Zientzia

Juanma Gallego Unibertsoan gertatzen diren fenomenoen artean, izarren heriotzan sortzen diren supernobak dira muturrekoenetakoak. Guztiz bitxia den bat atzeman dute orain, eztanda duela 3.600 milioi urte gertatu zen arren.

Pertsona baten garrantziaren eta aberastasunaren arabera izan ohi da ere haren hileta. Goi mailako agintariak hiltzen direnean, Estatu hiletak ere egoten dira. Hildakoa etxerik gabeko txiroa bada, berriz, hobi komuna izango du betikotasunerako aterpe bakarra. Dena dela, hildako guztiak, berdin-berdin bilakatuko dira hauts. Bizitzaren etengabeko joan-etorrian, euren atomoak birziklatuko dira. Azken uneetan, milaka lagunen azken agurraz lagunduta ala udal funtzionario baten begiradapean, errefusaren biltegira ez baizik unibertsoaren ontzi marroira joango gara guztiak. Kontsolamendu eskasa.

Izarren artean ere antzeko zerbait gertatzen da. Duten tamaina zein den, horren arabera izango da horien heriotza. Dakigula, ez dago giza hiletak bereizten dituen sailkapenik —tira, egon, egongo dira, antropologo baten doktoretza tesiren batean bederen—, baina izarren azken uneak oso ondo sailkatuta daude. Ez da arraroa, unibertsoan izaten diren objektu itzel asko izarren heriotzan abiatzen direlako; funtsean, izarretako hilotzak dira: izar nano zuriak, neutroi izarrak, eta zulo beltzak.

1. irudia: SN2016aps supernobaren irudikapena. Hain distiratsua izan da ezen zenbait hilabetez haren galaxia ezkutatu baitu. Eztandak galaxia horren berri eman du gainera, aurretik ez baitzen ezagutzen (Irudia: M. Weiss)

Aurrean aipatu bezala, izarraren tamaina da haren bizitzaren eta heriotzaren gakoak. Hau ulertzeko, kontuan izan behar da funtsean izarrak etengabeko borroka baten barruan lortzen den orekaren ondorio direla. Batetik, izarraren barruan sortzen diren erreakzio nuklearrek eragindako presioa dago. Bestetik, izarraren beraren grabitatea. Hortaz, udako gau izartsu bat malabaristez beteriko paisaia kosmikoa da.

Eguzkiaren antzeko tamaina duten izarrek nano zuri gisa emango dituzte azken milioika urteak, supernoba bihurtu gabe. Hori posible da izarraren elektroiek izarraren kolapsoari eusten diotelako. Lehenago aurreko fase batetik igaroko dira (erraldoi gorri gisa), baina, amaieran, oso pixkanaka, hoztuko dira. Nano zuriek Lurraren antzeko tamaina dute, baina Eguzkiaren adinako masa mantentzen dute. Hortaz, dentsitate izugarri handia dute.

Baina Eguzkia baino tamaina handiagoa duten izarren kasuan datoz ikuskizunik handienak. Horietan, behin hidrogenoa, helioa eta taula periodikoan dauden burdinara arteko elementu guztiak fusionatu direnean, grabitatea hain da handia ezen elektroiek ezin baitiote eutsi grabitateari, eta izarra bertan behera amiltzen da, kolapso izugarri handi batean. Hor sortzen dira supernobak, izugarrizko eztanda baten moduan. Hemen ere, tamaina da gako. Eztandaren ondoren, neutroi izarra sortzen da, grabitateari eutsi ezin izan dioten elektroi horiek protoiekin batu direlako, neutroiak sortuz. Txundigarriak dira neutroi izarrak: 20 kilometro inguruko diametro batean dentsitate izugarria dute, eta oso azkar biratzen dira. Izar horietako batzuk gainera, erradiazio isuriak botatzen dituzten pulsar izan daitezke, edo, urriagoak diren magnetar ere izan daitezke, sinestezina dirudien eremu magnetikoa sortzen dutenak.

Jatorrizko izarra oso masiboa den kasuetan (Eguzkiaren masa halako 20-30), gainera, zulo beltzak sortzen dira. Horiek ezagunagoak dira kalean, eta arras jakina da ere haien ezaugarririk nabarmenena: hain da handia dentsitatea ezen argia ere ezin baitaiteke askatu bertatik.

Honaino objektu bitxi hauen sailkapen orokor bat. Astrofisikariek sailkapen zehatzagoak dituzte, noski, eta ohiko sailkapenetatik aldentzen diren fenomenoak ere gertatzen dira. Horren adibide da orain aurkeztu duten eztanda baten kasua. SN2016aps izendatu duten supernobak orain arteko marka guztiak gainditu ditu: argitsuena, energetikoena eta masiboena da, aurkitzaileen arabera.

2016an aurkitu zuten, aurrenekoz, Pan-STARRS teleskopioaren bitartez. Bi urtez egin dute fenomenoaren jarraipena, supernobatik askatzen zen energiaren bilakaera aztertzen. Orain, emaitzak ezagutarazteko moduan egon dira. Nature Astronomy aldizkarian eman dute ikasitakoaren berri.

Zalantza barik, zenbaki superlatiboez beteriko fenomenoa da aztertu dutena: egin dituzten kalkuluen arabera, ohiko supernoba batek egiten duen eztanda halako hamar izan da oraingoa, eta jatorrizko izarraren tamaina (edo izarren tamaina, aurrerago ikusiko dugunez) gure Eguzkiarena halako 50-100 izan dela uste dute.

“Orain arte ikusi dugun beste edozein supernoba baino argitsuagoa izan da; baina, horrez gain, baditu beste zenbait propietate eta ezaugarri, eta unibertsoan gertatzen diren beste izarretako eztanden aldean, bitxia da”, adierazi du prentsa ohar batean Edo Berger astrofisikariak. Ikusitakoak atakan jarri ditu ikertzaileak, eta behaketak interpretatzeko azalpen berriak bilatu behar izan dituzte.

Lehen zantzu arraroa iraupenarena izan da. Eztanda atzeman eta hilabete batzuetara ohartzen hasi ziren zerbait berezia zela, argia oso pixkanaka desagertzen ari zelako. Hasieran hain distira handia izanda, eta hain motel desagertuta, ezinbestean horrek esan nahi zuen izugarrizko eztanda izan behar zuela. Haren galaxiaren distiraren gainetik gailendu zen supernoba.

2. irudia: irudia: Pan-STARRS teleskopioaren bitartez ikusi zuten aurrenekoz supernoba, baina jarraipena egiteko beste hainbat teleskopio baliatu dituzte; tartean, Hubble espazio teleskopioa. (Argazkia: Forest Starr / Kim Starr CC BY 2.0)

Galaxiaren ezkutatze hori ez da arraroa: supernoba gehienen kasuan gertatzen da hori, baina, modu berean, estaltze horrek denbora gutxi irauten du: egun batzuk, edo, askoz jota, aste batzuk igarotzen dira supernobaren distira amaitu eta teleskopioetan berriro galaxia ikusten den arte. SN2016aps supernobaren kasuan, berriz, hainbat hilabetez mantendu da galaxiaren distiraren gainetik. Are gehiago, supernoba hau detektatu aurretik, 3.600 milioi argi urte ingurura dagoen galaxia hori ez zen ezagutzen.

Beste ezaugarri bitxi bat hidrogenoari dagokio. Ikertzaileek azaldu dutenez, masa asko duten izarrek hidrogeno gehiena galtzen dute supernoba bihurtu baino lehen. Baina oraingo honetan hidrogeno asko ikusi dute espektroan. Kontraesan hau modu batean edo bestean azaldu ahal izateko, proposatu dute bi izar masiboen arteko talka baten ondorioa izan dela, izar txikiagoak gai direlako hidrogenoa denbora gehiago mantentzeko. Era horretan, bederen, kontuak ateratzen zaizkie.

Fenomenoaren indarra azaltzeko, beste faktore sartu dute prozesuan. Eztanda egin baino lehen, izar masiboek gas mantu erraldoi bat askatzen dute. Bada, une egokian eztanda eginez gero, supernobaren eztandak gas geruza horren kontra joko du, eta horrek eztandaren tamaina handituko du, energia kopuru izugarri handia askatuz. Orain hori gertatu dela uste dute.

Funtsean, horrela geratu zaie azalpena: galaxia urrun batean, duela 3.600 milioi urte inguru, bi izar masibok bat egin zuten, izar ikaragarri handia osatuz, eta bikotea hil baino lehen gas geruza erraldoi bat askatu zuen, gainera. Berez ikaragarri handia zen supernobaren eztandak geruza horrekin talka egitean… tira, Hollywooden ere ikusten ez den leherketa hiper erraldoia sortu zen. Argiaren abiadura dela eta, noski, gu orain konturatu gara horretaz.

Zientzialariek uste dute horrelako izar erraldoiak ohikoak izan zirela unibertsoaren hasierako uneetan. Aurreratu dutenez, hemendik urte batzuetara, James Webb espazio teleskopioari esker aukera egongo da unibertsoan sortu ziren lehen izarrak ikusteko, eta horregatik espero dute antzeko supernoba gehiago detektatu ahal izango direla.

Edo Berger ikertzailearen esanetan, “orain badakigu hain eztanda energetikoak egon daitezkeela naturan”. Teleskopio berriei esker —bereziki, aipatutako James Web bera zein eraikuntzan den Txileko Vera C. Rubin behatokia—, posible izango da denboran are atzerago joatea eta unibertsoaren lehenengo izarren heriotzen garaira iristea.

Erreferentzia bibliografikoa:

Nicholl, M., Blanchard, P.K., Berger, E. et al. (2020). An extremely energetic supernova from a very massive star in a dense medium. Nature Astronomy. DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-020-1066-7.

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

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Hace cuatro milenios, en Mesopotamia, los sumerios ya utilizaban un sistema musical de siete notas y siete modos para componer sus canciones. Este sistema fue heredado por los griegos que se lo contagiaron al resto de Europa y, desde entonces hasta ahora, —pasando por la larga Edad Media— distintos modos han ido ganando y perdiendo popularidad, según la época. En la actualidad, solemos utilizar preferentemente dos de esos antiguos modos que hemos rebautizado como Modo Mayor y modo menor.

Quizás este desenlace no sea más que un accidente fortuito de la historia. No sabemos si en algún universo paralelo, el reguetón se escribe en el modo frigio y la salsa suena mucho más a mixolidio. Pero, de acuerdo con la hipótesis del profesor David Huron, una vez reducidas las alternativas a dos, su asociación emocional era inevitable: es posible que el modo menor sea, en gran medida un accidente cultural y su asociación con la tristeza deba ser aprendida. Pero esto no significa que sea una asociación arbitraria.

La idea de Huron es que el modo menor suena triste porque suena más triste que el Modo Mayor1. Este, en cambio, saca a relucir su alegría cuando se pone en contraste con su oscuro hermano menor. La clave de esta comparación vuelve a encontrarse en las características de la prosodia humana y cómo esta se ve afectada por nuestras emociones. Pero, para entenderlo, debemos volver a sacar al humano triste de paseo.

Un humano triste, recordemos, es un humano al que le han quitado las pilas. Por eso (y porque tensar las cuerdas vocales también requiere su esfuerzo, aunque no lo parezca), es común que hable bajito, sin cambiar mucho el tono de voz, balbuceando a menudo. Particularmente: es típico que el humano triste produzca sonidos más graves de los que son habituales en él.

Sin embargo, para identificar este cambio en su tono de voz no nos basta con atender a su frecuencia, sin más. Si fuese así, los hombres —que, por lo general, tienen la voz hasta una octava más grave que las mujeres— sonarían siempre tristes, deprimidos, no serían capaces de expresar alegría. Esto, evidentemente, no sucede y el motivo es que, para identificar una voz triste, lo que hacemos es establecer una comparación: entre el tono de esa misma voz en su estado neutro y su tono cuando la invade la tristeza.

Del mismo modo, cuando escuchamos música, realizamos sin darnos cuenta una comparación parecida: entre los tonos que predominan en esa canción y los tonos que se utilizan habitualmente en el resto de nuestra música. O, también, entre los tonos que estamos escuchando en ese momento y los tonos que predominan en el resto de la canción. Y aquí es donde la correspondencia entre los modos Mayor y menor se vuelve relevante, porque si colocamos estas escalas en paralelo, nota a nota, lo que observamos es que el modo menor es una versión oscurecida del Modo Mayor: un modo al que se le han agravado ciertas notas y acortado ciertos intervalos2.

Si bien el uso del modo menor en nuestra tradición musical es, por sí mismo, un accidente cultural, esta especie de tristeza por agravio comparativo parece ser mucho más universal. En 2007, Parag Chordia y Alex Rae quisieron ponerla a prueba utilizando, esta vez, fragmentos musicales procedentes de la India. A través de internet recibieron 22000 respuestas de 500 participantes encargados de clasificar emocionalmente pequeños fragmentos de ragas (los modos melódicos utilizados en la música clásica india). El compendio de todas ellas desvelaba un mismo patrón: los fragmentos con tonos comparativamente más graves e intervalos más pequeños, eran percibidos como más tristes3.

Este es quizás el motivo por el que resulta sorprendente escuchar canciones ya conocidas… a las que alguien ha cambiado el modo (Youtube está lleno de ejemplos). Nuestro recuerdo de la canción original fija un estándar sobre el que inevitablemente superponemos la versión alterada y el contraste saca a relucir la tristeza (o la alegría) percibida

No obstante, mi uso preferido de este contraste se da cuando algún compositor lo establece dentro de una misma canción. Como en esta preciosa canción de El Kanka que, de repente, se quita la ironía y cambia sorpresivamente al modo mayor para hablar de un pasado aparentemente más feliz (se escucha el cambio sobre la misma melodía, en 1’08’’, por ejemplo).

También, me viene a la mente el Lago de los Cisnes de Tchaikovsky. Cuando, en la última escena, después de todo el drama, después de que el tema se haya repetido 500 veces en modo menor, con los protagonistas ya bien muertos y suicidados… el hechizo de los cisnes se rompe y, de repente, escuchamos el mismo tema (2’55’’) ¡pero esta vez triunfante, en Modo Mayor! Parece mentira que pueda tratarse de la misma melodía, cambiando apenas unas pocas notas.

Notas:

1David Huron (2008) A Comparison of Average Pitch Height and Interval Size in Major- and Minor-key Themes: Evidence Consistent with Affect-related Pitch Prosody. Empirical Musicology Review

2El lector que tenga conocimientos musicales quizás se plantee que, al agravar ciertas notas algunos intervalos se harán necesariamente más grandes debido a la estructura cíclica de las escalas. David Huron analizó esta cuestión partiendo de casi 10.000 piezas instrumentales en modo Mayor y menor. Debido a la frecuencia de aparición desigual de los posibles intervalos, el efecto global de cambiar estas notas daba lugar a melodías con intervalos más reducidos en el modo menor.

3Parag Chordia y Alex Rae. “Understanding Emotion in Raag: An Empirical Study of Listener Responses”. Computer Music Modeling and Retrieval. Sense of Sounds, 2008.

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

El artículo ¿Por qué suena triste el modo menor? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. La emoción de las escalas musicales
2. ¿Por qué escuchamos música triste?
3. Receta de un Adagio 2

Uxue Razkin Tina Negus zoologoak (Erresuma Batua, 1941), hamabost urte zituenean, teoria zoro bat proposatu zuen baina inork ez zion sinetsi, ez bere geologia irakasleak, ez bere jaioterriko museoko ikertzaileek. Hala ere, horrek ez zuen esan nahi oker zebilenik. Organismo konplexuen bizitza frogatzen zuen Charnia masoni fosil bat aurkitu zuen baina fosil hori bizia oraindik existitzen ez zen garaikoa zela gaineratu zuen, hau da, Kanbriarraurreko arokoa zela. Geroago egiaztatu zen Ediacararra garaian izandako bizimodua zela. Tinak arrazoi zuen. Aurkikuntza paregabea izan zen, bere izena ez duena, konturatu zenerako fosila desagertu egin baitzen.

1. irudia: Tina Negus gaztetan. (Argazkia: Trowelblazers)

Txikitatik liluratu zuen fosilen ikerketak. Haren bizilekutik gertu (Grantham), harrobi huts bat zegoen eta han jolastea laket zitzaion; bertan, amoniteen eta belemniteen fosil ugari zeuden. Liburutegi publikoan igarotzen zituen ordu mordoxka; bertako liburuetan, fosilei buruzko azalpenak irakurtzen zituen eta, gainera, geologia, biologia eta paleontologia arloei buruzko liburu mardulak ikastea atsegin zuen.

Hamabost urte zituela, bere abentura zientifikoan pauso bat emateko xedez, Charnwoodeko basora joatea otu zitzaion; horretarako, gurasoei laguntzeko eskatu zien. Liburutegian irakurritako liburu batean baso zehatz hori aipatzen zela ikusi, eta bere kabuz egiaztatu nahi izan zuen lerro horietan deskribatzen zena. Negusek eskuz kopiatu zituen arakatu nahi zituen bazterrak; jarraian, egindako mapa hori poltsikoan sartu eta ahabiak biltzeko aitzakiaz, bideari ekin zion. Txango hartan, iratze baten hosto moduko fosil bat topatu zuen; erdiko nerbiorik gabeko fronde bat, alde bietan lumen antzeko folioloek osatzen zuten irudia, hain zuzen ere. Une hartan zur eta lur gelditu zen, izan ere, irakurritako liburuen arabera, fosil hori ez zen existitzen. Hura zen ezustekoa hura. Negus, aldiz, ziur zegoen begien aitzinean zuenaz.

