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Las entrañas humanas están repletas de virus que infectan a las bacterias. ¿Qué están tramando?

Fagos atacando una célula bacteriana. Fuente:  Graham Beards / Wikimedia Commons

Probablemente haya oído hablar del microbioma —las hordas de bacterias y otras diminutas formas de vida que viven en nuestros intestinos—. Pues bien, resulta que esas bacterias tienen virus que existen dentro y alrededor de ellas —con importantes consecuencias tanto para ellas como para nosotros—.

Les presento al fageoma.

En el interior del aparato digestivo humano hay miles de millones, quizá incluso billones, de estos virus, conocidos como bacteriófagos (“comedores de bacterias” en griego) o solo “fagos” para sus amigos. La ciencia del fageoma (también conocido como fagoma) se ha disparado recientemente, afirma Breck Duerkop, bacteriólogo de la Facultad de Medicina Anschutz de la Universidad de Colorado, y los investigadores se esfuerzan por comprender su enorme diversidad. Los investigadores sospechan que, si los médicos pudieran aprovechar o dirigir los fagos adecuados, podrían mejorar la salud humana.

“Habrá fagos buenos y fagos malos”, afirma Paul Bollyky, médico especialista en enfermedades infecciosas e investigador en la Escuela de Medicina de Stanford. Pero por ahora, aún no está claro cuántos fagos ocupan el intestino —quizás uno por cada célula bacteriana, o incluso menos—. También hay bacterias que contienen genes de fago, pero no producen virus de forma activa; las bacterias solo viven sus vidas con ADN de fago en sus genomas.

Y hay muchos fagos que aún no han sido identificados; los científicos los llaman la “materia oscura” del fageoma. Una parte importante de la investigación actual sobre fagos consiste en identificar estos virus y sus bacterias hospedadoras. La base de datos de fagos intestinales contiene más de 140.000 fagos, pero seguramente se trata de una subestimación. “Su variedad es simplemente extraordinaria”, afirma Colin Hill, microbiólogo de la Universidad de Cork en Irlanda.

Los científicos encuentran los fagos examinando secuencias genéticas extraídas de muestras fecales humanas. Ahí es donde los investigadores encontraron el grupo de fagos intestinales más común, llamado CrAss-fago. (Salga de dudas: su nombre viene del inglés, CrAssphage, Cross-Assembly phage, nombre que se debe a la técnica de “ensamblaje cruzado” que extrajo sus genes de la mezcolanza genética). En un estudio reciente, Hill y sus colegas detallaron la forma de bombilla de los CrAss-fago, con un cuerpo de 20 lados y un tallo para inyectar ADN en las bacterias huésped.

No está claro si los CrAss-fago influyen en la salud humana, pero dado que infectan a uno de los grupos más comunes de bacterias intestinales, Bacteroides, a Hill no le sorprendería que lo hicieran. Otros grupos comunes, que también infectan a Bacteroides, son el Gubaphage (fago de bacteroidales intestinales) y el LoVEphage (muchos elementos genéticos virales).

Los fageoma varían mucho de una persona a otra. También cambian en función de la edad, el sexo, la dieta y el estilo de vida, como describen Hill y sus colegas en el Annual Review of Microbiology 2023.

Aunque los fagos infectan a las bacterias y a veces las matan, la relación es más complicada que eso. “Solíamos pensar que los fagos y las bacterias se pelean”, dice Hill, “pero ahora sabemos que en realidad están bailando; son socios”.

Los fagos pueden beneficiar a las bacterias aportándoles nuevos genes. Cuando una partícula de fago se está ensamblando dentro de una bacteria infectada, a veces puede introducir genes bacterianos en su cubierta proteínica junto con su propio material genético. Más tarde, inyecta esos genes en un nuevo huésped, y esos genes transferidos accidentalmente podrían ser útiles, dice Duerkop. Podrían proporcionar resistencia a los antibióticos o la capacidad de digerir una nueva sustancia.

Los fagos mantienen en forma a las poblaciones bacterianas al picarles constantemente los talones, afirma Hill. Las bacterias Bacteroides pueden presentar hasta una docena de tipos de cubiertas azucaradas en su superficie exterior. Los distintos recubrimientos tienen diferentes ventajas: evadir el sistema inmunitario, por ejemplo, u ocupar un rincón diferente del aparato digestivo. Pero cuando hay CrAss-fagos alrededor, dice Hill, los Bacteroides deben cambiar constantemente de cubierta para eludir a los fagos que reconocen una cubierta u otra. El resultado: en un momento dado, hay Bacteroides con diferentes tipos de cubierta, lo que permite a la población en su conjunto ocupar una variedad de nichos o hacer frente a nuevos retos.

Los fagos también evitan que las poblaciones bacterianas se descontrolen. El intestino es un ecosistema, como el bosque, y los fagos son depredadores de bacterias, como los lobos son depredadores de ciervos. El intestino necesita a los fagos como el bosque a los lobos. Cuando esas relaciones depredador-presa se alteran, pueden producirse enfermedades. Los investigadores han observado cambios en el fageoma del síndrome inflamatorio intestinal (SII), la enfermedad del intestino irritable y el cáncer colorrectal; por ejemplo, el ecosistema vírico de una persona con SII suele ser poco diverso.

Las personas intentan reequilibrar el microbioma intestinal con dietas o, en casos médicos extremos, trasplantes fecales. El estudio de los fagos podría proporcionar un enfoque más afinado, afirma Hill. Por ejemplo, los científicos buscan fagos que puedan utilizarse terapéuticamente para infectar las bacterias que causan las úlceras.

Dé gracias a los billones de fagos que gestionan su ecosistema intestinal. Sin ellos, sugiere Hill, unos pocos tipos de bacterias podrían dominar rápidamente, lo que podría impedirle digerir algunos alimentos y provocarle gases e hinchazón.

El salvaje y maravilloso fageoma es una pareja de baile tanto para las bacterias, como para los humanos.

Sobre la autora: Amber Dance es colaboradora de Knowable magazine

Artículo traducido por Debbie Ponchner

Una versión de este artículo apareció en Knowable Magazine el 26 de septiembre de 2024

El artículo El fageoma: un reino oculto en su intestino se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Enara Calvo Gil

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Biologia

Lurreko mikrobio eta organismo asko lozorroan sartzen dira baldintza txarrei aurre egiteko. Duela gutxi, Balon permafrost artikoan hibernatzen duten bakterioa aurkitu zuten, zeluletan proteinen ekoizpena gelditu eta berehala berrabiarazten duena, jarduera betean erribosomak etenez. Hibernazio mekanismo hori bakterioetan ohikoa da, eta funtsezkoa izan daiteke organismoek muturreko inguruneetan edo klima-aldaketaren aurrean bizirauteko. Hibernazioa funtsezko estrategia da Lurreko bizitzarako, eta baldintzak hobetzen direnean bizirauteko aukera ematen du. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran.

