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Foto: Laura Ockel / Unsplash

Las propiedades de los semiconductores tipo n y tipo p eran bien conocidas al final de la Segunda Guerra Mundial en 1945. Este conocimiento se debía, en no poca medida, al considerable esfuerzo de investigación que supuso el desarrollo de la electrónica en general y del radar en particular.

En 1947, tres investigadores de los Laboratorios Bell en Nueva Jersey (EE.UU.) llevaron la idea del diodo n-p un paso más allá. William Shockley, Walter Brattain y John Bardeen colocaron dos diodos de germanio de forma consecutiva, un diodo n-p al lado de un diodo p-n, compartiendo el semiconductor tipo p. Descubrieron que se podía hacer que el dispositivo permitiera el paso de la electricidad o que resistiera, es decir, que bloqueara el paso de electricidad, dependiendo de la carga aplicada a la capa central de semiconductor tipo p. Esta clase de dispositivo se denomina transistor bipolar n-p-n [1]. Un transistor bipolar p-n-p también es viable. [2]

Una réplica del primer transistor. Fuente: Wikimedia Commons

A principios de la década de 1960, a medida que los transistores basados en silicio se hacían más pequeños, fiables y baratos de fabricar, comenzaron a reemplazar los tubos de vacío más voluminosos y costosos que se usaban para amplificar voltajes, por ejemplo en sistemas de sonido estéreo, en televisores o radios [3], y como dispositivos de conmutación y gestión lógica en ordenadores. Shockley, Bardeen y Brattain recibieron el Premio Nobel en 1956 por un invento que pronto lanzaría la revolución en la electrónica computacional. [4]

La revolución en la electrónica computacional se aceleró también gracias a una guerra: la Guerra Fría. La necesidad de componentes electrónicos miniaturizados para los nuevos misiles llevó al desarrollo del circuito integrado. En 1958, Jack Kilby, de Texas Instruments, desarrolló la idea de integrar transistores y los circuitos relacionados en un solo chip de silicio.

Un año después, la Fairchild Semiconductor Corporation puso en práctica la idea desarrollando el método para integrar los elementos separados en el chip. En 1971 la recién formada Intel Corporation introdujo el primer circuito de microprocesadores integrado. Los continuos avances en el diseño de microprocesadores y las técnicas de fabricación permitieron la producción en masa de microprocesadores para ordenadores personales, teléfonos móviles, automóviles, robots industriales e incluso tostadoras, frigoríficos y muñecas «parlantes». A principios de la década de 2000, Intel y sus competidores podían colocar hasta 42 millones de transistores microscópicos en un solo chip de silicio, dos centímetros cuadrados. En 2019 el Epyc Rome de AMD contiene 39.540 millones de transistores [5].

Notas:

[1] Simplificando, y porque puede resultarte útil, el nombre de transistor viene de que puede actuar como transmisor o resistor de la corriente eléctrica.

[2] También hay otro tipo diferente de transistor, conocido como el «transistor de efecto campo», que funciona con el mismo principio general.

[3] Su efecto fue tan grande que se popularizó la sinécdoque de llamar transistor al radiorreceptor basado en transistores.

[4] Los tres se llevaban como el perro y el gato y tiró cada uno por su lado mucho antes del premio. Bardeen se fue a la Univisidad de Illinois en Urbana-Champaign para seguir con sus elucubraciones teóricas en materia condensada. Terminaría recibiendo otro premio Nobel de física por la teoría BCS de la superconductividad. Brittain siguió en Bell he hizo investigaciones aplicadas a sistemas biológicos. Y, finalmente, Shockley se mudó a la Universidad de Stanford, y desde ella sentó las bases para el desarrollo de las industrias de Silicon Valley en los alrededores de la universidad. Muchas de las compañías originales del valle (incluida Intel) fueron fundadas por personas que originalmente habían trabajado con Shockley.

Bardeen, Shockely y Brattain. La foto tiene su aquel sabiendo lo que ocurría entre los tres. Fuente: Wikimedia Commons

[5] Transistores MOSFET, esto es, transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico.

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

El artículo Juntando semiconductores: historia del transistor se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Juntando semiconductores: el diodo n-p
2. Juntando semiconductores: LEDs y rectificadores
3. Semiconductores

Arturo Apraiz Plaka-tektonikaren eredua Meso- eta Neo-Arkearrean zehar (3.2 eta 2.5 Ga) garatu zela baieztatzeko hainbat datu geologiko daude. Plaka-tektonikak, jada, sekretu gutxi ditu geologoentzat (Apraiz, 2004), baina nolakoa zen Lurraren eredu tektonikoa horren aurretik? Hori ez dago hain argi, eta ondoren aipatzen dena azkeneko ereduen laburpena baino ez da. Eguzki-sistemako Lurraren antzeko planetek ez dute plaka-tektonikarik, baina egitura bolkanikoak eta deformazio-egiturak erakusten dituztenez, plaka-tektonika ez den beste ereduren bat izan beharko dute, agian Lurrak zeukanaren antzekoa.

Planeta gehienentzat aktibitaterik gabeko estalkiaren eredua (stagnant lid tectonic mode) iradoki izan da (1. irudia). Barne-tenperatura oinarri harturik, bereizi egiten dira, fusiorik gabeko planeta hotzak edo jarduera bolkanikorik gabeko estalkiak (cold stagnant lid) eta, bestetik, jarduera bolkanikodun eta deformazio tektonikodun estalkiak edo planeta beroak. Planetaren barne-tenperatura zenbat eta handiagoa izan, bolkanismoa gero eta prozesu eraginkorragoa da bero-transferentziarako.

Planeta batean barnetik azalerako bero-transferentzia prozesu igneoen bitartez baino gertatzen ez denean, “bero tutu eredua” duela esan ohi da. Io-n, Jupiterreko satelitean, eredu hori nagusitzen dela dirudi, eta jatorrizko Lurraren zenbait ezaugarri geologiko azaltzeko ere erabil daiteke. Bero-tutuaren ereduan bolatilen desgasifikazioaren edo magmen igoera-prozesuen eraginez gara daitezke litosferaren azalean topografia eta deformazio tektonikoak.

Planetaren bero-transferentzian prozesu igneoen eragina murriztu ahala bero-tutuaren ereduak indarra galtzen du eta nagusitu egiten da geologikoki aktiboa den plaka-bakarreko eredua. Marte da horren adibidea, azalean bero-tutu ereduarekin azaldu ezin diren egitura bolkanikoak erakusten baititu. Marteko egitura bolkanikoen morfologia, anomalia grabimetrikoak eta topografia luma gorakorren ondorio direla dirudi. Eredu horrek deformazio-egiturak eta aldaketa topografikoak ere eragin ditzake, eta Lurraren hasierako eredu tektoniko bera izan daitekeela iradoki izan da.

Beste alde batetik, jatorrizko planeta bero batetik abiatuz gero, litosferaren hozketak deformazio tektonikoa eragin dezaketen kontrakzio termikoa eta esfortzu termikoak eragiten ditu. Horrela azaltzen dira, adibidez, Ilargian eta Merkurion identifikatutako zenbait egitura. Era horretako deformazio tektonikoak planeten lehendabiziko fase geologikoetan baino ezin dira agertu. Artizarrerako, aldiz, esfortzu tektoniko termikoak iradokitzen dira, planetaren azaleko aldakortasun termikoa hain baita handia (100°C-tik gora) non azaleko deformazio tektonikoa eragin dezakeen.

1. irudia: Mantuaren konbekzioari buruzko eredu numerikoen ondorioak (iso-tenperatura irudi gisa, tenperaturen zehar-ebaki gisa eta esfortzu baxuko (grisa) eremu eta esfortzuen pilaketa (horia) eremu gisa aurkeztuta). (Irudia: Lenardic 2018-tik eraldatuta)

Eredu horiek guztiak Lur planetan nolabaiteko eragina izan badute hasierako milioi urteetan zeuden baldintza fisiko-kimikoetan izango zen. Baina Lurrean plaka-tektonikoaren eredua nagusitu ahal izateko, gutxienez 1.500 Ma behar ziren, eta, tartean, Lurrak beste era batera jokatuko zuen. Tarte horretarako, bi dira gaur egun iradokitzen diren ereduak: estalki episodikoaren (episodic lid) eredua eta estalki oso motelarena (sluggish lid) (Lenardic, 2018). Estalki episodikoaren ereduan, ereduen arteko txandakapena gertatuko zen, aktibitaterik gabeko estalkia noizean behin apurtuko zen eta aktibitate tektonikodun sasoiak tartekatuko ziren (1. irudia). Bestetik, estalki oso motelaren ereduan, estalkiaren mugimenduak gaur egun plaka-tektonikarekin gertatzen direnak baino askoz txikiagoak izango ziren. Gainera, eredu horretan litosferaren mugimendua azpiko mantuaren konbekzioak gidatua egongo litzateke eta, plaka-tektonikaren ereduan, aldiz, plaken mugimendua plaketan bertan garatutako esfortzuen ondorio da.

Lurreko eredu tektoniko nagusiaren aldaketa: plaka-tektonikaren sorrera

3.2 eta 2.5 Ga bitartean, plaka-tektonikaren aurreko eta plaka-tektonikaren eredu tektonikoen arteko aldaketa gertatu zen progresiboki; noizean behin subdukzio-prozesu lokalak zituen mugimendurik gabeko estalkiaren eredu episodikoa ordezkatu egin zuen konbergentzia, dibergentzia eta urratze-mugimenduetan oinarritutako plaka-tektonikaren ereduak. Segidan, deskribatu egingo dira aldaketaren arrazoiak eta aldaketa-prozesua azaltzeko orain arte iradokitako eredu fidagarriena (Cawood et al., 2018) (2. irudia).

Arkear berantiarrean gertatutako aldaketa guztiek mantuko tenperatura potentzialaren jaitsierarekin dute harremana, eta horrek mantuaren biskositatea eta litosferaren zurruntasuna aldatzea dakar. Era berean, mantuko tenperaturaren jaitsierak murriztu egiten du mantuko fusio partzialaren proportzioa eta, ondorioz, jaitsi egiten da litosferak duen magmen inpregnazio-maila. Aipatutako aldaketen eraginez, handitu egiten da mantuko konbekzioaren uhin-luzera, eta horrek aldaketak eragiten ditu Lurraren barneko bero-transferentzia prozesuetan. Lur gazte beroan, mugimendurik gabeko estalkiaren eredua nahiz beste ereduren bat nagusi izan, mantuko konbekzio indartsuagoa eta uhin-luzera txikiagokoa izan beharko luke, eta erlatiboki likatsuagoa behar luke gaineko estalkiak, luma gorakorrekin lotutako etengabeko jarduera igneoak guztiz inpregnatuko lukeelako (2. irudia).

Lurraren hasierako litologia bakarreko litosfera mafikoan, konposizio-aldaketak sortzen dira TTG motako (tonalita, trondhjemita eta granodiorita) plutoi sodikoen estreinako intrusioak agertzen hasten direnetik. Orduan abiatzen da dentsitate eta lodiera desberdineko ozeano- eta kontinente-lurrazalen arteko bereizketa. Litosfera Arkearra hoztu, deshidratatu eta fusio partziala jasan ahala, kontinente-litosferaren gero eta eremu zabalagoak egonkortzen dira. Horrek aldaketak eragiten ditu mantuko konbekzioan eta litosferan zehar esfortzuak hedatzea eta kratoi sortu berrien ertzetan deformazioa pilatzea dakar. Horrela garatu ziren lehendabiziko plaka litosferikoak eta subdukzio-eremuak (2. irudia). Beraz, biltegi geologikoan Arkear berantiarrerako erregistratzen diren aldaketa geologikoek eta mantuaren hozketak aldaketa eragin zuten, batetik, mugikortasunik gabeko edo mugikortasun eskaseko litosfera-estalkitik litosfera mugikorrera; eta, bestetik, uhin-luzera txikiko mantuko konbekziotik uhin-luzera handiko konbekziora. Plaka-tektonikaren eredua abiarazteko oinarrizko baldintzak sortu ziren progresiboki 500-700 Ma-tan zehar, orain dela 3.2 eta 2.5 Ga bitartean.

2. irudia: Litosferak denborarekin jasan duen bilakaeraren eskema. Lur gazteak (3.2 Ga aurretik) plaka-tektonika ez den eredua erakusten du; bertan TTGak (tonalita, trondhjemita eta granodiorita) eta greenstone gerrikoek osatutako elkarte bimodalak ezaugarritzen dute magmatismoa. Mantuko luma gorakorrak dira magmatismo mafikoaren eragile nagusiak. Lurrazalaren birziklapena delaminazioaren bidez gertatzen da eta konbekzioaren uhin-luzera erlatiboki txikia da. Subdukzioa noizbehinkakoa eta lokala da. 2.5 Ga urte ondoren guztiz operatibo dagoela dirudi plaka-tektonika, uhin-luzera handiko konbekzioarekin batera. Bi eredu tektoniko horien artean trantzisio-fase bat dago, non litosfera egonkortu, loditu eta uraren gainetik kokatzen den eta kontinente- eta ozeano-litosfera bereizten diren. (Irudia: Cawood et al. 2018-tik eraldatuta)

Erreferentzia bibliografikoak:

• Apraiz, A (2004). Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria. Udako Euskal Unibertsitatea (UEU), Bilbo.
• Lenardic, A. (2018). The diversity of tectonic modes and thoughts about transitions between them. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 376 (2132), pii: 20170416. DOI: http:dx.doi.org/10.1098/rsta.2017.0416
• Cawood, P.A., Hawkesworth, C.J., Pisarevsky, S.A., Dhuime, B., Capitanio, F.A. eta Nebel, O. (2018). Geological archive of the onset of plate tectonics. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 376 (2132), pii:20170405. DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2017.0405

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

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Arturo Apraizek geodinamikari buruz idatzitako artikulu-sorta:

1. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (I): Aurrekariak eta sorrera-unea.
2. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (II): Lumen eredua.
3. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (III): Plaken eredua.
4. Nukleo eta mantuaren arteko muga: ilun zegoena argitzean…
5. Lurralde igneo erraldoiak: Lurraren indar-erakustaldia.
6. Superkontinenteen sorrera eta apurketa.
7. Luma gorakorrei buruzko behin betiko froga?
8. Noiz abiatzen da plaka-tektonika?
9. Eta, plaka-tektonikaren aurretik zer?

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Imagen 1: la ría de Bilbao en su desembocadura en 1976. (Fotografía: El correo.com)

En 1979, el Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia puso en marcha el Plan Integral de Saneamiento del Bilbao Metropolitano, el proyecto medioambiental más importante llevado a cabo en Euskadi, que ha supuesto una inversión superior a los 1.200 millones de euros.