Lapurreta bat

Aurkikuntza egin ostean, Negus zalantza izpirik ez zuela joan zen bere geologia irakaslearengana; ez zen erraza izango hura limurtzea baina sikiera saiatu behar zuen. Irakasleak Negusen azalpenak aditu eta berehala, modu oso zorrotzean ihardetsi zion: “Ez dago fosilik Kanbriarraurreko arroketan”. Alabaina, Negusek ez zuen amore eman eta hurrengo egunean bere aitonari bi orri eta arkatz bat eskatu zizkion iratze baten hosto moduko hori marraz zedin, irudi hori buruan atxikitzea ezinezkotzat jo izan balu bezala. Horren ondotik, figura hori poltsikoan zuela, museora joan zen, bertako bildumako piezaren batekin antzekotasunen bat ote zuen egiaztatzeko. Horretaz gain, aurretik hainbestetan irakurri zituen liburuak errepasatu zituen liburutegian, xehetasunen batek ihes egin ote zion jakiteko. Ez zuen ezertxo ere aurkitu eta horregatik erabaki zuen momentuz fosilaren afera alboratzea eta marrazturikoa karpeta batean gordetzea.

Handik urtebetera, 1957an, berriro ere jakin-minak animatu zuen zuhaizti hartara itzultzea. Leku berera iritsi zenean, ordea, fosila jada ez zegoela jabetu zen. Are gehiago, antza norbaitek fosil hori erauzi egin zuen! Negus harrituta eta etsita itzuli zen etxera; bere aurkikuntza lapurtu ziotelakoan zegoen.

2. irudia: Charnia masoni fosila. (Argazkia: Smith609 – CC BY 2.5 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

Urteek aurrera egin zuten, eta Negus, 1961ean, Zoologian graduatu zen Readingo Unibertsitatean. Bi urtez, ur gezatako muskuiluen ekologia aztertzen jardun zuen baina, egia esan, fosil hura burutik kendu ezinean zebilen. Horregatik, bere garaian egindako marrazkiak eskatu zizkien gurasoei eta aipatutako unibertsitateko geologia departamentuan aurkeztu zituen. Bertan azaldu ziotenez, duela gutxi argitaratu berria zen Leicester Unibertsitateko Trevor Ford doktorearen lan bat honako izenburuarekin: “Charnwoodeko basoaren Kanbriarraurreko fosilak“.

Abentura berak batuta

Historiak gainazalean dagoena errazago ikusarazten digu sarri; haatik, gure dimentsiotik ihes egiten duen abenturarik ere bada: Roger Mason gaztearena, alegia. Inork ez zuen bere garaian jakin, ezta Negusek ere, baina Masonek ere ikertu zuen fosil hori, Negusek Charnwoodeko basoan aurkitu zuena, hain zuzen ere (Rogerren abizenak eman zion izena fosilari). Negusek ez bezala, Masonek lagun eta ezagun ugari zituen inguruan, Ford doktorea kasu. Behin aurkikuntza eginda, harekin harremanetan jarri, eta Fordek, bere ikertzaile taldearekin batera, erauzi egin zuen fosila. Honetaz gain, beste fosil batzuk ere aurkitu zituen, Charniodiscus concentricus deiturikoa, esaterako.

Inork ez du auzitan jartzen Negus eta Mason izan zirela istorio honetako benetako protagonistak: haiek, nork bere aldetik, Ediacararreko biota aurkitu zuten. Aurkikuntza honen ondoren, Negusek bere istorioa kontatu zuen 1997an argitaratu zuen liburu batean: The Fossil. Bere abenturari buruzko poema bat ere idatzi zuen, hemen irakur daitekeena. Era berean, bere antologia poetikoa 2012an argitaratutako On the other side lanean bilduta dago. Poeta izateaz gain, argazkilaritzan eta margolaritzan aritu zen.

Aurrerago, fosil honen istorio osoa ezagutzeko asmoz, Fordekin eta Masonekin harremanetan jarri zen Negus. Gainera, Fordek zein Masonek Charnia masoniren aurkikuntzaren 50. urteurrena ospatzeko hitzaldi batera gonbidatu zuten Negus, aurkikuntza horretan hark parte hartu izana ukaezina baitzen. Charnia masoni fosilak ez daroa bere izenik, baina behintzat jendeak gogoan tinko eutsiko dio Negusen historiari.

Iturriak:

• La pizarra de Yuri, Tina en el bosque de Charnia, la vida que no podía existir.
• Tina Negus, An account of the discovery of Charnia.
• University of Reading, Graduate scientist given inaugural fossil research award in honour of unsung hero.

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Egileaz: Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.

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Hace unos cuantos días, pensando en la situación de confinamiento en la que nos encontramos en estos momentos, me pareció que sería una buena idea preparar una actividad sencilla para enviar a la gente y que pudieran realizarla en su casa. Mi idea era que fuese una actividad para personas de cualquier edad, desde pequeños (acompañados si es necesario) hasta mayores. Entonces, me decidí por un taller que hago desde hace algunos años, aunque relacionado con otras cuestiones, y que me gusta mucho. Consiste en construir un objeto matemático sencillo y sorprendente, una hoja de papel con cuatro caras.

Este objeto matemático, cuyas instrucciones de construcción os voy a explicar en esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica, pertenece a la familia de objetos llamados flexágonos y que fue descubierta por el matemático inglés Arthur Stone, de quien ya hemos hablado en relación con el problema de la cuadratura del cuadrado en 1939. Aunque estos objetos fueron dados a conocer y popularizados por el gran divulgador de las matemáticas Martin Gardner (1914-2010) en su columna Juegos matemáticos de la revista Scientific American. En concreto, el objeto matemático que vamos a construir en esta entrada es un tetraflexágono, es decir, un flexágono con cuatro lados (cuadrado o rectángulo), además, como va a poder mostrar cuatro caras, se denomina un tetratetraflexágono.

Portadas de los dos primeros libros de Martin Gardner en los que se recogen los artículos de su columna Juegos matemáticos en la revista Scientific American. En el primero aparece su artículo Hexaflexagons y en el segundo Tetraflexagons

 

Pero vayamos directamente a nuestro objeto matemático, esa hoja de papel de cuatro caras, el tetratetraflexágono, y a su construcción: materiales e instrucciones.

Material básico para el taller: una hoja de papel normal, por ejemplo, din A4, un lápiz y una regla.

Instrucciones para construir el tetratetraflexágono, la hoja de papel con cuatro caras:

Punto 1. Tomamos la hoja de papel, que colocamos con el lado largo en horizontal, y lo vamos a dividir –por delante y por detrás- en cuatro columnas y tres filas, utilizando líneas trazadas con un lápiz. Generando de esta forma 4 x 3 = 12 casillas rectangulares en cada lado.

Punto 2. En cada una de las casillas vamos a pintar, centrado, un número. En las 12 casillas de la parte frontal pintamos los números 4, 4, 3, 2 (en la primera fila, la de arriba), luego 2, 3, 4, 4 (en la segunda fila, en medio) y 4, 4, 3, 2 (en la tercera). Ahora en las casillas de la parte trasera pintamos los números 1, 1, 2 y 3 (arriba), 3, 2, 1, 1 (en medio), 1, 1, 2, 3 (abajo). Ojo, aquí quien lo desee puede echarle imaginación y pintar unos números chulos.

Números de las doce casillas de la parte frontal del folio original

 

Números de las doce casillas de la parte trasera del folio original

 

Punto 3. Ahora tenemos que realizar un pequeño corte con unas tijeras, por lo tanto, hay que tener cuidado. Si la actividad la realizan niños y niñas pequeños necesitarán la ayuda, o supervisión, de una persona mayor. Antes de realizar el corte, doblad por las líneas rectas que habéis pintado a lápiz, os ayudará a realizar el corte y además es necesario para la parte final.

Pero vayamos con el corte. Si consideramos la hoja de papel con la parte frontal, la primera, la que tiene solo doses, treses y cuatros, entonces vamos a cortar el papel para separar las dos casillas del centro –con los números 3 y 4- del resto, pero por todos los lados, salvo uno, el derecho –donde se unen los dos cuatros (véase la siguiente imagen).

Es decir, cortaremos los lados de arriba de las casillas centrales, 3 y 4, el lado izquierdo de la casilla del 3 y los lados de debajo de esas dos casillas centrales. De esta forma, estas dos casillas, 3 y 4, que están unidad entre sí, solo están unidas al resto por el lado derecho, el lado entre los dos cuatros.

Punto 4. A continuación, vamos a realizar unos cuantos dobleces para generar nuestra nueva hoja de papel, que tendrá 2 x 3 = 6 casillas.

Primero, doblamos esa parte central, de dos casillas, hacia la derecha, de forma que va a quedar un 2 hacia arriba, donde estaba el 4, y el 1 que lo acompaña quedará por debajo de la hoja.

Después, doblamos la columna 4, 2, 4 hacia la derecha, una vez, y después toda la nueva columna (sobre la que ahora vemos los números 3, 1, 3) de nuevo hacia la derecha.

Nos quedará una hoja de papel con 2 x 3 = 6 casillas, con un 2 en todas las casillas, como muestra la siguiente imagen.

Punto 5. Si le dais la vuelta a la nueva hoja de 6 casillas, tendréis una hoja de papel con un 1 en todas las casillas (la imagen de abajo). Estamos entonces en el último paso. Hay que poner un poco de celo uniendo los dos unos de la fila del centro, el de la izquierda con el de la derecha.

Y ya tenéis la “nueva” hoja de papel con cuatro caras. Veámoslo. En la que tenemos delante solo hay unos (1), le damos la vuelta y solo hay doses (2), luego dos caras. Ahora, con los doses mirando hacia nosotros, doblaremos la hoja por la mitad vertical, llevando las dos mitades hacia atrás, y cuando lleguemos a juntar las dos partes veremos que se nos abre la hoja por el medio, la ayudamos a abrirse con nuestros dedos y veremos que la hoja que tenemos delante tiene todo treses (3).

Si volvemos a doblar la hoja por la mitad vertical, hacia atrás, descubriremos una nueva cara con todo cuatros (4). Es decir, tenemos una hoja de papel con cuatro caras, un tetratetraflexágono. Solo un consejo, antes de mostrárselo a las demás personas practicad el paso de una cara a otra.

La parte básica del taller es la que acabamos de describir arriba, pero a partir de ahí cada cual puede echarle imaginación y hacer el flexágono lo más artístico o curioso que considere oportuno. Por ejemplo, Cristina Barcala, una apasionada de la divulgación científica y lectora del Cuaderno de Cultura Científica, nos mandaba su propia versión, de tamaño mini (la siguiente imagen).

Aunque si os ha gustado esta actividad sobre la realización de un tetraflexágono, podemos abordar la realización de los otros dos tetraflexágonos que aparecen en el artículo Tetraflexagons, del libro de Martin Gardner The 2nd Scientific American Book of Mathematical Puzzles and Diversions (1961), uno de tres caras –tritetraflexágono- y otro de seis caras –hexatetraflexágono-.

Empecemos con el tritetraflexágono. Para realizarlo hay que construir con una hoja de papel una “tira de papel” de dos filas, como la que aparece en la siguiente imagen, trazar las seis casillas de cada cara y dibujar los números 1, 2 y 3 en las casillas, de la parte frontal y trasera, como aparece en la imagen.

Después doblamos hacia atrás las dos casillas de la izquierda, las que tienen los unos, quedando nuestra tira de papel como se ve en la imagen.

Y doblamos, ahora hacia delante, la casilla de la derecha, la que tiene el tres, quedando así todas las casillas con doses frente a nosotros.

Para finalizar, solo hay que colocar un pequeño trozo de celo entre las dos casillas de la derecha, como se muestra en la imagen.

De esta forma, hemos construido el tritetraflexágono, que tiene tres caras, podemos mostrar en cada una de esas caras, todos unos, doses o treses.

Por último, vamos a terminar con los esquemas para realizar el hexatetraflexágono. Para este flexágono, partimos de una hoja cuadrada, dividida en 16 casillas –cuatro filas y cuatro columnas- en cada cara, a la que le hemos cortado las cuatro casillas del centro. Luego solo le quedan las 12 casillas del exterior. Esta vez vamos a utilizar seis colores (aunque mantenemos los números para seguir las instrucciones de la construcción) para pintar cada casilla, de la parte frontal y trasera, como aparece en las siguientes imágenes.

Las dos casillas de la derecha (en la primera imagen) se separan con un pequeño corte horizontal. Entonces, vamos doblando por donde indican las flechas, empezando por la flecha de abajo y en el sentido de las agujas del reloj, de forma que lo que nos queda al terminar es la siguiente imagen.

De nuevo, doblamos por donde indican las flechas, hasta que quede como la siguiente imagen. Para terminar, solamente hay que añadir un trozo de celo para unir, por arriba, la casilla superior izquierda de delante, con la que tiene atrás.

Y ya tendríamos nuestro hexatetraflexágono.

Bibliografía

1.- Martin Gardner, The 2nd Scientific American Book of Mathematical Puzzles and Diversions, University of Chicago Press, 1987 (publicado originalmente en 1961).

2.- Robert Ghattas, Bricológica, Treinta objetos matemáticos para construir con las manos, RIALP, 2011.

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

El artículo La hoja de papel con cuatro caras, una propuesta de taller se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El teorema de los cuatro colores (3): Tras más de un siglo de aventura… ¿un ordenador resuelve el problema?
2. El teorema de los cuatro colores (2): el error de Kempe y la clave de la prueba
3. Cuatro leyes consumadas siguiendo una banda de Möbius

Leire Sangroniz eta Ainara Sangroniz COVID-19 gaixotasuna dela eta, azkenaldian bolo-bolo dabil maskaren gaia. Osasun-larrialdi egoera honetan, osasun-langileentzat premiazkoak dira maskarak, SARS-CoV-2 birusetik babesteko. Kalean ere, gero eta gehiago hasi gara maskarak erabiltzen, eta botiketan agortuta egon dira hainbatetan. Mota desberdinak daude: maskara kirurgikoak eta babes maskarak. Baina zertarako balio du bakoitzak? Eta zerez daude eginda?

1. irudia: Azken egunetan maskarak gehien bilatzen diren produktuak bihurtu dira. Hainbat motakoak ikusi ditugu jantzita baina badakigu zertarako den bakoitza eta zerez eginak dauden? (Argazkia: Willfried Wende – domeinu publikoko irudia. Iturria: Pixabay.com)

Aipatu bezala, bi maskara mota bereizten dira haien funtzioaren arabera: maskara kirurgikoak maskara daraman pertsonak ingurunea kutsatzea ekiditen du. Babes-maskarak, berriz, maskara daraman pertsona babesten du ingurunetik.

Mundu mailan dagoen maskara gabezia dela eta, garrantzitsuena gaixoak eta osasun-langileak dagokien maskarekin hornitzea da. Agintarien gomendioak hurrengoak dira: birusa daukaten gaixoek maskara kirurgikoak erabiltzea gainontzeko pertsonak ez kutsatzeko, eta, osasun-langileek, berriz, babes-maskarak erabiltzea.

Aipatu beharra dago, maskarak eraginkorrak izan daitezen, higienea zaindu behar dela. Oso garrantzitsua da maskara jarri aurretik eskuak ondo garbitzea eta erabili bitartean maskara ez ukitzea. Maskarak hezetasuna hartzen badu aldatu egin behar da, eraginkortasuna galtzen baitu. Erabili eta gero kontuz kendu behar da, aurrealdea ukitu gabe, eta, ondoren, berriz ere eskuak garbitu behar dira. Urrats hauek jarraitzea ezinbestekoa da kutsadura saihesteko.

Maskara kirurgikoa

Mota honetako maskara daraman pertsonak ez ditu mikroorganismoak kanporatzen; zeren eta, maskarak, arnasterakoan kanporatzen ditugun listu tantak edo aerosolak harrapatzen baititu. Kontuan izan behar da koronabirusaren tamaina 0.1 mikrometrokoa dela, baina orain arte egin diren ikerketen arabera, koronabirusa listu tanten bitartez garraiatzen da eta tanta horiek zenbait mikrometroko tamaina izan dezakete. Beraz, maskara hauek gai dira listu tantak harrapatzeko.

2. irudia: Maskara kirurgikoak ehundu gabeko ehun bi dituzte. Ehundu gabeko ehuna prozedura mekaniko, termiko edo kimikoen bidez lotutako ehun-mota bat da. Ehun honetan sare bat lortzen da baina zuntzak hari bihurtu gabe. Ehun-material horiek ez dira zirpiltzen eta hori dela eta, errendimendu handiko jantziak eta osagarriak egiteko erabiltzen dira. (Argazkia: Vesna Harni – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Oro har, erabili eta botatzekoak diren maskara kirurgikoak 3 geruzaz daude osatuta.

• Lehenengo geruza, erabiltzailearen aurpegiarekin kontaktuan dagoena, ehundu gabeko ehunez egina dago eta hezetasuna xurgatzen du.
• Bigarren geruza iragazki bat da eta mikrobioen eta zenbait kutsatzaileren aurrean hesi gisa jokatzen du. Geruza hau polipropilenozkoa da eta teknika berezi baten bidez lortzen da (melt blown).
• Hirugarren geruza edo kanpoko geruza ehundu gabeko ehuna da eta, haren kasuan, likidoekiko iragazgaitza da.