Teknologia

Etorkizuna zalantzazko helmuga baino gehiago da; gure erabaki eta aurrerapen zientifikoak gidatzeko tresna da. Gaur egungo gizarteak etorkizunaren ikuspegi iluna izateko joera badu ere, Gisela Bañosek kontatzen duen bezala, garai bakoitzak modu desberdinetan irudikatu du. Zientziarekiko eszeptizismo gero eta handiagoa izan arren, zientziak funtsezkoa izaten jarraitzen du aurrerapenerako. Etorkizuna oraingo erabakietan eta posible dena irudikatzeko gaitasunean oinarrituta eraikitzen da, baina ez beti egiantzekoa. Datuak Zientzia Kaieran.

Biokimika

Magnetosomen degradazioa biriketako kartzinoma eredu batean ikertu du Magnetismo eta Material Magnetikoen Taldeak. Nano-XANES teknika erabili dute magnetosomak degradatu egiten direla behatzeko, giza zelulek harrapatu eta ferritinaren barruan magnetita bihurtzen dituzten burdin ioiak askatuz. Prozesu hori zelulen oxidazio-estresarekin lotuta egon liteke. Aurkikuntzak funtsezkoak dira nanopartikula magnetikoek gaixotasun neurodegeneratiboetan duten papera eta minbizia tratatzeko duten potentziala ulertzeko, bereziki epe luzera eta dosi txikiagoetan. Journal of Nanobiotechnology aldizkarian argitaratu da ikerketa. Informazioa Elhuyar aldizkarian.

Adimen artifiziala

UPV/EHUk eta Paueko Unibertsitateak EDUTEC aldizkarian argitaratu dute ikerketa bat, non Adimen Artifizialak nola erantzuten dien etorkizuneko irakasleen ebaluazioei aztertu dute. AAko hiru sistema erabiliz (ChatGPT, Gemini eta Copilot), Lehen Hezkuntzako testuak ebaluatu zituzten. ChatGPT giza ebaluazioetara gehiago hurbildu zen % 70eko zehaztasunarekin. Errendimendu akademiko hobea zuten irakasleek lerrokatze handiagoa erakutsi zuten AArekin, eta horrek prestakuntzaren eta ebaluazioko AAren zehaztasunaren arteko erlazioa iradokitzen du. Ikertzaileek nabarmendu dute AAk ebaluazio zama murriztu eta irakaskuntza pertsonalizatu lezakeela ikasgela jendetsuetan. Azalpenak Alea aldizkarian.

Klima-aldaketa

Europako Ingurumen Agentziaren txosten baten arabera, Europako azaleko uren % 37 baino ez daude egoera ekologiko onean, eta % 29 egoera kimiko onean daude. Besteak beste, klima-aldaketa, nekazaritza- eta industria-poluzioa eta gehiegizko ustiapena eragiten dituzte. Lurpeko urak egoera hobean badaude ere (% 77 kimikoki osasuntsuak), Europako segurtasun hidrikoa arriskuan dagoela ohartarazi du txostenak. Pestiziden erabilera murriztea eta praktika iraunkorrak sustatzea eskatu dute. Europako Ingurumen Agentziak ur-kontsumoa murrizteko eta ekosistemak leheneratzeko eskatu du, klima-aldaketaren ondorioei aurre egiteko. Datuak Berrian.

Matematika

Camerata Fiorentina, Giovanni Bardi kondearen babespean Florentzian (1572-1587) bildutako artista eta pentsalari taldea, funtsezkoa izan zen operaren sorkuntzan. Poesia eta musika harmonizatzea bilatzen zuten, Giulio Caccinik eta Jacopo Perik sartutako errezitatiboa bezalako tekniketan oinarrituta, bertsoei adierazkortasun handiagoa emateko. Vincenzo Galileik printzipio matematikoak aplikatu zizkion harmonizazioari, konposizioetan disonantzia eta kontsonantzia deskribatuz. Informazio guztia Zientzia Kaieran.

Hezkuntza

Olatz Etxebarria Perez de Nanclares Psikodidaktikan doktorea da, eta hezkuntza sisteman trans identitateak txertatzeko gakoak ikertzen ari da. Irakaskuntzan izandako esperientziatik eta Harvardeko egonalditik abiatuta, funtsezko bost arlo identifikatu zituen: eskolako giroa, irakasleen formakuntza falta, igarotzea, sexu bidez segregatutako espazioak eta ongizate emozionala. Haren emaitzek agerian uzten dute irakasleen prestakuntza falta eta ikuspegi inklusiboago baten beharra. Gainera, Etxebarriak “Pre-Texts” metodologia proposatu du, ikasleen arteko komunikazioan eta lankidetzan oinarrituta. Hezkuntza inklusiboago baten bidez aldaketa soziala sustatzea du helburu, ikasgeletan genero binarismoa gaindituz. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago UEUko webgunean.

Hizkuntzalaritza

Hizkuntzaren izaera ikuspegi filosofiko, neurozientziazko eta linguistikoetatik aztertzen du Beatriz Fernandezen Hizkuntza gogoan (2020) liburuak. Hizkuntzari buruzko galderen bidez, haur basatiek hitz egiten ikas dezaketen edo animaliek hizkuntza duten, esaterako, Fernandezek erakusten du denok garela hizkuntza sortzaileak. Besteak beste, genozidioaren eragin kulturala eta linguistikoa, nazioarteko adopzioetan ama hizkuntza galtzea, eta hizkuntzaren eta emozioen arteko harremana jorratzen ditu. Liburuak irakurlearen jakin-mina piztu nahi du hizkuntzaren inguruan, ikerketan oinarritutako erantzunak eskainiz. Datuak Zientzia Kaieran.

Egileaz:

Enara Calvo Gil kazetaria da eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren komunikazio digitaleko teknikaria.

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Si la Luna no existiese las alteraciones en la rotación del planeta Tierra lo harían incompatible con la vida humana.

 

Los vídeos ‘¿Y sí…?´ se plantean cuestiones ficticias pero que nos permiten aprender mucho sobre el mundo en el que vivimos. Se han emitido en el programa de divulgación científica de Televisión Española Órbita Laika, y producido en colaboración con la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco.

Ficha técnica: Idea: José Antonio Pérez Ledo

Producción ejecutiva: Blanca Baena

Dirección: Aitor Gutierrez

Guion: Manuel Martinez March

Grafismo: Cristina Serrano

Música: Israel Santamaría

Producción: Olatz Vitorica

Locución: José Antonio Pérez Ledo

El artículo ¿Y si la Luna no existiese? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Christoph Burgstedt/Science Photo Library via Getty Images

Aurten, Fisikako eta Kimikako Nobel saridunek harreman estua dute. Fisikakoak ikasketa automatikoaren oinarri fisikoak saritu dituen bitartean, kimikakoak makina-ikaskuntza horren ordura arteko garrantzi zientifiko handieneko aplikazioetako bat nabarmendu du. Nobedadea zera da: enpresa pribatu batean egindakoa, Deep Mind. Machine learning cracked the protein-folding problem and won the 2024 Nobel Prize in chemistry, Marc Zimmerren eskutik.

Kimikarekin jarraituz, argi-bisturi bat erabilita ultraestimazioko kirurgia egitea bezala da honako hau. Using light to replace an oxygen atom with a nitrogen atom in a furan molecule.