Además de cumplir las exigencias de la Unión Europea en materia de tratamiento de las aguas residuales, el plan ha permitido la recuperación medioambiental de nuestros ríos, Ría y playas del entorno. El trabajo no ha concluido, queda todavía trabajo por hacer porque en materia de saneamiento siempre hay margen de mejora, pero estos 40 años han dejado para la historia una estampa que seguramente las personas más jóvenes ni recuerden, pero que formaba parte del ADN de nuestro Bilbao, surcado entonces por una Ría marrón, pestilente y sin posibilidad de vida animal o vegetal.

Ilustración 1: entre 1900 y 1975 la Ría se convirtió en un colector de residuos donde la vida era imposible, llegando a recibir 2.000 toneladas diarias de residuos. (Ilustración: NorArte Studio)

El Plan Integral de Saneamiento ha transformado la imagen de la Ría y la han convertido en un nuevo espacio vertebrador de la Villa para el disfrute de toda la ciudadanía. En total, unos 280 kilómetros de colectores e interceptores recogen las aguas residuales domésticas e industriales, y varios cruces subfluviales trasladan las aguas sucias –también desde la margen derecha– hasta la Estación Depuradora de Aguas Residuales – EDAR de Galindo (Sestao), la gran obra por excelencia en saneamiento ejecutada por el Consorcio de Aguas. Desde 1990, año en que comenzó a operar la planta, se depuran al día las aguas fecales de 850.000 bizkainas y bizkainos, unos 350.000.000 litros al día. Es la depuradora principal, pero no la única, ya que las aguas se depuran en otras 31 plantas repartidas por el territorio histórico.

Pero echemos un poco la vista atrás a aquel Bilbao en blanco y negro. A mediados del siglo XIX, el entorno de la Ría inició un fuerte proceso de industrialización basado, principalmente, en la explotación y exportación del mineral de hierro y de la industria siderúrgica. De ser un pequeño puerto, la Ría de Bilbao se convirtió en uno de los principales focos industriales y comerciales, no solo del Estado, sino también de Europa.

En pocos años, la fisonomía y el paisaje del cauce sufrieron una profunda transformación. Sus márgenes se poblaron de fábricas e infraestructuras portuarias y el fuerte movimiento migratorio, propiciado por la necesidad creciente de mano de obra, provocó un rápido crecimiento poblacional del área. Entre 1900 y 1975 la población se cuadruplicó.

Ilustración 2: características de la red de estructuras construidas para desarrollar el plan de saneamiento del Bilbao Metropolitano. (Ilustración: NorArte Studio)

A la vez que se producía este desarrollo, las aguas de la Ría empezaban a mostrar una contaminación alarmante. El crecimiento urbano desordenado y la falta de conciencia medioambiental propiciaron el vertido de las aguas residuales –domésticas e industriales– directamente en el estuario, sin ningún tipo de tratamiento previo. La Ría se convirtió en un colector de residuos donde la vida era imposible.

La Ría recibía diariamente 900 toneladas de residuos sólidos procedentes, principalmente, de las explotaciones mineras, 400 toneladas de vertidos ácidos, 80 toneladas de metales, además de compuestos cianurados o compuestos nitrogenados; en definitiva, casi 2.000 toneladas diarias de residuos que la convirtieron en una cloaca sin oxígeno.

Por este motivo, uno de los principales objetivos del Plan Integral de Saneamiento fue precisamente la recuperación ambiental de la Ría de Bilbao, para lo cual se fijó un 60% de oxigenación como estándar de calidad de las aguas. Kilómetros de colectores empezaron a recoger las aguas residuales de hogares e industrias, que ya no van al cauce, sino a las plantas depuradoras, siendo la de Galindo pieza clave del sistema, el riñón que desde los años 90 depura las aguas residuales de Bizkaia. El resultado es una Ría ahora sí, viva y cada vez más apta para el desarrollo de nuevos usos deportivos y náuticos.

Paralelamente a todas estas obras hidráulicas, en 1989 comenzaron a realizarse estudios de seguimiento en el medio acuático receptor para evaluar la eficacia de las medidas adoptadas por el Plan Integral de Saneamiento, financiados por el Consorcio de Aguas y URA – Agencia Vasca del Agua. Personas expertas del centro tecnológico AZTI, en colaboración con la UPV/EHU, se encargan de llevar a cabo esta labor de vigilancia ambiental. Todos los años se realizan campañas y muestreos para evaluar el estado de la Ría y su evolución, analizando la calidad del agua, los sedimentos, la fauna y la flora.

Ilustración 3: sistema de colectores para el saneamiento del Bilbao Metropolitano, a través del cual se depuran diariamente 350.000.000 litros de agua. (Ilustración: NorArte Studio)

El efecto más importante del Plan Integral de Saneamiento en la Ría ha sido la recuperación de los niveles normales de oxígeno. De valores cercanos o inferiores al 40% de saturación a comienzos de los años 90, a valores del 90% de saturación actualmente. Hoy en día no hay ninguna zona del estuario con problemas de oxigenación. Todo esto ha permitido la presencia de comunidades biológicas en todo el sistema, desde la zona interior de Bilbao hasta el Abra, con más de 60 especies de peces asentadas (lenguado, cabuxino, mojarra, platija, muble, lubina, salmonete, chicharro, anguila…), además de algas y otros organismos que viven en los sedimentos y en los sustratos rocosos.

Y esta es la historia de Cuando la vida volvió a la Ría. Ahora nos corresponde a todas y todos, conservar las masas de agua y hacer un buen uso de los sistemas de saneamiento porque son una pieza clave para asegurar la sostenibilidad del planeta, devolviendo al medio limpia el agua que utilizamos, para que siga su ciclo natural.

Sobre el autor: Pedro María Barreiro es ingeniero industrial y Gerente del Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia.

El proyecto «Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita / La Ría del Nervión a vista de ciencia y tecnología» comenzó con una serie de infografías que presentan la Ría del Nervión y su entorno metropolitano vistos con los ojos de la ciencia y la tecnología. De ese proyecto han surgido una serie de vídeos y artículos con el objetivo no solo de conocer cosas interesantes sobre la ría de Bilbao y su entorno, sino también de ilustrar como la cultura científica permite alcanzar una comprensión más completa del entorno.

 

El artículo 40 años del Plan Integral de Saneamiento del Bilbao Metropolitano se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. La recuperación de la fauna en la ría de Bilbao
2. ¿Qué esconden los sedimentos de la Ría?
3. Naukas Bilbao está en marcha

Juan Ignacio Pérez Iglesias Ikuspegi ebolutibotik begiratuta, menopausia anomalia bat dela pentsa liteke hasiera batean. Izatez, gainera, animalien artean oso ezohiko fenomenoa da. Espezie ia guztietan, emeak bizitza guztian dira ugaltzeko gai. Are gehiago, gure espeziea ugaltzeko gaitasuna gainbehera organiko orokorrarekin batera nabarmen galtzen duen ugaztunen talde oso txikiko kidea dela ere esan daiteke. Talde hori, gizakioz gain, Globicephala macrorhynchus izurde tropikalak, belugak, narbalak eta orkak osatzen dute, guztiak ere odontozeto zetazeoak. Espezie horietako emeak obulatzeari eta, beraz, ugaltzeari utzi ondoren, zenbait hamarkadaz bizi daitezke.

Irudia: Orkak, jauzika. Emeak 30 edo 40 urterekin uzten dio ugaltzeari, baina luze bizi da gero ere. (Argazkia: Robert Pittman – NOAA / Domeinu publikoko argazkia)

George C. Williams biologo estatubatuarrak 1957an egindako planteamenduaren arabera, baina, menopausia, berez, egokitzapen bat izango litzateke. Williamsen teoriaren arabera, ebolutiboki komenigarriagoa izango litzateke emeek euren ondorengoei laguntza eskaintzea seme-alabak izaten jarraitzea baino. Zahartuz goazen heinean, nabarmen areagotzen da hiltzeko probabilitatea, eta, beraz, emakume batek ondorengoak jada adinean oso aurrera egin eta gero izanez gero, ez litzateke harritzekoa azken seme-alabak bizirik irauteko gai ez izatea behin ama hil ondoren. Horrenbestez, emakume horrek azken seme-alabak aurrera ateratzen erabilitako ahalegina alferrikakoa litzateke, bere geneak ez bailirateke azken ondorengo horien bitartez erreplikatuko eta hurrengo belaunaldietara iritsiko. Bestalde, populazio batean ugaltzen ez diren indibiduoak izateak ez du inolako zentzurik ikuspegi ebolutibo hutsetik aztertuta, banako horiek beste batzuek euren ondorengoen mesedetan erabil zitzaketen baliabideak kontsumitzen baitituzte.

Arrazoi horiek oinarri hartuta, Williamsek proposatu zuen adineko emakumeek era eraginkorragoan laguntzen dutela beren geneak hurrengo belaunaldietara helarazten jada taldeko parte diren ondorengoei eskaintzen badizkiete beren ahaleginak, hau da, beren bilobei, jada zaharrak direnean seme-alaba gehiago izanda baino.

Williamsek egindako proposamena, zeina “amonaren hipotesia” bezala ezagutzen den, babesten duten froga enpirikoak aurki daitezke gure espeziean. Izan ere, bai gizatalde ehiztari-biltzaileetan bai industriaurreko gizarteetan frogatuta dago behin adinean aurrera egindakoan seme-alaba gehiago izaten ez dituzten amonek areagotu egiten dutela euren bilobek bizirik irauteko duten probabilitatea. Beste hitz batzuekin esanda, amonok taldeko kide izateak erraztu egiten du beren geneak –bilobengan daudenak– beren heriotzaren ondoren irautea, edota, Darwinen hizkera erabilita, beren egokitzapen edo arrakasta ebolutiboa (fitness) hobetu egiten da biloben zaintzan egindako ekarpenaren eskutik.

Izan badira adinean aurrera egindakoan ugaltzen jarraituagatik biloben biziraupena hobetzen laguntzen duten espezieak ere; Asiako elefantea, adibidez –ziurrenik baita Afrikakoa ere–. Baina, gizakia kenduta, orain artean ez zen “amonaren hipotesia” babesten zuten froga eztabaidaezinak ageri zituen beste animaliarik. Egoera, baina, orain dela aste batzuk aldatu da, orkekin –era desegokian “balea hiltzaile” deituak– egindako azterketa bat kaleratu denean. Izan ere, azterketan jasotako informazioaren arabera, behin adinean aurrera egindakoan ondorengo gehiago izaten ez duten amonek eragin onuragarria izaten dute biloben biziraupenean. Argitaratu berri den azterketa horrek ez du soilik efektu hori baieztatzen, beste zerbait ere erakusten du: ondorengoak izaten jarraitzen duten amonek ez dute orka menopausikoen laguntza bera eskaintzen.

Espezialisten arabera, gizakien eta orken artean izaten den menopausiaren osteko aro luzearen garrantziak bi espezieon bizitza luzatuko zuen ziur aski, urte gehigarri horietan biloben biziraupena areagotzeak argiki konpentsatuko baitzuen, termino ebolutiboetan, amonek ugaltzeari uztea.

Erreferentzia bibliografikoa:

Nattrass, Stuart et al. (2019). Postreproductive killer whale grandmothers improve the survival of their grandoffspring. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116 (52) 26669-26673. DOI: 10.1073/pnas.1903844116.

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

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Ser reconocido mundialmente por crear una obra maestra es un hecho notable. Que un único detalle de una de tus pinturas sea trascendental para la historia del arte es algo solo al alcance de un puñado de elegidos. Hablamos del espejo más fascinante jamás pintado, hablamos del espejo de Jan van Eyck en El matrimonio Arnolfini.

Imagen 1. El Matrimonio Arnolfini (82×60 cm), de Jan van Eyck (1434)

 

El Matrimonio Arnolfini es un perfecto ejemplo de la maestría que había alcanzado su autor con la pintura al óleo: los pliegues de las ropas, los detalles del candelabro, la talla de los muebles… Es una de las obras más estudiadas de la historia y, sin embargo, todavía no está claro su significado. El prestigioso historiador del arte Erwin Panofsky sostenía que representaba el enlace entre Giovanni Arnolfini y su esposa Giovanna Cenami. El sacerdote y el testigo indispensables para celebrar la ceremonia aparecerían en… el espejo. Pero, hoy por hoy, ni la propia National Gallery, museo donde se encuentra el cuadro, mantiene esa teoría. De todos modos, no hemos venido aquí a hablar de algo sobre lo que ya han vertido ríos de tinta. El protagonista de este artículo será exclusivamente el objeto circular que se alza entre los brazos que unen el hombre y la mujer.

Comencemos por decir que el espejo que van Eyck pintó difiere un tanto de la idea originaria que tenía. La reflectografía infrarroja nos permite saber que en una primera instancia el artista dibujó un espejo ligeramente más grande, por lo menos en cuanto al marco se refiere. Gracias a esta técnica analítica podemos contemplar la silueta del aspecto que pudo haber tenido (Imagen 2). Cabe destacar que, además de un tamaño mayor, el marco iba a tener tan solo ocho segmentos en lugar de los diez que ahora tiene y que sirvieron al pintor para dibujar escenas del Vía Crucis.

Imagen 2. Macrofotografía y reflectografía infrarroja del espejo. Fuente:  © KIK-IRPA, Brussels.

Pero la parte más fascinante del espejo no es su marco, sino su reflejo. Gracias a ese recurso van Eyck introdujo en la pintura a otros dos personajes que se encuentran fuera de la escena principal. Quizás esto os recuerde a algo que hizo un tal Velázquez 222 años después. ¿De dónde tomaría la inspiración? Yo solo digo que El Matrimonio Arnolfini estaba en poder de la Corte española cuando don Diego era pintor de cámara. Aunque tampoco tenemos que realizar viajes tan largos en el tiempo: otros pintores flamencos explotaron el recurso del espejo pocos años después de que van Eyck lo hiciese (Imagen 3).

Imagen 3. Espejos en las obras San Juan Bautista y el maestro franciscano Enrique de Werl (Robert Campin, 1438), Un orfebre en su taller (Petrus Christus, 1449), Las bodas de Caná (Juan de Flandes, ca. 1500) y El cambista y su mujer (Quinten Massys, 1514).

Como podéis ver, los espejos sirven para completar la composición, bien sea mostrando elementos nuevos, bien sea mostrando una perspectiva diferente. Y ahí es donde sobresale la creación de van Eyck. Dentro de esa circunferencia de apenas cinco centímetros de diámetro el pintor recrea la lujosa habitación en la que se hallan los protagonistas. ¡Aparecen hasta las naranjas! Si os fijáis detenidamente veréis que los objetos reflejados sufren una distorsión y las líneas rectas se curvan. Esto es un fenómeno comprensible si tenemos en cuenta que nos encontramos ante un espejo convexo. La pregunta que nos podríamos hacer es si esta distorsión obedece a los principios de la óptica. Como suele suceder en estos casos, hay gente que se lo ha preguntado antes que nosotros. Lo bueno es que así conocemos la respuesta.