Aipatu behar da, kasu guztietan polipropilenoa erabiltzen bada ere, kanpoko eta barneko geruzen egiturak desberdinak direla eta, ondorioz, ezaugarriak ere desberdinak dituztela. Aipaturiko polipropilenoa plastiko edo polimero mota bat da, propileno gas molekulak beren artean erreakzionatuz lortzen dena. Material honek abantaila ugari ditu: merkea da, erraz moldatu daiteke nahi den forma emanez, ezaugarri mekaniko egokiak ditu eta piezak zein zuntzak egiteko erabil daiteke.

Hain zuzen ere, ehun ez ehundua egiteko gehien erabiltzen den materiala da polipropilenoa. Ehun hau egiteko teknologia oso garatua dago eta kostu baxuan ekoiztu ahal da. Izango dituen erabileren arabera ehunak ezaugarri batzuk izan beharko ditu eta horretarako hurrengo parametroak aldatu daitezke: zuntzaren diametroa (mikrometroetatik nanometroetara bitartean), zuntz-dentsitatea azalera unitateko (zuntz kopurua azalera unitateko) edota zuntzen orientazioa.

Babes-maskarak

Babes-maskarek pertsona inguruneko kutsaduratik babesten dute. Maskarak askotariko partikula eta kutsatzaileak iragazi behar ditu, baina arnasarekiko erresistentzia txikia azaldu behar du. Garrantzitsua da maskara aurpegira ondo doitzea hutsunerik ez gelditzeko; erosoa izan behar du gainera, eta narritadurarik eragin ez.

3. irudia: Babes-maskarak eraginkortasun handiko maskarak bezala ere ezagutzen dira. Erabiltzailea babesten dute, inguruneko partikula eta aerosol likidoak iragazten ditu erabiltzaileak ez ditzan arnastu. (Argazkia: Ri Butov –domeinu publikoko irudia. Iturria: Pixabay.com)

Babes-maskarak 4 geruzaz daude osatuta:

• Lehengo geruza, azalarekin kontaktuan dagoena, kotoizkoa edo beste ehun batekoa izan daiteke eta azalaren narritadura ekidin behar du.
• Bigarren geruza elektrostatikoki kargatuta dago. Hori oso eraginkorra da mikrometro bat baino txikiagoak diren partikulak harrapatzeko.
• Hirugarren geruzak iragazki gisa jokatzen du partikulak harrapatuz.
• Laugarren geruza edo kanpoko geruza. Geruza honek arnasarekiko erresistentzia txikia dauka.

Ohikoa da horrelako maskarek balbula bat izatea; balbula hori soilik arnasa botatzean irekitzen da eta maskararen barruan dagoen airea hoztea errazten du. Oso lagungarria da ingurune bero eta hezeetan ibili behar bada.

Geruza hauek airean dauden partikulak geldiarazten dituzte hiru mekanismo desberdin erabiliz: inpaktu inertzialaren bidez harrapatuta gelditzen dira aerosol partikula handiak, haien tamaina 1 mikrometro baino handiagoa denez gero. Partikula txikiagoak, berriz, difusio bidez iragazten dira; hau da, geruza osatzen duten zuntzek bide malkartsu bat osatzen dute eta partikula txiki hauek bertan harrapatuta gelditzen dira. Azkenik, partikula handi zein txikiak harrapatzeko beste teknika eraginkor bat erakarpen elektrostatikoa da. Zuntzei tratamendu egokia ezarriz karga jakin bat izango dute eta aurkako karga duten partikulak erakarriko dituzte; bertan itsatsita geldituko dira orduan.

Maskaren iragazpen-ahalmenaren arabera hiru motatako babes-maskarak bereizten ditu Europako Normalizazio Batzordeak (CEN):

• FFP1 (gutxienez 0.3 mikrometroko diametroa duten partikulen %80 iragazten du),
• FFP2 (partikulen %94),
• FFP3 (partikulen %99).

Estatu Batuetan arautegia beste era batekoa da; han erabilienak N95 maskarak dira eta gutxienez partikulen %95 iragazten dute.

Maskara higienikoak eta etxean egindakoak

Goian azaldutako bi maskara motez gain azken asteetan maskara higienikoak eta etxean egindakoak ere aipatu dira. Maskara higienikoek zenbait arau bete behar dituzte eta hauek ekoizteko material jakin batzuk bakarrik erabil daitezke. Etxeko maskaren kasuan berriz, herritarrak etxean aurki ditzaketen materialak erabiltzen ari dira. Oraingoz, Osasunaren Mundu Erakundeak (OME) ez du etxean egindako maskarak erabiltzearen aldeko edo kontrako gomendiorik eman. Bi maskara mota hauen inguruan ikerketa gutxi egin da; ikerketa batzuen arabera, etxean egindako maskarek maskara kirurgikoek baino eraginkortasun txikiagoa daukate.

Beraz, nahiz eta denak maskarak izan, bakoitzak bere ezaugarriak ditu, erabilitako material eta geruza desberdinen arabera. Material horiek erabakitzen dute maskararen funtzioa, hots, pertsonak daraman maskara ingurunea ez kutsatzeko ote den (maskara kirurgikoak) ala pertsona inguruneko kutsaduratik babesteko (babes-maskarak). Hala ere, maskara erabili edo ez, adituek gomendatzen dute urruntze soziala mantentzea eta eskuak sarritan garbitzea.

Iturriak:

• Davies, A.; Thompson, K. A.; Giri, K.; Kafatos, G.; Walker, J.; Bennett, A. (2013). Testing the Efficacy of Homemade Masks: Would They Protect in an Influenza Pandemic? Disaster Medicine and Public Health Preparedness, 7 (4), 413-418. DOI: 10.1017/dmp.2013.43.
• Institute of Medicine (2006). Reusability of Facemasks During an Influenza Pandemic: Facing the Flu. Washington, DC: The National Academies Press. DOI: https://doi.org/10.17226/11637.
• Borealisgroup.com: To shield against pollution and viruses – take cover with protective face masks – made possible with plastics.
• European Committe for Standardization: Respiratory protective devices – Filtering half masks to protect against particles – Requirements, testing, marking.
• European Centre for Disease Prevention and Control – ECDC: Using face masks in the community – Reducing COVID-19 transmission from potentially asymptomatic or pre-symptomatic people through the use of face masks. Data: 2020-04-08.
• Iruin, Juan José – El blog del búho: Mascarillas, polímeros y tejidos no tejidos.
• Osakidetza: Mascarillas- GuiaSL23c.
• Sistema Español de Notificación en Seguridad en Anestesia y Reanimación – Sensar: Uso adecuado de mascarillas quirúrgicas.
• World Health Organization: Advice on the use of masks in the context of COVID-19: Interim guidance. Data: 2020-04-06.
• 3M.com: Worker Health & Safety.

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

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Foto de Josep Castells / Unsplash

La idea básica tras las bandas de Bloch en un sólido es que se crean al unirse los estados cuánticos de los átomos individuales. Bloch y otros ampliaron y refinaron la teoría de bandas de los sólidos durante la década de 1930, hasta el punto de que explica muy bien el comportamiento de conducción eléctrica de los distintos materiales.

Cuando los átomos se unen en un cristal, cada uno de los estados cuánticos individuales de los átomos se une con los estados correspondientes en otros átomos (idénticos) en el cristal para formar las diversas bandas de energía dentro del material. De hecho, si hay un total de N átomos idénticos en el material, entonces hay N estados cuánticos dentro de cada banda. Los electrones en los átomos llenan los estados disponibles dentro de cada banda. Así, si hay N estados en una sola banda, puede haber hasta 2N electrones en cada banda [1].

La física interesante ocurre en la parte superior de las bandas llenas. Cuando se aplica un campo eléctrico externo (voltaje) al material, un electrón puede responder al campo solo si puede moverse a un estado cuántico ligeramente más alto, ya que tendría un poco más de energía al ser afectado por el campo. Esto será posible solo si hay algunos estados libres cercanos a los que el electrón pueda saltar. Este es el caso de los materiales conductores, como el cobre y la plata, ya que sus electrones se llenan en los estados disponibles de modo que la banda más alta está llena solo parcialmente. Los electrones en esta banda, que se llama banda de conducción, son libres de ser conducidos (en realidad, propagados como ondas) por el material, ya que hay estados cuánticos vacíos cercanos en su banda de energía. Pero los electrones en las bandas inferiores llenas no pueden moverse, ya que no hay estados libres cerca.

Por otro lado, si las bandas se llenan de manera que se ocupa exactamente el límite superior de una banda, entonces los electrones no pueden responder a un campo eléctrico, ya que hay una brecha de energía [2] que les impide llegar a un estado cuántico en el que pueden moverse libremente [3]. Un material con estas características es lo que conocemos como aislante. [4]

Finalmente, si estamos ante un caso como el de los aislantes pero la brecha de energía con la banda de conducción no es demasiado grande, puede resultar que la energía térmica sea suficiente como para que algunos electrones salten a ella. Este es el caso de los semiconductores.

Fuente: Wikimedia Commons

Notas:

[1] De acuerdo con una regla en la mecánica cuántica solo dos electrones pueden ocupar un estado de energía cuántica de un solo átomo. El principio de exclusión de Pauli establece que no pueden existir dos partículas en un sistema, electrones en un átomo o quarks en un hadrón, que tengan un conjunto de números cuánticos idéntico. Aplica solo a las partículas llamadas fermiones, no a los hadrones. Los electrones son en todo iguales e indiscernibles salvo porque unos tiene una “cosa” llamada espín con un valor y otros con otro valor. Por eso solo puede haber dos electrones en un estado cuántico de energía: en ese estado todos los números cuánticos son iguales salvo el espín, si hubiese un tercer electrón se violaría el principio de exclusión. Aunque parece un principio inventado para que cuadren los datos, se justifica por el teorema de la estadística del espín de la teoría cuántica de campos relativista.

[2] Una «banda prohibida» por la naturaleza cuántica de las bandas.

[3] Normalmente. Si el voltaje es enorme algunos electrones podrán desplazarse, porque adquirirán energía suficiente como para saltar de la banda de valencia a la banda de conducción. Véase [3]

[4] Un ejemplo es el diamante, en el que el estado cuántico lleno más alto también llena una banda de energía. Esta banda se llama banda de valencia, ya que está ocupada por los electrones de valencia externos de los átomos. La brecha de energía a la siguiente banda, que está vacía, es de aproximadamente 6 eV, por lo que los electrones en el diamante normalmente no pueden alcanzar la banda de conducción y, por lo tanto, el diamante es un buen aislante. En los conductores la banda de conducción se solapa con la llamada banda de valencia, por lo que no hay brecha de energía.

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

El artículo La teoría de bandas explica la conducción eléctrica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Las bandas de Bloch
2. La teoría de bandas de los sólidos se hace topológica
3. El modelo de Bohr explica las regularidades en el espectro del hidrógeno

Koldo Garcia Azken asteotan birus batek gure bizitzak irauli ditu. Urtarrilaren bukaeran, oraindik urrunetik zetorren zurrumurrua baino ez zenean, Miren Basarasek aurkeztu zigun birus berria Zientzia Kaieran bertan; Josu Lopez-Gazpiok ere birusei buruzko argibideak eman dizkigu, birusak nolakoak diren azalduz edo zeluletara nola sartzen diren azalduz, hain zuzen ere. Birusak beti lotzen ditugu gaixotasunekin eta ikuspuntu negatiboa dugu haietaz, baina gugan ere bizi dira.

Genoma izena ematen zaio gene-osagaien multzoari; proteoma deitzen zaio proteinen multzoari; metaboloma, metabolitoen multzoari. Horrela izendatzen da maila omiko bakoitza. Era horretan, mikroorganismoen multzoari mikrobioma deitzen zaio eta, mikrobiomaren barruan, biroma izenez ezagutzen da birusen multzoa. Biroma osatzen duten birusak hiru talde handitan sailka daitezke: erretrobirus endogenoak, zelula eukariotoen birusak eta bakteriofagoak.

Erretrobirus endogenoak hainbat animaliaren genoman aurkitzen diren birusen arrastoak dira. Giza genomaren kasuan, % 8 birus horien sekuentziak dira, antzina gure arbasoek pairatutako infekzioen isla. Berez, erretrobirus endogenoak ez daude aktibo gure espeziean; hau da, ez dute bere burua kopiatzeko gaitasunik. Hala ere, hainbat gaixotasunekin lotura dutela ikusi da. Esate baterako, aktibo daudela ikusi da minbizi mota batzuetan, esklerosi anizkoitzean eta artritis erreumatoidean. Horrez gain, sekuentzia fosil hauek baliagarriak dira funtzio berriak eskuratzeko ere, berrerabili egiten baitira haien sekuentziak. Adibidez, plazenta osatzeko ezinbestekoa den gene batek birus hauen sekuentzia batean du jatorria. Giza genomaren parte direnez, erraza da haiei buruzko gene-informazioa lortzea eta, hortaz haiek identifikatzea ez da lan zaila.

1. irudia: Gure genometan badira birus fosilak, antzinako infekzioen aztarna direnak (Argazkia: Laurent Arroues – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Zelula eukariotoen birusak dira birus hitza irakurtzen dugunean burura etortzen zaizkigun birusak, gaixotasunekin lotura duten birusak, hain zuzen ere. Gizakion zelulak infektatzeko gai diren birusez gain, multzo horretan biltzen dira gurekin bizi diren protozooak eta onddoak infektatzeko gai diren birusak ere. Gaixotasunekin lotzen ditugun arren, horietako hainbat birusek ez dute zertan sintomarik sortu; edo latente gera daitezke. Horren adibiderik argiena herpesaren birusa da, giza populazioaren % 65 inguruk birus hori baitu. Zelula eukariotoen birusen identifikazioa neketsua izan ohi zen sekuentziazio masiboen aurretik. Orain, teknika horiei esker, birusen gene-materiala errazago eskura eta azter daiteke, ez baita beharrezkoa birusak laborategi batean haztea aztertu ahal izateko. Hala, lortu da birusen andui berriak identifikatzea eta ikusi da presente daudela giza gorputzeko hainbat organotan. Horri esker, ondorioztatu da aurretik birusen parte-hartzea ezezaguna zuten hainbat gaixotasunetan parte hartzen dutela; edo gaixotasun berean birus talde edo andui ezberdinek parte hartzen dutela.

2. irudia: Zelula eukariotoak infektatzen dituzten birusak dira gehien ezagutzen ditugunak (Argazkia: PIRO4D – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Bakteriofagoak dira bakterioak infektatzeko gai diren birusak, askotan fago deiturara laburtzen direnak. Birus horiek gero eta interes gehiago izaten ari dira mikrobiotan —adibidez, hesteko floran— duten eraginagatik. Dirudienez, dietak baldintzatzen ditu hesteko mikrobiotan agertzen diren fagoak; eta fagoen banaketa gorputzeko atal bakoitzean espezifikoa bada ere, handia da indibiduoen arteko aldakortasuna. Fagoek, gainera, gure bakterioak infektatzeaz gain, bakterio horien arteko gene-elkartrukea errazten dute. Horrela, bakterioek gene-funtzio berriak lor ditzakete. Zelula eukariotoen birusekin gertatzen den bezala, sekuentziazio masiboei esker posible da fagoak identifikatzea.

3. irudia: Bakterioak infektatzen dituzten birusek gure mikrobiota moldatzen dute (Argazkia: Baroco Ferison – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Hala ere, sekuentziazio masiboei esker zelula eukariotoen eta prokariotoen birusak identifikatzea erraztu bada ere, oraindik erronka handiak daude biroma bere osotasunean behar bezala karakterizatu ahal izateko. Alde batetik, birusak DNAz edo RNAz osotuta egon daitezke eta ezberdina da mota bakoitzetik gene-informazioa eskuratzeko prozedura. Horrek lagin bakoitzetik lor daitekeen gene-informazioa mugatzen du. Beste alde batetik, behin birusen sekuentziak lortu direnean, ezagutzen diren birusen sekuentziekin konparatzen dira sekuentzia horiek identifikatzeko. Hortaz, jada ezaguna denak identifikazioa mugatzen du, eta birusen sekuentzia batzuk sailkatu gabe edo talde oso orokorretan sailkatuta gera daitezke. Bi faktore hauen ondorioz, galdu egiten da biroma behar bezala aztertzeko bereizmena.

Biroma ezagutzea beharrezkoa da hainbat gaixotasunetan duten funtzioagatik. Agerikoa da infekzioak sortzen dituzten birusak hainbat gaixotasunen eragile direla. Baina birusek beste gaixotasun batzuetan hain agerikoa ez den funtzioa ere izan dezakete. Hala, ikertu da biromak zein eragin duen diabetesean, hesteetako hanturazko gaixotasunean edo minbizi mota batzuetan. Gaixotasun horietan, aldaketak detektatu dira biromaren osaketan eta, hortaz, haren ikerketan sakontzea beharrezkoa dela dirudi.

Gugan bizi diren birusak gero eta gehiago ezagutzen baditugu ere, oraindik lan asko dugu aurretik. Batzuek gaixotasunak sor ditzakete, bai, baina beste batzuk gure mikrobiotaren parte diren heinean, garrantzitsuak ere badira gure mikrobiota osasuntsu mantentzeko. Gainera birusek moldatzen dituzte bai gure genoma bai gugan bizi diren bakterioen genomak. Oro har, birusei buruz ikuspuntu negatiboa badugu ere, ezin da ukatu eboluzio-eragile garrantzitsuak direla.

Erreferentzia bibliografikoa:

Santiago-Rodriguez, T. M., et al. (2019). Human Virome and Disease: High-Throughput Sequencing for Virus Discovery, Identification of Phage-Bacteria Dysbiosis and Development of Therapeutic Approaches with Emphasis on the Human Gut. Viruses, 11 (7), 656. DOI: 10.3390/v11070656.