Matematikak partikula-azeleragailuen teknologiari ematen diona, bere egileetako batek azalduta: New linear optics of particle accelerators using Moebius transformation, Victor Etxebarria.

Onartu beharra dago. Energia nuklearrak onura nabarmenak ditu. Nuclear rockets could travel to Mars in half the time, Dan Kotlyarrek egina.

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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Foto: Kate Remmer / Unsplash

El pan parece responsable poco menos que de todos los males del mundo. Por lo menos así lo hacen ver ciertos contenidos de internet que aseguran difundir consejos de alimentación. Ante eso, es como si estuviéramos atrapados en la trama de la novela Miedo y asco en Las Vegas, de Hunter S. Thompson, en la que las percepciones se distorsionan y las exageraciones toman el control de la realidad divisada.El pan ha sido un alimento básico desde hace más de 10 000 años. Últimamente se le endilga la causa de la hipertensión y la diabetes, cuando estas condiciones crónicas son multifactoriales. De hecho, el consumo de ciertos tipos de pan está asociado con una reducción del riesgo de enfermedades cardiovasculares.

El pan es fuente de carbohidratos complejos, fibra dietética, vitaminas y minerales. La fibra es esencial para el funcionamiento digestivo y la prevención de enfermedades como el cáncer colorrectal y la obesidad. El consumo diario recomendado de alrededor de 25 gramos de fibra puede ser cubierto con la ingesta de pan.

Los carbohidratos complejos proporcionan energía útil para el organismo y el vilipendio hacia ellos se da por la confusión entre los carbohidratos simples y los complejos:

• Los carbohidratos simples pueden causar aumentos repentinos en los niveles de azúcar en la sangre.
• Los carbohidratos complejos tienen un efecto moderado y sostenido sobre la glucosa en sangre, lo cual puede ayudar a prevenir la resistencia a la insulina y, en última instancia, la diabetes tipo 2.

La glucosa es la fuente principal de energía del cuerpo. Lo relevante no es su presencia en los alimentos, sino la rapidez con la que se absorbe en el torrente sanguíneo. El índice glucémico de ciertos tipos de pan es menor comparado con otros alimentos ricos en azúcares simples. Además, la presencia de fibra ralentiza tanto la digestión como la absorción de glucosa.

¿Qué pasa con el gluten y los aceites vegetales?

El gluten, un complejo proteico que se encuentra en el trigo y otros cereales, ha tenido su cuota de demonización en algunos círculos. Sin embargo, las enfermedades relacionadas con el gluten, como la enfermedad celíaca y la sensibilidad al gluten, afectan a una pequeña parte de la población (menos del 1 % para la enfermedad celíaca; entre el 1 y el 6 % para la sensibilidad no celíaca).

Eso implica que para la gran mayoría de personas, más del 90 %, el gluten no supone ningún daño. El daño lo puede generar consumir sin necesidad muchos productos sin gluten que, paradójicamente, están más procesados y contienen menos nutrientes y menos fibra que los elaborados con gluten.

También se han criticado los aceites vegetales y la margarina usados en las formulaciones de pan. Las grasas con ácidos grasos trans, presentes en las margarinas clásicas y los aceites hidrogenados, están asociadas con un mayor riesgo de enfermedad cardíaca. Sin embargo, las margarinas modernas han reducido su contenido y algunas están formuladas con aceites vegetales ricos en ácidos grasos insaturados.

Los aceites vegetales no hidrogenados (como el aceite de oliva y el de canola) son conocidos por sus beneficios para la salud cardiovascular. El aceite de oliva, en particular, es una piedra angular de la dieta mediterránea, la cual tiene al pan como una de sus guarniciones emblemáticas, siendo esta reconocida mundialmente por su impacto positivo en la longevidad y la salud en general.

¿Es el pan un ultraprocesado?

El consumo excesivo de alimentos ultraprocesados y dietas ricas en azúcares añadidos y grasas (particularmente aquellas con ácidos grasos saturados) contribuye al riesgo de enfermedades crónicas. El pan, no obstante, no cae necesariamente en esta categorización.

La inclusión de granos enteros en las formulaciones de pan se relaciona con una reducción del riesgo de diabetes tipo 2, obesidad y enfermedades cardíacas. El pan puede contener compuestos con acción antioxidante y compuestos antiinflamatorios que pueden reducir el daño celular y la inflamación sistémica.

El consumo de granos enteros, como los que se encuentran en el pan integral, se asocia con una reducción significativa del riesgo de mortalidad por cualquier causa, incluidas las enfermedades cardiovasculares y cáncer.

El pan puede formar parte de una dieta sana

Todos estos estudios enfatizan la importancia de considerar la calidad del pan y su inclusión dentro de un patrón de alimentación saludable en lugar de realizar afirmaciones categóricas sobre su peligrosidad.

El pan no es inherentemente dañino. Las afirmaciones extremas sobre su consumo pasan por alto su complejidad. Como parte de una dieta balanceada con alimentos frescos, granos enteros, frutas, verduras y grasas saludables, el pan puede ser el complemento que proporciona energía y nutrientes esenciales.

Otorgarle a un solo alimento la responsabilidad principal de varios problemas de salud desvía la atención de los factores de riesgo reales, como el consumo excesivo de alimentos ultraprocesados y el sedentarismo. El consumo moderado de pan, de hecho, puede ayudarnos a tener una percepción de la realidad no distorsionada en un cuerpo sano y satisfecho por períodos prolongados.

Sobre el autor: Fabián Patricio Cuenca Mayorga, Research fellow, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

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

El artículo El injustificado pánico hacia el pan se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Zer gertatuko litzateke Ilargia existituko ez balitz? Mareak, Lurraren errotazioa eta tenperaturak kaltetuko liratekeela, eta bizitzeko lekurik ez litzateke izango guretzat.

Ilargia da gure ozeanoetan eragin gehien duena, eta desagertuko balitz, mareak askoz ere ahulagoak izango lirateke.

Baina, horretaz gain, Ilargiak gure Lurraren errotazioa moteltzen du; Ilargia kenduta, egunek zortzi orduko iraupena izango lukete, eta 200 km/h-ko haizea arrunta litzateke lurrazalean.

Lurraren errotazio-ardatza ere egonkortzen du Ilargiak, eta, harik gabe, urtaroak ere desagertuko lirateke.

Eta…? ataleko bideoek galdera honi eta beste batzuei heltzen die, eta hainbat egoera hipotetiko zientziaren bidez azalen dira bertan. Atal hau Órbita Laika (@orbitalaika_tve) eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren arteko elkarlanaren emaitza dira.

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El pasado 8 de octubre se anunció que el Premio Nobel de Física de este año sería para John J. Hopfield y Geoffrey E. Hinton por sus trabajos en redes neuronales y aprendizaje automático. Para muchos, esto supuso un triple salto mortal del comité de la Academia de Ciencias sueca en un intento por premiar una disciplina, las matemáticas, que no tiene categoría propia; sin embargo, en este caso la física juega un papel más importante del que parece o, al menos, algunos de los modelos matemáticos que rigen determinados fenómenos.