Imagen 4. Detalle del espejo de El Matrimonio Arnolfini.

En el año 2004 se publicó un artículo titulado Reflections of Reality in Jan van Eyck and Robert Campin (Reflejos de la realidad en Jan van Eyck y Robert Campin). En este trabajo los autores pretendían indagar en el realismo de los artistas flamencos a través del estudio de los espejos convexos. Para ello se valieron de herramientas informáticas (uno de los firmantes trabajaba para Microsoft) y emplearon un algoritmo para estudiar la “exactitud geométrica” de las imágenes reflejadas.

Para simplificar las cosas diremos que el proceso consiste en tomar la imagen distorsionada del espejo y transformarla mediante diferentes modelos matemáticos para obtener una nueva imagen corregida. Cuanto más se acerque la imagen corregida en su totalidad a la “perspectiva correcta” más exacta se considera la recreación. Estas transformaciones se hicieron siguiendo tres modelos para cubrir diferentes posibilidades: que el espejo fuese parabólico, que fuese esférico o que provocase una distorsión radial.

Al aplicar esta metodología en El retrato Arnolfini las diferencias entre los tres modelos fueron mínimas, pero podemos ver que en ningún caso se puede obtener una imagen “correcta” de la realidad (Imagen 5). El lugar más fácil para observar ese hecho es la ventana. Mientras casi todas las distorsiones del espejo se corrigen y se obtienen objetos más o menos rectos, la parte izquierda del marco de la ventana sigue teniendo un aspecto curvado. Por lo tanto, ahí van Eyck se alejó un tanto de la imagen que en realidad hubiese proyectado el espejo. Teniendo en cuenta que lo pintó hace casi seiscientos años, se lo podemos perdonar.

Imagen 5. De izquierda a derecha: Imagen original, corregida para espejo parabólico, corregida para espejo esférico y corregida mediante modelo radial. Fuente: Criminisi et al (2004)

 

Ahora bien, la ciencia es implacable y, si se encuentra un fallo, hay que intentar arreglarlo. Los investigadores tomaron el espejo una vez transformado y retocaron aquellas zonas que todavía mostraban distorsión: el borde izquierdo de la ventana y de la mesa y la parte inferior del vestido de la mujer. Una vez hecho estos cambios, hicieron el proceso inverso: revirtieron la transformación y obtuvieron el espejo más realista posible. O, por lo menos, el que mejor obedece las leyes de la óptica. Como podéis ver en la Imagen 6, no difiere en exceso de lo que pintó van Eyck. Quizás lo más destacable, además de la mencionada ventana, es que la mesa original no toma la forma curvada que le correspondería por estar en el borde del espejo.

Imagen 6. Proceso de corrección del espejo: (1) La imagen se transforma según el modelo esférico, (2) se introducen correcciones en aquellos puntos que todavía muestran distorsión (las zonas marcadas son las más evidentes) y (3) se invierte la transformación. Fuente:  Criminisi et al (2004)

Para concluir el artículo, solo me queda parafrasear a los autores de este interesantísimo trabajo, ya que comparten la visión de este blog: “esta investigación representa un nuevo intento de construir un diálogo entre dos disciplinas diferentes: las ciencias de la computación y la historia del arte. A pesar de sus diferencias fundamentales, pueden aprender una de la otra y enriquecerse mutuamente”.

Para saber más:

A. Criminisi et al. (2004) Reflections of Reality in Jan van Eyck and Robert Campin, Historical Methods: A Journal of Quantitative and Interdisciplinary History, 37(3), 109-122, doi: 10.3200/HMTS.37.3.109-122.

Rachel Billinge y Lorne Campbell (1995) The infra-red Reflectograms of Jan van Eyck’s Portrait of Giovanni (?) Arnolfini and his Wife Giovanna Cenami, National Gallery Technical Bulletin, 16, 47-60.

Sobre el autor: Oskar González es profesor en la facultad de Ciencia y Tecnología y en la facultad de Bellas Artes de la UPV/EHU.

El artículo Los reflejos del espejo más famoso del arte se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. La tabla periódica en el arte: Cobre
2. El fondo cósmico de microondas y el espejo de feria
3. Van Eyck al descubierto

Uxue Razkin

Osasuna

Gutxinaka ematen ari dira aurrerapausoak COVID-19aren txertoa lortzeko. Moderna konpainia estatubatuarrak egindako ikerketaz gain, Txinako ikertzaileek ere abiatu dute ikerketa bat. Horrez gain, Oxford Unibertsitateak ere (Erresuma Batua) iragarri du prest duela bere hautagaia II. eta III. fasean probatzeko. Elhuyar aldizkarian xehetasunak.

COVID-19 izan da ikerketa askoren erdigune izurria hasi zenetik. Ionan Marigomezek, UPV/EHUko irakasleak eta PIEko zuzendariak, dio Berriak egin dion elkarrizketa honetan, pandemiari buruzkoak kenduta, zientzia ikerketak eten egin direla. Marigomezek itsas ingurumena ikertzen du duela 40 urtetik eta ingurumen zientziei egindako ekarpenengatik sari bat eman dio berriki SETAC Europe elkarteak. Egindako ikerketez, bere ibilbideaz eta COVID-19aren ondorioz, ikertzaileek bizi izan duten egoeraz mintzatu da honetan.

Botanika

Badakizue zein den “Orfeoren lorea” eta zergatik deitzen zaion horrela? Mitologikoa klasikoaren arabera, Orfeoren odol tantetatik sortu zen landarea da. Espezie guztiak kontinentearen hegoaldean daude (Greziako, Ipar Mazedoniako eta Bulgariako mendietan). Beste behin mitologiari keinu eginez, itxuraz, hil ondoren berriz bizitzeko gaitasun harrigarria du. Ez galdu artikulua!

Genetika

Orain arte jakin dugu SARS-CoV-2ak ACE2 hartzailea erabiltzen duela zeluletan sartzeko. Horretaz gain, badirudi ezberdintasunak daudela emakumeek eta gizonek COVID-19ari duten sentikortasunean. Horren harira, proposatu dute ACE2 hartzailea X kromosoman dagoenez, eta emakumeek bi X kromosoma dutenez eta gizonek bakarra, genearen adierazpena handiagoa dela. Baina Koldo Garciak azaltzen digu zergatik hori ez duen ez hanka ez bururik. Argi mintzo da: ez dago sexu araberako adierazpen ezberdintasunik ACE2 genean.

Testu honetan, azaldu digu nola giza-populazioak egokitu diren lekuetara eta horrek gene-materialean izan duen isla. Nola gertatzen da adaptazio lokal hori? Eta zer ezaugarritan dute eragina? Ez galdu eman dituen azalpenak.

Autismoaren espektroko nahasmenduen gene-oinarrian egindako ikerketekin oso kritiko agertu da ikertzaile talde bat. Argi dute lan horietan lortutako emaitzak ez direla esanguratsuak, hau da, ez dagoela ebidentzia nahikorik “autismoaren geneak” daudela esateko. Horren inguruan aritu da Garcia honetan.

AEBetan aztertu dute norbanakoen jarrera beren gene-informazioa uzteko orduan Edonolan irakur daitekeenez. Bideo bat jarri zuten gene-datuen erabilerari buruz. Horren ondotik, inkesta egin zitzaien. Emaitzak hauxek izan ziren: %12k esan zuen bere gene-datuak modu altruistan emateko prest zegoela; %50 diru kantitate baten truke saltzeko prest zeuden; eta %38 ez luke bere gene-daturik emango. Orokorrean zein da jendeak duen jarrera gene-datuen erabileraren inguruan? Eta zurea?

GnomAD proiektua giza aldaera genetikoen katalogo publikorik handiena da: 140.000 pertsonaren datuak jasotzen ditu. Gure genoman azaltzen den edozein mutaziok fisiologikoki zer ondorio eragin dezakeen aurreikustea da helburu nagusia. Ikertzaileen ustez, oinarri genetikoa duten gaixotasunen ebaluazioa hobetzeko aukera emango du. Elhuyar aldizkarian aurkituko duzue informazio osagarria.

Ingurumena

Harri-pilak egiteko ohiturak kalte egiten die leku horretan bizi diren hainbat animalia eta landare-espeziei, ikerketa baten arabera. Elhuyar aldizkariak azaldu digun moduan, harri-pilak aldatu egiten du babesleku gisa harriak erabiltzen dituzten animalia- eta landare-espezieen habitata.

Geologia

Egun, ezagutzen da Lurrak dituen ezaugarri fisiko eta kimikoekin plaka-tektonikaren ereduak nola jokatzen duen. Baina iraganean, Lurraren tenperatura handiagoa zenean berdin jokatzen zuen? Testuan azaltzen digutenez, plaka-tektonikaren aurreko ereduei buruz hitz egiten denean, mugimendurik ez duen litosfera bat edo noizbehinka mugitzen dena aipatzen dira. Horren gainean dagoen eztabaida irakurgai duzue artikulu honetan.

Biologia

Testu honetan gure organismoak beroari nola erantzuten dion azaldu digute. Uda gertu dugunez, aholku bat eman digute: beroa irabaztea ekiditen eta beroa galtzen egin behar da ahalegina. Organismoak baditu bere mekanismoak beroa galtzeko: lehenengoa, ukitzen den material bati zuzenean transferitzea; bigarrena, erradiazio infragorrien emisioaizango litzateke, eta azkenik, lurruntzea izango genuke, beroa galtzeko modurik eraginkorrena.

Emakumeak zientzian

Gernu-zerrenda erreaktiboen asmatzailea dugu Helen Murray Free kimikaria. Haren senar Alfred Freerekin batera, murgiltze eta irakurketako lehen zerrenda erreaktiboak garatu zituen, joan den mendeko 50eko hamarkadan lehen aldiz merkaturatu zirenak. Bere asmakizunen artean, aipatzekoa da Clinitest-a, paziente diabetikoen gernuko glukosa-mailak neurtzen zuen tableta, hobetu zutela. Urte batzuk igarota, Acetest izenekoa garatu zuten eta hori oinarri hartuta, Clinistix asmatu zuten. Bere ingurukoak artikulu honetan.

Astrofisika

NASAko Goddard Institutuko bi ikertzailek aurkeztutako lan berrian Artizarraren iragan klimatikoa simulatu dute eta ikusi dute 3.000 milioi urtez sakontasun gutxiko urez osatutako ozeano zabal bat egoteko baldintzak mantendu zirela eta bizia garatzeko moduko baldintzak egon zitezkeela bertan. Egun, gogora dezagun, planeta hori infernu bat dela.

Fisiologia

Kaliforniako Unibertsitatean egindako ikerketa batek musikak eragiten dituen emozioak identifikatu eta mapa bat osatu dute. Elhuyar aldizkariak azaldu digunez, Txinako eta AEBko 2.500 pertsonak baino gehiagok parte hartu dute eta entzun duten musika estiloak hauexek izan dira: rocka, jazza, klasikoa, heavya, folcka, baita Txinako musika tradizionala ere.

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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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Catástrofe Ultravioleta #26 VOZ 1

Hablamos de la voz, la importancia que tiene en nuestra identidad y de las funcionalidades, algunas buenas y otras no tanto, de la introducción de las tecnologías. ¿Puedes terminar en la cárcel por tu voz?, ¿te pueden robar la voz?, ¿qué implicaciones tendrá en un futuro cercano que alguien consiga usurpar tu voz?

Agradecimientos a Michele Catanzaro y Nuria Gabaldá

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

El artículo Catástrofe Ultravioleta #26 VOZ 1 se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Preparados para una Catástrofe Ultravioleta
2. Catástrofe Ultravioleta #14 VULCANO
3. Catástrofe Ultravioleta #10 – Hipnosis

Gaixotasun kronikoa da eskizofrenia eta bere atzean dauden mekanismoak ez daude batere argi. Sistema inmunitarioak zerikusia duela izan liteke jarraitu beharreko pista. Rosa García-Verdugoren Could regulators of the immune system have a role in schizophrenia?

Tximeleta efektua ezagutzen duzu. Planetako punta batean tximeleta baten hegalen astintzeak planetako beste puntan urakana sortzen duela dioen hori. Imginatu tximeleta efektua eskala galaktikoan. Tomás Ruiz-Lararen Could the origin of our Solar System be related to the Sagittarius dwarf galaxy?

Aldiro-aldiro irakur daitekeen titularra da “nanopartikulak baliatuta eguzki energia modu eraginkorragoan biltzeko sistema garatu dute”. Oso ondo dago. Eta oso polita da. Baina gogoratu behar da gauza bat emaitza fisikoa dela eta beste bat horrekin, teknologikoki, zerbait erabilgarria lortzea. Adibidez, zelan eraiki daiteke nanopartikulen egitura makroskopikoa 3D inprimagailua erabilita nanopartikulak agregatu ez daitezen? Horretarako DIPC: Plasmonic nanocrystals-cellulose hybrid

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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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Análisis de BRAF-V600E mediante inmunohistoquímica (A-C) y PCR Digital (D-H) en tres muestras representativas de melanoma.

El melanoma es un tumor maligno que se origina a partir de la transformación de los melanocitos. Los melanocitos son las células de la piel encargadas de la síntesis de melanina, un polímero complejo que nos protege de los efectos negativos de la radiación solar y nos broncea la piel. Aunque el melanoma es el menos común entre los cánceres de piel, es el que presenta mayor tasa de mortalidad, en gran medida por su elevado potencial de metástasis.

Una vez que un paciente es diagnosticado con melanoma, en estadios avanzados, se estima si se beneficiará de la terapia adyuvante con inhibidores de BRAF. Para ello los laboratorios clínicos analizan si el paciente tiene o no una mutación concreta en el gen BRAF, en concreto la mutación BRAF-V600E, que es una de las más comunes en melanoma y es considerada una mutación “conductora”, es decir, una mutación que confiere una ventaja para la iniciación de la trasformación y crecimiento tumoral.

Sin embargo, cada vez es más evidente que los tumores son muy heterogéneos y existen subpoblaciones de células con mutaciones y comportamientos distintos dentro del mismo tumor. “Por eso, creemos que cuantificar la mutación es mucho más informativo que sólo tratar de detectarla (positivo o negativo). Esta cuantificación es posible realizarla a partir de biopsias mediante una técnica novedosa denominada PCR-digital”, explica Arrate Sevilla, del Departamento de Genética, Antropología Física y Fisiología Animal de la UPV/EHU.

En el estudio se analizó la carga mutacional en biopsias de 78 pacientes y se observó que la carga de la mutación BRAF-V600E se correlacionaba inversamente con el estadio de los pacientes, lo que sugiere que podría ser útil como marcador de pronóstico. Pero, además, lo más interesante es que en pacientes de estadio II se correlacionaba inversamente con el desarrollo de metástasis. Esto es, los pacientes que habían desarrollado metástasis tenían en general menor porcentaje de la mutación en sus tumores primarios. Así, mediante análisis predictivos basados en aprendizaje automatizado (machine learning), se vio que la carga mutacional de BRAF-V600E era capaz de catalogar a los pacientes de estadio II en metastásicos o no-metastásicos, de forma ligeramente más precisa que el marcador comúnmente utilizado: la profundidad de Breslow.