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

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Foto: Vlad Tchompalov / Unsplash

En las anotaciones precedentes nos hemos dedicado a repasar los que a nuestro juicio son los males de la ciencia actual. La serie empezó por una presentación de la empresa científica, el marco institucional y económico en el que se desarrolla, y el entramado de las publicaciones científicas como producto principal. Seguimos analizando los valores de la ciencia tal y como los formuló Merton a mediados del siglo pasado. Y a continuación abordamos el repaso de una serie de males que pueden considerarse propios, específicos de la empresa científica. Las últimas anotaciones han tratado de las resbaladizas relaciones entre investigación científica y ética en diferentes planos.

La relación de “males” o “patologías” no ha pretendido ser exhaustiva. Algunas de las malas prácticas presentadas aquí lo son porque vulneran las normas de Robert K Merton, incumplen el ethos de la ciencia en los términos en que él lo definió y que, implícitamente, asumimos gran parte de los científicos. Otras tienen más que ver con aspectos nucleares de la práctica científica o con el sistema de publicaciones o de financiación de la investigación. Son, por lo tanto, diferentes y seguramente los remedios que requieran también lo sean. Pero sospechamos que una gran parte de los problemas se atenuaría si universidades y centros de investigación modificasen el sistema de incentivos que utilizan para reconocer y premiar el trabajo de su personal científico. La cantidad debería perder importancia como criterio, para ir valorando cada vez más la calidad del trabajo y la trascendencia o relevancia de las investigaciones. No se trata de acudir a indicadores de las publicaciones tal y como se utilizan hoy o, al menos, no solo a esos indicadores (basados en métricas de impacto y similares), sino de recurrir a la valoración experta del nivel y alcance del trabajo realizado.

Tenemos por último, todos esos ámbitos en los que el desarrollo de la ciencia se enfrenta a dilemas de naturaleza ética. No se trata de dilemas específicos de la ciencia, o dilemas cuya resolución deba recaer exclusivamente sobre el mundo científico. Son, en su gran mayoría, dilemas sociales. La ciencia es, si acaso, el instrumento, pero es en el ámbito social y político donde se han de resolver. Si se han de exprimir al máximo las posibilidades que nos brinda la biotecnología, o si debemos permanecer pasivos ante la previsible robotización de la sociedad, son cuestiones que no corresponde dirimir a los científicos. Quienes hacen la investigación científica deberán aportar su criterio experto, y tanto la sociedad como los responsables deberían tomar buena nota y tener en cuenta el dictamen experto, pero en última instancia, las decisiones son de carácter social y político. Nos interesa remarcar esta diferencia, porque los males que hemos considerado intrínsecos a la ciencia lo son porque de no neutralizarlos, está en juego el propio funcionamiento del sistema científico, y en ese terreno, los miembros de ese sistema tenemos mucho que decir y que hacer. Precisamente por esa razón, no nos parece saludable que los científicos se desentiendan de las implicaciones sociales de su trabajo. Creemos que tenemos una especial responsabilidad al respecto, precisamente porque somos quienes mejor podemos calibrar el alcance de nuestro trabajo más allá de cómo quede recogido en las publicaciones científicas.

La ciencia sufre de esos y de otros males; son males serios y de graves consecuencias. Las que afectan, con carácter general, al desarrollo del conocimiento son evidentes. Pero esas no son las únicas. También hay consecuencias prácticas de gran trascendencia. En los Estados Unidos se estima que la investigación preclínica no reproducible tiene un coste anual de 28 mil millones de dólares y, por supuesto, retrasa el desarrollo de tratamientos que salvan vidas humanas y mejoran la calidad de vida. Es de suponer que en el resto de potencias científicas las cosas estarán, en su correspondiente proporción, más o menos igual.

Hay investigadores que son reticentes a abordar de forma abierta estas cuestiones, porque temen que pueden conducir a un debilitamiento de la empresa científica porque la sociedad deje de confiar en los científicos. Creo que se trata precisamente de lo contrario. La opacidad sería contraproducente. Una herida que se cierra sin haberla limpiado debidamente, se cierra en falso porque cultiva la infección en su interior y antes o después, aflorará. La vía más eficaz para sanar los males pasa por conocerlos y buscar las medidas para combatirlos. No hay que ser tan ingenuo como para pensar que muchos de los problemas aquí expuestos tienen una solución definitiva. Ningún problema complejo suele tener soluciones definitivas y, desde luego, nunca son soluciones simples. De lo que se trata es de conseguir un funcionamiento de la empresa científica razonablemente mejor que el actual, más sano, con mejores resultados, más eficiente, y que se base más en la realización de interesantes trabajos que en la producción de ingentes cantidades de artículos.

Pero a la vez que han de preocuparnos los males, también debemos congratularnos de que sea la misma comunidad científica la que está tratando de aportar soluciones. Porque han sido científicos profesionales quienes han investigado y dado a conocer las patologías que aquejan a la práctica científica. Han sido científicos profesionales y organizaciones científicas las que han propuesto medidas para afrontar los problemas y resolverlos. Y algunas revistas científicas están adoptando medidas para incentivar la transparencia y la reproducibilidad de los resultados. Esas son las buenas noticias.

Fuentes:

Agin, D (2007): Ciencia basura. Starbooks, Barcelona.

Briggle, A (2012): Scientific Responsability and Misconduct, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol 4, pp.: 41-48, 2nd edition, Academic Press, London

Ferris, Timothy (2010): The Science of Liberty, Harper Collins, Nueva York

Fischer, B A, Zigmond, M J (2012): Scientific Publishing, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol 4, pp.: 32-40, 2nd edition, Academic Press, London

Häyry, M (2012): Genetic Engineering of Human Beings, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol II, pp.: 437-444, 2nd edition, Academic Press, London

Holm, S, Stokes E (2012): Precautionary Principle, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol III, pp.: 569-575, 2nd edition, Academic Press, London

Johnson, J (2012): Ethical Experiments, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol 2, pp.: 149-156, 2nd edition, Academic Press, London

Johnson, S (2012): Nanotechnology, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol III, pp.: 183-185, 2nd edition, Academic Press, London

López Nicolás, J M (2016): Vamos a contar mentiras. Cálamo, Madrid.

Menéndez Viso, A (2005): Las ciencias y el origen de los valores. Siglo XXI.

Merton, R K (1942): “Science and Technology in a Democratic Order” Journal of Legal and Political Sociology 1: 115-126. [Traducción al español como “La estructura normativa de la ciencia” en el volumen II de “La Sociología de la Ciencia” Alianza Editorial 1977, traducción de The Sociology of Science – Theoretical and Empirical Investigations, 1973]

Neri, D (2012): Eugenics, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol 1, pp.: 189-199, 2nd edition, Academic Press, London

Oreskes, N y Conway, E N (2018): Mercaderes de la duda. Cómo un puñado de científicos oscurecieron la verdad sobre cuestiones que van desde el humo del tabaco al calentamiento global. Capitán Swing, Madrid.​

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Solbakk J H, Vidal, S M (2012): Research Ethics, Clinical, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol 3, pp.: 775-785, 2nd edition, Academic Press, London

Spier, R E (2012): Science and Engineering Ethics, Overview, in Encyclopedia of Applied Ethics, Vol 4, pp.: 14-31, 2nd edition, Academic Press, London

Di Trocchio, F (1993): “Las mentiras de la ciencia” Alianza Editorial.

Ziman, J (2000): Real Science: What It Is and What It Means. Cambridge University Press.

Zuk, M (2013): Paleofantasy: What Evolution Really Tells Us about Sex, Diet, and How We Live. Norton & Co, New York.

Este artículo se publicó originalmente en el blog de Jakiunde. Artículo original.

Sobre los autores: Juan Ignacio Perez Iglesias es Director de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU y Joaquín Sevilla Moroder es Director de Cultura y Divulgación de la UPNA.

El artículo Los males de la ciencia tienen remedio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. No todo vale al servicio de la ciencia
2. Dilemas éticos en la frontera de la ciencia
3. No todas las personas tienen las mismas oportunidades de dedicarse a la actividad científica

Juan Ignacio Pérez Iglesias Hautespen naturalak norbanakoen ugalketa arrakastaren bidez jarduten du. Oinordeko gehien uzten dutenen ezaugarri hereditarioak izango dira ugarienak denborak aurrera egin ahala. Eta horren arrazoiak ez dira inola ere agerikoak. Nekazaritza eta abeltzaintzari ekin ondorengo eraldaketek, esaterako, elikadura aldatzeak eta biztanle gero eta gehiagoko kokagune egonkorretan bizitzeak, eragina izan dute gure espeziearen bilakaeran. Alegia, giza populazioen aldaera genetiko batzuk ugaritu egin dira, eta beste batzuk, bakandu. Bestalde, funtzio biologikoetako batzuk genetikoki aberatsagoak dira orain –horietan eragiten duten aldaera gehiago daude biztanleen artean–, eta beste batzuk, aldiz, pobreagoak.

Orain dela gutxiko ikerketa batean, duela 5.500 eta 3.000 urte artean Europan bizi ziren gizabanakoen genomak eta egungo europarrenak konparatu dira. Ikerketa horretan, oinarri genetikoan aldaketa (mutazio) gehien eta gutxien izan duten funtzioak identifikatu dira, alegia, aldaera gehien eta gutxien ekarri dutenak. Gehitu egin dira honako funtzio hauetan parte hartzen duten aldaera genetikoak: karbohidratoen metabolismoan, desintoxikazio mekanismoetan, mintz bidezko substantzien eroapenean, immunitate defentsarako sisteman, zelulen seinaleztapenean, ariketa fisikoan eta usaimenean. Eta murriztu, berriz, obuluen sorkuntzarekin –beraz, emakumeen ugalketa fisiologiarekin– eta epe luzeko potentziazioa deritzon mekanismo neurologikoan. Ikus ditzagun, adibide modura, funtzioetako batzuk euren testuinguruan.

Irudia: Gizakiak naturatik bereizten dituen ingurune artifizialak sortzen aritu dira eta ingurune berri horiek erantzun berriak sortzen dituzte. (Argazkia: Pixabay.com – domeinu publikoko irudia)

Karbohidratoen metabolismoari loturiko aldaerak genetikoki aberatsagoak izatea, ziur aski, nekazaritzaren eta abeltzaintzaren hedapenari zor zaio. Zerealen ekoizpenak dietan karbohidratoen proportzioa handitzea ekarri zuen, eta abeltzaintzak, berriz, helduek esnea kontsumitzea, laktosa (funtsean, azukre mota bat) digeritzeko gaitasunari bide eman zion mutazioari esker.

Antzera gertatu da immunitate sistemaren funtzionamenduan eragina duten aldaerekin. Biztanle dentsitate handiak eta, batik bat, animaliak etxekotzeak baldintza egokiak sortu zituen parasito patogenoak ugaritzeko. Ez da harritzekoa, beraz, nekazari eta abeltzain herriek ehiztari-biltzaileek ez zituzten gaitasunak eskuratzea, edo funtzionamenduaren alderdi batzuk indartzea, baldintza horiek zirela medio.

Epe luzeko potentziazioaren mekanismoak biziagotu egiten du neuronen arteko seinale transmisioa, eta hori lotuta egon daiteke ikasteko gaitasunarekin eta oroimenarekin. Mekanismo horretan oinarri genetikoaren aldaerak gutxitu izanaren kausa ikaskuntzaren eta kultura transmisioaren garrantzi gero eta handiagoa izan daiteke, herriguneak sortzearen eta zibilizazio esaten diogun horren agerpenaren ondorioz. Dena dela, ez dakigu lotura hori nolakoa den.

Lehen –eta orain ere bada horrela pentsatzen duenik– uste zen zibilizazioak, bere erosotasunekin eta egurats gorriak giza organismoan izan ditzakeen ondorioak arintzeko duen gaitasunarekin, giza leinuaren bilakaera geldiarazi duela eta, historiaurreko hautespen presioak desagertuta, gero eta izaki akastunagoak bihurtu garela, gaitasun gutxien dutenak gehiago bizi direlako eta, gainera, ondorengoak izan ditzaketelako. Gauzak ez direla horrela, ordea, askoz ere konplexuagoak baizik, ohi den bezala. Izan ere, hautespen presioak ez dira desagertu, aldatu baino. Eta horiek aldatuta, gure zerizana ere bai.

Erreferentzia bibliografikoa:

Chekalin, Evgeny, et al. (2019). Changes in Biological Pathways During 6,000 Years of Civilization in Europe. Molecular Biology and Evolution, 36 (1), 127–140. DOI: https://doi.org/10.1093/molbev/msy201.

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

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Antes de convertirse en el año de la pandemia 2020 iba a servir para homenajear a dos de los pintores más importantes de todos los tiempos: Jan van Eyck y Rafael Sanzio. Hagamos de este espacio un refugio y disfrutemos del arte de estos dos genios durante las próximas entregas. Por deferencia, comenzaremos por el que nació primero. De este modo nos sumamos al tributo que se le estaba rindiendo a van Eyck en Gante, donde se guarda una de sus más emblemática obras: La adoración del cordero Místico. La ciudad belga lucía sus mejores galas y bajo el lema “OMG! Van Eyck was here” había preparado una serie de eventos, incluyendo una exposición de pinturas del artista flamenco como nunca antes se había visto. Afortunadamente las nuevas tecnologías nos permiten disfrutar de estas obras sin tener que salir de casa.

Los “primitivos” flamencos

Jan van Eyck y su hermano mayor Hubert fueron, junto a Robert Campin, los primeros de un grupo que ha pasado a la historia del arte con el nombre de los primitivos flamencos. Tomemos ese adjetivo en el sentido de que fueron unos pioneros y no en referencia a un estilo poco desarrollado. ¿Os atreveríais a decir eso de alguien que hace las virguerías que os muestro en la Imagen 1? En la primera mitad del s. XV estos pintores fueron dejando atrás el estilo gótico internacional entonces imperante, en pos de una nueva forma de entender la pintura. Pese a que se trata de un momento crucial de la historia del arte, se ha visto un tanto eclipsado por el coetáneo Renacimiento italiano. A favor de los maestros flamencos hemos de decir que en ciertos aspectos técnicos igualaban o superaban a los italianos, aunque sus nombres no sean tan conocidos como el de Donatello o el de Leonardo, por poner dos ejemplos.

Imagen 1. Virgen del Canónigo Van der Paele (122×158 cm) y detalles. Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

El florecimiento de este estilo en la región de los Países Bajos no fue por casualidad. A principios del s. XV urbes como Brujas o Gante habían prosperado gracias al comercio y a la artesanía. Por lo tanto, a la nobleza y al clero se le sumaba una incipiente burguesía con ganas de demostrar su estatus social. En ese entorno destacó Jan van Eyck, quien tras trabajar en diferentes ciudades se instaló en 1425 en la corte de Felipe el Bueno, duque de Borgoña, la gran potencia de la zona en aquel momento. Desde esa fecha hasta su muerte en 1441 realizó las obras que le han colocado en el Olimpo de la pintura. Si algo destaca en van Eyck, más allá de su brillante técnica, es su capacidad de innovación: fue todo un pionero. Su contribución más importante fue la pintura al óleo. Aunque no inventó esta técnica como se afirma en ciertas partes, la perfeccionó y ayudó a popularizarla. Hasta entonces la pintura al temple era la más habitual, pero la posibilidad de aglutinar los pigmentos con aceites abrió nuevas posibilidades, sobre todo gracias a las veladuras, capas de pintura semitransparentes que permiten dar matices y crear juegos de luces.

Pero van Eyck fue mucho más que el adalid de la pintura al óleo. También tuvo la capacidad de incorporar el paisaje a sus obras, otorgándoles sensación de profundidad en una suerte de perspectiva atmosférica previa a Leonardo (Figura 2A). Trataba los detalles con una meticulosidad absoluta, posiblemente debido a su pasado como pintor de miniaturas (Figura 2B), y sus óleos recogen hasta el más mínimo pliegue y ornamento de las sofisticadas lanas flamencas o las alfombras orientales. No había ilusión óptica que se escapase a sus afilados pinceles. Una buena muestra es el Díptico de la Anunciación del Museo Thyssen en el que el Arcángel y la Virgen parecen esculturas que se escapan de la hornacina (Figura 2C). Otra, el espejo de El matrimonio Arnolfini, con permiso de Velázquez, el más famoso de la historia del arte (Figura 2D).

Imagen 2. A) Virgen del Canciller Rolin (66×62 cm) y B) detalle C) Díptico de la Anunciación (aprox. 39 x 24 cm cada imagen) D) Espejo de El matrimonio Arnolfini. Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

 

A estas alturas espero haberles convencido (si no lo estaban ya) de la importancia que ha tenido van Eyck en la historia del arte. No cabe duda de que su obra merecía ser estudiada empleando los mejores instrumentos a nuestro alcance. Bienvenidos al proyecto VERONA.

El Proyecto VERONA: Van Eyck Research in OpeN Access

La producción artística de Jan van Eyck fue muy reducida, por lo menos teniendo en cuenta las pinturas que se conservan. Hasta tal punto que sólo existen nueve cuadros que lleven su firma. A lo largo del s. XX los historiadores del arte estudiaron con detalle estas obras y, con menor o mayor polémica, llegaron a atribuir una veintena de obras al genio flamenco. Aun sumando las miniaturas del Libro de Horas de Turín-Milán que se le atribuyen a él y a su hermano Hubert, es un legado escaso. Hemos de tener en cuenta que aquellos estudios estilísticos se hicieron en base a unos recursos técnicos limitados, por lo que se antojaba necesario realizar nuevos análisis adaptándose a los tiempos que corren. Así se podría entender mejor el proceso creativo de van Eyck y revisar su creación artística. De eso se encargaron los expertos del Instituto Real del Patrimonio Cultural de Bélgica (KIK-IRPA) quienes, mediante tecnología puntera y siguiendo un protocolo estandarizado, analizaron la obra de Jan van Eyck y la pusieron a disposición no sólo de los expertos, sino del público en general.