El Premio Nobel de Física de 2024 ha sido para John J. Hopfield y Geoffrey E. Hinton.

Aunque esto es algo en lo que no siempre se enfatiza demasiado en las asignaturas de Física ―lo que puede llevar a cualquier estudiante a tener un cacao de ecuaciones importante en la cabeza―, fenómenos similares utilizan ecuaciones similares. Esto es: una ecuación de ondas es una ecuación de ondas en mecánica, electromagnetismo o física cuántica, lo que cambia de un ámbito a otro son los «ajustes» que le hacemos. Esto lo explicaba muy bien Richard Feynman en sus populares Lectures poniendo el ejemplo de un oscilador amortiguado mecánico ―un muelle con una masa unida a uno de sus extremos, con rozamiento― y un oscilador eléctrico ―un circuito RLC, con una resistencia, una bobina de inducción y un condensador―: la ecuación que describe ambos sistemas es la misma y, por tanto, se comportan igual.

Física estadística para neuronas

Pensemos en el potencial de esto a la hora de entender el mundo que nos rodea, en varios sentidos. Puede suceder que, por cualquier motivo, no tengamos acceso a determinados datos, recursos… para hacer un experimento, pero sí su análogo. Podemos hacer una sustitución y extrapolar los resultados de uno al otro. Pero también podríamos, una vez descubierta cierta propiedad o comportamiento de un sistema físico, tratar de reproducirlo en otro ámbito. Eso es más o menos lo que hicieron Hopfield y Hinton: ambos aplicaron modelos matemáticos extraídos de la física estadística a su trabajo con redes neuronales.

La física estadística estudia las propiedades de sistemas compuestos por una gran cantidad de partículas. Es una aproximación necesaria en muchos casos ante la imposibilidad de realizar los cálculos componente a componente cuando hay demasiadas y se empezó a utilizar, sobre todo, en el ámbito de la termodinámica y el comportamiento de los gases, para explicar fenómenos como la temperatura o la presión a partir del comportamiento de los átomos o moléculas que los componen. Pero no tiene por qué estar limitada a esto: una red neuronal artificial puede describirse también como un sistema de este tipo. Y tanto Hopfield como Hinton se basaron en la mecánica estadística para desarrollar sus modelos de aprendizaje automático. El primero, en el modelo de Ising del ferromagnetismo; el segundo, en la distribución de Boltzmann.

Hopfield y el modelo de Ising para el ferromagnetismo

El modelo de Ising explica el comportamiento de los materiales ferromagnéticos.1 A grandes rasgos, explica qué es lo que pasa a nivel atómico para que algunos materiales, como el hierro, presenten propiedades magnéticas bajo determinadas condiciones ―normalmente la presencia de un campo magnético externo―. Pero hay un detalle aún más interesante: cuando «desmagnetizamos» un material de este tipo ―retirando el campo magnético externo, por ejemplo―, suele quedar un campo residual. Se podría considerar que tiene una «memoria» de su historia pasada. Ese «residuo» queda almacenado en la configuración de energía de la red de átomos del material, y es el principio que utiliza la red de Hopfield para aprender patrones.

El hierro es el material ferromagnético más popular. En presencia de un campo magnético externo, los campos magnéticos individuales de los átomos que lo forman se agrupan en «dominios» magnéticos y se van alineando, confiriéndole las propiedades macroscópicas que todos conocemos cuando están todos ordenados. Créditos: CC BY-SA 3.0/Tomihahndorfy

Cambiemos las configuraciones de los espines atómicos ―solo pueden encontrarse en dos estados― del modelo de Ising, que es de donde emergen las propiedades magnéticas del material, por estados de neuronas artificiales, encendido/apagado, y las interacciones entre los espines por pesos sinápticos ―que miden la probabilidad de que una neurona esté activada―, y tendremos una red de Hopfield. ¿Cómo aprende? Reforzando los pesos sinápticos que lleven a configuraciones de baja energía o, en otras palabras, que lleven hacia los patrones de memoria que buscamos.

Hinton y la distribución de Boltzmann

Con las máquinas de Bolztmann de Geoffrey E. Hinton sucede algo similar. Son una extensión de las redes de Hopfield basadas en la distribución de Bolztmann. Por supuesto, el físico austriaco no estaba pensando en inteligencia artificial, sino en cómo interaccionan los átomos en un gas para explicar sus propiedades macroscópicas Una visión que, por otro lado, lo llevó a desarrollar una descripción matemática de la entropía de un sistema y a establecer la dirección preferente de los procesos termodinámicos hacia estados en los que esta es mayor.

En la lápida de Ludwig Bolztmann, en Viena, está grabada su ecuación estadística para la entropía de un gas ideal. Créditos: CC BY-SA 3.0/Daderot

La distribución de Boltzmann mide la probabilidad de encontrar un sistema termodinámico ―en equilibrio térmico― en un determinado estado macroscópico en función de los microestados de los átomos o moléculas que lo componen. De nuevo, y como en el modelo de Ising, el punto clave aquí es que un sistema que obedezca esta ecuación tenderá siempre a buscar estados de menor energía, ya que son los que tienen más probabilidad de darse. Y, de nuevo, podemos aplicarlo a ámbitos muy diversos. Eso fue lo que hizo Hinton. Cambiemos moléculas e interacciones por neuronas y pesos sinápticos.

Con esta perspectiva, en la que ni siquiera se ha mencionado ante qué tipos de redes neuronales nos encontramos, ni hemos hablado de algoritmos ni informática, ya podemos volver a preguntarnos si la física está relacionada o no con el Premio Nobel de este año.

Tengamos en cuenta algo más, ¿no intenta la inteligencia artificial simular el comportamiento humano? ¿Y no forman parte los seres humanos de un universo regido por determinadas leyes? No parece tan descabellado inspirarnos, por tanto, en modelos que ya conocemos, ¿no?

…y la psicohistoria

En el caso concreto de la distribución de Boltzmann, sus aplicaciones a otros ámbitos están por todas partes. Se utiliza en química, en biología, en economía, en sistemas complejos… se utilizó hasta en ciencia ficción. La psicohistoria de Isaac Asimov no es más que el estudio del comportamiento de una sociedad a partir de los comportamientos individuales de sus ciudadanos siguiendo el modelo estadístico de Boltzmann: normalmente tendemos a buscar estados estables, de baja energía, aunque también es posible que un elemento disruptivo como el Mulo u otro tipo de inestabilidades económicas, culturales, etc., rompan el equilibrio. Lo que cabría plantearse ahora es que si las máquinas de Boltzmann de Hinton y la psicohistoria de Asimov siguen el mismo principio, ¿es posible entonces que Hari Seldon fuera el entrenador de una red neuronal galáctica?

Bibliografía

Ackley, D. H.; Hinton, G. E. y Sejnowski, T. J. (1985). A learning algorithm for bolztmann machines. Cognitive Science,9(1), 147-169.

Baños, G. (2024). El sueño de la inteligencia artificial. Shackleton Books.

Feynman, R. (2010 [1963]). The Feynman Lectures on Physics. Volume I: Mainly mechanis, radiation and heat. The New Millenium Edition. Basic Books.

