede extraerse y examinarse sus propiedades antes de que se contamine seriamente por la desintegración de muchos de sus átomos en polonio-218. Si conseguimos hacer esto, encontraremos que el radón se desintegra (a través de varias transformaciones) en plomo mucho más rápidamente que el radio se desintegra en radón. Pero, ¿cómo medimos la velocidad de desintegración y por qué existen velocidades diferentes?
Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance
El artículo La impureza, por definición, de las muestras radiactivas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
Entradas relacionadas:Tuatara, gene-altxorra
Tuatarak Zeelanda Berrian bizi diren narrastiak dira, eta orain dela 250 milioi urte inguru sortutako animalia-leinu batetik bizirik dirauen ordezkari bakarrak dira. Maorieran “erpinak bizkarrean” esan nahi du tuatara izenak eta maorientzat taonga da animalia hau –altxor hitzaz itzul genezake–, hau da, maorien kulturarentzako preziatua den balioa, eta, hortaz, maoriak tuatararen zaindariak dira. Tuatararen genoma sekuentziatu berri dute eta agerian gelditu dira dituen gene-altxorrak.
1. irudia: Tuatarak du genomarik luzeena orain arte sekuentziatu diren ornodunen artean. (Argazkia: Nel Botha – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)Tuatararen genoma orain arte ornodunen artean argitaratu den genomarik luzeena da: bost mila milioi baseko luzera du, gizakion genomak baino bi mila milioi base gehiago. Tuatararen genoman hamazazpi mila gene inguru kokatzen dira eta gene horien % 75 agertzen dira hegaztietan, dortoketan eta krokodiloetan. Gainera, sakonago aztertu zituzten ikusmenean, usaimenean, immunitatean, termoerregulazioan eta bizitza-luzeran parte hartzen duten geneak eta beste espezie batzuen geneekin konparatu. Ikusmenari dagokiola, tuatara animalia gautarra bada ere, egunekoa zen arbasoaren geneak mantendu ditu eta, ondorioz, koloreetan ikusteko gaitasuna mantendu du, bai eta argi-maila baxuetan ere. Usaimenari dagokiola, hegaztiek beste usain-hartzaile dituzte tuatarek, baina krokodiloek edo dortokek baino gutxiago. Bi ezaugarri horiek direla eta, ikerlanaren egileek iradokitzen dute tuatarek, hegaztiek bezala, ikusmena erabiltzen dutela ehizatzeko eta ez, sugeek bezala, usaimena. Immunitatean parte hartzen duten geneei dagokiela, gene horien edukia eta konplexutasuna anfibioen eta ugaztunen antzekoa bada ere, gene horiek bestelako moduan antolatuta daude tuatararen genoman. Gorputzeko tenperaturan parte hartzen duten geneak aztertzerakoan, funtzio horretan parte hartzen duten hainbat gene aurkitu zituzten eta horietan ere hautespen-zantzuak aurkitu zituzten. Azkenik, tuatararen bizi-itxaropena oso luzea denez –batez beste 60 urtez bizi dira, baina 100 urtera arte bizi daitezke– oxidazioa murrizten duten geneak aztertu zituzten, zehazki selenoproteinak kodetzen dituzten geneak, eta ikusi zuten mota horretako gene gehiago dituztela gizakiak duen kopuruarekin alderatuta.
Tuatararen genoma hain luze izatearen arrazoia da haren ia bi heren errepikatzen diren gene-osagaiak direla; ornodunetan, batez beste, genomaren erdia izan ohi dira halako gene-osagaiak. Harritzekoa da errepikatzen diren gene-osagai horiek narrastien nahiz ugaztunen halako gene-osagaien ezaugarriak dituztela, ornodunen eboluzioa ulertzeko garrantzitsua izan daitekeen aurkikuntza. Errepikatzen diren gene-osagai horien artean transposonak aurkitzen dira, genomaren eskualde ezberdinen artean jauzi egiteko gaitasuna duten gene-osagaiak, hain zuzen ere. Ikertzaileek aurkitu zuten tuatararen genoman transposonen sorta zabalagoa dagoela beste ornodunen genomekin konparatuta. Gainera, horietako hainbat transposon orain gutxi arte aktibo egon direla ikusi zuten. Jakina da transposonak aktibo egoteak genomak moldatzen laguntzen duela eta, hortaz, ondoriozta daiteke transposonek tuatararen genoma moldatzen lagundu dutela. Ikertzaileek gaineratzen dute, genoma hain luzea izateko arrazoien artean, tuatararen genomaren heren bat inguru mila eta laurehun mila basetako sekuentzia berdinen kopiak direla.
2. irudia: Tuatararen genomak narrastien eta hegaztien genomen ezaugarriak ditu. (Successful4 – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)Tuatararen genoma beste 26 ornodunen genomarekin konparatu zuten narrasti eta hegaztien eboluzioan sakontzeko. Hala, baieztatu zuten tuatararen ahaiderik gertuenak sugeak eta muskerrak direla eta haiengandik orain dela 250 milioi urte inguru banatu zela. Baieztapen hori oso garrantzitsua da bai tuatararen bai suge eta lizarren sorrera eta eboluzioa hobeto ulertzeko.
Gainera, konparaketa horiek ere baliagarriak izan dira tuatarari buruzko eztabaida bat ebazteko: fosil bizidun bat al da? Ez da hau lehen aldia Zientzia Kaieran fosil bizidunen genomek dituzten berezitasunak aztertzen dituguna, eta zinez dira interesgarriak. Tuatararen kasuan eztabaida dator erregistro fosila guztiz osatua ez delako. Tuatara orain dela 230-240 milioi urte bizi izan zen ahaidearen oso antzekoa bada ere, ordutik hona fosil askorik iritsi ez zaigunez, ezin daiteke jakin tuatarak zein ezaugarri partekatzen zituen egun desagerturik dauden ahaideekin. Genoma aztertuta, ikertzaileek ondorioztatu zuten eboluzio-tasa motela duela eta horrek iradoki lezake tuatara fosil bizidun bat izatea. Gainera, eboluzio-tasa motel horrek, bere gorputz-tenperatura baxuarekin eta belaunaldi-denbora luzeekin batera, bereziki zaurgarria egiten du klima-aldaketaren aurrean.
3. irudia: Maoriak tuataren zaindariak dira eta beren parte-hartzea ezinbestekoa izan da tuatararen genoma aztertzeko. (Argazkia: Nydegger René – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)Klima-aldaketak ekar dezakeen arriskua kontuan izanda, tuatararen kontserbaziorako gakoa espeziaren egitura jakitea izan daiteke. Horretarako aztertu zituzten hamarkadetan zehar eskuratu ziren laginak, eta ondorioztatu zuten tuatara espezie bakarra dagoela, Cooken itsasartean kokatzen den populazio bat pixka bat ezberdina bada ere. Horrela, gene-informazio hori erabilita, tuatararen kontserbaziorako eraginkorrak diren erabakiak har ditzakete beren zaindariek.