En 2014 cargaron una furgoneta con los instrumentos necesarios y viajaron por toda Europa para documentar las pinturas atribuidas a van Eyck que se hallan desperdigadas por diferentes museos (también hay alguna obra en Estados Unidos). En un trayecto de 12 000 kilómetros recogieron 16 298 imágenes para un total de 1 499 gigas de información. Casi nada. Aquí les tenéis estudiando el Díptico de la Anunciación del Museo Thyssen-Bornemisza, por si les queréis ver con las manos en la masa.

Imagen 3. La instrumentación con la que viajó el equipo del KIK-IRPA. Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

 

El primer paso del proceso consistía en tomar una fotografía de alta resolución, asegurándose de que se usaban siempre las mismas condiciones para todas las obras. Para ello emplearon una cámara Hasselblad H4D-200MS con un sensor de 50 megapíxeles que, obviamente, no sujetaban a pulso. Se colocaba en un soporte mecánico que se podía desplazar por raíles, lo que permitía realizar macrofotografías (15×20 cm o 7.5×10 cm) que luego se montaban digitalmente para ofrecer imágenes en las que podemos apreciar hasta el más pequeño de los detalles (Imagen 4). Además de tomar las fotografías con iluminación normal, las tomaron con luz rasante y bajo luz ultravioleta, algo que ofrece información complementaria como ya vimos en su momento.

Imagen 4. Realización de una macrofotografía sobre el Tríptico de Dresden y una ampliación de San Francisco Recibiendo las Agallas a escala milimétrica en la que podemos observar el craquelado de la pintura. Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

 

La cámara Hasselblad también estaba equipada para trabajar en el infrarrojo, de modo que se pudiese estudiar el dibujo subyacente de las pinturas. En cualquier caso, para lograr imágenes con una mayor capacidad de penetración se empleó un instrumento de reflectografía infrarroja que permitía trabajar entre los 900 y los 1700 nm. Recordemos que a esas longitudes de onda muchos de los pigmentos no absorben prácticamente energía, mientras que el carbono, tradicionalmente empleado en el dibujo preparatorio, sí lo hace. Gracias a esta técnica se puede conocer mejor el modus operandi de un pintor y ver los cambios realizados a lo largo del proceso de creación. Precisamente uno de los casos paradigmáticos del empleo de la luz infrarroja es El Matrimonio Arnolfini, en cuyo reflectograma se pueden observar los numerosos cambios realizados por van Eyck. Pero quedémonos aquí con un ejemplo que he encontrado trasteando en la web del proyecto VERONA: ¿No os parece que tanto el Niño como la Madre en La Virgen del Canciller Rolin iban a tener los brazos en otra posición?

Imagen 5. Reflectografía infrarroja del Niño de La Virgen del Canciller Rolin en la que se aprecia el cambio de composición respecto al resultado final. Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

 

Siguiendo con la idea de penetrar en la pintura, no se podía dejar de lado el uso de la radiografía. Como la materia absorbe los rayos X en función de los átomos que la componen y la densidad del material, podemos lograr información valiosísima sobre el uso de pigmentos y el estado de la obra. El equipo belga realizó las radiografías mediante instrumentos de rayos X portátiles empleando películas para radiografías (30 x 40 cm) que luego montaron digitalmente. Aquí hemos de decir que el protocolo no está tan estandarizado y que en muchos casos emplearon radiografías realizadas con anterioridad, algo perfectamente comprensible teniendo en cuenta que se trata de una técnica más compleja que las anteriores. Para que os hagáis una idea del tipo de información que se obtiene, os traigo como ejemplo el retrato de Margaret, la mujer del artista (otra de las cosas en las que van Eyck fue un innovador, ya que no era nada habitual este tipo de retratos). Si observáis la Imagen 6, veréis que el tocado ofrece un color claro en la radiografía. Es muy posible que el pintor emplease albayalde, un pigmento blanco que tiene plomo y que por lo tanto absorbe los rayos X.

Imagen 6. Radiografía de El Retrato de Margaret van Eyck (41×34 cm). Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

 

Acabemos este recorrido por los estudios técnicos subrayando que, en algunas de las obras, también se han aplicado análisis más específicos sobre pigmentos gracias al uso de la fluorescencia de rayos X. De momento no están disponibles en la página web del proyecto, pero crucemos los dedos para que pronto lo estén. Lo que sí que podemos hacer en dicha web es juguetear con las macrofotografías (Imagen 7), las imágenes en infrarrojo y las radiografías de más de veinte obras obtenidas con la misma escala en una iniciativa que ojalá sólo sea la primera de muchas.

Imagen 7. Apariencia de la página web del proyecto Verona al comparar cuatro macrofotografías de diferentes vírgenes pintadas por van Eyck. Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

 

La firma

No quería finalizar el artículo sin llamar la atención sobre un aspecto de las pinturas que suele pasar desapercibido: el marco. En las macrofotografías de algunas de las obras podemos observar los marcos originales que todavía se conservan. Ahí es donde en varias ocasiones el artista flamenco dejó su firma, junto al lema AΛΣ IXH XAN (Als Ich Kan). Esta frase vendría a significar “como (mejor) puedo”, toda una fórmula de humildad, aunque también se ha interpretado como un juego de palabras para decir “como van Eyck (sólo) pudo”, lo que tendría un significado bastante diferente. En cualquier caso, no cabe duda de que van Eyck pudo. Vaya si pudo.

Imagen 8. Marco original de La Virgen de la Fuente con la firma de Jan van Eyck y el lema “AΛΣ IXH XAN” parcialmente visible. Fuente: http://closertovaneyck.kikirpa.be, © KIK-IRPA, Brussels.

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 Van Eyck al descubierto se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. La tabla periódica en el arte: Cobre
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Uxue Razkin

Osasuna

Koronabirus berriak eragin duen osasun krisi honetan, adituek testak egitearen garrantziaz hitz egin dute. Baina zeintzuk dira test horiek? Zer detektatzen dute? Zein da proba hauen fidagarritasuna? Horien inguruan mintzatu da Iosu Razquin Biologian doktorea. Kontuan izan behar dugu, oro har, bi multzo handitan banatzen direla: birusa zuzenean detektatzen duten teknikak eta modu ez-zuzenean egiten dutenak. Aukera paregabea duzue testen inguruko xehetasunak artikulu honetan irakurtzeko!

Azalpen honi jarraiki, Berriak ere argitaratu du gida bat testak hobeto ezagutzeko.

SARS-CoV-2 birusaren jatorria saguzarretan egon daitekeela zabaldu da. Egoera honen aurrean, Joxerra Aihartza zoologo eta UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko irakasleak esan du Berrian birusa genetikoki aztertu dela, eta, “orain arte topatu diren birusekin konparatu ostean, antzekoena saguzarretan topatutako birus bat omen da”. Halere, gaineratzen du gakoa ez dela birusa nondik etorri den jakitea, baizik eta nola egokitu den birus hori gizakioi ere kalte egiteko.

Hainbat hipotesi ezagutu ditugu birusaren jatorriaren inguruan. Batzuek diote laborategi batean sortu zela, baina ikertzaile batzuek jada jakinarazi dute hori gezurra dela. Eta laborategi batean ez bada sortu, non izan da? Honako hiru teoria hauek ezagutzen dira oraingoz: lehenengoa, hautespen naturala gordeleku animalia batean gertatu izana; bigarrena, hautespen naturala gizakietan gertatzea, eta hirugarrena, hautespen hori animalietatik gizakira salto horretan izatea. Berrian informazioa.

Holandako Osasun Publikoaren eta Ingurumenaren Institutu Nazionalean egindako ikerketa batek ezagutzera eman du SARS-CoV-2 koronabirusa hondakin-uretan detektatu izan dela. Ikerketa horretan esan dute gainera hondakin-uren monitorizazioa estrategia egokia dela biztanlerian birusaren infekziorik dagoen detektatzeko. Espainian ere hondakin-urak izan dituzte jomugan: Valentziako ikertzaile talde batek test bat garatu du hondakin-uretan SARS-CoV-2a dagoen atzemateko. Berrian honen ingurukoak.

Osasunaren Mundu Erakundeak (OME) nazioarteko lankidetza-ekimen bat abiatu du COVID-19ren aurkako txerto baten garapena bizkortzeko. Erakundeak adierazi du pandemia hau kontrolatzeko beharrezkoa dela txerto bat lortzea. Egitasmo honetan zientzialariak, medikuak, finantzatzaileak eta ekoizleak daude. Elhuyar aldizkarian aurkituko dituzue xehetasunak.

COVID-19ren aurkako borrokan funtsezkoak diren diziplina batzuei buruz hitz egin digu Juan Ignacio Pérez Iglesiasek, hala nola birologia, genetika molekularra –honi esker ezagutzen dugu SARS-CoV-2 birusak gizaki batengana egindako lehen jauzitik aurrera zein leinutan dibertsifikatu den-, epidemiologia, biologia eta immunologia. Osasun krisi honetan beharrezkoak diren arlo horien garrantzia nabarmentzen du.

Birusak zeharo baldintzatu du natur zientzien ikerketen jarduera. Batzuen kasuan, ohiko lan-erritmoan eragin du krisialdi honek, beste batzuek ez dute aldaketa asko nabari. Artikulu honetan, hainbat zentrotako ikertzaileen azalpenak aurkituko dituzue, izan ere, batzuek baldintza berrietara egokitu behar izan dute, proiektuak eten… Aurreikuspenak ere egin dituzte. Ez galdu Berriako informazioa!

Konfinamenduaren eragina aztertu du Massachusettseko Teknologia Institutuak esperimentu baten bitartez. Emaitzei dagokienez, erresonantzia magnetiko bidezko irudiak bat zetozen boluntarioek adierazten zuten gose eta bakardade subjektiboekin. Baina egun bizi dugun konfinamendu-agindua ez da esperimentu boluntario bat. Honen harira, Nafarroako Unibertsitate Publikoko ikertzaileek egiaztatu dute konfinamenduak larriagotu egin duela lehendik ere bakarrik zeuden adinekoen sentimendua. Berriako artikulu honetan aurkituko dituzue datu gehiago.

Biologia

Birusei buruzko hirugarren artikulu honetan, Josu Lopez-Gazpiok gure organismoak birusei aurre egiteko martxan jartzen dituen mekanismoei buruz jardun du. Birusaren erasoa gelditzeko, immunitate-sistema dugu. Gai da birusaren mintzetako proteinak ezagutzeko eta horiek arrotzak direla ikusteko. Horren aurrean, immunitate-sistemak antigorputzak sortzen ditu.

Zer da RNA? Zertarako balio du? Ainara Castellanos Rubiok, RNA hitza inoiz baino gehiagotan aipatu den garai honetan, horri buruzko artikulua idatzi du Berrian. Tartean, azkenaldian egiten ari diren ikerketa bi azaldu dizkigu, RNAren gaitasun miresgarriak ezagutzeko.

Emakumeak zientzian

Elda Emma Anderson fisikariak Manhattan Proiektuan parte hartu zuen, eta laborategian lehen uranio-235 lagin hutsa prestatzea lortu zuen. Halere, Hiroshima eta Nagasaki hirien gaineko bonba atomikoa jaurti zutenean, Andersonek erabaki zuen abiatu zituen ikerketak bertan behera utziko zituela. Horren ondotik, fisikaren esparruan gaiak lantzen jarraitu zuen baina beste bide bat hartu zuen: erradiazioak gizakien osasunean dituen ondorioetan jarri zuen arreta. Emakume honen ingurukoak artikuluan.

Genetika

Beldurraren genetikaren inguruan jardun du Koldo Garciak honetan. COMT genea eta SLC6A4 geneak aipatzen ditu. Lehenengoak neurotrasmisoreen maila kontrolatzen ditu, neutrotrasmisoreak deseginda. Bigarrenak, serotoninaren garraiatzailea da eta jakina denez, serotoninak beldurra modulatzen du. Garciak azaltzen digunez, egoera baten aurrean sentitzen dugun beldurra eta antsietatea ezberdin erantzungo dugu gene horren zein aldaera dugun arabera.

COVID-19a dela eta, gure osasun-informazioa eta kokalekua jasotzen duten mugikorren APPak instalatzeko eskatu dute erakundeek, eta horri jarraiki, Garciak gene-datuen erabileraren inguruan mintzatu da, zehazki, gene-datuen erabilera irekiak komunitate Indigenetan nola eragiten duen. Izan ere, horiek esperientzia negatiboak izan dituzte gene-datuen kudeaketan eta horregatik, hainbat gako eman dezakete gene-datuen gobernantza hobetzeko.

Genomak zer diren definitzen ausartuko zinatekete? Ez larritu, Garciak beharrezkoak direna azalpenak eman dizkigu honetan. Genoma dugun gene-materiala da. Hori argi izan behar dugu. Testuan azaltzen duenaren arabera, espezie bakoitzeko erreferentziazko genoma bat dugu, espezie bakoitzaren gene-longitudea eta gene-latitudea ezartzen duena. Baina, genomak aldakorrak dira, indibiduo bakoitzak ezberdintasun gehiago ala gutxiago dituela bere genoman, erreferentziazko genoma horrekin alderatuta. Ez galdu artikulu interesgarri honetan eman dizkigun gakoak!

Munduko Osasun Erakundeak Gaixotasunen Nazioarteko Sailkapena (ICD, ingelesez) garatu zuen; bertan, gaixotasun, sintoma edo beste edozein gorabeherak kode bat du. Sailkapen hori aldatzen joan da eta berriki publikatu duten bertsioan aldaketa nabarmenak daude. Kode hauen inguruko xehetasunak eman dizkigu Garciak.

Arkeologia

Abri du Maras (Frantzia) Paleolitoko aztarnategi batean neandertalek landare-zuntzez egindako objekturik zaharrena izan daitekeena aurkitu dute: soka-zati bat da, 6 cm-koa, eta 41.000-52.000 urte dituela kalkulatu dute. Orain arte zaharrena zena Ohalo II aztarnategian (Israel) aurkitu zuten. Azken honek 19.000 urte inguru ditu. Honi buruzko xehetasunak Elhuyar aldizkarian aurkituko dituzue.

Astrofisika

Zulo beltz baten zorrotada inoizko zehaztasun handienarekin behatu du EHT (Event Horizon Telescope) lankidetzak, Elhuyar aldizkariak azaldu digunez. Duela urtebete, zulo beltz baten irudia erakutsi zuten eta orain bost mila milioi argi-urtera dagoen galaxia batean ikusi dute zorrotada, 3C 279 quasarrean.

Ingurumena

Ikerketa batean ontzien argiztapenak Artikoko gauean duen eragina aztertu dute inguruan dauden arrainen kopuruari erreparatuta. Delawereko Unibertsitateko (AEB) ikertzaile Jonathan Cohenen esanetan: Itsaso ilun batean pizturiko Gabonetako zuhaitza ematen dute. Bi egoera desberdinetan egin dituzte neurketak: argiak itzalita eta argiak piztuta. Ondorioztatu dute argiak eragina baduela.

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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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Adikizioek oso eragin kaltegarriak izan ditzakete. Eta horietako bati oso esposizio handia du gizarteak. Droga gogorren antzera jokatzen du azukreak. Rosa García-Verdugoren Sweet addiction

Mielina deituriko kapa lipidikoaz daude estalita neuronak. Espektro autistaren eta kapa honen kalitatearen arteko harremana egotea baliteke. José Ramón Alonsoren Myelin and autism

Argiarekin elkarreragiten duten materialen erantzuna modulatzea etorkizuneko nanofotonikaren pausu garrantzitsua izango da. DIPCren ekarpena: On-demand spectral response of phonon polaritons in van der Waals materials

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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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 Iñigo De Miguel Beriain

Un organismo 3D diseñado por un algoritmo evolutivo y construido a partir de células vivas.
Douglas Blackiston, CC BY-SA

 

El pasado 13 de enero se publicó un avance científico que tiene todas las papeletas para convertirse en un hito en la historia de la investigación biotecnológica. Un equipo de cuatro investigadores estadounidenses ha creado un sistema orgánico funcional novedoso, una forma de vida diferente a todas las que existían, algo que jamás se había conseguido antes.

El proceso para llegar a este resultado fue extremadamente arduo. Para empezar, hubo que utilizar un algoritmo evolutivo complejo alojado en un superordenador. Este mecanismo fue el que determinó qué tipo de material biológico – y con qué estructura – habría de emplearse para lograr el objetivo perseguido. A partir de los resultados proporcionados por esa herramienta, se decidió utilizar células procedentes de la piel y el corazón de embriones de ranas africanas, que se moldearon de la forma diseñada por la inteligencia artificial.

La entidad resultante fue una estructura biológica de un milímetro de anchura que se comportaba de manera coordinada en circunstancias hasta ahora esquivas a la acción humana. De hecho, pueden trabajar conjuntamente y sobrevivir incluso semanas sin necesidad de alimento.

Sus posibles aplicaciones incluyen gestionar la contaminación radioactiva, recolectar microplásticos en los océanos e incluso inocular un medicamento en un tumor. Además, estas entidades tienen la ventaja de ser biodegradables, por lo que, en principio, desaparecerían sin dejar rastro una vez cumplido su cometido.