Hopfield, J. J. (1982). Neural networks and physical systems with emergent collective computational habilities. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79.

The Royal Swedish Academy of Sciences (2024). The Nobel Prize in Physics 2024. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary

Nota:

1 Más precisamente, aquellos que en los que, ante la presencia de un campo magnético, los momentos magnéticos microscópicos de los átomos o partículas que lo componen se alinean en la misma dirección.

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Sobre la autora: Gisela Baños es divulgadora de ciencia, tecnología y ciencia ficción.

El artículo Termodinámica, redes neuronales y psicohistoria se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Hizkuntza gogoan (2020) liburuak hamaika filosofia erreferentzia, neurozientzialari, hizkuntzalari, aktore, bertsolari, literaturako pertsonaia, pasadizo eta kontakizun ditu. Zer da hizkuntza galderari erantzun nahi izatetik hasita, denok garela sortzaile esango digu Beatriz Fernándezek.

Irudia: Hizkuntza gogoan liburuaren azala. (Iturria: Erein)

Jakin-minak zehazten du ikertzaileen lanaren norabidea. Dena delako gaiari buruz arazo bat aurkitzen da, galderak sorrarazten ditu eta erantzuna ematen zaie. Halaxe gorpuzten da zientzia, eta zientzien artean, hizkuntzalaritza. Zer da hizkuntza? Haur basatiek hizketan ikas dezateke? Gu al gara hitz egiteko gai diren animalia bakarrak? Txinpantzeek hizketan ikas dezakete? Xibarta baleek beti kantu bera kantatzen al dute? Arrazoia ote zuen Nelson Mandelak zioenean “[inori] bere hizkuntzan hitz egiten badiozu, hori bere bihotzera joaten dela”? Zergatik hiltzen dituzte Kanadan Lehen Nazioetako neskato eta emakumeak? Genozidioak ba al du zerikusirik hizkuntza eta kulturarekin? Ama hizkuntza galtzen al dute atzerrian adoptatutako haurrek? Gure barruko ahotsa hizketaldi bihur daiteke soinurik ahoskatu gabe? Hauexek dira irakurleak liburu honetan aurkituko dituen galderetako batzuk eta ikerkuntzak eman dizkien erantzunak. Ziur aski ez dira behin betiko erantzunak izango, baina irakurlearen jakin-mina hauspotuko dute beharbada.

Beatriz Fernández Fernández UPV/EHUko Hizkuntzalaritza eta Euskal Ikasketak Saileko irakasle titularra da. 1997an doktoratu zen unibertsitate berean. Euskaltzaindiko euskaltzain urgazlea da 2013az geroztik. Euskarari eta aldakortasun sintaktikoari buruzko zenbait lan eta liburu idatzi eta editatu ditu hemen zein nazioartean.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Hizkuntza gogoan
• Egilea: Beatriz Fernández
• ISBN: 978-84-9109-728-0
• Hizkuntza: Euskara
• Urtea: 2021
• Orrialdeak: 120 or.

Iturria:

Erein argitaletxea: Hizkuntza gogoan

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En la anterior entrada del Cuaderno de Cultura Científica titulada Fibonacci en todas partes (I) iniciamos un paseo por algunos lugares de lo más curiosos e inesperados, en los que aparecen los números de Fibonacci, como en el árbol genealógico de un zángano (abeja macho), en los paseos de una abeja por un panal de dos filas de celdas o en los embaldosados con fichas de dominó.

Por ejemplo, en relación con los embaldosados con fichas de dominó, mostramos que la cantidad de embaldosados rectangulares posibles de 2 filas y n columnas (es decir, una cuadrícula rectangular de tamaño n x 2), para n = 1, 2, 3, etc, con fichas de dominó (teniendo en cuenta que una ficha de dominó puede ir en horizontal, 1 x 2, o en vertical, 2 x 1), era igual a la sucesión de Fibonacci 1, 2, 3, 5, 8, … (en la siguiente imagen se muestran los 5 embaldosados rectangulares posibles de tamaño 5 x 2).

En esta entrada vamos a continuar este interesante paseo por nuevos y curiosos ejemplos.

La óptica de los rayos de luz

En el primer número, del primer volumen, de la revista Fibonacci Quarterly, del año 1963, los matemáticos austriaco-canadiense Leo Moser (1921-1970) y canadiense Max Wyman (1916-1991) propusieron el siguiente problema.

Problema: Los rayos de luz caen sobre una pila de dos placas de vidrio paralelas, un rayo pasa sin reflejarse, dos rayos (uno de cada interfaz interna opuesta al rayo) se reflejarán una vez, pero de formas diferentes, tres se reflejarán dos veces, pero de formas diferentes. Demuéstrese que el número de trayectorias distintas, que se reflejan exactamente n veces, es el número de Fibonacci Fn + 2.

Antes de nada, expliquemos el problema. En el mismo se consideran dos placas de cristal, cada una con dos superficies de reflexión. Denominamos cara 1 a la superficie de reflexión de la izquierda de la primera placa y cara 2 a la de la derecha, mientras que las caras 3 y 4 se corresponden con la segunda placa.

En el problema se considera un rayo de luz atravesando las placas desde uno de sus laterales, por ejemplo, desde la izquierda. Además, se estima que puesto que hay cuatro superficies de reflexión, el rayo de luz puede reflejarse interiormente de cuatro formas distintas, antes de volver a salir de nuevo, o por el lado contrario o por el mismo lado. Así, si no hay ninguna reflexión, el rayo de luz sale directamente por el otro lado, el lateral derecho (véase la siguiente imagen). Si se produce solo una reflexión, esta será en la cara 2 o en la cara 4, para después salir el rayo por el mismo lado por el que entró, el lateral izquierdo (véase la siguiente imagen). Mientras que, si se producen dos reflexiones, si la primera es en la cara 2, la segunda tendrá que ser en la cara 1, y luego la luz saldría por la derecha; mientras que, si la primera reflexión es en la cara 4, la segunda puede ser en las caras 1 o 3 (véase la siguiente imagen).

Por lo tanto, como dice el enunciado del problema, el número de trayectorias distintas si no hay reflexión es 1, si hay una reflexión es 2, mientras que si hay dos reflexiones es 3. Podemos seguir con las siguientes reflexiones, por ejemplo, para tres reflexiones, que aparece en la siguiente imagen, hay 5 trayectorias posibles.

Y para cuatro reflexiones, son 8 trayectorias posibles.

De esta manera, vamos observando paso a paso que la solución es efectivamente la sucesión de los números de Fibonacci, pero demostremos que realmente el número de trayectorias es Fn + 2, para n reflexiones. Para ello, basta demostrar que se cumple la propiedad recursiva de la sucesión de Fibonacci, que la cantidad de trayectorias para n reflexiones es igual a la suma de la cantidad de trayectorias para n – 1 y para n – 2 reflexiones.