Azpimarratu beharra dago horrelako ikerketa bat egiteko beharrezkoa dela kalitatezko laginak lortzea. Hasieran aipatu bezala, tuatara maorientzat balio handiko altxorra da. Hori dela eta, lan hau gauzatzeko, ikertzaileak Zeelanda Berriko iparraldeko irlan kokatzen den komunitatearekin elkarlanean aritu dira, Ngātiwai iwi-arekin–jendearekin–, hain zuzen ere. Ikerketan erabakiak hartzeko orduan Ngātiwaiek parte hartu dute eta, horrela, maoriak eta beren usadioak aitortu, babestu eta errespetatu dira. Izan ere, ikertzaileek Ngātiwai iwi-arekin sinatutako akordioa eskuragarri jarri dute mota honetako ikerketak egiteko orduan eredu bezala erabili ahal izateko.
Laburtuz, lan honi esker tuatararen gene-altxor asko ezagutu ditugu eta, gainera, maorien interesak eta usadioak errespetatu dira. Izan bedi lan hau zientzia onaren, arduratsuaren eta gertukoaren eredu.
Erreferentzia bibliografikoak:Gemmell, N.J., Rutherford, K., Prost, S. et al. (2020). The tuatara genome reveals ancient features of amniote evolution. Nature, 584, 403–409 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2561-9
Johnson, R. (2020). The remarkable tuatara finds its place. Nature, 584, 351-352. doi: 10.1038/d41586-020-02063-4
Egileaz:Koldo Garcia (@koldotxu) Biodonostia OIIko ikertzailea da. Biologian lizentziatua eta genetikan doktorea da eta Edonola gunean genetika eta genomika jorratzen ditu.
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Las huellas dactilares, el FBI y la teoría de Fourier modernizada
Javier Duoandikoetxea
Las huellas dactilares nos identifican, por eso los detectives las buscan en el lugar donde se ha producido un delito. No resulta sorprendente, por tanto, saber que hay colecciones gigantescas de huellas dactilares en los archivos policiales.
Imagen 1: Ventana de vidrio simulando huellas dactilares. (Fotografía: Eveline de Bruin – Licencia Pixabay. Fuente: pixabay.com)El FBI comenzó a tomar huellas dactilares en 1924 mediante el uso de fichas de cartón, en las que los dedos mojados en tinta dejaban su marca. En 1993, ya tenía almacenadas más de 25 millones de fichas. Para entonces, el uso de los ordenadores ya había comenzado a extenderse y estaba claro que los archivos digitales reportarían grandes ventajas, tanto para guardar huellas dactilares como para realizar búsquedas, por lo que se procedió a la digitalización.
Es importante asegurar con la mayor precisión posible a quién pertenece una huella dactilar. Por eso, para digitalizar los archivos se eligió una imagen de 500 puntos por pulgada, a escala de colores grises de 8 bytes. Esto generaba un fichero de 10 MB de cada ficha, de modo que la digitalización de todo el archivo requería soportes con gran espacio. Además, hace 25 años la capacidad de almacenamiento de los dispositivos era muy inferior a la actual. Entonces, ¿qué hacer? La clave estaba en la compresión.
Recordemos que comprimir es reducir el tamaño del fichero y que, para que eso resulte útil, hay que hacerlo sin perder información importante. El sistema de compresión JPEG, habitual para las fotografías, se lanzó en 1992 y fue el elegido por los expertos del FBI para llevar a cabo el proceso de digitalización. A pesar de ello, no quedaron satisfechos con los resultados, ya que la imagen resultante no les parecía adecuada. ¿Por qué?
En la mayoría de los casos, al pasar de un píxel a otro el cambio de color que se produce es pequeño, que es lo que aprovecha el sistema JPEG. Por eso, en las zonas de los bordes el resultado no es tan bueno, ya que se pueden producir cambios de color importantes en los píxeles de alrededor. Se puede decir, en cierta medida, que en las imágenes de las huellas dactilares lo único que tiene importancia son los bordes (rayas).
Para resolver el problema, investigadores de varias universidades y agencias gubernamentales de Estados Unidos colaboraron en la búsqueda de un buen algoritmo adaptado a la compresión de imágenes de huellas dactilares.
Intervalo matemático
En 1984, el matemático francés Yves Meyer trabajaba como profesor en la Universidad de París-Orsay cuando un compañero físico le enseñó un artículo, pensando que sería de su interés. Los autores eran Jean Morlet y Alex Grossmann, ingeniero geofísico de la empresa Elf Aquitaine el primero y físico de la Universidad de Marsella el segundo.
Imagen 2: Alex Grossmann (1930-2019) y Jean Morlet (1931-2007), en 1991. (Fuente: Centre de Physique Théorique, Universidad de Marsella)El artículo proponía una nueva vía de detección de gas y petróleo. Para detectar el petróleo y las bolsas de gas subterráneas, se emite una onda y, mediante el análisis de la señal que regresa tras atravesar varias capas, se obtiene información sobre la composición interna. Morlet presentó una nueva técnica para hacerlo y trabajó el campo matemático con Grossmann, pero no tuvo mucho éxito en la empresa y, según dicen, únicamente consiguió una jubilación anticipada. Sin embargo, la fama le llegó del mundo de la ciencia.
Yves Meyer se quedó sorprendido por lo que vio en el artículo: en él se encontró con fórmulas conocidas, de un campo que dominaba perfectamente, y consideró que podía ser un camino fructífero entablar relación con los autores. Según cuenta él mismo, tomó el tren para Marsella en busca de Grossmann. En pocos años, Meyer y sus colegas y discípulos convirtieron aquellos torpes pasos iniciales en una teoría matemática.
Los componentes básicos para desarrollar una función en la teoría clásica de Fourier son las funciones trigonométricas. En la nueva teoría, estos componentes básicos cambian y se utilizan dilataciones y traslaciones de una función madre. Eso sí, esa madre necesita propiedades adecuadas para ser de utilidad. De todas formas, hay muchas opciones y se puede decidir la más apropiada en función del uso, lo cual ya es, en sí mismo, una ventaja en las aplicaciones.
Morlet le puso un nombre francés al nuevo objeto: ondelette. Posteriormente, cuando el término llegó al inglés, se convirtió en wavelet, que es la denominación con la que ha recorrido el mundo científico. Aunque muchos usuarios utilizan el préstamo tal cual (wavelet), existen términos adaptados a cada idioma: ondícula (esp.), ondeta (cat.), onduleta (port.), por ejemplo.
Imagen 3: Stéphane Mallat, Yves Meyer, Ingrid Daubechies y Emmanuel Candès han tenido una gran importancia en el desarrollo de la teoría de las wavelets y sus aplicaciones. (Fotografía: S. Jaffard – La lettre d’infos du CMLA, junio de 2017)El análisis tradicional de Fourier no detecta bien los grandes cambios de una función que se producen en un intervalo reducido, porque las funciones trigonométricas que utiliza como componentes no están localizadas. Las ondículas, en cambio, se localizan y se adaptan mejor para estudiar cambios drásticos de funciones. Además, conviene elegir la ondícula madre adecuada según el uso que le vayamos a dar. Esto puede tener un coste matemático mayor y, si es para aplicarlo, quizás también un coste económico, pero hará mejor el trabajo que queremos o necesitamos.