¿Xenobots o biobots?

Nos encontramos ante un descubrimiento de primer orden, que abre las puertas de un mundo desconocido y lleno de promesas, pero tan novedoso que también encierra múltiples interrogantes. Para empezar, ni siquiera está claro cómo tendríamos que denominar a estas criaturas.

En las primeras informaciones facilitadas se ha propuesto el nombre de “Xenobots”, que combina su origen (la denominación científica de las ranas africanas es Xenopus laevis) con el tipo de entidad de la que se trata -– “bots” o robots –.

A mi juicio esta terminología resulta un tanto equívoca, porque la palabra “xeno” significa en griego “extranjero” o “extraño”. Me parece poco afortunado introducir este concepto, que normalmente asociamos a pensamientos negativos, en una nueva tecnología.

Tiene más sentido elegir la denominación de “biobots”, que une a la idea de robotsla de bios, un prefijo que muestra ostensiblemente su carácter de materia viva. Una característica, por cierto, esencial en este caso, ya que es la que dota a las nuevas criaturas tanto de gran plasticidad como de una capacidad a la que suelen ser ajenas las estructuras sintéticas: la de regenerarse a sí mismas en caso de sufrir daño.

A la izquierda, el plano anatómico de un organismo diseñado por ordenador. A la derecha, el organismo vivo, construido a partir de piel de rana (verde) y células del músculo cardíaco (rojo).
Sam Kriegman (UVM), CC BY

Los miedos mitológicos no son razonables

Las cuestiones que se entrelazan con la ética requieren un análisis más profundo. Es fácil presuponer que habrá voces que clamen contra los biobots, ya sea porque nos exponen a escalofriantes peligros aún por determinar o porque su creación atenta por sí misma contra la naturaleza.

La fortaleza de estos argumentos proviene de que conectan muy bien con el imaginario colectivo. Al fin y al cabo, tanto la mitología antigua como la ciencia ficción contemporánea se han encargado de infundirnos un considerable temor a todo lo que parece poco natural. Lo han hecho a través de ejemplos de consecuencias que trae la ambición humana cuando se aúpa a un papel hacedor que no le corresponde.

Contamos con visiones muy pesimistas de lo que la biotecnología puede desencadenar sobre la especie humana. Los ejemplos van desde el mito de quimera, que hizo que los romanos exigiesen forma humana a los recién nacidos para considerarlos personas, hasta relatos como los de La isla del doctor Moreau y películas como GATTACA. Hay toda una herencia de miedo a lo artificial, a lo hecho por el ser humano, entre la que es difícil abrir camino a lo razonable.

La realidad se encuentra, al menos en lo que se refiere a los biobots, muy lejos de parecerse a esos escenarios dantescos.

A diferencia de lo que ocurre con otras tecnologías como la edición genética, las quimeras humano-animales y los organoides, en este caso estamos muy lejos de utilizar material humano, al menos de momento.

Aunque algún día llegáramos al punto de usar células embrionarias humanas para constituir estas estructuras vivas seguiríamos sin poder hablar de seres dotados de valor moral (dignidad). Esta frontera solo se avistará si empezamos a introducir estructuras neuronales en estos biobots.

Este escenario está muy lejos, si es que es viable algún día. Por tanto, solo aquellos que defienden la necesidad de valorar todas y cada una de las formas de vida – una línea de pensamiento minoritaria – podrían preocuparse por la aparición de estas nuevas entidades.

¿Sufren los biobots?

Ahora bien, ¿no debería preocuparnos un cambio tan radical en la estructura de la vida, aunque no afecte al material biológico humano? A mi juicio es obvio que no, aunque entiendo la raíz última de estas inquietudes.

Nuestra visión de la naturaleza tiende a idealizarla. Hablamos de la madre naturaleza y su sabiduría innata, algo panteístico. El sistema que nos rodea no posee atributos como la bondad y la inteligencia. Ciertamente, el mundo físico tiene un orden (variable) y unas normas, una forma de organización. No hay nada, sin embargo, que certifique que ese orden sea el óptimo para nosotros. De hecho, llevamos milenios pensando lo contrario, de ahí las alternaciones de la naturaleza que ha provocado el desarrollo de la medicina, la agricultura y el transporte

Introducir otras, como la creación de biobots,no debería resultar inquietante por sí misma. Otra cosa será inferir si la mera existencia como biobot causa sufrimiento a la criatura creada artificialmente. Este es el punto en el que nos hallamos en el caso de los organoides cerebrales, pero cuesta pensar que las dudas sean extrapolables a entidades que carecen de un centro de interpretación de señales nerviosas.

Si en el futuro nos encontramos ante una situación más compleja, será el momento de retomar esta discusión. Por ahora parece superflua.

Sin riesgos (de momento)

Esto no significa que debamos permitir cualquier uso de esta tecnología. La liberación de organismos de este tipo en un entorno no controlado podría entrañar graves riesgos para el ecosistema.

Tampoco parece posible autorizar, en un futuro próximo, experimentos que impliquen su introducción en el cuerpo de seres vivos, sean o no humanos, por razones de seguridad.

Para evitar estos excesos se encuentra ya en vigor toda una normativa que nos protege de usos poco razonables de tecnologías experimentales. Toda una pléyade de organismos, desde las agencias de seguridad hasta los comités de ética de la investigación, se encargan de vetar iniciativas de dudosa utilidad o elevado riesgo. Al menos, mientras no se hayan recorrido todos los pasos que ha de transitar cualquier tecnología nueva antes de su aplicación práctica.

El derecho también tendrá que estudiar qué estatuto proporciona a estos biobots, o si será necesario desarrollar alguna norma concreta que regule su uso, y seguro que su respuesta será más que satisfactoria.

Mientras tanto, quienes han de aplicar las normas tendrán que intentar hallar en su articulado unas guías generales con las que establecer pautas de acción concretas en este momento preciso. Dudo muchísimo que la aparición de formas de vida como estas suponga un desafío a este respecto.

Cabe pensar que este avance tecnológico merece una mirada esperanzada, aunque sea todavía muy pronto para calibrar su impacto en la práctica. No parece que un uso ordenado de esta tecnología plantee problemas éticos o jurídicos preocupantes. Habrá, en todo caso, que estar muy atentos a sus futuros desarrollos. Ellos nos confirmarán (o no) este primer diagnóstico.

Sobre el autor: Iñigo De Miguel Beriain es Ikerbasque Research Professor e investigador distinguido de la Facultad de Derecho, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

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

El artículo Por qué los biobots no son un problema ético (de momento) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juanma Gallego Ikerketa ontzien argiztapenak Artikoko gauean duen eragina aztertu dute, inguruan dauden arrainen kopuruari erreparatuta. Eremuaren arabera, argi horrek itsaspeko organismoak uxatzen eta erakartzen dituela ikusi dute.

Pixkanaka baina etengabean. Horrela zabaltzen da argiztapen artifiziala planetan zehar. Kalkulatu da batez bestean urteko %6 handitzen dela argiztapen hori. Iparraldeko 75 graduen eta Hegoaldeko 60 graduen artean kokatutako lur masen %23 lur artifizialen eraginaren pean daude, bai modu zuzenean zein hodeiek islatutako argia jasota. Gure espeziearen hedapena kontuan hartuta, hau ez da arraroa. Gizakia non, bonbillak han. Argi hori, noski, beharrezkoa da gehienetan, baina, seguruenera, gauzak modu txukunagoak egiteko moduak badira, argiztapen horren efizientzia handituz eta argi kutsadura gutxituz.

1. irudia: Ikerketa itsasontzien argiak inguruan duen eragina aztertu dute zientzialariek. Ondorioztatu dute argiaren eragina 200 metroko sakonera iristen dela, arrainak eta zooplanktona uxatuz eta erakarriz. (Argazkia: Michael O. Snyder)

Argi artifizial horren eragina argitzen saiatzen ari dira aspalditik ikertzaileak. Gizakien artean, askotan aipatu da argiztapen artifizialak ziklo zirkadianoetan izan dezakeen eragina. Gaiaren inguruan gero informazio fidagarri gehiago dagoen arren, egia da ere eragin hori askotan puztu egin dela. Agian, batek daki, gauetan buruan pilatzen zaizkigun kezka horiek guztiak pantailatxo baten argiari leporatzea irtenbide erraza eta modernoa delako.

Ageriagoa da basa animalietan sortzen den eragina, horien bizimoduak ez baitaude ohituta argi artifizialera. Adibidez, argi horrek desorientazioa sor dezake, bereziki nabigatzerakoan argi iturri naturalak erabiltzen dituzten dortoka eta hegazti espezieen artean. Nabarmena izanda ere, ez da eragin bakarra. Eta, ohi bezala, ondorioak onerako zein txarrerako izan daitezke, espeziaren arabera. Hala, hiri inguruetako argiak ehiza egiteko bidea errazten die zenbait harrapakariri, beste espezie batzuk ehizatuak izateko arrisku gehiago daukatelarik. Modu berean, gero eta gehiago, ugaztunek iluntasunera jotzen dute aterpe bila, gizakietatik babesteko. Bestetik, zenbait intsektu eta hegazti espezieren kasuan, iluntasunean dagoen argi puntu distiratsu baten inguruan hegal egiten dute etengabean; batzuetan, heriotzaraino.

Argiarekiko erakarpen hau ehiza egiteko erabiltzen dute argirik gabeko ur sakonetan bizi diren arrain biolumineszenteek, eta arrantzaleek teknika hau kopiatu dute, batez ere, txipiroiak erakarri eta arrantzatzeko. Batzuetan, Lurra gauez erakusten duten mapa ikusgarrietan azaltzen dira flota industrialek sortutako argiak, itsasoaren erdian eraikitako hiriak balira bezala.

Baina argia txipiroiak erabiltzeko erabiltzen den modu berean, logikoa da ere pentsatzea beste organismoetan ere eragina izan dezakeela. Horren inguruko ezagutza handitzera jo du ikertzaile talde batek, Artikoan ikerketa itsasontziek sortzen duten argi artifizialak arrainetan eta zooplanktonean duen eragina aztertuz.

Duela gutxira arte, Artikoko gauean jatorri naturaleko argiak besterik ez zeuden: ilargia, izarrak, planetak eta, noizean behin, aurora borealak. Baina, gizakiaren presentzia, gero eta handiagoa da, eta argi dago hemendik gutxira askoz handiagoa izango dela, berotze globalaren ondorioz bertako izotzak atzera egiten ari direlako. Bereziki kostaldeen inguruan nabarmena da gizakiaren eragin hori.

Momentuz, batez ere ikerketa itsasontziak dira Artikoko gauera argia eramaten dutenak, eta, horregatik, horien eragina aztertu dute Nature Communications Biology aldizkarian argitaratutako ikerketa batean, hemendik gutxira handituko den argi kutsaduraren erakusle. Hain toki bakartian egonda, itsasontzi horiek ez dira oharkabean pasatzen: itsaso ilun batean pizturiko Gabonetako zuhaitza ematen dute, Delawareko Unibertsitateko (AEB) ikertzaile Jonathan Cohenen esanetan.

2. irudia: gizakiaren presentzia urria den heinean, orain arte Artikoko gaueko argi bakarra ilargitik, izarretatik eta auroretatik etorritakoa izan da. Irudian, Kongsfjorden fiordotik (Svalbard, Norvegia) ikusitako ilargi betea. (Argazkia: Geir Johnsen/NTNU)

Ikerketa honetan itsasontziaren inguruan dagoen biomasa kopuruan argi artifizialak duen eragina aztertu dute. Argiaren eragina norainokoa den ebatzi ahal izateko, itsaspeko arrainen inguruko azterketa akustikoak egin dituzte, eta laginak ere hartu dituzte, zooplankton kopurua zein den jakin ahal izateko. Bi egoera desberdinetan egin dituzte neurketak: argiak itzalita eta argiak piztuta.

Hiru tokitan egin dituzte neurketak, neguan: Svalbard uhartediaren inguruko bi puntutan, eta hegoalderago dagoen Eskandinaviako iparraldeko hirugarren puntu batean. Gauez izan arren, azken puntu honetan iluntasuna ez zen hain sakona.

Hiru laginketek, baina, bestelako emaitzak eman dituzte. Hegoaldeko puntuan, argiak piztean biomasa kopurua zertxobait jauzi da (%4-19), baina Svalbardeko bi puntuetan eman da alderik nabarmenena: batean biomasa kopurua %47–54 gutxitu da, baina beste puntuan %43–55 handitu da. “Eraginean hautemandako alde hauek iradokitzen dute ez dagoela modu argirik argi artifizialaren eragina ezaugarritzeko”, idatzi dute zientzia artikuluan. Hortaz, norabide bakarrean ez, baina argiak eragin handia baduela egiaztatu ahal izan dute.

Aurretik ezagutzen zen argiak bazuela halako eragin bat neurketetan, baina ez zuten espero eragin hori hain handia izatea: argi horren eragina 200 metroko sakonera iristen dela egiaztatu dute.

Ondorioa garbia da, ikertzaileen arabera: ezinezkoa da ur zutabe baten azpian dagoen biomasa neurtzea argiztatutako itsasontzi batetik, argiaren pean animaliek ez dutelako egiten normalean egingo luketena. “Saiatzen ari zara neurtzen eta ulertzen ur zutabean dauden animalien kokapena, baina prozesu hori oso sentikorra da argiarekiko; eta, aldi berean, zure inguruan dagoen argi baldintzak aldatzen ari zara”, azaldu du Cohenek.

Biologiari lotutako interesaz gain, ikerketak ekonomiarekin ere badu harremanik. Izan ere, lanaren helburuetako bat izan da arrantzari begira egiten diren neurketetan argiaren alborapena norainokoa den jakitea, bai Artikoan zein beste eremuetan gauez burutzen diren laginketetan. Halako inkesten doitasuna hobetzeko beharra azpimarratu dute, arrantza kuotak ezartzerako orduan, neurketa horietan eskuratutako datuak erabiltzen direlako. Ikertzaileen arabera, argiak piztuta egiten diren neurketek biomasaren gaineko balioespen okerra dakarte.

“Historia ebolutiboan zehar, tenperaturek, izotz geruzen hedapenak zein CO2 mailek, faktore horiek guztiek eragina izan dute komunitate biologikoetan, baina argi artifizialaren eragina aurrekaririk gabekoa izan da. Hala, argi artifizialaren aurrean eboluzionatzeko beharra edo aukera izan duen espezierik ez da egon”, ohartarazi dute zientzia artikuluan.

Erreferentzia bibliografikoa:

Berge, J., Geoffroy, M., Daase, M. et al. (2020). Artificial light during the polar night disrupts Arctic fish and zooplankton behaviour down to 200 m depth. Communications Biology, 3, 102. DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-020-0807-6.

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

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Rosa Elvira Lillo Rodríguez, Iñaki Úcar y Rubén Cuevas Rumín

shocky / shutterstock

 

La utilización de datos de localización es de vital importancia en episodios de pandemia como estos. Ha demostrado su utilidad en países como Corea del Sur o Singapur. España tiene aspectos diferenciales, especialmente en la cultura, que nos confieren particularidades en la adopción de este tipo de estrategias.

Las aplicaciones: ¿funcionan en España?

El uso de apps es una solución válida. Permiten combinar datos de localización precisa (GPS) con datos de contacto físico en distancias cortas (bluetooth) para trazar de manera bastante precisa los patrones de movilidad así como los encuentros de los ciudadanos (en concreto de aquellos infectados).

La utilización de aplicaciones sirve para desarrollar campañas de confinamiento selectivo en lugar del confinamiento global de la población. Estas han demostrado ser más efectivas en el control de la pandemia (como ha quedado patente en Corea del Sur), a la vez que contribuyen a reducir significativamente su impacto en la economía.

Pero las aplicaciones tienen un problema muy importante en un contexto como el de la sociedad española: hay que conseguir que una gran fracción de la población se la instale y todos los desarrolladores de apps saben que ésta es una tarea muy complicada. Solventar este problema (que no es tecnológico) es crítico para que la solución de la utilización de estas herramientas tenga sentido.

Geolocalizar con datos móviles: falta precisión

En el ámbito de la movilidad, el proyecto que se pretende impulsar es semejante al proyecto piloto que lanzó el INE para complementar el censo.

Los operadores móviles disponen de un gran volumen de datos que, si no se tratan de forma agregada, permiten identificar básicamente a cada ciudadano. Pueden utilizarse para estudiar los patrones de movilidad de las personas y evaluar la eficiencia de las medidas de confinamiento.

Sin embargo, existe una limitación importante respecto a la precisión de la localización. En centros urbanos, una antena puede dar cobertura en un radio de centenares de metros, mientras que en zonas menos pobladas pueden dar cobertura hasta decenas de kilómetros. Esto implica que la precisión del dato de localización no es alta y es especialmente insuficiente en zonas rurales.

Para mejorar la precisión, se necesitan datos con granularidad GPS que ofrecen mucha mayor fiabilidad que los datos de operadoras móviles. Existen proveedores como Google, Facebook y Apple que tienen este tipo de datos a escala global, lo que permite no solo estudiar los patrones de movilidad a nivel de un país sino también a nivel internacional. Esto es extremadamente importante en escenarios de pandemias como el que nos estamos enfrentando.

¿Debemos renunciar a la privacidad?

En cualquiera de los dos escenarios (apps o localización), debemos ser conscientes de que si queremos que se exploten este tipo de datos en una estrategia conjunta de estado, los ciudadanos tenemos que estar dispuestos a que nuestros datos se comparta con alguna institución (por ejemplo, los gobiernos o autoridades sanitarias).