La imagen anterior nos da la idea, ya que hemos añadido en morado cómo se pasa de los patrones de trayectorias anteriores, para n – 1 y n – 2 reflexiones (en nuestro ejemplo, 3 y 4) a los de n reflexiones. A partir de las trayectorias para n – 1 reflexiones, cuyo rayo de luz sale por el lado contrario que para n trayectorias, se añade una última reflexión para cada una de las trayectorias en la cara final que cruza después las dos placas; mientras que para n – 2 trayectorias, cuyo rayo sale por el mismo lado que para n trayectorias, se añaden dos reflexiones para cada una de las trayectorias, una en la cara final y otra en el medio (no puede ser en la cara del otro lateral, ya que esa estaría contada dentro del anterior caso), con lo cual el rayo regresa a la misma dirección de salida.

Subiendo o bajando escaleras

Imaginaos una escalera que tenéis que subir, o quizás bajar. Lo normal es que la subáis de un escalón en un escalón, pero también cabe la posibilidad de que la subáis de dos en dos si tenéis prisa o si estáis jugando, al menos yo jugaba a cosas así cuando era un niño. La cuestión es que también la podéis subir intercalando las dos maneras, de una en una y de dos en dos. El problema que nos vamos a plantear a continuación tiene que ver con las diferentes formas de subir, o bajar, una escalera.

Fotograma de la película estadounidense El show de Truman (1998), de Peter Weir, interpretada por Jim Carrey, Laura Linney y Ed Harris

Problema: Demostrar que el número de diferentes formas de subir la escalera con n peldaños, de manera que puedes subir uno o dos peldaños en casa paso, es el número de Fibonacci Fn + 1.

El matemático Leo Moser propuso un problema similar a este en el mismo número de la revista Fibonacci Quarterly, del año 1963, mencionado arriba. El problema dice así.

Problema: Demostrar que, teniendo en cuenta el orden, el número de diferentes formas de pagar n dólares, utilizando únicamente billetes de 1 y 2 dólares, es igual al número de Fibonacci Fn + 1.

Sumas con unos y doses

Si lo pensamos un poco, los dos problemas anteriores, nos están pidiendo que veamos las formas de obtener un número natural n como suma ordenada de unos y doses, lo que en la literatura matemática se denomina “composiciones de n con 1s y 2s”. Veamos los primeros casos, en los que observaremos claramente que aparece la sucesión de Fibonacci.

La demostración es muy sencilla, basta observar que las composiciones de n con 1s y 2s pueden obtenerse a partir de las composiciones de n – 1 y n – 2 con 1s y 2s, de la siguiente manera. Las composiciones de n con 1s y 2s que terminan en 2 (como la composición de 6 siguiente 1 + 2 + 1 + 2) son una composición de n – 2 a la que se le suma, por la derecha (ya que el orden es importante), 2 (en nuestro ejemplo 1 + 2 + 1 + 2, tenemos que se obtiene sumando 2, a la derecha, a la composición de 4, 1 + 2 + 1). Mientras que las composiciones de n con 1s y 2s que terminan en 1 (como la composición de 6 siguiente 2 + 2 + 1 + 1) son una composición de n – 1 a la que se le suma, por la derecha, 1 (en nuestro ejemplo, 2 + 2 + 1 + 2 se obtiene sumando 1, a la derecha, a la composición de 5, 2 + 2 + 1). En la siguiente imagen se muestra el caso de las composiciones de 6 con 1s y 2s, utilizando colores para separarlo (azul composiciones de 5 y verde composiciones de 4).

Por lo tanto, podríamos escribirlo en forma de teorema.

Teorema: El número de composiciones de un número natural n con 1s y 2s, es decir, el número de maneras de obtener n como suma ordenada de 1s y 2s, es igual a Fn + 1.

Si buscamos el origen de este resultado, algunas fuentes mencionan el artículo Compositions with ones and twos, de los matemáticos indio-estadounidense Krishnaswami Alladi (1955) y estadounidense Verner Emil Hoggatt Jr. (1921-1980), publicado en la revista Fibonacci Quarterly en 1975, en el que se estudian este tipo de composiciones. Sin embargo, este resultado ya era conocido con mucha anterioridad. Por ejemplo, en la segunda mitad del siglo xix matemáticos como el británico Arthur Cayley (1821-1895) estudiaron las composiciones en general, es decir, las descomposiciones de un número natural como sumas ordenadas de números. Pero podemos remontarnos más atrás en el tiempo ya que, como se explica en la entrada El origen poético de los números de Fibonacci, este resultado, relacionado con los poemas en sanscrito de la India, ya era conocido varios siglos antes, al menos en el siglo xii, pero probablemente mucho antes aún.

Si se analiza detenidamente el ejemplo de los embaldosados con fichas de dominó puede observarse que realmente es una versión de este resultado matemático. E incluso el ejemplo de la óptica de los rayos de luz, también puede traducirse de esta manera.

Fibonacci y Cayley se dan la mano

Como ya se ha mencionado más arriba, el matemático británico Arthur Cayley (de quien puede leerse la biografía Cayley, el origen del álgebra moderna) estudió las composiciones de números, en particular, obtuvo otro resultado relacionado con los números de Fibonacci.

Fotografía del matemático británico Arthur Cayley, anterior a 1883, realizada por el fotógrafo británico Herbert R. Beraud (1845–1896)

 

En su artículo Teoremas sobre trigonometría y matemáticas (Messenger of Mathematics, 1876), Cayley demostró que el número de composiciones de un número n (formas de expresar n como suma ordenada de números naturales), con números estrictamente mayores que 1, es igual al número de Fibonacci Fn – 1. Veamos los primeros casos.

Y aún nos queda una tercera etapa de este paseo para una siguiente entrada del Cuaderno de Cultura Científica, en la que hablaremos de pintar apartamentos de dos colores, de algunos números binarios o de subconjuntos de puntos, entre otras cuestiones.

Secuencia de Fibonacci F72 (2016), de los artistas estadounidenses Chris Klapper y Patrick Gallagher. Imagen de la página web de Chris Klapper

Bibliografía

1.- Alfred S. Posamentier, Ingmar Lehmann, The Fabulous Fibonacci Numbers, ‎ Prometheus Books, 2007.

2.- Thomas Koshy, Fibonacci and Lucas Numbers with Applications, John Wiley & Sons, 2001.

3.- Martin Gardner, Circo matemático, Alianza editorial, 1988.

4.- Raúl Ibáñez, Cayley, el origen del álgebra moderna, Genios de las Matemáticas, RBA, 2017.

 

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 Fibonacci está en todas partes (II) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Victor Etxebarria Ecenarro

Camerata Fiorentina delakoa musikari, poeta eta humanista talde bat izan zen, gutxi gorabehera 1572 eta 1587 urteen artean jardun zuena Florentzian, Giovanni Bardi kondearen babesaren pean eta haren jauregian. Cameratako kide garrantzitsuenetako batzuk Vincenzo Galilei musikaria, Giulio Caccini eta Jacopo Peri kantariak eta Ottavio Rinuccini poeta izan ziren. Haiek ezarri zituzten gaur egungo opera deitzen diogun horren oinarri intelektual, teoriko eta praktikoak.