Según los análisis de este grupo la carga de esta mutación parece estar relacionada con el pronóstico. “Al menos en pacientes en estadio II, podría ser un predictor de la evolución a metástasis”, indica Sevilla.

Estos resultados son preliminares y precisan que este posible marcador sea validado en un conjunto mucho más amplio de pacientes. “Sin embargo, creemos que nuestro descubrimiento va por el buen camino, es novedoso y abre la puerta a estudios adicionales sobre los mecanismos de evolución de este tumor”, añade la investigadora.

Referencia:

Arrate Sevilla, M. Celia Morales, Pilar A. Ezkurra, Javier Rasero, Verónica Velasco, Goikoane Cancho-Galan, Ana Sánchez-Diez, Karmele Mujika, Cristina Penas, Isabel Smith, Aintzane Asumendi, Jesús M. Cortés, Maria Dolores Boyano, Santos Alonso (2020) BRAF V600E mutational load as a prognosis biomarker in malignant melanoma PLoS ONE doi: 10.1371/journal.pone.0230136

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

El artículo Un predictor de la evolución a metástasis del melanoma se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Biomarcadores para la detección precoz del melanoma
2. Nanopartículas para reducir la metástasis hepática del cáncer de colon
3. Día de Darwin 2020: Evolución del Sistema Solar + Teoría evolutiva y medicina

Juanma Gallego Eguzki sistemako bigarren planetaren iragan klimatikoa simulatu dute zientzialariek, eta ikusi dute denbora luzez gainazalean ura eta bizia garatzeko moduko baldintzak egon zitezkeela bertan.

Izugarrizko aurrerapenak egin ditugu azken hamarkadetan, baina, esplorazioari dagokienez, gure planetaren bi auzokideek erritmo guztiz desberdinak daramatzate: Martek pixkanaka haren misterioak azalerazten dituen bitartean, Artizarraren kasuan ez da berdina gertatzen; are gehiago, ez dirudi erraza izango denik aurrerantzean ere horietan sakontzea.

1. irudia: Atmosfera loditsu batek Artizarraren azala estaltzen du, baina radarreko irudiei esker hobeto ikusten da planetaren orografia. (Argazkia: NASA)

Planetas liburuan Francisco Anguita Virella eta Gabriel Castilla Cañamero adituek oso modu argigarrian azaltzen dute zertan den gaur egun Artizarrari buruz daukagun ezagutza. Edo, hobeto esanda, ezagutza eskasa. Kontua ez da inolaz ere zientzialariak saiatzen ez direnik: saiatu arren, zinez lan zaila dute. “Radarraren teknologiak aukera eman digu zientzia altxor hau kartografiatzeko, baina bidean are oztopo handiagoa azaldu zaigu: Artizarra arduratu da haren historiaren hasieraren %90 ezabatzeaz. Planetaren gainazalerako bidaia konplikatua izan bada, harriek geologoei denboran atzera joateko ahalbidetu dieten aukera ia ezinezkoa izan da. Azken 1.000 urteetako aztarna arkeologikoen laguntza soilarekin giza zibilizazioen iragan osoa berreraikitzearen parekoa litzateke hau”.

Erronka itzela, beraz, ikertzaileentzat: ia guztiz eraberritu den gainazal bat, etengabeko hodei geruza batez estalita. Tokian bertan ikertzea ere ez da lan erraza. Hara joan diren espazio ontzi apurrek gutxi iraun dute 450 ºC-ko tenperatura duen planeta batean.

Horregatik, irudimena piztu du Artizarrak. Zientzialari batzuen irudikoz, iragan urrun batean planetak bizigarria izateko baldintzak izan zituen. Aspaldi errotutako teoria da, baina ez da bakarra, EHUko Zientzia Planetarioen Taldeko ikertzaile Itziar Garatek gogorarazi duenez. “Teoria baten arabera, Artizarrean inoiz ez zen bizigarritasun baldintzarik egon. Baina badira beste bi teoria kontrakoa proposatzen dutenak: planeta noizbait bizigarria izan zela, alegia”. Proposamen horiek Pioneer Venus misioak neurtu zituen deuterioaren eta hidrogenoaren arteko proportzioen neurketetan oinarritzen dira: datu horrek noizbait ura egon zelako hipotesia hauspotu zuen.

Lehen teoriaren arabera, bizigarritasun tarte laburra egon zen, planeta sortu eta gutxira; baina, ondoren, izarraren eboluzioagatik Eguzkiaren berotasuna handitzen joan zen heinean, Artizarra lehortu zen. Bigarren teoriak babesten du bizigarritasun hori luzaroan mantendu zela. Bada, azken teoria honen alde egiten duen ikerketa berria aurkeztu dute orain NASAko Goddard Institutuko bi ikertzailek Journal of Geophysical Research aldizkarian argitaratutako artikulu batean (hemen, irekian).

Zientzialari hauen irudikoz, 3.000 milioi urtez sakontasun gutxiko urez osatutako ozeano zabal bat egoteko baldintzak mantendu ziren Artizarrean, planetaren historiaren azken zatian (duela 300-700 milioi urte inguru) gauzek okerrera jo zuten arte. Garai horren bueltan, hainbat probintzia igneo erraldoi aldi berean azaleratu ziren, eta ordura arte klima epela zena gaur ezagutzen dugun infernua bilakatu zen. Batera izandako erupzio horiek guztiek (batera zentzu geologikoan, noski) karbono dioxido kopuru itzelak isuri zituzten, berotegi efektu erraldoia eraginez. Lurraren historian ere horrelako erupzio erraldoiak izan ziren arren, ez ziren aldi berean gertatu, eta horrek ahalbidetu zuen, hein handi batean, bizia mantentzea.

2. irudia: Gaur egun Artizarra infernu bat da, Lurrean ezagutzen ditugun estandarren arabera, baina zientzialariek oraindik ez dakite egoera hori noiz hasi zen. Irudian, planetaren irudikapen bat (Irudia: ESA)

Artizarraren kasuan, 3.000 milioi urtez mantendu zen egoera hori Lurrarena berarena baino egonkorragoa izan zela babestu dute ikertzaileek, eta horrek, noski, irudimena pizten duen proposamen horietako bat da. Hain tarte luzean, bizigarritasun horrekin batera bizia ere garatuko al zen? Are gehiago, bizi adimenduna? Artizartar zibilizaziorik? Hala izanik ere, ez dirudi inoiz aukera egongo denik horrelakorik frogatzeko, aurrean aipatu dugun bezala, planetaren gainazal gehiena guztiz birziklatuta dagoelako.

Dena dela, simulazio batean egindako ikerketa dela kontuan izan behar da. Zehazki, NASAren Rocke-3D eredu informatikoa baliatu dute Artizarraren paleoklimen simulazioak egiteko. Eta, Garatek ohartarazi duenez, kontuan izan behar da halako simulazioetan aukeratzen diren parametroen araberako emaitzak oso bestelakoak izan daitezkeela. “Honekin ez dut esan nahi ikerketari indarra kendu behar zaionik. Atera duten emaitza benetan interesgarria da, baina behaketa edo neurketa gehiago beharko genituzke bizigarritasunaren aukeraren alde egiteko”.

Kasu honetan, gainera, badira ezagutzen ez diren parametro asko, Garateren arabera. Esaterako, Artizarrak gaur egun duen inklinazio berdina izan zuela suposatu dute simulazioan, baina astrofisikariak nabarmendu du inklinazio hori noiztikoa dela ez dakigula. Berdina gertatzen da errotazio abiadurarekin.

Gauzak horrela, Artizarrari buruzko ezagutza handitzen jarraitzeko beharra aldarrikatu du adituak. Are gehiago, aurrean dauden erronka teknologikoak hein handi batean gainditzeko moduan egongo garelakoan dago Garate. Batez ere, tenperatura altuei denbora gehiagoz eusteko gai diren material berriak ditu gogoan.

“Garatzen ari diren material berri horiekin, bertaratutako robotek Artizarraren baldintzak jasan ahal izango dituzte hogei bat egunez. Egia da honek gutxi ematen duela, Marten urteak ematen dituzten gailuekin alderatuta, baina aurreko misioetan Artizarrean bi orduz iraun duten robotekin konparatuz gero, alde handia dago”.

Adituaren esanetan, Artizarrera bueltatzeak bide asko irekiko lituzke. Deuterioaren eta hidrogenoaren arteko proportzioa jarri du adibidetzat. “Datu hori behin baino ez genuen eskuratu, baina bizigarritasunaren inguruko proposamen guztiak horretan oinarritzen dira. Baina, horrez gain, badira ere ezagutzen ez ditugun beste gauza asko, Artizarra in situ gutxien behatu den planetetako bat delako”.

Erreferentzia bibliografikoa:
Way, M. J., & Del Genio, A. D. ( 2020). Venusian habitable climate scenarios: Modeling Venus through time and applications to slowly rotating Venus‐like exoplanets. Journal of Geophysical Research: Planets, 125, e2019JE006276. DOI: https://doi.org/10.1029/2019JE006276

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

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Fernando Valladares y Emiliano Bruner

Foto: Natalya Letunova / Unsplash

Las catástrofes y amenazas ambientales causadas o agravadas por la humanidad crecen en frecuencia e intensidad. Estamos muy preocupados por las pandemias y por el cambio climático, pero no hace tanto que las toneladas de plástico que vertemos al mar o los miles de seísmos que generamos anualmente ocupaban las portadas de los periódicos.

Amparados en nuestra sociedad altamente tecnificada, parece que vamos contrarrestando los impactos. Pero crece la sensación de que estos problemas ambientales que generamos y que sufrimos nos quedan cada vez más grandes. ¿Tenemos la capacidad de resistir los embates venideros? ¿Crecerán más rápido los problemas que las soluciones?

La dinámica exponencial en los procesos de degradación ambiental que hemos iniciado hace poco probable que todas las soluciones lleguen a tiempo. Basta con representar la evolución temporal de la temperatura de la atmósfera, del número de zoonosis o de la extinción de especies para ver que hace falta algo más que tecnología para mantenernos a salvo.

La magnitud y velocidad de los cambios ambientales que generamos requieren de avances igual de rápidos en una gobernanza colaborativa y global para los que no estamos bien preparados. Podría darse que ese intelecto nuestro que nos ha traído hasta aquí no sea suficiente ahora para sacarnos del embrollo. ¿O sí?

El escaso éxito biológico del ser humano

Los humanos presumimos a menudo de nuestros supuestos logros evolutivos, incluso a la hora de etiquetar nuestra propia especie como “sabia”. Pero a veces olvidamos que los criterios de la evolución biológica no son precisamente los mismos que los de nuestras sociedades.

Hay, además, diferencias importantes en la valoración del éxito. En biología, se puede medir el éxito de un grupo zoológico, por ejemplo, considerando el tiempo que ha aguantado en este planeta, el número de individuos que lo representa o la variabilidad biológica que aquel grupo ha generado. Los humanos no nos lucimos en ninguno de estos parámetros.

• Como grupo zoológico, los homínidos cuentan con muy pocas especies en comparación con otros animales.
• A nivel de individuos no vamos mal. Somos ahora alrededor de siete mil setecientos millones, pero también en este caso no es un número particularmente grande, considerando por ejemplo lo que logran muchos insectos.
• La cuestión cronológica, finalmente, coloca a los humanos modernos en una escala casi ridícula. 200 000 años de historia no son nada en una perspectiva filogenética. Incluso Homo erectus, tachado de ser una criatura primitiva y sencillona, aguantó casi dos millones de años, algo que no es seguro que nosotros podamos lograr.

Con estos parámetros, parece que el ser humano no está como para exigir medallas. Unas medallas que más bien habría que entregar a seres realmente exitosos en este planeta como las cucarachas o las medusas, de las que quizá tengamos algunas cosas que aprender.

¿Podríamos extinguirnos en el futuro?

Una vez aclarado de dónde venimos y dónde estamos, resulta patente que tampoco es muy importante saber hacia dónde vamos. Millones de especies se han extinguidos en el pasado, y nosotros no seremos ni los primeros ni los últimos en hacerlo.

Especies eternas, sencillamente, no existen. Así que podemos estar tranquilos: tarde o temprano, tendremos que dejar el turno a quien le toque.

Mientras tanto, a la espera del final, podemos preguntarnos cómo ocupar el tiempo que nos queda y cómo podemos aprovechar nuestra transitoria presencia.

Pero también en este caso, si queremos arrojar luz con la linterna de la evolución, habrá que hacerlo según sus cánones y sus pautas. Por ejemplo, recordando que el único verdadero valor de la selección natural no es la fuerza, la belleza, la astucia o la simpatía, sino el carnal y bruto éxito reproductivo. Quien hace más hijos aumentará sus representantes en el parlamento genético de las generaciones siguientes. Tan sencillo como eso.

Para que haya evolución, alguien tiene que tener una ventaja reproductiva tan patente que desplace, genealógicamente, a todos los demás, a corto o a largo plazo. Esto es algo que, en la naturaleza, puede ocurrir con relativa facilidad en pequeñas poblaciones (más sensibles a la trasmisión de una combinación genética ventajosa), cuando hay repentinas colonizaciones de territorios lejanos por parte de unos pocos valientes (efecto del fundador) o cuando unos pocos sobreviven a algún desastre colosal (efecto del cuello de botella). La probabilidad de que un cambio evolutivo se propague es mucho más alta cuando hay grupos reducidos.

Nuestra amplia y globalizada especie sufre, actualmente, de una inercia genética bastante potente que diluye cualquier intento de variación evolutiva. La posibilidad de algún tipo de evolución biológica solo tendrá lugar si de repente algo muy serio redimensionara terriblemente la población mundial, dejando pocos representantes, quizás portadores de alguna ventaja que haya garantizado su supervivencia.

¿Qué papel pueden jugar la tecnología y la cultura?

Ahora bien, no hay que olvidar que los humanos tenemos un factor que los otros grupos zoológicos no tienen: la cultura. Las relaciones íntimas entre genética y cultura todavía están por descubrir. No hay por qué pensar que no habrá sorpresas.

A pesar de la increíble diversidad humana, a estas alturas, todos –empleados de oficina, cazadores-recolectores o campesinos– compartimos ciertas garantías médicas y de salud. Y ahora también el uso del móvil. Así que no podemos descartar que, donde no llegan las moléculas, puedan llegar potentes partículas de información, con consecuencias totalmente imprevisibles.

Además, nuestra capacidad tecnológica y cultural nos ha colocado en una posición evolutivamente muy peculiar. Probablemente hemos alcanzado un tope entre el éxito reproductivo y la disponibilidad de recursos. Esto conlleva una larga serie de problemas energéticos, ecológicos y sociales que, a estas alturas, ya no se pueden obviar. En otras palabras: estamos muriendo de éxito.