Acotar y amparar jurídicamente la utilización de la información personal es una discusión relevante en el ámbito de la ética. La Agencia Española de Protección de Datos ha indicado criterios adecuados en la utilización de datos masivos. Como ha advertido recientemente, su empleo sería solamente imputable a este momento concreto:

“Esta situación de emergencia no puede suponer una suspensión del derecho fundamental a la protección de datos personales. Pero, al mismo tiempo, la normativa de protección de datos no puede utilizarse para obstaculizar o limitar la efectividad de las medidas que adopten las autoridades competentes”.

Tanto las empresas de telecomunicaciones como las tecnológicas pueden desempeñar un papel fundamental en este escenario. Además de aportar sus datos para que se puedan analizar patrones de movilidad, pueden servir de canal de comunicación con los usuarios.

En comparación con la solución de las apps que necesitan que los ciudadanos se instalen las aplicaciones, estas compañías ya tienen un canal directo de comunicación con decenas de millones de usuarios en un país (el caso de las teleco) y miles de millones en el mundo (en el caso de las grandes tecnológicas).

La utilidad de las iniciativas digitales desarrolladas por el Gobierno es incuestionable, pero también es incuestionable que se tienen que arbitrar medidas para garantizar que se dispone de la información personal mínima indispensable, bajo supuestos bien definidos y relegados a la mejora de la situación de la pandemia. Esta última frase puede parecer utópica, pero debe ser el contexto básico en el que se muevan todos los avances que se llevarán a cabo en los próximos días.

Sobre los autores: Rosa Elvira Lillo Rodríguez es catedrática de estadística e investigación operativa además de directora del IBiDat (Instituto de Big Data Universidad Carlos III-Santander), Iñaki Úcar es investigador postdoctoral en el IBiDat y Rubén Cuevas Rumín, profesor titular y subdirector del IBiDat.

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

El artículo Los retos de geolocalizar a la población española se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxue Razkin 1945eko abuztuaren 6an, goizeko 8:15etan, bonba atomiko batek ehun mila pertsona hil zituen Hiroshiman. “Goiz lasaia zen, parajea hotza eta atsegina. Bat-batean dirdira erraldoi batek ebaki zuen zerua. […] Eguzki-orri bat zirudien”, kontatu zion bizirik irten zen lagun batek John Hersey kazetariari, garai hartan Time aldizkarian korrespontsal gisa lanean ari zenari. Beste batek, “oinaztargi ikaragarri” bat ikusi eta zera pentsatu zuen: “Bonba bat gure gainean erori da”. Bonba bat. Aro atomikoaren hasiera izan zen.

1. irudia: Elda Emma Anderson fisikaria eta osasun arloko ikertzailea.

Hondamendi honen atzean Manhattan Proiektua zegoen. AEB jabetu zen (Erresuma Batuaren eta Kanadaren laguntzaz) aukera paregabea zela fisio nuklearretik askatutako energia erabiltzea bonbak egiteko, eta planteamendu hori proiektu horretara bideratu zuten. Elda Anderson fisikariak parte hartu zuen bertan, eta laborategian lehen uranio-235 lagin hutsa prestatzea lortu zuen, naturan dagoen eta kate-erreakzioa sortzeko gai den isotopo fisionagarria. Uranio atomoak, neutroi batekin konbinatzen denean, energia asko askatzen duen bitartekari ezegonkor bat, bi atomo berri (fisio nuklearraren produktuak) eta beste fisio batzuk eragiten dituzten hiru neutroi sortzen ditu.

Hain zuzen ere, hori da bonba nuklearretan gertatzen dena. Erreakzioa ez da kontrolatzen; hasi eta materiala agortzen den arte jarraitu egiten du. Aurkikuntza hau funtsezkoa izan zen lehen armak sortzeko, zehazki, Hiroshiman jaurti zen Little Boy-ren hazia izan zen (ez zen gauza bera gertatu Thin Man eta Fat Man gailuekin, hauek eraikitzeko plutonioa erabili baitzuten). Andersonek beste zientzialari batzuekin batera lan egin zuen; hasieran gutxi ziren baina urteak igaro ahala handituz joan zen taldea. Lehenik, Princeton Unibertsitateko unitate berezi batean egon zen, eta, horren ostean, Los Alamos Laborategi famatuan hasi zen, 1943an.Gerra garaian, fisio nuklearraren oinarrizko ideiak aztertu zituen, neutroien xurgapen eta igorpenarekin lotutako denbora atzerapenen azterketa barne. Lantzean behin, egunean hamasei orduz egiten zuen lan.

Jakina denez, armamendurako uranioa erabiltzeko ideiak aurrekari teoriko bat izan zuen. Hain zuzen, 1938an, Lise Meitner, Otto Hahn, Fritz Strassmann eta Otto Frisch fisikariak lehenak izan ziren frogatzen uranio atomoak neutroiekin bonbardatzerakoan fisionatzen zirela. Aurkikuntza horren ondorioz, Albert Einsteinek Franklin D. Roosevelt Ameriketako Estatu Batuetako presidenteari gutun baten bidez ohartarazi zion alemaniarrek teknologia hori bera baliatu zezaketela bonbak sortzeko. Horregatik, AEBk aurrea hartzea erabaki zuten berea sortuz. Geroago, Einstein damutu egin zen aurkikuntzaren berri eman izanaz, horrek eragin zuelako proiektua sortzea.

Gerra aurretik

Elda Anderson Green Laken jaio zen, 1899an. Fisikak ez zuen hasieratik liluratu, haurtzaindegi batean lan egin nahi izan zuen, irakasle gisa. Dirudienez, bere ahizpa zaharrenak, une hartan kimika-irakasle laguntzailea zenak, zientziarekiko maitasuna transmititu zion. Azkenean, Fisika aukeratu eta Wisconsineko Unibertsitatean graduatu zen, 1924an. Geroago, Milwaukee-Downer Unibertsitateko irakasle izan zen; bertan, Fisika saileko buru izan zen, 1934tik aurrera. 1941ean, bere doktoretza bukatu zuen, Low energy levels in the atomic spectra Co VII and Ni VIII tesiari esker. Hala ere, irakasle izateari utzi behar izan zion Manhattan Proiektua garatzeko deitu zutelako.

2. irudia: Elda Emma1959. urtean Health Physics Society elkarteko batzarrean. (Argazkia: Health Physics Society)

Gerra ondoren

Hiroshima eta Nagasaki hirien gaineko bonba atomikoa jaurti zutenean, Andersonek erabaki zuen abiatu zituen ikerketak bertan behera utziko zituela, eta Manhattan Proiektuaren aurretik izandako lanpostura itzuli zen. Fisikaren esparruan aritzea gustuko zuen, bonba atomikoaren jaurtiketak ez zuen erabat suntsitu grina hori, baina beste bide bat hartuko zuela erabaki zuen. Adibidez, erradiazioak gizakien osasunean dituen ondorioetan jarri zuen arreta. 1949an, Tennesseeko Oak Ridge Laborategi Nazionalean hasi zen jardunean; bertan, zientzialarien interesa pizten hasia zen diziplina hau garatzeko aukera izan zuen. Horren ondotik, bertako Osasunaren Fisika Batzordeko buru bihurtu zen.

Ildo horri jarraiki, 1950ean, Manual of Radiological Protection for Civil Defense (Defentsa Zibilerako Babes Erradiologikorako Eskuliburua) argitaratu zuen, arlo horretan egin zuen lehen lana izan zen. Horretaz gain, Vanderbilt Unibertsitatean, Nashvillen, master bateko programa bat sortu zuen, eta nazioarteko ikastaroak antolatu zituen Suedian, Belgikan eta Indian. 1955ean, Health Physics Society elkartea sortu zuten eta Andersonek hainbat kargu izan zituen bertan, elkarteko lehendakaria izan zen, esaterako.

Haren omenez sortu zen urtero talde hartako kide gazte bati ematen zaion E. Anderson saria. Bularreko minbiziaren eta leuzemiaren ondorioz hil zen Anderson, ziurrenik material erradioaktiboekin lan egitearen kariaz.

Marta Orriols idazleak Aprendre a parlar amb les plantes eleberrian kontatzen duenez, egoera traumatiko baten ondoren jendea “lehen” eta “ondoren” aditzondoak erabiliz mintzo da, hesi fisiko bat balego bezala. Andersonentzat hala izan zela imajinatzen dut, gerrak markatu egin zuela hori. Are zehatzago, mugarri bat izan zen Andersonentzat Manhattan Proiekturako egindako lana eta ondorengo bonben jaurtiketak, alegia, mundua ikaratu zuen hondamendia.

Iturriak:

• ANS Nuclear Cafe, Let’s Meet Physicist Dr. Elda Emma Anderson
• Encyclopaedia Britannica, Elda Emma Anderson
• Mujeres con Ciencia, Elda Emma Anderson, la física que fue pieza clave en el Proyecto Manhattan
• Wikipedia, Elda Emma Anderson

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Egileaz: Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.

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El amor ha sido el opio de las mujeres, como la religión el de las masas. Mientras nosotras amábamos, los hombres gobernaban

Kate Millet

El matemático Steven H. Strogatz es especialista en el estudio de redes complejas y divulgador científico. En 1988 (ver [1]) publicó un artículo en el que proponía modelizar una determinada situación amorosa —entre, por ejemplo, Romeo y Julieta— usando ecuaciones diferenciales.

Foto: Carlotta Silvestrini / Pixabay

 

Tras este artículo, muchas otras personas han escrito sobre este tema, es decir, sobre la modelización matemática de algunas situaciones románticas, intentando prever la evolución en el tiempo de ese vínculo amoroso. Vamos a explicar uno de estos modelos.

Supongamos que R(t) denota el amor de Romeo por Julieta en el tiempo t. Si R(t) tiene valor positivo significa que él la adora, y si es negativo no la soporta demasiado. Del mismo modo, J(t) denota el cariño de Julieta hacia Romeo en el instante t.

Una manera de plantear las ecuaciones que gobiernan la evolución en el tiempo de la relación entre ambos —un posible modelo para esta relación amorosa—es la siguiente:

donde las constantes a y b determinan el carácter romántico de Romeo, y c y d la manera de querer de Julieta. Que dR(t)/d(t) sea positivo significa que R(t) aumenta al pasar el tiempo, y sucede lo contrario si es negativo.

¿Qué valores tienen las constantes a, b, c y d? Aunque su valor importa —como veremos más adelante— lo realmente relevante es el signo que poseen cada una de ellas. Que a sea positivo significa que Romeo se siente estimulado por sus propios sentimientos, y que sea negativo denota lo contrario. Si pensamos en b, el que sea positivo expresa que Romeo se siente animado por los sentimientos de Julieta, mientras que un valor negativo significaría que se desanima cuando Julieta siente interés por él. Se puede hacer una interpretación similar de c y d con respecto a la evolución del amor de Julieta por Romeo.

A Strogatz y su alumnado se les ocurrió clasificar los posibles “estilos románticos” del siguiente modo:

1. Si a y b son ambos positivos, hablamos de un castor ansioso: Romeo se siente estimulado tanto por sus propios sentimientos como por los de Julieta.

2. Si a es positivo y b es negativo nos encontramos ante un nerd narcisista: Romeo desea más de lo que siente, pero le asustan los sentimientos de Julieta.

3. Si a es negativo y b es positivo tropezamos con un amante cauteloso: Romeo se retrae ante sus propios sentimientos, pero el cariño que le profesa Julieta lo anima.

4. Si a y b son ambos negativos, nos encontramos con un ermitaño: Romeo huye de sus propios sentimientos y también de los de Julieta.

La manera en el que el amor de Julieta varía con el tiempo se puede clasificar de la misma manera: d se corresponde con a en la ecuación de Romeo, y c con b. Existen diferentes tipos de relaciones dependiendo de los valores de las constantes a, b, c y d. Algunos de ellos se muestran a continuación (pueden encontrarse los detalles en [3], [4] y [5]).

Pasión versus indiferencia

Romeo y Julieta se comportan como “polos opuestos” cuando c=–b y a=-d. las ecuaciones quedan entonces del modo

Estas relaciones pueden suceder de dos maneras:

• Cuando coinciden un castor ansioso y una ermitaña (o viceversa), la evolución en el tiempo de la relación depende de los sentimientos que se priorizan, los propios (|a|>|b|) o los ajenos (|a|). Si Romeo prioriza sus propios sentimientos, la pareja terminará en desacuerdo: uno por siempre enamorado y la otra absolutamente indiferente. Y, en el caso opuesto, la pareja terminará en un ciclo interminable de amor y desamor que sucederán —cada uno de ellos— aproximadamente una cuarta parte del tiempo.

• Cuando coindicen un nerd narcisista y una amante cautelosa (o viceversa), de nuevo todo depende de la prioridad dada a los sentimientos propios o ajenos. Si |a|>|b|, la pareja finalizará enamorada o en guerra perpetua. Y si |a| terminarán en un eterno ciclo de amor y desamor.

Así que eso de que “polos opuestos” se atraen, no parece que funcione demasiado bien…

Embriagados por los sentimientos ajenos

¿Y si Romeo y Julieta solo se dejan llevar por los sentimientos del otro? Es decir, ¿qué sucede si a=d=0? El sistema de ecuaciones quedaría en este caso del modo siguiente:

Y tres casos son posibles:

• Si coinciden dos amantes cautelosos (b>0 y c>0), el resultado es el mismo que el de caso del nerd narcisista y la amante cautelosa con |a|>|b|.

• Si tenemos dos nerds narcisistas (bccastor ansioso y la ermitaña con |a|>|b|.

• Y si coinciden un nerd narcisista y una amante cautelosa (o viceversa, es decir, bc

Por cierto, el “modelo de Shakespeare” correspondería al caso en el que a=d=0 y b y c son positivos, es decir, al de dos amantes cautelosos.

Y el modelo de Strogatz —el que propone en [1]— supone que a=d=0, b es negativo y c es positivo, es decir, estudia la relación entre un nerd narcisista y una amante cautelosa. En este caso, Romeo es un amante caprichoso: cuanto más lo quiere Julieta, menos ganas tiene Romeo de cortejarla. Y cuando Julieta pierde el interés por él, Romeo empieza a encontrarla extraordinariamente atractiva. Julieta, por el contrario, se deja llevar por los sentimientos de Romeo: su deseo crece cuando él la adora, y se enfría cuando él la ignora. Como ya sabemos, esta triste historia evoluciona como un interminable ciclo de amor y odio…

¿Cómo evolucionan otros posibles casos? ¿Te atreves a dar un modelo alternativo al planteado arriba?

Referencias

[1] Steven H. Strogatz, Love Affairs and differential equations, Mathematics Magazine 61, 35, 1988

[2] Steven H. Strogatz, Loves Me, Loves Me Not (Do the Math), Opinionator, 2009

[3] Omstavan, Love Affairs: A mathematical model using Differential equations!, Steemit, 2018

[4] Fabian Dablander, Love affairs and linear differential equations, R-bloggers, 2019

[5] Isaac Elishakoff, Differential Equations of Love and Love of Differential Equations, Journal of Humanistic Mathematics 9 (2), 2019, 226-246

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 Me quiere, no me quiere se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Josu Lopez-Gazpio SARS-CoV-2 birusak eragindako COVID-19 gaixotasunak gure gizartea astintzen duen egun hauetan, interesgarria da birusak zer diren jakitea. Ez bakarrik, koronabirus berriaren kasu zehatza, baizik eta birusen kasu orokorra. Ekarpen honekin amaitzen den artikulu-sortan, birusen egitura eta transmisioa aztertu dugu jada eta, orain, birusek ekar ditzaketen arriskuak eta organismoak birusei aurre egiteko dituen mekanismoak plazaratuko dira.

Irudia: Immunitate sistema da birusei aurre egiteko mekanismo nagusia, baina, denbora eta osasun egoera orokor ona beharrezkoak dira erantzuna eraginkorra izateko. (Argazkia: Tumisu – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Birusak bizidunak diren edo ez eztabaidagaia da adituen artean. Ziurra dena zera da: birusek ez daukate metabolismo propiorik eta, hortaz, haien buruaren kopiak egiteko beste bizidun baten beharra dute. Bizidun hori birusak kutsatzen duen zelula ostalari bat da. Birusak tamaina oso txikikoak dira, nanometro batzuk, eta bi atal nagusi bereizten dira haien egituran. Alde batetik, azido nukleikoa dute -DNA zein RNA forman egon daitekeen informazio genetikoa-. Informazio genetiko horretan, birusaren kopia berriak egiteko beharrezkoa den informazio guztia dago. Beste aldetik, azido nukleikoa hainbat babes-geruzekin inguratuta dago. Kasurik sinpleenean kapside izeneko proteinek babestuko dute informazio genetikoa eta, beste zenbait kasutan, beste geruza batzuk ere egongo dira.

Zelula ostalaria kutsatzen duenean birusak, bi egituren arteko elkar ezagutzea gertatu behar da, giltza eta sarraila baten modura. Lotura hori gertatzen denean, birusak informazio genetikoa zelula ostalarian txertatzen du eta une horretatik aurrera, birusak bere onurarako erabiltzen du zelularen makineria guztia. Birusak mugaraino ustiatzen du zelula eta, hortaz, zelulak bere funtzioak betetzeari utzi behar dio. Prozesuaren amaieran, birusaren kopiak zelulatik atera daitezke edota zelula suntsitu egin daiteke barruan dauden birus guztiak kanporatuz. Modu horretan, organismo ostalariaren beste zelula batzuk kutsatuko ditu birusak edo beste organismo bat erasotzen hasiko da, lehen organismotik kanporatzeko aukera badauka -eztularen edo doministikuaren bidez, esate baterako-.