1. irudia: Florentziako Palazzo Bardiko patioa,  Bruneleschi-rena, ustez. Bertan biltzen zen Camerata Fiorentina. (Argazkia: Francesco Bini – CC BY 4.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)Poesia harmonizatzea: errezitatiboak eta tonemak

Cameratak antzinateko poema edo drama klasiko garrantzitsuak modernizatu, musikatu eta antzokietan antzeztu nahi zituen. Giulio Caccinik eta Jacopo Perik bertsoen eta elkarrizketen errezitatiboa sortu zuten, sekulako asmakuntza musikala, antzezle eta abeslarien giza ahotsa goratzeko pentsatua. Giza hizkuntzen ohiko intonazioan oinarritzen zen, baina —ahotsaren inflexio egokien bitartez— adierazkortasun, komunikazio, sentimendu eta musikaltasun hobea emanez.

Fonetikan esaldi baten intonazioa tonemen bitartez sistematiza dezakegu. Tonemek ahots tonuaren igoerak eta jaitsierak markatzen dituzte. Esaldi bera, tonema desberdinekin intonatua, baieztapen bat, zalantza bat edo galdera bat izan daiteke, edo haserrea, poza, tristura edo beste sentimendu batzuk adieraz ditzake. Caccinik eta Perik ahotsaren inflexio adierazkor horiek formalizatu zituzten, testuan nota musikalak idatziz, poema bateko bertsoak edo antzerki lan bateko esaldiak musikalki errezitatzeko. Errezitatiboaren teknika, beraz, lehen pausoa izan zen poesia eta literatura musikatzeko, eta funtsezkoa izan zen opera garatzeko.

Matematika: melodia, intonazioa, eufonia eta ebazpena

Poema bat harmonizatzeko, ahots bat baino gehiago sartu behar ditugu, eta lortu behar dugu biak aldi berean eufoniko entzutea. Vincenzo Galileik Della musica antica et della moderna obran, matematikoki azaldu zituen aldi berean entzuten diren bi noten disonantzia eta kontsonantzia, Gioseffo Zarlino musika teorialariaren ideiak oinarri hartuta. Arau matematiko soil batzuk eman zituen aldibereko bi esaldi musikal ebazteko. Noten progresio ordenatu bat proposatu zuen, eufonia handiago edo txikiagoarekin. Amaieran nota biren arteko jauzi tentso bat zegoen, eta jarraian itzulera erlaxatu bat giza hizkuntzan espero den azken notara.

Beraz, arau matematiko horizontal (melodia eta intonazioa) eta bertikal (eufonia eta ebazpena) soil batzuk erabiliz, azaltzen da intuitiboki bi ahotsetan kantatzen ari diren bi pertsonaren arteko harmoniarik sinpleena eta ezagunena, hirudun, bostun, zortzidun edo unisonoen bitartez, pitagorikoek jadanik altxorra bezala maite zutena, bere purutasunagatik. Arau berak aplikatzen dira aldi berean entzun behar direnak ahots bi baino gehiago badira.

Händelen adibidea

Musikara dedikatzen diren pertsonek “letretako” jendetzat jo ohi dute beren burua, beharbada ez dietelako azaldu arteek, eta bereziki musikak, matematikatik edaten dutela. Poesia harmonizatzearen adibide bat emateko, bizitzan ikaragarrizko arrakasta, aitorpena eta zoriona ezagutu zituen konpositore handi bakanetako baten praktika sinple bat ikusiko dugu: Georg Friedrich Händel dugu musikari hori, guztiz maitatua izan zena bera adoptatu zuen herrialdean, eta ohore guztiez lurperatu zutena Westminsterreko Abadian.

Händelen lehen opera Rinaldo izan zen, 1711ko otsailaren 24an estreinatua Haymarketen Queen’s Theatren. Egileak ikasitako opera estilo italiarrak eta Giacomo Rossi poetaren italierazko libretoak sekulako arrakasta izan zuten.

1. irudian Rinaldoren II. aktoaren jatorrizko eskuizkribuaren zati bat ikusten da. Arganteren errezitatibo bat hasten da: Oscura questo pianto il bel fuoco d’amor, ch’in me s’accese per te, mia cara. Honela erantzuten dio Almirenak: In questi lacci avvolta, non è il mio cor soggetto d’un amoroso affetto. Errezitatibo batean zein bestean, Giulio Caccini eta Jacopo Periren asmakuntza musikalari bete-betean jarraituz, Händelek nota musikalen bidez kokatu ditu tonemak, esaldiei intonazio egokia emateko.

1. irudia: G. F. Händelen Rinaldoren jatorrizko eskuizkribua (II. aktoa, IV. eszena): Arganteren errezitatiboa (“Oscura questo pianto”) eta Almirenaren errezitatiboa (“In questi lacci avvolta”), eta Almirenaren ariarik famatuenetako baten (“Lascia ch’io pianga”) lehen konpasak. Wikimedia Commons.

1. irudiko eskuizkribuaren beheko zatian dago opera honetako —eta Händelen opera errepertorio osoko— aria ezagunenetako baten lehen konpasen harmonizazio osoa. Har ditzagun bertso lerro hauek:

“Lascia ch’io pianga mia cruda sorte,

e che sospiri la libertà.”

Orain pasa dezagun garbira haien harmonizazio sinple-sinplea, adibide bat ikusteko zortzi konpasekin (lau konpas lerro bakoitzeko). Musika irakurtzen ez badakizu ere, ez du axola orain azalduko duguna ulertzeko.

2. irudia: ariako lehen lerroa, lau ahotsetan (1. biolina sopranoaren baliokidea da)3. irudia: ariako bigarren lerroa, lau ahotsetan (1. biolina sopranoaren baliokidea da)

Hasteko, esango dugu Almirenaren aria fa maiorren dagoela. Harmonizazioa lau ahotsetan eginda dago. Hari laukote bat edo hari orkestra txiki bat balitz bezala kokatu dugu. Lerrorik akutuena lehen biolinak edo sopranoa dira: horrek abesten ditu hitzak.

Irakurketa horizontala eta bertikala

2. eta 3. irudietan, lehen lerroa horizontalean irakurriz, sopranoak melodia abesten du. Gainera, bi lerro erritmikoak markatuta daude une adierazkor giltzarrietan kokatutako intonazio azentu inportanteen konbinazioaren bidez (cru-da) eta erritmo eten funtsezkoen (hau da, isiluneen) bitartez.

2. irudia bertikalean irakurtzen badugu, lehen konpasa ikusiko dugu, tonalitatearen lehen notan (fa-n) oinarritua. Akorde eufoniko hori, oso pitagorikoa, fa-la-do da, eta zenbaki erromatar bat ezarriko diogu (I). Ikus dezakegu nola aplikatzen diren Galileiren arau matematiko soilak —akordeen progresio ordenatua eta esaldi horien ebazpena— partituran baxuaren partean zenbaki erromatarrei erreparatuz. Ia ez dira mugitzen, bigarren eta hirugarren konpasetako disonantzia xumeren batzuk gorabehera. Horrek lehen lerroa amaitzeke uzten du, ia-ia galdera bat bezala, erantzun eske.