Sistemas de compresión WSQ y JPEG2000
La teoría de las ondículas, a diferencia de la teoría de las series de Fourier que le precedió, ha abordado al mismo tiempo el campo puramente matemático y las aplicaciones. Se comenzó a utilizar inmediatamente para el procesamiento de las señales y las técnicas habituales se adaptaron al nuevo campo. El salto de aquellos primeros pasos al mundo real no se hizo esperar. Es más, las aplicaciones han alimentado la propia teoría matemática, lanzando nuevos problemas.
El sistema de compresión WSQ (Wavelet Scalar Quantization) para las necesidades del FBI se inventó con ayuda de ondículas. Además, lo pusieron a disposición de todo el mundo, libre. Este sistema usa matemáticamente una pareja de wavelets madre, una para la descomposición y la segunda para la reconstrucción de la imagen. Básicamente, siempre se hace lo mismo para la compresión: proporcionar la información que queremos guardar mediante una receta de componentes básicos (en este caso, wavelets) y hacer 0 los coeficientes de componentes de menor relevancia. Así, en la información que se va a almacenar se obtienen muchos ceros; se han ideado medios para guardar de forma breve esas listas de ceros.
Imagen 4: para la compresión WSQ se utiliza una ondícula descubierta por la matemática Ingrid Daubechies.Sin embargo, el uso de las ondículas para la compresión no quedó ahí. El mismo grupo que inventó el JPEG para las fotografías, creó otro estándar a través de wavelets: JPEG2000. Este modelo también se utiliza en la compresión de huellas dactilares cuando se toman imágenes de 1000 puntos por pulgada, pero no solo para eso: JPEG2000 se utiliza tanto en el cine digital, como en las imágenes que toman los satélites o en el protocolo DICOM de imágenes médicas.
Fourier moderno vs. Fourier clásico
El análisis de Fourier se enmarcó en el campo de las matemáticas teóricas a lo largo del siglo XIX y principios del XX. Sin embargo, posteriormente, se descubrieron multitud de campos en los que podía aplicarse en el mundo real, y con el aumento de la capacidad de cálculo de los ordenadores, se ampliaron aún más las posibilidades: señales, sonidos, imágenes médicas, espectrometría, cristalografía, telecomunicaciones, astronomía, visión artificial, reconocimiento de voz, etc.
La teoría de las ondículas, el nuevo campo que hemos visto crear y desarrollar, ha dado un nuevo impulso a estas aplicaciones. En el caso mencionado, el de las huellas dactilares, ofrece mejores resultados que la vía clásica, pero cabe preguntarse ¿merecerá la pena utilizar siempre las wavelets en lugar de las funciones trigonométricas? No, decidiremos en función de lo que queramos hacer. Por ejemplo, en nuestras cámaras fotográficas utilizamos JPEG porque no merece la pena recurrir a otro sistema de compresión para hacer fotos normales. La nueva teoría complementa la anterior, no la sustituye.
En 2017 el matemático Yves Meyer fue galardonado con el mayor premio que existe actualmente en matemáticas, el Premio Abel, «por su trabajo fundamental en el desarrollo de la teoría matemática de las ondículas«. Y en 2020 Yves Meyer, Ingrid Daubechies, Terence Tao y Emmanuel Candès han sido premiados con el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2020, «por sus contribuciones pioneras y trascendentales a las teorías y técnicas matemáticas para el procesamiento de datos, que han ampliado extraordinariamente la capacidad de observación de nuestros sentidos y son base y soporte de la moderna era digital».
Para saber más:
En la red se puede encontrar más información sobre el tema. Estas son algunas de las fuentes que se pueden consultar:
- C. M. Brislawn, C.M. (1995). Fingerprints go digital. Notices of the American Matematical Society, 42 (11), 1278-1283.
- Web Mathouriste: Après Fourier, c’est encore du Fourier! (Hay abundante información sobre el análisis de Fourier, histórica en particular, en varias páginas del sitio web.)
- Web The Abel Przie: The Abel Prize Laureate 2017 – Yves Meyer.
Sobre el autor: Javier Duoandikoetxea es catedrático jubilado de Análisis Matemático en la UPV/EHU.
Este artículo se publicó originalmente en euskara el 19 de junio de 2019 en el blog Zientzia Kaiera. Artículo original.
El artículo Las huellas dactilares, el FBI y la teoría de Fourier modernizada se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
Entradas relacionadas:Zer ezkutatzen dute Bilboko itsasadarreko sedimentuek?
Bilboko itsasadarra Kantauri itsasoko estuariorik handiena izan zen garai batean. Bertan metatutako sedimentuen altuera oso aldakorra da: Areatzan, adibidez, 10 m ditu, eta Areetan 30 m.
Sedimentu gehienak duela 12.000 urteko azken klima aldaketaren aurretik ibaiak ekarritako legarrak dira; horien gainean, itsasoaren goraldiak hurrengo milurtekoetan sartutako harea dago eta, azkenik, azken 4.000 urte hauetan pilatutako lohiak, itsas mailaren aldaketarik gabeko garai batean.
Naturak emandako funtsezko bi elementuren gainean oinarritu zen Bilboko garapen ekonomiko itzela: burdin minerala, lehengaia; eta estuarioa edo portu naturala. Biak muturreraino ustiatu dira azken 700 urteetan.
1. ilustrazioa: Nerbioi ibaiaren eta haren inguruen geologiaren ezaugarriak. (Irudia: NorArte Studio)Itsasadarraren jabaria eta haraneko lurrak izan dira, gainera, XX. eta XXI. mendeetako industria jardueren eta hiriaren hazkundearen euskarri fisikoa. Itsasadarra, egun, sorkuntza guztiz artifiziala da. Dikeen artean harrapatu zuten eta ibilbidea moldatu zuten, nabigatzeko egokia izan zedin. XIX. mendean hasita, paisaia berri bat gailendu zitzaien gainerako guztiei: fabriketako kea, burdinbideak, hiriaren hazkunde itogarria… Hitz bitan, industriak ekarritako etenik gabeko mugimendua.
1854an itsasadarreko paduretan lehen labe garaiak eraiki zirenetik, inguruaren ezaugarri naturalak eraldatu zituen gizakiak, hiriaren, industriaren eta portuko jardueren garapenaren mesedetan. Jatorrizko estuarioaren tamaina murriztu zen eta jabaria okupatu zen, hiritik itsasoraino zihoan itsas kanal bat osatu arte (1885).
Azken 150 urteetan, kontrolik gabe isuri dira itsasadarrera meatzeetako, fabriketako eta etxeetako hondakinak. Horren ondorioz, ibaiaren ezaugarri fisiko-kimikoak narriatu egin ziren. Uretako oxigeno kontzentrazioa izugarri murriztu zen, egoera anoxikoak eragiteraino. Uraren kalitate mikrobiologikoa eskasa zen, eta sedimentuetan konposatu kimiko organiko eta inorganikoen kontzentrazio handiak pilatu ziren.
Garapen jasanezin horren eraginez, 1970eko hamarkadarako itsasadarra estolda nabigagarri bat zen, eta Europa osoko hiri kutsatuenetako bat zeharkatzen zuen.
Sedimentuen azterketa geologikoak arazoaren muntaren ikuspegi historiko bat ematen digu eta aukera ematen digu hiru zona definitzeko, gainazaletik beherantz:
- Mikrofaunarik gabeko aldi industrial bat, muturreko metal kontzentrazioekin eta mikrofosilik gabekoa, 1950eko hamarkadatik aurrera.