Hori guztia gertatzen den bitartean, organismoak immunitate-sistemaren bidez egiten dio aurre birusaren erasoari. Hasiera batean, immunitate-sistema gai da birusaren mintzetako proteinak ezagutzeko, eta gai da konturatzeko proteina horiek arrotzak direla, ez direla propioak. Horren aurrean, immunitate-sistema antigorputzak ekoizten hasiko da. Prozesu horrek denbora eta osasun egoera orokor ona behar ditu eraginkorra izateko.

Immunitate-sistemak birusa lehenagotik ezagutzen bazuen, antigorputzak prest izango ditu edo azkarrago egingo du beharrezko ekoizpen hori. Horixe da, hain zuzen ere, txertoen funtsa. Txertoa jartzen denean, birusaren -edo beste patogeno baten, ez baita birusetara mugatzen- mintzeko osagaiak edo gaitasun patogenikoa ez duten birusak injektatzen dira gorputzean: nolabait, immunitate-sistema entrenatu egiten da. Behin antigorputzak odolean daudela, birusaren mintzeko proteinetan itsasten dira eta horrela birusak ezin du bere ekintzarekin jarraitu.

Orokorrean birusek eragindako gaixotasunak tratatzea zailagoa da bakterioek eragindakoak tratatzea baino. Salbuespenak salbuespen, antibiotikoak erabilita modu nahiko eraginkorrean egiten zaie aurre bakterioei. Bakterioak, hasteko, askoz hobeto ezagutzen ditugu birusak baino. Birusen kasuan, arazoak gehiago korapila daitezke. Normalean, sintomak arintzeko sendagaiak har daitezke -sukarra, buruko mina, eta abar-, baina, birusa bera ez da erasotzen. Hauxe gertatzen da, esaterako, gripe arruntaren kasuan. Organismoak egin behar dio aurre birusari eta denborarekin lortzen da hori. Bien bitartean, sendagaiak har daitezke gripeak eragindako kalteak arinagoak izateko. Zenbait kasutan, badaude birusen aurkako txertoak zein sendagai antibiralak -zuzenean birusari edo bere metabolismoari aurre egiten dioten sendagaiak-, baina, hori ez da kasu askotan gertatzen.

Horrekin lotuta, ulertu behar da birus hilgarrienak ez direla kutsakorrenak; izan ere, birusak ostalaria azkar hiltzen badu -beste bizidun bat kutsatzeko aukera izana baino lehen-, birusaren hedapena eten egiten da. Birusaren autosuntsiketa litzateke. Horrexegatik, gehien irauten duten birusak eta, hortaz, gizartearentzat arriskutsuenak direnak ez dira birus hilgarrienak, kutsakorrenak baizik.

SARS-CoV-2 koronabirusari dagokionez, hilkortasun-tasa ertain-baxua du eta kutsakortasun ertain-altua. Horiek gizartearentzat arriskutsua izateko beharrezko bi ezaugarriak dira, zalantzarik gabe. Hori gutxi balitz, inkubazio-denbora nahiko altua du eta sintomak agertzen hasi baino hainbat egun lehenago beste norbait kutsatzeko arriskua dago. Birusen aurkako sendagaiak egitearen arazoetako bat da birusak oso aldakorrak direla. Mutazio asko gertatzen dira birusaren kopiak egiterakoan eta, hortaz, zailagoa da aurre egitea. Une honetan SARS-CoV-2 koronabirusaren aurkako txertoa lortuko balitz ere, epe luzerako irtenbidea litzateke hori. Momentuz, sendagairik onena birusari hedatzen ez uztea da.

Informazio gehiago:

• Todos los virus, y no solo el coronavirus, Miguel Pita, elpais.com, 2020.
• ¿Por qué los virus (y el coronavirus) son tan difíciles de tratar en comparación con las bacterias?, Sergi Maicas Prieto, infobae.com, 2020.
• Itxialdirako genetika (artikulu-sorta), Koldo Garcia, edonola.net, 2020.

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

1. Birusak (I)
2. Birusak (II)
3. Birusak (eta III)

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Foto: Harli Marten / Unsplash

En 1928, solo dos años después de la formulación de la mecánica cuántica, Arnold Sommerfeld modificó el modelo clásico de electrones libres tratando los electrones de acuerdo con la mecánica cuántica. Pero, como antes, Sommerfeld también consideró que los electrones eran pequeñas partículas de materia cargadas. No solo eso, el nuevo modelo aún contenía la suposición poco realista de que los electrones no interactúan con los iones [1] de la red, excepto para colisionar con ellos.

Ese mismo año, Felix Bloch, asistente de Werner Heisenberg en Leipzig, comenzó a hacer suposiciones más razonables en un intento de formular una mecánica cuántica más completa que explicase la conductividad eléctrica.

Primero, Bloch quería asignar un momento y energía definidos a cada uno de los electrones, pero no una posición definida o un intervalo de tiempo, por lo que eligió la faceta de onda de la dualidad onda-corpúsculo [2]. Supuso que los electrones se comportan, no como partículas, sino como ondas de de Broglie infinitamente extensas.

Por lo tanto Bloch no consideraba los electrones dentro de los conductores como un «gas» de partículas, sino más bien como ondas periódicas que se extienden por toda la red cristalina periódica. Este hecho tuvo posteriormente la consecuencia de que permite explicar cómo es que la electricidad puede comenzar a “fluir” por un cable en el mismo instante en que el cable se conecta a una toma de corriente [3].

Bloch hizo una segunda suposición. Supuso que los iones metálicos positivos, que están dispuestos en una matriz periódica infinita (esto es, en un cristal perfecto), ejercen una fuerza eléctrica atractiva sobre los electrones negativos. Esta fuerza atractiva podemos visualizarla como sumideros en el camino de los electrones, técnicamente «pozos de potencial». Los pozos de iones vecinos se superponen de manera que juntos forman una disposición periódica de “baches” que da a las ondas de electrones un recorrido muy irregular por el cable.

Con estas dos suposiciones, Bloch resolvió la ecuación de Schrödinger para averiguar las energías que las de ondas de Broglie de este tipo [4] podrían poseer mientras se movían en este tipo de potencial periódico. Descubrió que las energías permitidas de los electrones en el material se unen en bandas de estados cuánticos, de una forma análoga a como hay ciertos estados estacionarios cuánticos dentro de cada átomo en el que pueden estar los electrones. Entre las bandas, como entre los estados cuánticos, hay un rango de energías en el que los electrones tienen prohibido estar.

Notas:

[1] Un ion tiene carga positiva. Asumir que un electrón cargado negativamente solo interactúa de forma mecánica con ellos es llevar el vacaesferismo hasta casi lo ridículo.

[2] Recordemos esa parte del principio de complementariedad que dice “Cada experimento, o el experimentador que diseña el experimento, selecciona una u otra descripción como la descripción adecuada para ese experimento.”

[3] Démonos cuenta de que, si los electrones se consideran bolitas de materia, la corriente debería emplear un tiempo en llegar a los valores que establece la ley de Ohm.

[4] Recordemos que la ecuación de Schrödinger es una ecuación diferencial y que su solución es, por tanto, una o varias funciones matemáticas llamadas funciones de onda.

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

El artículo Las bandas de Bloch se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. La teoría de bandas de los sólidos se hace topológica
2. Construyendo la mecánica cuántica
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Iosu Razquin Koronabirus berriak eragin duen osasun krisi honetan, SARS-Cov-2 birusa detektatzeko testen garrantziaz mintzatu dira adituak. PCRak eta ‘test azkarrak’ deiturikoak aipatu dituzte komunikabideetan. Espainiako Gobernuak berriki aditzera eman duenez, test azkarrak egiten hasiko dira asteon, COVID-19aren hedapena ezagutu eta datu epidemiologikoak lortzeko asmotan. Bada, oraindik ez dago oso argi zertan datzan bakoitza, zer detektatzen duten, zein den horien funtzionamendua eta bakoitzaren fidagarritasuna. Honatx aukera paregabea eskura dauden test horiek hobeto ezagutzeko.

Egunotan, Zientzia Kaieran, birusak zer diren eta birusak zelula ostalaria kutsatzeko prozesua azaldu digu Josu Lopez-Gazpiok, eta, tartean, birusaren atalez ere jardun du artikuluetan. Azalpen horri jarraiki, dakigunez, SARS-Cov-2ak dituen elementuen artean, bik berebiziko garrantzia dute testek nola funtzionatzen duten jakiteko: RNA (azido erribonukleikoa), informazio genetikoa daraman materiala, eta lipidoz eta birusaren proteinaz osatutako kanpo azala.

1. irudia: SARS-Cov-2 birusa detektatzeko (zuzeneko detekzioa) bi test mota erabil ditzakegu: PCRa, birusaren genoma detektatzen duena, eta test immunologikoak, birusaren proteinak (antigenoak) detektatzen dituztenak. Hirugarren motak infekzioaren aurrean sortutako antigorputzak detektatzen ditu: zeharkako detekzioko test serologikoak dira. (Argazkia: Belova59 – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com )

Gatozen harira, testen mamia ezagutzera, alegia. Oro har, bi multzo handitan banatzen dira: birusa zuzenean detektatzen duten teknikak eta modu ez-zuzenean egiten dutenak. Lehenengo multzoan, bi mota daude: batetik, PCRa, birusaren material genetikoa detektatzea helburu duena, eta bestetik, birusaren kanpo geruzako antigenoak (proteinak) antzematen dituena. Biek birusaren atal desberdinak detektatzen dituzte baina informazio bera ematen dute: testak esango digu birusa gure organismora heldu den, gaixotasuna garatu den jada edo egun gutxi barru garatuko den. Aldiz, bigarren multzoan sartzen den testak ez du birusa jomugan, baizik eta haren aurkako ekinean sortzen diren antigorputzak.

Test zuzenak PCR teknika: birusaren RNAren anplifikazioa (erreferentziazko teknika)

PCR teknika (Polimerase Chain Reaction edo polimerasaren kate-erreakzioa) RNA laborategian detektatzeko erabiltzen da. Sistema honen bitartez, edozein material genetikoren sekuentzia zehatz bat anplifika daiteke; hasiera batean antzemanezina den nukleotido kate mikroskopikoaren milaka kopia berdin egiten dira detektagarri bihurtzeko. Lagina lortzeko, errinofaringea isipuaz igurtzi eta bertan egon daitezkeen birusaren arrastoak hartzen dira. Ondoren, laborategian, laginean dagoen COVID-19-aren RNA anplifikatu eta detektatzen bada, proba positiboa izango da.

Metodo honek sentikortasun (positiboak detektatzeko gaitasuna) oso ona dauka eta gaur egun dauden testen artean fidagarriena da. Alabaina, arazo bat dakar: laborategi batean egin behar da proba eta 4-5 orduko lana eskatzen du. Hori gutxi balitz bezala, teknikoki trebatutako langileek soilik egin dezakete, eta orokorrean, nahiko garestiak dira (40-60 € artean). Abantailei dagokienez, sintomak agertu baino lehen birusarekin infektatuta dauden pertsonak positibotzat hartzen ditu, hau da, gaixotasunaren lehen faseetan birusak detekta daitezke. Gainera, gaixotasunaren jarraipena egin daiteke, izan ere, gaitza guztiz gainditu dutenek PCRa negatiboa eman beharko lukete. Azkenik, hainbat paziente batera azter daitezke prozeduraren automatizazioari esker.

Test antigenikoak: birusaren proteinen detekzioa

Lehen aipatu den moduan, birusaren antigenoak (kanpo geruzako proteinak) hautematen dituzte. Mota askotakoak daude eta aukera ugari eskaintzen dituzte. Horien artean, ezagunena immunokromatografia da, haurdunaldi-proba bezalakoa, hain zuzen ere. Aurrena, modu artifizialean sintetizatutako birusaren antigenoaren aurkako antigorputzak beste animalia batzuetatik lortu eta paper euskarri batean itsatsi egiten dira. Test laginetik hartutako tantatxo bat jartzen denean, bertan dauden birusak antigorputzei indarrez lotuko zaizkie, erreakzio berezi bat sortuz: kolore marka baten agerpenak positiboa dela esango digu 15-20 minuturen bueltan.

Teknika hau oso azkarra da eta, orokorrean, PCR testa baino merkeagoa da (12-19 € inguru). Horrez gain, ez da ekipamendu ez kualifikazio berezirik behar proba egiteko. Aldiz, PCRak baino espezifikotasun (benetako negatiboak detektatzeko ahalmena) eta sentikortasun (positiboak detektatzeko gaitasuna) apalagoak ditu. Sentikortasunari dagokionez, %30 baino gutxiago eta, noizean behin, positibo faltsuak ere suerta daitezke, gaixotasuna gainditzerakoan gure organismoan birusaren hondakin proteikoak izan ditzakegulako oraindik. Bestalde, lagin asko batera lantzea oso zaila da, test bakoitza bakarka egin behar delako. Hau guztiagatik, ez da gomendagarria diagnosi errutina batean baliatzea.

Test ez-zuzenak Test serologikoak: antigorputzen detekzioa

Azkenik, test serologikoek giza organismoak birusaren aurka sortutako antigorputzak detektatzen dituzte. Gaixoaldian, gorputzak agente arrotzat hartzen du birusa, berezkoa ez duena eta gaitz larri bat eragin diezaioken elementu bat bailitzan. Horren kariaz, mekanismo ugari abian jartzen dira, besteak beste, birusaren antigenoak ezagutu, beraiei itsatsi eta suntsitu egingo dituzten antigorputzak sortzen dira. Nolanahi ere, prozesu hau ez da bat-batekoa, 7-10 eguneko tartea behar du eta.

2. irudia: Test serologiko azkarrak odol-lagin baten bidez egiten dira. (Argazkia: Gerd Altmann – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com )

Teknika honetan, odol-lagina erabiltzen da (serum edo plasmarekin ere egin daiteke), antigorputzak odolean zehar hedatzen baitira. Test antigenikoaren antzekoa da, baina kasu honetan, paperezko euskarrian artifizialki itsatsita birusak jartzen dira (laborategian sortutakoak edo lagin biologikoetatik erreproduzitutakoak) eta gainean, odol-lagina. Odolak antigorputzak edukiz gero, erreakzio positibo bat gertatu eta koloredun marka bat agertuko da. Emaitza positiboak esan nahi du pertsona horrek COVID-19aren aurkako antigorputzak dituela, noizbait birusarekin kontakturen bat izan eta gaixotasuna pairatu duen seinale.

Test antigenikoen antzera, nahiko azkarrak dira. Ez dute ekipamendu berezirik behar, baina euren sentikortasuna eta espezifikotasuna ez da nahikoa. Hala, negatibo faltsuak ager daitezke. Hauek ere PCR testa baino merkeagoak dira (6-13 € inguru). Bestetik, proba hauek oso aldakorrak dira gaixotasunaren fasearen arabera, hau da, test hauek ez dituzte inkubazio prozesuan dauden pertsonak positibotzat hartzen, antigorputzak 7-10 egun geroago sortzen direlako. Beraz, gerta daiteke pertsona batek gaitz infekzioso bat izatea eta test honetan negatibo ematea. Esan beharra dago, test antigenikoekin gertatzen den legez, nahiz eta testak 15-30 minututan emaitza eman, oso zaila dela hainbat lagin batera lantzea.

Jakina da, test serologikoak interesgarriak direla immunitatea lortu duten pertsonak identifikatzeko; alde batetik, printzipioz denboraldi luze batez gaitz hori hartuko ez duelako (gaixotasuna txerto “natural” gisa aritu delako) eta, bestetik, serum horiek oso erabilgarriak izan daitezkeelako gaixo dauden pertsonei tratamendua eman eta birusa akabatzen laguntzeko.

Kontuan hartu beharra dago, sarritan prozesu biologikoek eta gaixotasunek aldakortasun handia izaten dutela, salbuespen eta gertakizun desberdin ugari izan daitezkeelako. Bestalde, oso zaila da edozein baldintzatan informazio anitz eta zehatza emango digun teknika bat soilik eskuartean izatea, horregatik komenigarria da test bat baino gehiagorekin batera aritzea. Kasu honetan interesgarriena da jakitea test bakoitza zein baldintzatan eta nori egin behar zaion, jasoko ditugun datuak desberdinak izan baitaitezke.

Adibidez, COVID-19aren aurkako immunitatea duten biztanleen kopurua jakiteko, antigorputzen testa erabiliko dugu; bestetik, arrisku taldeetan dauden eta sintoma argiak dauzkaten pertsonei PCRa egitea litzateke onena, honek kutsatuen kopurua zehaztasun handiz emango baitigu.

Bukatzeko, argi dago osasun krisi honetan diagnosi ikerketa bat aurrera eramatea zaila dela oso, inportanteena pertsona infektatuak garaiz antzeman eta krisiari aurre egitea delako. Gainera, biztanleriaren baldintzak ez dira egokienak, berrogeialdian sartuta denon laginak lortu ahal izatea, laginen garraioa, osasun zerbitzuen prestasuna eta logistika, kasuak kasu. Hala ere, zinez garrantzitsua da birusari eta berak sortutako izurriteari buruzko informazio eskerga ateratzea, bai momentuko erabakiak hartzeko, bai aurrerago gerta dakigukeen antzeko krisi bati garaiz eusteko.

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Egileaz: Iosu Razquin Olazaran (@iosurazquin) Biologian doktorea da.

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