Para incrementar la probabilidad de nuestra supervivencia, en lugar de aumentar nuestra capacidad reproductiva, tendremos que reducirla. En lugar de lograr procesar más energía, tendremos que buscar la forma de procesar menos. Porque si hay algo que nos enseña la evolución es que no siempre más es mejor. Nos extinguiremos, no cabe duda, pero tampoco hay que tener prisa.

Sobre los autores: Fernando Valladares es Profesor de Investigación en el Departamento de Biogeografía y Cambio Global del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y Emiliano Bruner, es Responsable del Grupo de Paleoneurobiología del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH)

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

El artículo La humanidad ante su propia extinción se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxue Razkin Gaur egun, mundu guztiak ezagutzen ditu gernu-zerrenda erreaktiboak; gernu-azterketa baten bitartez, paziente batean ager daitezkeen aldaketa patologikoak detektatzen dituen sistema diagnostikoa da. Baina orain oso ohikoa dirudiena, iraganean ideia iraultzailea izan zen. Asmakizunak ideia dardartietatik abiatzen dira; hasieran zalantza sortzen dute, baina gero gorpuztu, finkatu eta ziurgabetasunarekin amaitzen dute. Mario Benedetti idazleak poema batean zioen: “Segurtasunez atzera egiten dugu, baina aurrera egiterako garaian haztamuka ibiltzen gara, itsuaren antzera eskuak aurreratzen ditugu”. Agian Helen Murray Free halaxe hasi zen, zalantzati, baina ondoren, tinko egin zuen aurrera haren ekinean.

Izan ere, hura izan zen zerrenda erreaktibo horien asmatzailea, eta gernuaren analisi-eremuan eta paziente diabetikoekin erabiltzen hasia zen autokonprobaketa-sistema ugaritan benetako iraultza ekarri zuen. Haren senar Alfred Freerekin batera, murgiltze eta irakurketako lehen zerrenda erreaktiboak garatu zituen, joan den mendeko 50eko hamarkadan lehen aldiz merkaturatu zirenak, hain zuzen ere.

1. irudia: Helen Murray Free eta Alfred Free lanean Miles Laborategian 1948. urtean. (Argazkia: ACS)

Helen 1923an jaio zen, Pittsburghen (Pennsylvania). Ingelesa eta latina irakasteko asmoa zuen baina 1941ean, Pearl Harborren aurkako erasoaren ondorioz, ez zuen beste aukerarik izan eta kimikaren bidetik jo zuen. Gertaera historiko hori izan zen asmoz aldatzeko arrazoi nagusia. Izan ere, armadak gazte asko erreklutatu zituen; hori dela eta, emakumeak karrera zientifikoak hautatzera bultzatu zituzten. Hala, 1944an lizentziatu zen Wooster ikastetxean, eta, ondoren, Miles Laborategietan hasi zen lanean, bitamina osagaien kalitatea ebaluatzeko xedez. Geroago, Alfred Free biokimikariarekin batera jardun zuen, eta bi urteren buruan, harekin ezkondu zen. Hori horrela, zientziaren arloan ia perfektua izan zen sinbiosi bati hasiera eman zioten.

Asmakizun batetik bestera

Helen Diagnostikoen Departamentuan aritu zen. Bertan, zehazki, glukosa, bilirrubina eta gernu eta odoleko beste analitoen gainean iristen ziren laborategi klinikoen probaz arduratzen zen. Bere jarduna, senarrarekin batera, egun ezagutu eta erabiltzen ditugun autodiagnostiko sistemak garatzea izan zen. Lankidetza hari esker, lan aitzindari ugari erdietsi zituzten. Lehenik eta behin, Clinitest-a, paziente diabetikoen gernuko glukosa-mailak neurtzen zuen tableta, hobetu zuten. Urte batzuk igarota, Acetest izenekoa garatu zuten, eta horren ondotik, Clinistix asmatu zuten, aurrekoa hobetu zuen sistema, alegia; 1956an merkaturatu ziren lehen zerrenda erreaktibo kolorimetrikoak. Era berean, beste gaixotasun batzuetarako funtsezko adierazle-mailak probatzeko zerrendak sortu zuen bikoteak. 1975. urterako, guztira, zazpi patente zituen Helenek. Urte horretan bertan, Urinanalysis in Laboratory Practice (Gernuaren analisia laborategian) liburua argitaratu zuten.

Miles Laborategian, beraz, kargu ezberdinak izan zituen; besteak beste, Hazkunde eta Garapen Departamentuan lan egin zuen 1969an, eta urte batzuk igarota, 1976an, Proba Berezien Sistemen zuzendari bihurtu zen. Kimikako lizentziaturaz gain, Medikuntza Arretarako masterra ikasi zuen Central Michigan Unibertsitatean, 1978an. Halaber, Ikerketa Produktuen Dibisiorako Marketin Zerbitzuen zuzendari izatera iritsi zen Bayer Diagnostics laborategi hori zuzentzen hasi zen momentuan.

Helenek 1982an hartu zuen erretiroa, baina ez zuen bere lana guztiz zokoratu. Egun konpainia hartako aholkularia da, baita hezitzaile eta dibulgatzaile zientifikoa ere. Kids and Chemistry eta Expanding your Horizons programen bidez laguntza eman ohi die emakume eta ikasle behartsuei.

Kimikari ospetsua

Zientzialari gisa sari mordoa jaso du bere ibilbidean zehar. American Chemical Societyk, adibidez, dibulgazio sari bat sortu zuen haren omenez: Helen M. Free Award in Public Outreach izenekoa. Aipatzekoa da ere, 1993an, elkarte hartako lehendakari izendatu zutela. Era berean, Ameriketako Kimika Klinikoko Elkartea zuzendu zuen 1990ean, eta 2006an, jaso zuen saria. Horien artean, eta agian mediatikoena, AEBtako presidente ohiak, Barack Obamak, duela hamar urte eman zion Teknologia eta Berrikuntzako Domina Nazionala izan zen. Horretaz gain, Garvan-Olin domina (1980) eta Kilby Saria (1996) jaso zituen. Azkenik, National Inventors Hall of Fame zein National Women’s Hall of Fame-n lekua egin zioten.

Mark Twainek behin esan zuen: “Giza burmuinak berez ezin du ezer sortu; hasieratik dagoen materiala erabil dezakegu soilik”. Are pesimistagoa izan zen Estatu Batuetako Patente eta Marken Bulegoko arduradun bat. Elezahar baten arabera, 1899an dimisioa eman zuen gizonak eta bulegoa ixtea gomendatu zuen “asma zitekeen guztia jada asmaturik zegoelako”. Mito honetatik harago, zaila da imajinatzea nola hasi ohi den pertsona bat, edozein egunetan, gauzak asmatzen; eta, hala balitz, pentsatuko al luke asmatzeko ez dela ezer gelditzen? Nola hasi zen Helen bere jardunean? Ideia orok izan ohi du jatorri misteriotsua baita asmatzen duen pertsonarentzat ere.

Iturriak:

• Helen Murray Free, National Women’s Hall of Fame.
• Helen M. Free and Alfred Free, Science History Institute.
• Obama premia a la inventora de las primeras tiras reactivas para análisis de glucosa en orina, Infosalus, 2011ko urtarrilaren 12a.
• Helen M. Free, The University of Akron.
  
• Al and Helen Free and the Development of Diagnostic Test Strips, American Chemical Society National Historic Chemical Landmarks.
• Helen M. Free (b. 1923), American Chemical Society.

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Egileaz: Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.

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Pensemos en un suceso con dos posibles resultados, por ejemplo el de lanzar una moneda al aire. Si la moneda no está trucada, la probabilidad de que caiga cara o cruz es la misma, de 1/2. Si estudiamos la sucesión de resultados obtenidos al repetir sucesivamente este experimento –y que son estadísticamente independientes– obtenemos un camino o paseo aleatorio, en este caso, de dimensión 1. El paseo consistiría en dar un paso a la izquierda o a la derecha, dependiendo de que la moneda mostrara cara o cruz.

Todos los posibles resultados de un paseo aleatorio tras 5 lanzamientos de una moneda no trucada. Imagen: Wikimedia Commons.

 

Añadamos ahora una dimensión más. Pensemos en Juan López, que intenta llegar a su casa tras una noche de fiesta en la que no ha moderado su consumo de alcohol. Debe recorrer la distancia entre el lugar en el que se encuentra y su casa, pero está bastante aturdido y va dando algún que otro traspiés, cambiando a veces la dirección de su marcha. Podemos imaginar que Juan está caminando aleatoriamente por su ciudad, cuyas calles forman un retículo de dimensión 2. En cada cruce, Juan decide –en realidad, con lo desorientado que está, es el azar el que decide por él– una de las cuatro posibles direcciones en cada cruce. Por supuesto, puede elegir también aquella dirección por la que ha venido; cualquier elección –norte, sur, este y oeste– tiene la misma probabilidad de 1/4. Este sería un paseo aleatorio bidimensional. La pregunta es: ¿conseguirá Juan a su casa?

Paseo aleatorio de Juan López. Imagen: Marta Macho Stadler.

 

Imaginemos una última situación. Unas semanas más tarde Superlópez –el alter ego de Juan López– vuelve de una fiesta provisto con su traje de superhéroe. Tampoco ha sido capaz de moderarse. Intenta regresar a su casa para descansar. Pero esta vez, al poder volar, su recorrido es aún más complejo. Podemos imaginar a Superlópez volando aleatoriamente por un retículo de tres dimensiones; en cada cruce de cada cubo de vértices con coordenadas enteras, Superlópez tiene seis posibles caminos equiprobables a seguir. ¿Llegará el superhéroe ebrio y desorientado hasta su casa?

Tres posibles paseos aleatorios de Superlópez. Imagen: Marta Macho Stadler a partir de figuras de Wikimedia Commons.

 

Obviamente, la noción de paseo aleatorio se puede generalizar a retículos de cualquier dimensión. En 1921, el matemático George Pólya demostró el siguiente resultado:

Sea p(d) la probabilidad de que un paseo aleatorio sobre un retículo de dimensión d regrese a su punto de partida. Se verifica que:

p(1) = p(2) = 1 y p(d) &lt 1 si d &gt 2.

Además, Watson (1939), McCrea y Whipple (1940), Domb (1954) y Glasser y Zucker (1977) demostraron que:

p(3) = 0,34053732955099914282627318443…

Al aumentar el número de dimensiones d del retículo, p(d) va disminuyendo, se hace más difícil regresar al punto de partida (Ver Sloane).

¿Qué enseñanza puede obtener Juan López de estos resultados? En primer lugar, que debe moderar su ingesta de alcohol. En el caso de que la fiesta se “desmadre” y sus facultades se vean afectadas, más vale que no saque su disfraz de Superlópez. ¿Por qué? Porque la probabilidad de llegar a su casa caminando –aunque sea con dificultad– como Juan López es de 1. Sin embargo, cuando cambia a su personalidad de Superlópez e intenta regresar volando, todo se complica. Realizando sus desplazamientos aleatorios en dimensión 3, la probabilidad de llegar a casa es menor de 0,35. Volando con su personalidad de superhéroe se arriesgaría a vagar al azar sin encontrar su añorada morada…

Referencias

Bruno Winckler, Recueil de blagues mathématiques et autres curiosités, Ellipses, 2011 (leído y adaptado de este libro)

Eric W Weisstein, Pólya’s Random Walk Constants, From MathWorld–A Wolfram Web Resource

N. J. A. Sloane, Decimal expansion of probability that a random walk on a 3-D lattice returns to the origin, The On-line Encyclopedia of Integer Sequences

G. Pólya, Über eine Aufgabe der Wahrscheinlichkeitsrechnung betreffend die Irrfahrt im Straßennetz, Mathematische Annalen 84 (1921) 149-160

G. N. Watson, Three Triple Integrals, Quart. J. Math. 2 10 (1939) 266-276

W. H. McCrea and F. J. W. Whipple, Random Paths in Two and Three Dimensions, Proc. Roy. Soc. Edinburgh 60 (1940) 281-298

C. Domb, On Multiple Returns in the Random-Walk Problem, Proc. Cambridge Philos. Soc. 50 (1954) 586-591

M. L. Glasser and I. J. Zucker, Extended Watson Integrals for the Cubic Lattices, Proc. Nat. Acad. Sci. 74 (1977) 1800-1801

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 Superlópez no debería beber alcohol se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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José Ignacio García Plazaola eta Beatriz Fernández Marín Greziako mitologiaren arabera, Orfeo (Apoloren eta Kalioperen semea) bere maitale Euridize heriotzatik salbatzen saiatu zen. Eta berak azpimundutik ihes egitea lortu bazuen ere, Euridize betiko galdu zen. Zoritxarrez, Orfeo ere hil egin zen: menadeek hil eta txikitu zuten. Mitologia klasikoaren eta tradizio berrienaren arteko nahasketa horren ondorioz, diotenez, Orfeoren odol tantetatik landare bat sortu zen, eta landare horrek bere esentziarik puruenaren oroitzapena gorde zuen hil ondoren bizitzara itzultzeko gaitasunean.

1. irudia: Ramonda myconi landarea, Iberiar penintsulako berpizkunde landare bakarra. (Argazkia: Ferran Turmo Gort – CC BY-NC-SA 2.0 lizentziapean. Iturria: Flickr)

Landare hori, gaur egun, “Orfeoren lorea” bezala ezagutzen da (Haberlea rhodopensis), eta Gesneriaceae familian sartzen diren Europako bost espezieetako bat da.

Espezie guztiak kontinentearen hegoaldean daude (Greziako, Ipar Mazedoniako eta Bulgariako mendietan), eta, mitologiak azaltzen duenez, itxuraz, hil ondoren berriz bizitzeko gaitasun harrigarria dute.

Landare mota horiei “berpizkunde landare” esaten zaie. Mundu osoan 300 berpizkunde landare inguru daude. Espezie gehienak tropikoan eta subtropikoan daude, Europako gesneriazeoak izan ezik.

Landare tropikal bat Pirinioetan galduta

Pirinioetan, bai ipar isurialdean, bai hego isurialdean berpizkunde landare bakan horietako bat daukagu: Ramonda myconi enblematikoa. Iberiar penintsulan ezaugarri horiek dituen espezie bakarra da.

Ramonda generoaren izena Louis Ramond de Carbonnières botanikari eta esploratzaile frantsesari zor diogu. Egin zituen ekintza gogoangarrien artean, nabarmendu behar da bera izan zela ofizialki Monte Perdido mendia igo zuen lehena.