- Aldi industrial mikrofaunadun bat, non batera ageri baitira metal kantitate handiak eta mikrofosil ugariak, 1850etik 1950era.
- Industriaurreko aldi bat, metalen eta mikrofosilen kontzentrazio naturalak dituena, eta klima aldaketaren ondorengo milurtekoetan itsasoaren igoerarekin batera sortutako itsasadarrari dagokiona.
Alabaina, 1980ko eta 1990eko hamarkadetan nabarmen murriztu zen itsasadarrera botatako materia organiko eta gai kutsatzaileen kopurua, batik bat ingurumena babesteko politikak abiarazi zirelako, fabrika handi batzuk itxi zirelako isurketa sistemak hobetu zirelako, 1984an abiarazitako saneamendu integraleko plan instituzional baten bidez.
Epe luzeko monitorizazio-programek erakutsi zuten hobekuntza nabaria zela uraren ezaugarrietan, gainazaleko sedimentuen kalitatean eta ingurumen parametroetan. Horrez gain, metalen kontzentrazioek behera egin zuten oro har 1997tik eta 2003ra, kutsaduraren iturriak murriztu zirelako eta tratamendu biologikoa egiten hasi zirelako Galindoko araztegian, 2001ean.
Hobekuntza horiek gorabehera, 2003an itsasadarraren eremu zabalean baldintzak ez ziren biotaren garapenerako aproposak oraindik ere. 2009tik aurrera, ordea, organismoak nabarmen ugaldu eta zabaldu ziren. Horrela, estuarioaren beheko eremutik goikoa ere kolonizatu zuten. 2014rako, itsasadar guztira zabaldua zegoen espezieen indibiduo bizien kopuru esanguratsu bat.
2003ko geruza industrialaren gainean, organismoen dentsitate onak ditugu, bai eta metal kantitate hobetu baina aldakorrak ere. XXI. mendearen hasieran, aldaketa sozioekonomikoek ekonomia industrial batetik zerbitzu ekonomia baterako trantsizioa ekarri zuten, eta hondakin uren bidezko kutsadura murrizteko neurriak funtsezkoak izan ziren suspertze biologikorako. Jatorrizko ingurumen egoeratik urrun gaude oraindik, baina goiko azken sedimentu-geruza hau «eremu postindustrial» berri gisa defini dezakegu.
Bilboko itsasadarrean gertatzen ari diren ingurumen hobekuntzako prozesuekin batera, bere horretan dirauen herentzia negatibo bat dugu: sedimentuetan lurperatutako gai kutsatzaileen kantitate handiak. Aldaketa batzuk itzulezinak dira (adibidez, hiriaren eta industriaren okupazioaren ondorioz galdutako estuarioko jatorrizko ekosistemak). Beste batzuk, ordea, hasiak dira hobera egiten, hala nola ur eta sedimentuen kalitate geokimikoa eta komunitate biologikoen garapena.
Jalkitzen ari den sedimentu geruza berri horien jarraipen erregular batek informazio erabilgarria emango digu ingurumen kudeaketari buruzko erabaki egokiak hartzeko eta itsasadarraren leheneratzearen eta giza jardueren arteko oreka hauskorra mantentzen lagunduko du.
Egileez: Alejandro Cearreta EHUko Estratigrafia eta Paleontologia Saileko irakaslea eta ikertzailea da eta Maria Jesus Irabien EHUko Mineralogia eta Petrologia Saileko irakaslea eta ikertzailea da.
Itsasadarra eta bere inguru metropolitarra zientziaren eta teknologiaren begiez erakusten duten infografia bilduma batekin hasi zen “Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita / La Ría del Nervión a vista de ciencia y tecnología” proiektua. Abiapuntu horretatik, bideoak eta artikulu-sorta bat gauzatu dira, gizarteari itsasadarrari buruz dakizkigun gauza interesgarriak ezagutarazteko eta, oro har, bizi garen ingurua hobeto ulertzeko aukera emateko.
“Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita” artikulu-sorta:- Geologia, industrializazioa eta burdin mearen garraioa Bilboko itsasadarrean
- Zer ezkutatzen dute Bilboko itsasadarreko sedimentuek?
- Bilboko itsasadarreko fauna leheneratzea
- Bilbo Metropolitarreko Saneamenduko Plan Integralak, 40 urte
- Meatzeetatik portuetara, mineralen garraio tradizionala
- Itsasoko bizitza leheneratzea Bilboko Abran
- Planktona Bilboko itsasadarrean
- Aliron, aliron, Nerbioiko geologia
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Zorros (auto)domesticados
Dimitri Beliáyev fue un genetista que vivió y trabajó en una época y un país en los que la genética mendeliana era considerada una falsa ciencia. El lugar era Rusia y la época, el periodo durante el que Iósif Stalin regía los destinos de la Unión Soviética, las décadas centrales del siglo XX. Algunos genetistas pagaron su adhesión a la ciencia con duras penas de prisión, y alguno incluso con la muerte. Beliáyev, sin embargo, consiguió mantener su posición en el Departamento de Reproducción de Animales Peleteros gracias a que hacía pasar sus estudios como investigaciones de fisiología. En 1948, no obstante, fue cesado como director del Departamento. Tras la muerte de Stalin en 1953 las cosas mejoraron para los genetistas, y en 1958 empezó a trabajar en la División Siberiana de la Academia de Ciencias de la URSS, de cuyo Instituto de Citología y Genética fue nombrado director en 1963, cargo que ocupó hasta su muerte en 1985.
En el instituto desarrolló, junto con Lyudmila Trut, uno de los experimentos de más largo alcance en la historia de la biología, tanto por su duración (sigue en marcha), como por su contenido. Criaron zorros plateados (Vulpes vulpes) en cautividad, y de cada generación seleccionaban a los más mansos. En la décima generación un 18% de la progenie eran mansos, y en la vigésima ese porcentaje había llegado al 33%. Así, mediante un programa de reproducción selectiva de los más mansos consiguieron zorros plateados domesticados.
Lo más interesante del experimento de Beliáyev y Trut es que verificaron en los zorros domesticados la aparición de un conjunto de rasgos al que se denomina síndrome o fenotipo de domesticación. Es algo que se había observado en otras especies y que había sido descrito por el mismo Darwin. Los rasgos anatómicos propios del síndrome, aunque no aparezcan los mismos en todas las especies domesticadas, son los siguientes: orejas flácidas, pigmentación irregular (a veces en forma de motas), cara (u hocico) corto, molares más pequeños, cráneo más redondeado y pequeño, y cuerpo de menor tamaño. En la edad adulta retienen rasgos juveniles (fenómeno denominado neotenia) y son más fértiles. Además, tienen un umbral de reacción a los estímulos externos más alto y se asustan menos por la presencia de ejemplares de otras especies.
El síndrome de domesticación parece ser debido a déficits leves en el número de células de la cresta neural, una estructura característica del desarrollo embrionario de los vertebrados. Y, al parecer, ese déficit podría tener su origen en cambios de carácter epigenético en genes implicados en el desarrollo temprano de esa estructura embrionaria.