2. irudia: Ramonda myconi landarea. (Argazkia: Ferran Turmo Gort – CC BY-NC-SA 2.0 lizentziapean. Iturria: Flickr)

Berpizkunde landare izateagatik daukaten berezitasunaz gain, R. myconi espezieak eta Europako gainerako gesneriazeoek ezaugarri oso berezi bat daukate: jatorri tropikaleko landareak dira, garai askoz epelago bateko erlikiak. Horregatik esaten zaie, teknikoki, “landare paleotropikal”.

Landareen morfologiari eta itxurari erreparatuz gero, berehala ikusiko dugu haien ezaugarri tropikala, eta erraz lotuko dugu etxe barruko landare apaingarri batekin; bioleta afrikar ezagunarekin, alegia (Saintpaulia generokoa).

Espezie tropikala denez, harrigarria da hain ondo egokitu izana Europako klimara, eta, batik bat, Pirinioetako ingurune gogorrera. Altitude ertaineko kareharrizko amildegietan egon ohi da, batez ere, baina ia 2 500 metroko altueran ere aurkitu izan da Ordesako Parke Nazionalaren inguruan.

Hosto urtetsu eta iraunkorrak dituenez, goi mendian hain ondo egokitu izanak esan nahi du gai direla tenperatura oso baxuetan bizitzeko, eta hori ezaugarri oso deigarria da espezie paleotropikal baten kasuan.

Duela gutxi egiaztatu dugu bere hostoek zero azpiko tenperaturak jasaten dituztela, baita izotza ere beren barnean, eta, halere, ez dutela bueltarik gabeko kalterik izaten.

Berpizkunde landarea denez eta muturreko hotza oso ondo onartzen duenez, bai tenperatura baxuei, bai lehortzeari arazorik gabe aurre egiteko gai den landare bakanetako bat da. Zein da bere sekretua?

Lehortzea, izoztea, eta saialdian ez hiltzea

Seguru asko ez dago erantzun bakar bat. Hain justu kontrakoa; ezaugarri multzo bati esker da landarerik erresistenteena.

Intuizioaren kontrakoa dirudien arren, lehortzearen eta izoztearen ondorio biologikoak antzekoak dira funtsean. Horrek nolabait justifikatzen du lehorketara aurrez egokitzeko gaitasuna funtsezkoa izan dela Pirinioetan bizirik irauteko.

Funtsean, landareak, zeluletako lesioak eragozteko, bere mintzak indartzen ditu, egiturazko eta oxidaziozko kalterik ez izateko. Baina babesa ez da maila zelularrera mugatu behar. Hostoak, deshidratatzen direnean, ongi zehaztutako eta ordenatutako patroi bati jarraituz tolestu behar dira, aterki bat ixten denean bezala.

3. irudia: Ramonda myconi landarearen hostoen tolestura. (Argazkia: Beatriz Fernández-Marín)

Horrela, lozorroan eta, itxuraz, heriotzan, ehunak ezkutuan geratzen dira, eta ez dute kalte konponezinik izaten. Beira egoerara ere hel daitezke; egoera horretan, molekulen mugikortasuna oso txikia da. Hala, ehunak ezkutuan gera daitezke, denbora askoan ia kalterik izan gabe.

Ura berriro eskura dagoenean, prozesu osoa leheneratu, eta hostoek egun gutxiren ostean hartzen dute euren itxurarik mardulena. Berpizte une hori da unerik delikatuena. Metabolismoa aktibatzeko hain beharrezkoa den sekuentzian akatsik egonez gero, heriotza eragin diezaioke landareari.

4. irudia: Ramonda myconi-aren itxura aldatu egiten da urtaroen arabera. (Argazkia: José Ignacio García Plazaola)

Gaur egun, munduko landareen fisiologiako laborategi onenetako batzuek aztergai dituzte berpizkunde landareak. Izan ere, bizitzara itzultzeko duten gaitasun ikusgarritik gauza baliagarri asko ikas ditzakegu, nekazaritza jasangarriagoa eta seguruagoa lortzeko eta landare ia suntsiezinak garatzeko.

Harritzekoa bada ere, Salvador Dalík horrelako zerbait pentsatu zuen. 1982an hilzorian egon zen, deshidratatzen saiatu baitzen. Uste zuen horrela hilezkortasuna lortuko zuela, ikusi baitzuen mikroorganismo lehorrak berriz bizi zitezkeela ur tanta txiki batekin.

Batek daki. Beharbada, Orfeoren odol tantak betiko bizitzaren sekretuak argitzeko baliagarriak izango zaizkigu.

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Egileez: José Ignacio García Plazaola, Landareen Fisiologiako irakaslea da Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatean eta Beatriz Fernández-Marín, Landareen Biologiako irakaslea Universidad de La Lagunako Unibertsitatean.

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Oharra: Jatorrizko artikulua The Conversation webgunean argitaratu zen 2020ko otsailaren 16an: La oreja de oso, una joya del Pirineo que guarda el secreto de la resurrección.

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Foto: silviasuin13 / Pixabay

Una fotocélula formada a partir de un diodo n-p trabajando en sentido inverso es una cosa muy útil.

Si un electrón de conducción en un diodo n-p cae dentro de un hueco, emitirá el exceso de energía en forma de fotón, como lo haría un electrón en un átomo cuando salta a un estado cuántico más bajo. Si diseñamos el diodo de tal manera que emita fotones en el rango visible, podremos ver el efecto. Un diodo emisor de luz es lo que probablemente conozcas por las siglas de su nombre en inglés, light emitting diode, LED.

Estas luces LED, que generalmente son rojas, verdes o naranjas, y hasta azules [1], tiene muchas aplicaciones, desde indicarte con una lucecita en tu teléfono móvil que te ha llegado una notificación de tu aplicación favorita, hasta iluminar salas o decoraciones navideñas con un consumo energético muy bajo, pasando por monitores [2].

Sin embargo, uno de los mayores usos de los diodos n-p es en circuitos donde queremos que la corriente fluya solo en una dirección, pero en ningún caso en la dirección opuesta [3]. Esto se usa, por ejemplo, en los circuitos lógicos de los ordenadores, en los que una respuesta de «verdadero» o «falso», «sí» o «no», 0 o 1, se puede decidir permitiendo o no que la corriente fluya a través del dispositivo.

Un dispositivo que permite que una corriente fluya solo en una dirección también se puede usar para convertir una corriente alterna (AC), por ejemplo, la corriente de un enchufe de pared, en corriente continua (DC) para usar en dispositivos electrónicos pequeños. [4]

La corriente eléctrica comercial es alterna en un patrón ondulatorio a una velocidad o frecuencia de 60 ciclos por segundo (60 Hz). Si creamos un circuito cerrado que incluya el enchufe de pared de AC, un dispositivo para medir la corriente (un amperímetro) y un diodo n-p, la corriente en el cable irá en una sola dirección, lo que ocurre solo cuando el voltaje es positivo en el lado de tipo p y negativo en el lado de tipo n. Esta conversión de corriente AC a DC se llama rectificación, y los dispositivos quelo hacen son rectificadores. Son imprescindibles para usar dispositivos que aceptan solo corriente continua y solo tenemos acceso a electricidad comercial.

Rectificación de una corriente alterna trifásica (arriba) a una corriente continua (abajo, en negro). Fuente: Wikimedia Commons

Pero hay un inconveniente. El voltaje producido por el diodo n-p es solo positivo, pero su valor cambia constantemente y es cero durante un largo intervalo. Estos efectos se pueden reducir enviando la corriente a través de dispositivos electrónicos adicionales, conocidos como filtros, que ayudan a suavizar el voltaje a un valor constante, produciendo una corriente continua constante que luego puede alimentarse a un dispositivo electrónico de DC: un juego electrónico, una calculadora, una ordenador portátil, etc.

Estas propiedades de los semiconductores se vuelven aún más interesantes cuando agregamos un tercer semiconductor a nuestro diodo n-p y creamos un transistor.

Notas:

[1] Lo escribimos de esta forma porque un LED azul no es en absoluto algo trivial. Tanto es así que por conseguirlo los japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura recibieron el Premio Nobel de Física, ¡en 2014!

[2] El último grito son las pantallas OLED, donde los diodos son moléculas orgánicas (en el sentido químico del término).

[3] Si vemos como funciona el diodo n-p, aquí, lo que sigue debería ser, si no obvio, sí relativamente fácil de entender.

[4] Los efectos de AC/DC pueden provocar ondas sísmicas mensurables. Aquí un espectacular vídeo ilustrativo.

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

El artículo Juntando semiconductores: LEDs y rectificadores se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Juntando semiconductores: el diodo n-p
2. Semiconductores
3. Tipos de comportamiento conductor

Arturo Apraiz Plaka-tektonika gure planetaren ezaugarri bereizgarrienetarikoa da. Biosfera garatu eta mantendu ahal izateko ingurunea eta baliabideak sortu dituzte plaka litosferikoen sorrerak eta plaka horiek mantuarekin, atmosferarekin eta ozeanoekin dituzten harremanek. Plaka-tektonika eta harekin lotutako elkarrekintzak Lurraren barneko etengabeko hozketaren ondorio dira. Oso ondo ezagutzen da gaur eguneko Lurrak dituen ezaugarri fisiko eta kimikoekin plaka-tektonikaren ereduak nola jokatzen duen (Apraiz, 2004). Iraganean, aldiz, Lurraren tenperatura handiagoa zenean, berdin jokatzen ote zuen? Eztabaida bizia dago plaka-tektonika gidatzen duten prozesuen sorrera-adinari buruz; proposamenak Hadearretik (4 Ga baino gehiago) Neoproterozoikora arte (1 Ga baino gutxiago) luzatzen dira.

1. irudia: Plaka-tektonikak, besteak beste, azal dezake Himalaiaren garaiera, munduan gertatzen diren lurrikaren jatorria, Australiako martsupialen agerpena, arroka bolkanikoen ezaugarri kimikoak zein ozeanoen sakonera eta morfologia. (Argazkia: Free-Photos – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Hastapenetan Lurraren ezaugarri fisiko-kimikoak horren ezberdinak ezen plaketan oinarritu gabeko beste eredu tektonikoren bat izango baitzen nagusi. Plaketan oinarritu gabeko zenbait eredu tektoniko iradoki izan dira Eguzki-sistemako beste planetentzat zein Lur gaztearentzat (Lenardic, 2018). Oro har, plaka-tektonikaren aurreko ereduei buruz hitz egiten denean, mugimendurik ez duen litosfera bat edo noizbehinka mugitzen dena aipatzen dira (alegia, mugimendu gabeko estalkia edo estalki bakarra; stagnant-lid edo single-lid). Baldintza horietan Lurrak beroa askatzen du kondukzioz, mantuko lumekin lotutako prozesu igneoen bidez edo gertakizun katastrofikoen (meteoritoen kolisioak) eraginez litosfera desegin eta berria sortzen denean.

Plaka-tektonikaren aurreko ereduaren ezaugarrietan eta eredu tektonikoen arteko trantsizio-adinaren inguruan dauden zalantzen arrazoiak bi dira (Cawood et al., 2018). Alde batetik, urriegiak direla, Lurraren hastapeneko bilakaera ongi ulertzen lagundu ahal izateko, arroken-erregistroan gelditzen diren azaleramenduak. Bestetik, desadostasunak daudela plaka-tektonikaren agerpena ziurtatzeko erabilitako irizpideetan zein erabilitako datuen esanahiaren eta interpretazioaren inguruan. Ondoren, zalantza gutxi eragiten dituzten datu eta prozesu geologikoetan oinarrituta, plaka-tektonika noiz aktibatuko zatekeen aipatuko da.

Plaka-tektonika ezin da litosfera zurrunik gabe ulertu.

Lur gaztean mantuak zuen tenperatura altuaren eraginez orduko litosfera magman inpregnatuta zegoen, eta ondorioz gaur egunekoak baino biskositate eta zurruntasun txikiagoa izan behar zuen. Horrela, esfortzuen transmisiorako egokia ez zen gorputza osatzen zuen. Litosfera zurrunaren hedapena adierazten duten ezaugarri geologikoak ondorengoak dira: kratoien egonkortzea, subsidentzia jasaten duten sustratu egonkorretan garatutako arro sedimentario handiak, haustura hauskorren agerpena eta kratoietan (kontinente-lurrazaleko oso ingurune zaharrak, sortu zirenetik deformaziorik jasan ez dutenak) intruitutako dike-sare lerrokarak. Ezaugarri horiek guztiak Meso-Arkearrean sortzen dira, ugaritu egiten dira Neo-Arkearrean eta nagusi dira Proterozoikoan (2. irudia).

2. irudia: Kratoi desberdinetan 3.2 eta 2.4 Ga bitartean gertatutako plutoien intrusioak, dike mafikoen kokapena, deformazio-fase orokorrak eta plaka-tektonikarekin lotutako sedimentazio-prozesuak. (Irudia: Cawood et al. 2018-tik eraldatuta)

Era berean, kratoi gehienetan ikusten da nola Na-tan aberatsak diren tonalita-trondhemita-granodiorita (TTG) konposizioko granitoideak ordezkatzen dituzten K-tan aberatsak diren granito metaluminiko eta peraluminikoek Arkear berantiarrean (3.0-2.5 Ga) (2. irudia). Aldaketa hori kontinente-litosfera zurrunean gertatutako lurrazalaren loditzearekin baino ezin da azaldu.

Plaken arteko mugetan baino garatu ezin diren sekuentzia sedimentarioak.

Fanerozoikoan zehar plaken arteko mugetan baino garatu ez diren sekuentzia sedimentarioak Kanbriarraurrean aurkituko balira, ordurako plaka-tektonikaren eredua martxan egongo zela baieztatuko litzateke. Kontinenteetako ertz egonkorretan, adibidez, plaken apurketa eta urrunketaren eraginez sekuentzia bereizgarria garatzen da. Azpian, kontinente-riftaren fasean metatutako sedimentu klastikoak ageri dira, jatorri kontinental edo lakutarrekoak nagusiki; sarritan ebaporitak ere aurkitzen dira, eta bolkanismo bimodalaren aztarnak daude tartekatuta. Gainean, kontinente-plataforman metatutako sekuentzia siliziklastikoak edo karbonatatuak ageri dira. Horrelako sekuentzia bat aurkitzeak litosferaren bimodalitatea adieraziko luke, eta baieztatuko luke litosfera bloke kontinental eta ozeanikoetan banatuta dagoela. Mota horretako sekuentzia zaharrenak Ipar-Txina, Zinbabwe, Pilbara eta Kaapvaal kratoietan aurkitu dira eta 2750-2500 Ma artekoak dira. Antzeko esanahia izan dezaketen kareharriak era badira, eta, oro har, 2800 Ma baino gazteagoak dira.

Plaka-tektonikaren bereizgarri diren elkarte metamorfikoak.

Munduan zehar datatutako arroka metamorfikoak hiru multzotan sailka daitezke adierazten duten gradiente metamorfikoaren arabera (3. irudia): dT/dP altuko, bitarteko eta baxuko gradiente geotermikoak bereizten dira. Gradiente geotermiko baxuko arrokak ozeano-litosfera hotzaren subdukzioarekin lotzen dira eta nagusiki 850 Ma baino gazteagoak dira. Bestalde, bitarteko gradiente geotermikoa eta gradiente altuko arrokak elkarren ondoan ageri dira gerriko metamorfiko bikoitzak eratuz eta, hurrenez hurren, subdukzio/kolisio eremuak eta tenperatura altuko arku-osteak adierazten dituzte. Gerriko metamorfiko bikoitzak plaka-tektonikaren eraginez baino sortu ezin diren egituratzat jotzen dira eta 2800 Ma-tik aurrera ugari dira ezagutzen diren adibideak (3. irudia).

3. irudia: (a) Ertz egonkor zahar eta modernoen adineko histograma. (b) Gradiente metamorfikoaren arabera antolatutako adin desberdineko 456 lurralde metamorfiko. (c) Zirkoietako Hf isotopoen proportzioetan oinarritutako kontinente lurrazalaren hazkuntza-eredua. (d) Itsasoko ur normalizatuaren 87Sr/86Sr kurba eta zirkoien analisiak versus U-Pb adinak. (Irudia: Cawood et al. 2018-tik eraldatuta)

Deformazio-egiturak.

Akrezio- eta kolisio-orogeno luze eta lerrokarak arruntak dira Fanerozoikoan eta Proterozoikoan, plaken mugimendu horizontalaren adierazgarri. Gainera, mugimendu horizontalen eraginez garatutako toles zein zamalkadurek egitura luzangak eratzen dituzte. Kratoietan antzeko egitura lerrokarak bereiz daitezke, baina askoz laburragoak dira eta gehienetan geometria zirkularreko domo- eta gila-egituretan antolatuta daude. Egitura ekidimensional horiek gorputz granitikoen mugimendu diapiriko bertikalen eraginez sortzen direla onartzen da. Kratoietako domo- eta gila-egiturak modu mailakatuan ordezkatzen dira deformazio-egitura lerrokarez 3.1 Ga-tik aurrera (3. irudia), litosfera deformatzen duten mugimendu bertikalak mugimendu horizontalez ordezkatzen direla adieraziz.

Subdukzioaren jatorriari buruzko eztabaida.

Subdukzioa da plaka-tektonikaren prozesu adierazgarrienetarikoa, ozeano-gandorretan sortutako ozeano-litosfera berriro mantuan desagertaraztea eragiten duena, Lurraren bolumena konstante mantenduz. Subdukzioak hainbat ezaugarri propio ditu, besteak beste, bertan sortutako arroka igneoen kimismoa, arroka metamorfikoen P-T baldintzak edo arroka horien deformazio-egiturak. Beraz, horrelako ezaugarriren bat aurkituko balitz plaka-tektonikoaren eredua martxan egon zitekeela adieraziko luke. Ugari dira Arkearrean nolabaiteko subdukzioa aktiboa zela adierazten duten froga geologikoak, eta Hadearrerako ere aurkitu dira. Froga horiek erabili dira plaka-tektonika Lurraren hasieratik aktiboa izan dela esateko. Baina azken ereduek erakusten dute Lur gaztean subdukzio-prozesu lokalak gerta zitezkeela, meteoritoen talken bitartez, edo mantuko lumek eragindako konpresio-esfortzu lokalen eraginez sortuak (Cawood et al., 2018). Horrelako subdukzio-eremuak espazioan mugatuak, denboran laburrak eta plaken mugimendua gidatzeko indarrik gabekoak dira, eta ez dute, gainera, zerikusirik plaka-tektonikarekin lotutako subdukzio-eremuekin.

Ondorioz, subdukzioaren frogak aurkitzea soilik ez da nahikoa plaka-tektonikoa aktiboa izan zela adierazteko.

Froga paleomagnetikoak.

Paleomagnetismoaren bitartez denbora geologikoan zehar plakek izan dituzten mugimendu horizontalak zehatz daitezke. Gauza bera egin daiteke kratoiekin. Teknika paleomagnetikoak erabiliz neurtu diren kratoien arteko mugimendu horizontal zaharrenak eta, ondorioz, plaka-tektonikarekin harremana izan dezaketenak, 2.8-25 Ga ingurukoak dira (Cawood et al., 2006).

Arkearreko kontinente-litosferaren aldaketak.

Kontinente-lurrazalak eta dagokion mantu litosferikoak aldaketa nabarmenak jasan zituzten Meso- eta Neo-Arkearrean zehar (3.2-2.5 Ga). Kontinente-lurrazalaren konposizioa batez ere mafikoa izatetik (MgO-tan %15eko edukia orain dela 3.0 Ga), konposizio andesitikora (MgO-tan %4ko edukia orain dela 2.5 Ga) eraldatu zen, gaur eguneko kontinente-lurrazalaren antzera (Tang et al., 2016). Hain aldaketa nabarmena ezin da soilik mantuko tenperatura jeitsiera batekin azaldu, aldaketak ere behar dira kontinente-lurrazaleko eraketa-prozesuetan.

Beste alde batetik, kratoien barne-uraren gainetik azaleratutako estreinako lurralde igneo erraldoia (LIP: Large Igneous Province) orain dela 3.0 Ga garatu zen. Harrez geroztik, kratoi guztietan garatu ziren antzeko egiturak Arkearra bukatu aurretik. Mota horretako prozesu bolkanikoak gertatu ahal izateko nahitaezkoa da kratoien epe luzeko loditzea eta egonkortzea.

Laburbilduz, Arkear berantiarrean izandako aldaketa guztiak, hau da, kontinente-lurrazalaren konposizio- eta lodiera-aldaketak, kontinente-lurrazalaren higadura eta birziklatze proportzio altuagoak, airepeko lurralde igneo erraldoien agerpena eta prozesu magmatikoen konposizio-aldaketak, denak, kratoien egonkortze orokorraren ondorio dira. Aldaketak ez dira simultaneoak kratoi guztietan, baina 3.2 eta 2.5 Ga bitartean kratoi guztietara hedatzen dira. Horregatik, gaur eguneko datuak erabiliz, plaka-tektonika 3.2 eta 2.5 Ga bitartean gertatutako aldaketa progresiboen ondorio dela baino ezin da baieztatu.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Apraiz, A. Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria. Udako Euskal Unibertsitatea (UEU), 2004, Bilbo.
• Cawood, P.A., Kröner, A. eta Pisarevsky, S.A. (2006). Precambrian plate tectonics: criteria and evidence. GSA Today, 16 (7), 4-10. DOI: https://doi.org/10.1130/GSAT01607.1
• Rost, Sebastian (2013). Core-mantle boundary landscapes. Nature Geoscience, 6, 89-90. DOI: https://doi.org/10.1038/ngeo1715
• Tang, M. Chen, K. Eta Rudnick, R.L. (2016). Archean upper crust transition from mafic to felsic marks the onset of plate tectonics. Science, 351 (6271), 372-375. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5513
• Lenardic, A. (2018). The diversity of tectonic modes and thoughts about transitions between them. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 376 (2132), pii: 20170416. DOI: http:dx.doi.org/10.1098/rsta.2017.0416
• Cawood, P.A., Hawkesworth, C.J., Pisarevsky, S.A., Dhuime, B., Capitanio, F.A. eta Nebel, O. (2018). Geological archive of the onset of plate tectonics. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 376 (2132), pii:20170405. DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2017.0405

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

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Imagen 1: la ría de Bilbao bajo el marco del Puente Bizkaia (coloquialmente conocido como el puente colgante) y al fondo el puerto. (Fotografía: Jose Castanedo – bajo licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.0 Genérica. Fuente: Flickr)La degradación del estuario

La ría de Bilbao, zona donde las aguas dulces de la cuenca del Nervión-Ibaizabal se encuentran con el agua marina del mar Cantábrico, es un estuario relativamente grande. Actualmente el estado del sistema dista mucho del natural; se ha perdido buena parte de la superficie original y de los principales ambientes, especialmente en las zonas intermareales, que hoy en día son muy escasas.

La ría de Bilbao y sus márgenes constituyen el área más industrializada y de mayor densidad poblacional de toda la cornisa Cantábrica. Por su situación geográfica y por la riqueza natural en recursos minerales la zona experimentó, sobre todo desde el siglo XIX, un intenso desarrollo industrial y crecimiento poblacional. Esto supuso una gran presión humana y durante muchos años los efluentes urbanos e industriales que se generaban eran vertidos a la Ría sin ningún tipo de tratamiento. Durante décadas las zonas media e interior del estuario presentaban graves problemas de oxigenación. Además, el sistema presentaba elevados niveles de contaminación, tanto en las aguas como en los sedimentos. Por eso, en la zona interior del estuario los fondos quedaron desprovistos de vida animal y en el resto de la Ría las poblaciones de fauna eran muy pobres, con pocas especies, estando presentes solo las más resistentes a la contaminación.

El Plan de Saneamiento

En 1979 se aprobó el Plan Integral de Saneamiento de la Comarca del Gran Bilbao, un ambicioso proyecto que tenía por objeto recuperar el sistema desde el punto de vista medioambiental; como estándar de calidad se fijó un 60% de oxigenación de las aguas. El oxígeno disuelto es, sin lugar a dudas, el factor que en mayor medida limitaba la entrada y mantenimiento de la fauna.

En 1989 el Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia puso en marcha un seguimiento del estado del sistema tanto desde una perspectiva fisicoquímica, como biológica y, por extensión, ecológica. Dicho seguimiento contempla el estudio tanto del medio físico como de sus características químicas y de diversas comunidades biológicas.

Ilustración 1: en la época de la industrialización la ría de Bilbao presentaba una comunidad faunística pobre. En esta época solo estaban presentes poblaciones que toleraban la contaminación.  (Ilustración: NorArte Studio)La recuperación del estuario y de su fauna

La calidad fisicoquímica del agua ha experimentado una gran mejoría. Hoy en día el oxígeno no es un factor limitante para la vida acuática. El estándar de calidad se cumple en todo el estuario. Esta mejoría se debe al tratamiento de las aguas en la depuradora de Galindo, que comenzó en 1990. En 2001 entró en funcionamiento el tratamiento biológico, que ha tenido un gran efecto en la mejora de la calidad del agua. Las concentraciones de nitrógeno y de bacterias fecales han disminuido de manera muy significativa (40 veces menos y 200 veces menos, respectivamente, que hace 30 años) y la transparencia de las aguas ha aumentado. Los sedimentos de la Ría presentan unas concentraciones de contaminantes muy inferiores a las de hace treinta años.

Por todo lo anterior, pero especialmente por la mejoría en las condiciones de oxigenación, los organismos que viven en los sedimentos, la denominada comunidad bentónica, han experimentado una gran recuperación. Cientos de especies de invertebrados viven actualmente en los sedimentos de la Ría, siendo los grupos más importantes los anélidos (gusanos), los moluscos (como los caracolillos y los berberechos), los crustáceos (como los cangrejos y las quisquillas) y los equinodermos (como los erizos y las estrellas de mar). Esto es especialmente relevante en la zona más interior, que antes del año 2000 era azoica (sin vida). Actualmente las comunidades bentónicas en el estuario son diversas y permanentes.

Ilustración 2: con el comienzo del tratamiento biológico mejoraron los niveles de oxígeno del agua y las comunidades biológicas fueron recuperándose. (Ilustración: NorArte Studio)

Además de los animales que viven en los sedimentos, también resulta de gran interés analizar el estado de las comunidades que viven por encima del fondo, la llamada fauna demersal, que incluye a animales como peces y crustáceos. Hasta el momento se han registrado en todo el estuario 57 especies de peces y 33 de crustáceos y se ha registrado un incremento progresivo del número de organismos. Entre las especies más comunes de peces se pueden citar el cabuxino (un pez de pequeño tamaño que vive cerca del fondo), el lenguado, la muxarra, la platija, la lubina, la anguila y el salmonete, y no resulta rara la presencia de especies típicamente marinas, como el txitxarro y la antxoa. También son abundantes varias especies de quisquillas y cangrejos.

Se deben destacar los cambios ocurridos en la zona más interior del estuario, entre Olabeaga y Euskalduna, donde la mejoría ha sido especialmente significativa: en esta zona, hasta el año 2002 no se habían encontrado peces ni crustáceos. En 2002 se encontraron varias especies y desde entonces cada año se ha ido encontrando una mayor variedad. En las últimas campañas han aparecido, además de diversas quisquillas y cangrejos, numerosas especies de peces: cabuxino, chaparrudo, anguila, lubina, muxarra, raspallón, aguja, muble, chopa, platija, solla, lenguado, etc. La presencia de numerosas especies de peces y crustáceos es ya regular en esta zona.

Ilustración 3: los buenos niveles de oxigenación del agua y el descenso de la contaminación permiten hoy en día la presencia de una comunidad faunística de gran diversidad. (Ilustración: NorArte Studio)

Además, en los últimos años se viene constatando un claro incremento en el número de especies y en los efectivos de aves que utilizan el estuario como zona de invernada, descanso y alimentación. Esta mejoría se debe a que, por un lado, la calidad del agua ofrece condiciones adecuadas para estas especies, algunas de ellas nadadoras y buceadoras y, por otro, a que disponen de alimento -por la presencia de peces e invertebrados- en toda la Ría.

Mirando al futuro

La recuperación de los sistemas naturales fuertemente contaminados es un proceso normalmente largo, difícil y generalmente caro. Es imposible, además, conseguir que tales sistemas vuelvan a sus condiciones originales. Sin embargo, tal y como hemos visto, es posible recuperar parte de la naturalidad perdida. La recuperación progresiva del estuario del Nervión es un ejemplo de ello. La puesta en marcha y progresivo desarrollo del Plan de Saneamiento ha permitido revertir la situación, que ha pasado de una tendencia al deterioro hace unas décadas a una de mejoría en los últimos tiempos. Aún queda trabajo por hacer y margen de mejora; actualmente se están implantando medidas para recoger aguas aún sin depurar, para mejorar el tratamiento de las aguas en la parte media y alta de la cuenca y para incrementar la capacidad del sistema de saneamiento. Sin duda, todo ello tendrá un efecto positivo en la fauna de la Ría.

Sobre el autor: Javier Franco San Sebastián es doctor en biología e investigador del Área de Gestión Ambiental de Mares y Costas de AZTI

El proyecto «Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita / La Ría del Nervión a vista de ciencia y tecnología» comenzó con una serie de infografías que presentan la Ría del Nervión y su entorno metropolitano vistos con los ojos de la ciencia y la tecnología. De ese proyecto han surgido una serie de vídeos y artículos con el objetivo no solo de conocer cosas interesantes sobre la ría de Bilbao y su entorno, sino también de ilustrar como la cultura científica permite alcanzar una comprensión más completa del entorno.