Durante prácticamente todo el último siglo, los zorros comunes han ido penetrando en grandes ciudades, no solo de Europa Continental, sino también de Gran Bretaña y Australia. En las últimas décadas su número se ha multiplicado y lo ha hecho gracias, principalmente, a los zorros urbanos. Se han adaptado a utilizar los residuos que, de una u otra forma, abandonan los seres humanos, y han perdido el miedo a acercárseles. Los raposos parecen haber iniciado una relación de comensalismo con las personas similar a la que, muy probablemente, condujo a la domesticación de los perros y, quizás, otras especies también. Seguramente por eso no tienen miedo a acercarse a los seres humanos. Y, tal y como hemos sabido este mismo año, han experimentado algunos cambios anatómicos compatibles con el síndrome de domesticación.
Si ese proceso está, efectivamente, en marcha, los zorros estarían experimentando su propia autodomesticación. No debería extrañarnos: al fin y al cabo, como los zorros, también los seres humanos nos hemos domesticado a nosotros mismos.
Fuentes:
Anastasiadi D., Piferrer F. (2019): Epimutations in developmental genes underlie the onset of domestication in farmed European sea bass. Molecular Biology and Evolution DOI: 10.1093/molbev/msz153
Dugatin L. A., Trut L. (2017): How to Tame a Fox (and Build a Dog) The University of Chicago Press.
Parsons K. J. et al (2020): Skull morphology diverges between urban and rural populations of red foxes mirroring patterns of domestication and macroevolution. Proceedings of the Royal Society B. 28720200763
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 Zorros (auto)domesticados se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
Entradas relacionadas:Asteon zientzia begi-bistan #315
COVID-19aren txertoaren proba klinikoak eten dituzte Oxford Unibertsitateak eta Astrazenecak saio klinikoen III fasean, Elhuyar aldizkarian irakur daitekeenez. Badirudi partaideetako batek osasun-arazo larriak izan dituela. Dena den, adituek esan duten moduan, honek erakusten du txertoak garatzeko prozedura gardena eta fidagarria dela. Oraindik, beste zortzi hautagai daude III fasean.
COVID-19aren txertoa iristen denean, etikoki banatzeko proposamen bat egin dute nazioarteko etika-adituen talde batek, Osasunaren Mundu Erakundearen babesa duela. Bi aukera daude mahaigainean: alde batetik, dosiak herrialdeek duten populazioaren proportzioan jasotzea eta bestetik, adinekoek eta osasun-langileek lehentasuna izatea. Xehetasun gehiago Elhuyar aldizkarian dituzue irakurgai!
COVID-19aren inguruko informazio eguneratua ekarri digu beste behin Koldo Garciak. Karaktere gutxitan dena azaldu digu. Ezin duzue hau galdu!
COVID-19a dugu begi-bistan, baina ezin dugu ahaztu gripearen sasoia hastear dagoela. Une egokia da horri buruz gehiago jakiteko!
Koronabirusaren sintomak luzaroan dituzten gaixoak elkarrizketatu dituzte honetan. Horien artean dago Irantzu Espartza. Berrian kontatzen duenez, martxoan gaixotu eta sendatu zen, baina maiatzean berriro agertu zitzaizkion sintomak eta geroztik, bereziki, muturreko nekea du.
IngurumenaIngurumen kutsadurak zortzi heriotzatik bat eragiten du Europan, Europako Ingurumen Agentziak argitaratutako txosten baten arabera. Airearen poluzioa da eragile nagusia: 400.000 heriotza eragiten ditu. Haren atzetik: kutsadura kimikoa, akustikoa eta klima aldaketa. Berrian aurkituko duzue informazio gehiago.
Energia berriztagarriek meatzaritzaren bitartez lortzen ditu ere bere osagaiak eta Queenslandeko Unibertsitateko (Australia) ikertzaileek meatzaritza horrek bioaniztasunean duen eta izango duen inpaktua kalkulatu dute. Ikusi dute munduan 50 milioi kilometro karratu egokiak izan daitezkeela meatzaritza egiteko. Horretaz gain, baliabideak zeintzuk diren identifikatu eta euren erabilgarritasunari erreparatu diote.
AstrofisikaTxinako Espazio Administrazio Nazionalak (CNSA) ilargira bidali zituen Chang’e 4 espazio-ontzia eta Yutu 2 ibilgailua. Azken honen radarrari esker, lehen emaitzak jaso dituzte. Ilargiaren historia geologikoa ezagutu nahi? Ez galdu Elhuyar aldizkariak eman dizkigun datuak!
KimikaAbuztuaren 4an Beiruten gertatutako eztandari buruz irakurtzeko aukera izango duzu artikulu honetan. Zehazki,leherketa hori zergatik gertatu zen ulertzeko abagunea dugu. Amonio nitratoaren eraginez gertatu zen. Baina, zer da, beraz, amonio nitratoa?
MikrobiologiaIkerketa batek dio tenperaturen gorakadaren arabera hedatuko direla Sahara azpiko Afrikan eltxoek transmititzen dituzten gaitzak. Adibidez, malariak behera joko du, baina dengea eta chikungunya bezalako gaitzek gora joko dutela aurreikusi dute ikertzaileek, batez ere hirietan. Elhuyar aldizkariak azaldu dizkigu xehetasunak.
GeologiaXIX. eta XX. mendean zehar, Bizkaiak garapen ekonomiko, teknologiko eta soziala bizi izan zuen. Izan ere, garapen erraldoi horren atzean bazeuden faktore batzuk, hala nola ekonomia eta legeria baldintza egokien sorrera, eskulan ugaria eta merkea, meatzaritzaren arloko enpresa garapena eta batez ere, ezaugarri ekologiko oso egokiak. Azken ezaugarri horren azalpenari heldu dio Alex Francok honetan. Ez galdu!
NeurozientziaPentsamenduak bizio sistematikoen eragin handia du. Adibide batzuk eman dizkigute testu honetan. Esaterako, gainerakoen iritzietan hautematen ditugu isuriak edo joerak, baina ez gureetan. Efektu horrek badu izena: puntu itsuko aurreiritzia. Beste bat: statuquo izenekoa. Beste modu batera esanda: gauzek bere horretan jarraitzea nahi dugu.
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Asteon zientzia begi-bistan igandeetako atala da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna erreparatuz, Interneteko “zientzia” antzeman, jaso eta laburbiltzea da gure helburua.
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Egileaz: Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.
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Joaquín Sevilla – Naukas P4K 2019: Lo que esconden unos champiñones al ajillo
Las leyes científicas se cumplen en todas partes y en todo momento, por eso son leyes. Esto incluye el cocinar unos champiñones al ajillo. Nos lo explica Joaquín Sevilla, doctor en físicas, profesor de tecnología electrónica y director de área de Cultura y Divulgación en la Universidad Pública de Navarra (UPNA).
La conferencia se impartió dentro del marco del festival Passion for Knowledge 2019 (P4K) organizado por el Donostia International Physics Center (DIPC).
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus
El artículo Joaquín Sevilla – Naukas P4K 2019: Lo que esconden unos champiñones al ajillo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
Entradas relacionadas:Ezjakintasunaren kartografia #319
Gaixotasun neurodegeneratiboetan ohikoak diren amiloide plaken irregulartasunak aztertzea ahalbidetzen du mikroskopia metodo berri batek. Ohiko piezekin egina eta kode irekia du gainera. Rosa García- Verdugoren A microscopy method to look at amyloid protein structure
Gilaren urpekuntziaren txisteak zioen: “kolorea ondo, baina ez du flotatzen”. Osasun materiala transportatzeko dronak erabiltzearen ideia oso ona da, bereziki muturreko lekuetan, baina praktikoa izateko limitazio gehiegi ditu. Julián Estévez-en The limitations of drones for medicine delivery
Informazio esperimental ez osoa duten fenomenoetan ezinbesteko dira lehen printzipioen simulazioak. Hidrogeno metalikoa, esaterako. DIPCkoek jakin dute fase honetan infragorriari gardena dela, metal beltza dela. Black metallic hydrogen due to proton quantum fluctuations
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Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.
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Cómo garantizar la seguridad del suministro eléctrico en España sin nucleares ni carbón
Investigadores de la UPV/EHU y el BC3 han proyectado la evolución que tendrán la demanda y la generación eléctrica en España en las próximas décadas; se considera un futuro sin energía nuclear ni proveniente del carbón, y con mayor peso de fuentes renovables. Han simulado la seguridad de suministro en ese escenario y proponen que, entre otras medidas, las centrales hidroeléctricas podrían ayudar a mitigar el riesgo de falta de suministro que pudiera darse.
Embalses de La Serena y Orellana (parte superior derecha) en Badajoz (España)Los investigadores del Instituto de Economía Pública de la UPV/EHU y el BC3, el Centro Vasco contra el Cambio Climático, llevan varios años colaborando en el estudio y proyección de lo que se conoce como seguridad del suministro eléctrico en España. El país es una “isla eléctrica”, debido a su escasa interconexión con los países vecinos, característica clave para hacer una proyección de la demanda y la capacidad de generación y suministro que tendrá España en las próximas décadas. Esto les ha permitido modelar el nivel de seguridad del suministro, y evaluar cómo cambiará esa seguridad en función de las fuentes de electricidad que se vayan impulsando o abandonando.
Partiendo de valores conocidos de consumo y generación eléctrica, el grupo de investigadores ha desarrollado un modelo mediante el que han podido proyectar la evolución de estas dos variables en los años 2020, 2030, 2040 y 2050. “Otros autores han realizado proyecciones del consumo eléctrico, y apuntan a que este consumo irá creciendo década a década, algo más de un 1 % cada año. En cuanto a las fuentes de electricidad, en los próximos 10 años las proyecciones indican que la electricidad proveniente del carbón y la nuclear sufrirán un recorte considerable, y ya en 2040 estas dos tecnologías dejarán de operar”, comenta José Manuel Chamorro Gómez, investigador del Instituto de Economía Pública de la UPV/EHU. La capacidad de generación que se perderá se compensará con un aumento de energías renovables. Es más, “la capacidad del total de centrales renovables que se pondrán en marcha será mayor que la ya instalada de generación no renovable, pero todo parece indicar que la seguridad de suministro se verá afectada”, añade el investigador.
La naturaleza propia de las fuentes renovables de electricidad introduce en el sistema incertidumbre, intermitencia e incapacidad de gestión, lo que eleva el riesgo de que una fracción de la demanda de electricidad se quede sin cubrir por las fuentes disponibles, haciendo el suministro menos seguro. “Ahora mismo el sistema existente no garantiza el 100 % del suministro en cualquier escenario, pero en nuestros modelos hemos visto que la fracción potencialmente no cubierta será mucho mayor en el futuro, y esa falta de suministro se dará con una frecuencia mayor”, detalla el investigador.
Los investigadores han estudiado en detalle las posibilidades que ofrece una fuente de energía renovable que se presta a una gestión más flexible: la hidráulica. “Las centrales hidroeléctricas pueden ser moduladas por las personas responsables de su gestión, y pueden regular el flujo de agua hacia la turbina en todo momento, algo que sin duda aliviaría en parte el riesgo de falta de suministro. Es más, aquellas centrales hidroeléctricas con turbinas reversibles desempeñan una doble función: además de aumentar la generación eléctrica en los momentos de mayor demanda, cuando esta es baja pueden utilizar la turbina para bombear agua hacia la parte superior de la presa (consumiendo energía), y así acumular agua que poder utilizar para generar electricidad nuevamente cuando vuelva a aumentar la demanda. Según hemos comprobado, esto aliviaría hasta cierto punto el riesgo de no poder responder a la demanda de electricidad en los momentos en los que esta crece”, argumenta.
No obstante, los autores también mencionan los aspectos medioambientales que deben ser tenidos en cuenta a la hora de plantear y planificar el uso y gestión de las centrales hidroeléctricas: “Desde el punto de vista de generación eléctrica, el agua constituye un recurso, pero, claro, este recurso está en un contexto. El impacto que las centrales y las presas tienen en las cuencas de los ríos es innegable. Por tanto, las administraciones o los agentes que están por encima de quien opera las centrales son quienes tienen que marcar las reglas de juego, y estas reglas tienen que ser claras, en cuanto a caudales ecológicos, frecuencias de descarga y demás parámetros”, opina Chamorro.
Además del recurso de las centrales hidroeléctricas, el investigador enumera otra serie de medidas que se podrían tomar para atender plenamente a la demanda, y así garantizar la seguridad de suministro: “Por un lado, hay mucha investigación en temas de almacenamiento de electricidad. Si consigues un sistema de almacenamiento, donde, digamos, acumulas la electricidad que ha generado el viento en un tramo horario con escasa demanda, tendrás forma de utilizarla cuando sí sea necesaria. O impulsar a los consumidores a hacer uso de sus electrodomésticos en las franjas horarias en las que el precio de la electricidad es más bajo. O incluso los coches eléctricos podrían abastecer en un momento dado de electricidad a la red, para complementar el suministro. Se está avanzando en diferentes aspectos para alcanzar un sistema donde los picos de demanda estén lo más cubiertos posible”, concluye.
Referencia:
Luis M. Abadie, José M. Chamorro, Sébastien Huclin, Dirk-Jan van de Ven (2020) On flexible hydropower and security of supply: Spain beyond 2020 Energy doi: 10.1016/j.energy.2020.117869
Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa
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Entradas relacionadas:Ane Zabaleta: “Uraren plangintza eta lurraren antolamendua, biak bat joan behar dira” #Zientzialari (138)
Ur-sistemak ulertzen saiatzen garenean, ura prezipitazioetatik lurrera sartzen denetik lurruntzean irteten denera arte aztertu behar dugu. Gainera, sistema hauek ikertzean ez ditugu iturburu edo ibai konkretuak analizatzen, akuiferoak edo ibai arroak baizik.
Ur-sistemak ezagutzea oso baliagarria izan daiteke lurraldearen erabilera eta ziklo hidrologikoen artean dagoen erlazioa ulertzeko, adibidez. Izan ere, landareek, basoek edo larreek esaterako, ur kantitate desberdinak kontsumitzen dituzte.
Gai honetan sakontzeko Ana Zabaletarekin bildu gara. Ane, UPV/EHUko Hidroingurumeneko Prozesuak ikerketa-taldeko ikertzailea da eta Zientzia Fakultateko Geodinamika Saileko irakaslea.
“Zientzialari” izeneko atal honen bitartez zientziaren oinarrizko kontzeptuak azaldu nahi ditugu euskal ikertzaileen laguntzarekin.