 

El artículo La recuperación de la fauna en la ría de Bilbao se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez Iglesias Gizakiak animalia homeotermoak gara; gorputz tenperatura konstante mantentzen dugu 37 ºC-tan. Horretarako, organismoa termosentsoreez baliatzen da; egoera termikoaren berri ematen diote entzefaloko gailu neuronal txiki bati, hots, hipotalamoari. Tenperatura egokiarekiko aldaketaren bat sumatzen badu, aldaketa zuzentzeko behar diren mekanismoak jartzen ditu martxan, tenperatura normalera itzultzeko. Uda hurbil dugunez, organismoak beroari zer nola erantzuten dion aztertuko dugu.

Labur-labur esanda, udan, beroa irabaztea ekiditen eta beroa galtzen egin behar da ahalegina. Geure bero iturri nagusia metabolismoa bera denez (animalia endotermoak gara), zenbat eta jarduera gutxiago egin, orduan eta bero gutxiago ekoitziko dugu, eta, beraz, gutxiago berotuko gara. Horrenbestez, komeni da ariketarik fisikorik batere ez egitea. Erne: pentsatzea, irakurtzea eta ikastea ez dira jarduera fisikoak. Eta ingurunea geure bero iturri nagusia ez bada ere, ez da komeni ingurune berotan egotean, ur berotan bainatzea edo eguzkia hartzea. Bistan da, eguzkitan korrika egitea ez da egin daitekeen gauzarik onena.

Irudia: Haur bat uretako flotagailu batekin. (Argazkia: Arek Socha – domeinu publikoko argazkia. Iturria: Pixabay.com)

Organismoak hiru bide ditu beroa galtzeko. Bata, ukitzen den material bati zuzenean transferitzea. Eroapen deritzo objektu bati transferitzen zaionean, eta konbekzio, fluido bati transferitzean. Bide horretatik transferitzen den beroaren intentsitatea gorputzaren eta ukitzen duen materialaren arteko tenperatura aldearen mende dago. Zenbat eta alde handiagoa, orduan eta gehiago transferitzen da. Eta ur masa bati gehiago transferitzen zaio aire masa bati baino. Askoz ere freskagarriagoa da 17 ºC-tan dagoen uretan bainatzea tenperatura horretan uretatik kanpo, lehor eta biluzik egotea baino.

Beste transferentzia bide bat da erradiazio infragorrien emisioa (argi ikusgarriak baino luzera handiagoa duten uhin elektromagnetikoak). Tenperatura desberdinetan dauden objektuen artean gertatzen da, hotzenetik berora, eta alde termikoaren araberakoa da transferentzia intentsitatea. Udan, erradiazioa transferentzia modu gogaikarria da; izan ere, bero denean, normalean, gure inguru hurbileko objektuak eta materialak geure organismoa bezain bero edo, asko jota, zertxobait hotzago daude. Horrenbestez, ez da erraza era horretan beroa galtzea udan; ziur aski, irabazi egingo dugu.

Azkenik, lurruntzea geratzen zaigu. Hori da mekanismorik eraginkorrena beroa galtzeko. Organismotik lurruntzen den likidoa arnas bideetako hezetasunaz (perspirazioa) eta izerdiz (transpirazioa) osatuta dago. Perspirazioa ezin dezakete fisiologikoki kontrolatu gizakiek (txakurrek bai, hatsankaren bidez), bai ordea transpirazioa. Lurrunketa oso erabilgarria da freskatu egiten gaituelako, ingurunea geure gorputza baino beroago egon arren. Izan ere, lurrunketak bero ekarpen bat behar du; larruazalak galtzen du beroa, giroko airea baino hotzago egonda ere. Hozteko modu oso eraginkorra da, ur mililitro bat lurruntzeko 560 kaloria behar direlako, hots, bolumen hori bera 0 ºC-tik 100 ºC-ra berotzeko behar dena baino 5,6 aldiz gehiago.

Lurrunketak bi muga ditu. Lehena, ura edan behar dela izerdian galdutakoa birjartzeko, behar bada, gatzarekin. Horregatik da garrantzizkoa edatea, bero dagoenean. Eta bigarrena, lurrunketaren intentsitatea murriztu egiten dela inguruneko hezetasuna areagotu ahala; giro hezeak horregatik izaten dira itogarriak.

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

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Foto: Kiran kichu / Unsplash

La gran mayoría de virus y bacterias que infectan a otros animales no suponen una amenaza para los seres humanos. Pero unos pocos, sí. Son una pequeñísima parte, pero son un peligro, porque nos pueden infectar y provocar, de esa forma, enfermedades a las que denominamos zoonosis, algunas de ellas potencialmente graves.

Las zoonosis pueden ser causadas por todo tipo de agentes patógenos, desde priones hasta protozoos parásitos, pasando por virus, bacterias y hongos. La transmisión se puede producir en contextos variados. Puede ocurrir desde una mascota, desde animales que se crían o sacrifican para su consumo, o desde los que se cazan. Y la gravedad de la enfermedad es también variable; algunas zoonosis no causan víctimas mortales, mientras otras, como el ébola, matan a la mayor parte de quienes la contraen. En la actualidad, del orden de dos mil quinientos millones de personas enferman cada año, de los que mueren alrededor de dos millones setecientas mil.

SARS-CoV-2 es el último virus zoonótico que hemos conocido hasta la fecha. Es un coronavirus (un tipo concreto de virus cuya cubierta, al microscopio electrónico, asemeja una corona solar). Su origen se desconoce aún, pero es posible que proceda directa o indirectamente de murciélagos, aunque en la transición a seres humanos también pudo estar implicado el pangolín. Otros coronavirus han pasado a los seres humanos no hace mucho. El SARS-CoV-1 pasó de murciélagos a civetas de las palmeras y de ahí, en 2002, a seres humanos; acabó con la vida de ocho mil cuatrocientas personas. Otro coronavirus, el MERS-CoV, procede posiblemente de murciélagos, pero es transmitido a las personas a través de dromedarios; desde 2012, cuando se produjo el primer brote, se han registrado 2.500 casos, de los que un 35% han resultado fatales.

Algunos virus de la gripe también son de origen zoonótico reciente, como el que provocó la pérdida de cuatrocientas mil vidas humanas en 2009 y 2010. El virus responsable procedía del cerdo y se cree que, a su vez, era descendiente del que provocó la pandemia de la mal llamada “gripe española” de 1918; procedía de aves y causó la muerte de cerca de cincuenta millones de personas. De hecho, los virus de la gripe se consideran candidatos a provocar alguna pandemia grave, lo que ocurriría si alguna cepa adquiriese una virulencia especial. Otras zoonosis víricas potencialmente peligrosas son la fiebre Lassa, la fiebre del Valle del Rift y la enfermedad del virus de Marburgo.

Muchas enfermedades víricas de origen zoonótico pierden ese carácter y pasan a ser enfermedades humanas. Es lo que probablemente ocurrió con los coronavirus responsables de algunos catarros o resfriados, de los que se piensa que pasaron a los seres humanos hace miles de años. También el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) saltó a las personas desde los chimpancés, pero esa transición se produjo hace mucho menos tiempo -cerca de noventa años- y en la actualidad se considera un virus humano.

Los virus zoonóticos pueden ser muy peligrosos porque, al ser de reciente llegada a nuestra especie, carecemos de la inmunidad adecuada para hacerles frente. Por otro lado, un virus bien adaptado a su hospedador no le produce un daño tal que provoque su muerte, pues eso detiene la expansión del virus. En parte eso limita, por ejemplo, la capacidad del virus del ébola para expandirse; al ser tan letal, no da tiempo a sus hospedadores a que contagien a mucha gente. Sin embargo, los virus que llevan miles de años con nosotros, como los de los catarros, están adaptados, no acabamos del todo con ellos y, a cambio, ellos nos dejan vivir.

Fuentes:

Le Page, Michael (2020) Coronavirus: Why infections from animals are such a deadly problem. New Scientist

López-Goñi, Ignacio (2015) Virus y pandemias. Glyphos.

Wikipedia: Zoonosis

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 Zoonosis se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Sí con mis impuestos
2. Las epidemias del pasado… y del futuro
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Uxue Razkin

Osasuna

COVID-19ari aurre egiteko gizakietan probatu den lehen txertoak emaitza onak eman ditu lehen fasean: mRNA-1273 du izena. Lehen txertoak urte amaierarako edo 2021aren hasierarako prest izango lituzkete. Zertan datza txerto berria? Ez galdu Elhuyar aldizkariak eman dituen xehetasunak.

COVID-19 gaixotasun berri honekin kutsatutako pazienteek pairatzen dituzten sintomak dira, besteak beste, sukarra, eztul lehorra, aire falta eta arnas ezintasuna. Baina badirudi horiekin batera, beste batzuk ager daitezkeela, hala nola anosmia edo usaimenaren galera. Horretaz gain, larruazaleko sintomak ere antzeman dira British Journal of Dermatology aldizkariak aipatzen duen moduan. Miren Basarasek eman digu gaixotasun honen ezohiko sintomen berri.

Facebooken bidez egindako ikerketa batean ikusi dute gutxik dutela txertoaren kontrako jarrera baina horiek besteek baino interakzio gehiago dutela. Horretaz gain, Berriako testu honetan azaltzen digute Frantzian konfinamenduaren inguruan egindako galdeketa batean ikusi dute lau biztanletatik batek uko egingo liokeela COVID-19aren aurkako txertoari. Zein da munduaren jarrera txertaketaren inguruan?

Princeton Unibertsitatean egindako ikerketa batek jakinarazi du tokiko ezaugarri klimatikoek ez dutela eraginik izan pandemiaren lehen olatuan, hau da, hezetasunak eta tenperaturak ez dute eraginik izan izurriaren hedapenean. Ikertzaileen esanetan, birusaren hedapena ez da urtaroekin aldatuko, ez bada populazioren portaera aldatu egiten dela. Elhuyar aldizkariak eman digu honen berri.

Zertaz hiltzen da jendea munduan? Datu interesgarriak bildu ditu Juan Ignacio Perez Iglesiasek: munduan urtean 56 bat milioi pertsona hiltzen dira. Gaixotasun kardiobaskularrak dira heriotza arrazoi nagusia. Gaixotasun infekzioen ondorioz gertatzen diren heriotzak, heriotza guztien %19 dira. Haurrei dagokienez, ia %4 bost urte bete aurretik hiltzen da eta heriotza arrazoi nagusia arnas infekzioak dira.

Genetika

Goizean esnatzen gaituen edaria da kafea, ezin diogu hori edateari utzi, magikoa da. Koldo Garciak horri buruz hitz egin digu, zehazki, kafearen gene-ezaugarriak izan ditu mintzagai. Arabika kafea da gehien kontsumitzen duguna eta berriki haren genoma sekuentziatu duikertzaile talde batek. Kafe honen sekretua ezagutu nahi duzu? Benetan bitxia da. Ez galdu!

Genetikarekin jarraituz, Garciak artikulu honetan etxabereekin dugun harremanak gene-mailan duen eragina aztertu du. Horretarako, txerriak eta bere sahiets estrak izan ditu mintzagai. Baina horiek ez dira bakarrak. Badira euren gene-ezaugarriak moldatu dizkiegun animaliak. Etxabereen gene-ondarea gure beharretara moldatu dugula dio.

Gure genoman, gene-osagai kooperatiboak eta gene-osagai bizkarroiak daude. Lehenengoek funtzio biologikoak burutzeko elkarlanean lan egiten dute; besteek bere burua kopiatzea besterik ez dute egiten. Bigarren mota honen azalpenak aurkituko dituzue testuan.

Horretaz gain, Garciak mutazioak eta espezien kontserbazioa gaiari eta honetan oinarritu den ikerketa-lan bati heldu dio honetan.

Normaltasuna izan da artikulu honen erdigune. Garciak ez digu hitz egin normaltasun berria baizik eta estatistikan erabiltzen den kontzeptu batez, balioen banaketa bat izendatzeko erabiltzen denaz, alegia. Adibide batzuekin ulerterraza egin du azalpena.

Emakumeak zientzian

Uruguai eta munduko gainontzeko lurraldeak lotzen dituen zubi moduko bat da Ida Holz. 80ko hamarkadaren amaieran, bere herrialdeko posta elektronikoko lehen konexio egonkorra sortzea, eta, 1993an, Interneta Uruguai osoan zabaltzea erdietsi zuen. Internet Hall of Fame-n lekua egin zioten; horrela, lorpen hori eskuratu zuen lehen latinoamerikarra izan zen.

Astronomia

Elhuyar aldizkariaren arabera, planeta baten jaiotza behatu dute. Azken urteotan, Europako Behatoki Australak (ESO) Auriga konstelazioan sortzen ari den izar-sistema baten zantzuak aztertu ditu. Ikertzaileen arabera, izarraren inguruko hautsezko eta gasezko disko trinkoan perturbazio txiki bat ikusi dute.

Kultura zientifikoa

Osasun krisi honetan zehar, ikerketa zientifikoak asko ugaritu dira COVID-19aren inguruan. Normalean, aldizkari espezializatuek hilabeteak behar dituzte artikuluak zuzentzeko eta publikatzeko baina orain, askok prepint izenekoak hobetsi dituzte (aldizkarien oniritzia jaso bitartean, euren lanak igotzen dituzte). Berriako testu honetan “Informazio tsunamiari” buruz hausnartu dute eta tartean konponbideak ere proposatu dituzte.

Ildo horri jarraiki, hainbeste informazioren artean, ikertzaileek behar dituzten artikuluak eta dokumentuak bilatzen laguntzeko badira erramintak; horietako bat da Ixako ikertzaileek garatu duten neurona-sareetan oinarritutako sistema. Sistema horrek, dokumentu batzuk emanda, galdera baten erantzunik onena topatzen ikasten du dokumentu horietan.

Zertan desberdintzen dira zientzia eta sasizientzia? Faltsugarritasuna izan daiteke gakoa. Karl Popperren esanetan, zientzia faltsutu egin daiteke, alegia, posible da teoria jakin bat ezeztatzeko esperimentu bat diseinatzea. Testu honetan aipatzen den moduan, proposamen zientifikoek gezurtagarriak eta errepikagarriak izan behar dute.

Biologia

Bangaloreko (India) Biologia-zientzien Zentro Nazionaleko ikertzaile talde batek, errealitate birtuala erabiliz, euliek nola hegan egiten duten aztertu du. Horretaz gain, ikusi dute intsektuek aire-fluxuak eta usaina ere erabiltzen dituztela erabakiak hartzeko. Artikulu honetan topatuko duzue informazio osagarria

Teknologia

Txatbotak, elkarrizketa-agente birtualak, euskaraz komunikatzeko gai izango dira. Honen gainean, Elhuyarreko I+Gko taldeak euskarazko txatboten teknologia sortzea helburu duen ikerketa abiatu zuen 2019an. Elhuyar aldizkariak eman dizkigu honi buruzko xehetasunak.

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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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