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La mielitis transversa: el embotellamiento inflamatorio de la médula espinal
Diego Clemente
Funete: Wikimedia CommonsLa empresa farmacéutica AstraZeneca ha pausado el ensayo clínico de la vacuna contra la COVID-19 que desarrolla junto a la Universidad de Oxford debido a un evento adverso serio aparecido en uno de los participantes. Aunque no se ha confirmado la naturaleza clínica de tal evento, el New York Times ha revelado que podría tratarse de mielitis transversa. ¿Qué es esta enfermedad?
La palabra mielitis ya nos indica que es una enfermedad neurológica, en la que se inflama la médula espinal. Por otro lado, transversa indica que afecta de manera completa –es decir, bilateral, tanto al área derecha como a la izquierda– a un segmento concreto de la médula.
Al igual que en la esclerosis múltiple, esta inflamación suele conllevar desmilienización. En otras palabras, se elimina la capa lipídica que envuelve los axones de las neuronas lo que, en consecuencia, produce fallos en el impulso nervioso. En la esclerosis múltiple este proceso no suele ser completo ni afectar a un único segmento de la médula, y también se ve afectada la mielina del cerebro.
La mielina es una adquisición evolutiva del sistema nervioso central que sirve para que el impulso nervioso se transmita a una alta velocidad sin necesidad de tener un axón muy grueso. Esto permite tener muchos axones más finos en un pequeño espacio. Gracias a ella podemos sentir y enviar órdenes a los músculos u órganos en milésimas de segundo, algo muy útil ante un peligro inminente o cuando tenemos que hacer varias cosas a la vez. A veces, la velocidad es un factor importante para poder sobrevivir o para destacar sobre otros individuos.
En el caso de la mielitis transversa, la desmielinización del segmento concreto de la médula puede tener una causa sospechada o no. Aunque se han descrito casos de esta enfermedad tras procesos de vacunación, un buen número de los casos de mielitis transversa son posteriores a una infección viral, o a una invasión bacteriana.
En ese caso, podría ser el propio invasor quien ataque a la mielina y ser el disparador de la desmielinización. Pero también puede ser la consecuencia del ataque inmunitario al microorganismo invasor, con lo que sería la propia respuesta del sistema inmune la causante de la desmielinización. En este caso, hablaríamos de un fenómeno de autoinmunidad.
¿Qué quiere decir esto? Pues que nuestras propias defensas atacan a nuestro organismo, sin conocerse muchas veces la causa concreta que les impulsa a hacerlo. En la mielitis transversa, no está claro aún si es una o ambas razones la que la causan. También puede estar asociada a otras patologías autoinmunes o incluso a determinados tumores. Pero hay que destacar que, en la mayoría de los casos, la mielitis transversa no tiene una causa sospechada, denominándose en ese caso como idiopática. Finalmente, hay que apuntar que también se ha descrito algún caso de mielitis transversa asociada a la COVID-19.
Otro aspecto a tener en cuenta en esta mielitis viene dado por el apellido de la enfermedad: transversa. No en todas las mielitis transversas se afecta el mismo segmento de la médula. Este aspecto es crucial para saber el grado de afectación de la persona con esta enfermedad.
¿Qué pasa cuando se ve afectado por completo un segmento de la médula espinal?
La médula espinal tiene muchas neuronas en su interior, las motoneuronas, que mandan órdenes a los músculos. También reciben muchos axones de neuronas sensitivas alojadas en los ganglios espinales y cuya información sensorial de músculos u otros órganos hace una primera parada en la propia médula espinal sobre las denominadas interneuronas quienes, a su vez, se comunican con las motoneuronas. De hecho, ambas señales, la de envío de órdenes y la de recepción de sensaciones, se integran y ordenan en la médula espinal.
Dependiendo del nervio espinal del que vengan o hacia donde vayan, el ordenamiento y procesamiento de esta información se hace a un nivel u otro de la médula espinal. Por ello, de manera general podemos decir que los segmentos cervicales participan en integración de información de cuello y músculos de la respiración, los torácicos del torso y parte de los brazos, los lumbares, las caderas y piernas, y los sacros, la ingle, los dedos de los pies y parte de las piernas.
Pero no pensemos en la médula espinal como un conjunto de anillas colocadas una encima de otra que no se comunican entre sí, sino que hay comunicación entre unos segmentos y otros, también a través de axones, también con mielina.
Para más complicación, la médula espinal es una gran autovía de paso de información desde todas las partes del cuerpo al cerebro y desde este a la médula y después a los órganos y músculos de nuestro cuerpo. Los carriles de la autovía son los axones de las neuronas, los vehículos los impulsos nerviosos, y la mielina sirve para que señales del cerebro lleguen a la punta del pie y viceversa muy rápidamente.
Por ello, cuando todo un segmento de la médula espinal se ve afectado por la mielitis transversa, no solo se afectan los músculos u órganos a los que envía y de los que reciben información las neuronas de esa parte concreta, sino que se ve afectada la intercomunicación entre segmentos, sobre todo con los segmentos por debajo de este y, algo muy importante, se ve muy afectada la movilidad en la gran autovía de impulsos nerviosos hacia o procedentes del cerebro.
Por esta razón, si la afectación medular es en los niveles más cercanos al cuello, el embotellamiento nervioso será mucho mayor y afectará a todos los segmentos inferiores al mismo, mientras que si es en la zona sacra se verán afectados menos segmentos de la médula y los síntomas serán menores. Normalmente, en la mielitis transversa se suele ver afectada la zona torácica, la de la parte alta de la espalda.
Síntomas y pronóstico variable
De ahí que los síntomas de la mielitis transversa varíen entre personas, aunque de manera más habitual son dolor, modificaciones en la sensibilidad y percepción de sensaciones aberrantes como hormigueos, parálisis de las extremidades (brazos o piernas dependiendo del segmento afectado), que pueden llegar incluso a ser causantes de una paraplejia y, en muchas ocasiones, afectación de la vejiga y de los intestinos, lo que afecta de manera importante a la vida diaria de las personas.
Al contrario que en la esclerosis múltiple, en la mielitis transversa se suele dar un único episodio sintomático del que la persona se puede recuperar completa o parcialmente, o de la que, lamentablemente, no puede recuperarse. Aproximadamente se calcula en un tercio cada una de las tres posibilidades.
Hoy en día no existe tratamiento curativo para la mielitis transversa, aunque normalmente se aplican corticoides al paciente para reducir la inflamación de la misma.
En la actualidad se investiga en conocer la causa de esta patología y en buscar terapias que ayuden a regenerar lo dañado por la inflamación. De lo que no hay duda, y de eso sabemos y mucho en el Hospital Nacional de Parapléjicos, es de que los pacientes cuya médula espinal está afectada se ven muy beneficiados por una buena rehabilitación, adecuada y específica a las partes del cuerpo que sean coordinadas por el segmento desmielinizado, pero también por los posteriores, así como por la comunicación con el cerebro. De ahí que sea tan importante la existencia de centros como el nuestro, donde, además de los músculos, se rehabilita la mente, la sexualidad, y se ayuda a afrontar la nueva vida de cada persona.
Sobre el autor: Diego Clemente es Investigador Principal del Laboratorio de Neuroinmuno-Reparación del Hospital Nacional de Parapléjicos
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.
El artículo La mielitis transversa: el embotellamiento inflamatorio de la médula espinal se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.
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Energia berriztagarriek meatzaritzaren bitartez baino lortu ezin daitezkeen osagaiak behar dituzte, eta, horretarako, lurra zulatu behar da ezinbestean. Ikertzaile talde batek meatzaritza horrek bioaniztasunean duen eta izango duen inpaktua kalkulatu du.
1. irudia: Zibilizazioaren hastapenetatik zabalduta dago meatzaritza, baina orain mundu osora hedatu da, baita bioaniztasunaren ikuspuntutik garrantzi handikoak diren guneetara ere. (Argazkia: Dominik Vany / Unsplash)Gutxi dira munduan meatzaritzatik kanpo geratzen diren eremuak, eta gutxiago izango dira etorkizunean. Eskurago dauden mineralak agortzen diren heinean, leku zailagoetan bilatu beharra dago. Horren adibide da Citronen fiordoan (Groenlandia) dagoen nikel meatzea. Globalizazioaren paradoxak, Australiako enpresa bat dago munduaren beste puntan dagoen proiektuaren atzean, txinatarren laguntza ekonomikoarekin. Urte batzuk daramatzate munduan iparrekoen dagoen meatze horri etekina atera nahian, baina ez da kontu erraza. Ez da, inolaz ere, proiektu bakarra; Groenlandia osoa urratu gabeko baliabideen paradisua da, eta bertako biztanleek urteak daramatzate eztabaida etiko baten erdian: Danimarkatik datozen laguntzen bidez bizitzen jarraitu ala horiei uko egin eta independentzia eskuratu, bertako baliabideak kanpotarrei salduta.
Groenlandian bezala, munduko leku askotan meatzaritza proiektuek eta natura basatiak talka egiten dute, eta arazoak luze joko du. Ez pentsa mineralen beharra petrolioan eta ikatzean oinarritutako ekonomia zahar baten oroimena denik. Are gehiago, bidean den ekonomia berriak mineralekiko duen dependentzia ekonomia zaharrak zuena baino handiagoa izango da.
Queenslandeko Unibertsitateko (Australia) ikertzaileek talka horri zenbakiak jarri dizkiete. Horretarako, mundu osoan zehar meatzaritzari lotutako 62.381 toki kontuan hartu dituzte: oraindik martxan jartzekoak direnak, martxan direnak edota dagoeneko itxita dauden instalazioak. Jomugan duten baliabidearen arabera sailkatu dituzte ustiaketak, energia berriztagarrietarako beharrezkoak diren metalak eta mineralak ote diren jakiteko. Ondoren, gune horietatik gertu dauden naturaguneen egoerari erreparatu diete. Horretarako, puntu bakoitzaren inguruan 50 kilometroko erradioa duen zirkulu bat marraztu dute, eta bertan dagoen bioaniztasunaren egoera jaso dute.
Nature Communications aldizkarian argitaratutako analisi batean ikusi dute munduan 50 milioi kilometro karratu egokiak izan daitezkeela meatzaritza egiteko. Horrek munduko lur idorraren %35 suposatzen du, Antartika alde batera utzita. Eremu horien %82 energia berriztagarrietarako beharrezkoak diren materialen jatorri dira. Horietatik, %12 babestutako eremuak dira, %7 bioaniztasunerako gako dira, eta %14 eremu basatiak dira.
Baliabideei dagokienez, orotara 40 bat kontuan hartu dituzte, guztiak energia berriztagarrietan erabiltzeko modukoak. Adibidez, litioa, grafitoa eta kobaltoa baterietarako beharrezkoak dira; zinka eta titanioa, energia eoliko eta geotermikorako; eta kobrea, nikela eta aluminioa erabilera sorta zabal batean erabilgarriak dira.
Laura Sonter ikertzaileak nabarmendu du energia berriztagarriek erregai fosilek baino materialen kontsumo handiagoren beharra dutela, eta, hortaz, aurreikusi daitekeela material horien kontsumoa indartuko dela datozen hamarkadetan. Ez da susmo hutsa: Munduko Bankuaren kalkuluen arabera, halako materialen ekoizpena %500 handituko da 2050. urtearen bueltan.
2. irudia: Mapa batean marraztu dute energia berriztagarrietan erabiltzeko modukoak diren meatzeen dentsitatea, materialaren arabera: funtsezko mineralak direnean, urdinez; bestelako mineralak direnean laranjaz. Mineral mota biak jomugan dituzten ustiategiak, arrosaz. Kolorearen bizitasuna meatze-dentsitatearen araberakoa da. (Irudia: Nature Communications – Juanma Gallegok euskaratuta)3.000 milioi tona beharrezkoak izango dira mende honetan batez besteko tenperaturek 2 ºC baino gehiago ez igotzea nahi badugu. Gaur egun mundu mailan mix energetikoaren %17 lortzen da energia berriztagarrien bitartez —Europako Batasunak 2030. urtean portzentajea gutxienez %27 izatea nahi du—, eta aditu gehienak bat datoz: portzentaje hori handitu beharko da klima aldaketaren ondorioak arintzeko. Gauzak horrela, martxan jartzen ari diren meatze berri gehienak (%84) material hauek dituzte jomugan. Orain jardunean ari diren meatzeen kasuan, berriz, portzentajea %73 da.
James Watson ikertzailearen esanetan, orain arte faktore hau ez da kontuan hartu nazioarteko klima politiketan, ez behintzat “modu serioan”. Horregatik, gaiaren haritiko “plangintza estrategiko” bat garatu behar delakoan dago.
The Conversation hedabidean idatzitako artikulu batean adituek ikertutako gaian sakondu dute. Lerroburua bera laburpen guztiz argigarria da: “Energia berriztagarriek mundu naturala salba dezakete; baina, kontuz ibiltzen ez bagara, kalte egin ahal diote ere”.
Australiaren adibidea jarri dute ikertzaileek. Herrialde horrek munduko litioaren erdia ekoizten du, eta lur arraroak dituzten herrialdeen artean, seigarrena da. Baina, modu berean, arriskuan dauden espezie asko ere badira bertan, eta baita bizimodu tradizionala mantentzen duten komunitate indigenak ere.
Ohartarazi dute askotan leku zaurgarrietarako egiten diren kontserbazio planetan ez direla kontuan hartzen meatzaritzari lotuta agertu daitezkeen arriskuak. Hortaz, arrisku horiei aurre egiteko estrategiak prest edukitzeko gomendioa egin dute.
Ohi bezala, artikuluak txaloak jaso ditu, baina baita kontrako iritziak ere, The Conversation atarian bertan, sare sozialetan edota Science Media Centre bezalako guneetan irakur daitekeenez. Gehien kritikatutako irizpidea meatze baten eragin potentziala 50 kilometrokoa izatea da. Gurera ekarrita, horrek esan nahiko luke ontzat jo dutela Amurrion kokatutako meatze batek Urdaibaiko edota Urkiolako bioaniztasunean eragina izan dezakeela.
Erreferentzia bibliografikoa:Sonter, L.J. et al. (2020). Renewable energy production will exacerbate mining threats to biodiversity. Nature Communications, 11, 4174. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-17928-5
Egileaz:Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.
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