3. irudiari erreparatuta, bertikalean irakurtzen segitzen badugu eta zenbaki erromatarrei jarraituz, ikusiko dugu bigarren lerroko progresioa amaitzen dela triada tentso batez (V) eta jarraian modu erlaxatuan itzuliz giza hizkuntzan espero den azken notara (I), Camerata Fiorentinak azaldu zuen bezala. V-I itxiera horri musikan “benetako kadentzia” (erorketa) esaten zaio, eta amaiera ematen die esaldiei ia edozein estilo musikaletan.

Poema bat harmonizatzea ez da “letretako” kontu bat bakarrik. “Zientzietakoa” ere bada: haren arau matematikoek sentimenduak adierazten dituzte, eta istorio hunkigarri bat kontatzen dute. Entzun dezagun harmonizazio sinple honen emaitza, eta ikusiko dugu zergatik izan zen Händel hain estimatua bere garaian bertan ere:

Egileaz:

Víctor Etxebarria Ecenarro Bilboko Juan Crisóstomo Arriaga Kontserbatorioan diplomatutako luthierra da, eta Sistemen Ingeniaritzako eta Automatikako katedraduna da Euskal Herriko Unibertsitatean (UPV/EHU).

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2024ko uztailaren 28an: Métodos matemáticos para armonizar la poesía.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Los cuasicristales se descubrieron por primera vez en 1984 en una aleación de aluminio y manganeso. Al igual que los cristales, generan patrones de difracción de los rayos X con puntos brillantes dispuestos simétricamente, pero con simetrías (pentagonales, decagonales, dodecagonales) que no pueden ser producidas por ningún empaquetamiento ordenado de partículas que sea regular. Por contra, los cuasicristales no son perfectamente periódicos: contienen disposiciones atómicas locales con estas simetrías prohibidas, pero que no se repiten exactamente.

Los cuasicristales, con sus redes atómicas no repetitivas, ofrecen la posibilidad de crear materiales con propiedades de conducción de calor y carga diseñadas, propiedades que se ven influidas por la estructura reticular y sus vibraciones, también llamadas fonones. Sin embargo, los estudios realizados de fonones en cuasicristales no han descubierto esta previsible influencia de la inusual estrutura.

Un nuevo trabajo de Masato Matsuura, del Centro de Ciencia y Tecnología de Neutrones CROSS en Japón, y sus colegas ha descubierto ahora un comportamiento único de los fonones en los cuasicristales: el número de fonones que se propagan en la red es notablemente menor a energías de fonón específicas que están relacionadas entre sí a través de la proporción áurea, una constante matemática que también está vinculada a la geometría de la red no periódica de los cuasicristales. Esta observación confirmaría las predicciones teóricas de hace décadas que diferencian los fonones de los cuasicristales de los fonones de los materiales cristalinos.

El equipo de investigadores dirigió un haz de neutrones hacia una muestra de un centímetro del material cuasicristalino Al73Pd19Mn8. Siguiendo técnicas estándar, los investigadores analizaron la energía y el cambio de dirección de los neutrones dispersados para determinar la energía, la dirección del movimiento y la cantidad de fonones generados por las interacciones neutrón-muestra.

En un espectro de número de fonones frente a energía del fonón, el equipo observó caídas pronunciadas en energías aproximadas al multiplicar cada energía sucesiva por la proporción áurea, que es de aproximadamente 1,6: 0,12, 0,19, 0,31, 0,51, 0,82, 1,33 y 2,15 meV. El análisis también reveló que los fonones se propagan en direcciones preferentes. Además, el número de fonones generados cuando los neutrones ganan energía de la red durante la dispersión es diferente del número generado cuando pierden energía.

Un proceso de dispersión tan asimétrico nunca se ha observado en los fonones en materiales cristalinos convencionales. Debido a estas propiedades de los fonones, los cuasicristales podrían encontrar aplicaciones en dispositivos para la gestión térmica.

Referencias:

Masato Matsuura, Jinjia Zhang, Yasushi Kamimura, Maiko Kofu, and Keiichi Edagawa (2024) Singular Continuous and Nonreciprocal Phonons in Quasicrystal AlPdMn Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.133.136101

Martín Rodríguez-Vega (2024) Golden Ratio in Quasicrystal Vibrations Physics 17, s121

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

El artículo Los fonones de los cuasicristales y la proporción áurea se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Gisela Baños

“Gure ezagutza oro iraganari buruzkoa da, baina gure erabaki guztiak, berriz, etorkizunari buruzkoak” esan zuen behin Gregory Benford zientzia-fikzioa generoan aritutako idazleak. Hala ere, errealitatean, etorkizuna ez dugu gure erabakien arabera gauzatzen den zerbait balitz bezala hartzen, denboran nolabaiteko leku gisa baizik, nahikoa hurbiltzen garenean modu espontaneoan agertuko dena; eta gutxitan hautatzen dugu kontzienteki bertara eramango gaituen bidea.

1. irudia: aldaketak bizi ditugu, onartu ere ezin dugun abiaduran. (Argazkia: jingoba – domeinu publikoko irudia. Iturria: Pixabay)

Eta hori, praktikan, autobidean gidaririk gabe bidaiatzearen parekoa da, seinaleei jaramonik egin gabe eta gure bidaiaren helmuga zein izango den erabaki gabe. Baliteke dena hain azkar joatea non ezin dugun antzeman kilometroek aurrera egiten dutela begiratzen ez dugun leiho batetik?

Baina, “zalantzazko” patua izateaz gain ―etorkizunak ematen dizkigun pistak antzematen jakiten badugu hain zalantzazkoa ez den arren―, etorkizunak ia inoiz kontuan izaten ez dugun funtzio bat bete dezake; izan ere, tresna bat izan daiteke. Horren adibide argi bat zientzian ikus dezakegu: aurkikuntza, ikerketa… Ezinezkoak dira geure burua etorkizunean kokatzen ez badugu, ez badugu helbururik edo xederik.

Gizateriaren historian zehar, garai bakoitzak etorkizuna bere modura imajinatu du. Tamalez, gure garaiaren kasuan nahiko itxura ospela du, baina ez da beti horrela izan. Neure buruari galdetzen diot ea neurri batean etorkizunaren ikuspegi horrek badaukan loturarik XX. mendearen erdialdean zientziak berarekin ekarri zituen desengainuekin, hala nola bonba atomikoa edo espazioa konkistatzeko agintzarekin; izan ere, azkeneko hori desagertu egin zen herrialde batek gailentzen zela erakutsi zuenean eta horrek buruan maiz planeta anitzeko gizateria globalaren ideia erabiltzen zutenen ametsak zapuztu zituen.

2. irudia: Bill Andersek Lurraren lehen argazkietako bat hartu zuen Ilargitik 1968ko abenduaren 24an, Apollo 8 misioan. Gaur egun, oraindik ere, gizateriak zerbait eskuratu nahi duenean lortu dezakeenaren eredu da. (Argazkia: Bill Anders. Iturria: NASA)

Aurrerapen zientifikoen ondorioz egungoa gure espeziearen une emankorrenetariko bat izan arren, badirudi zientziarekin gero eta gutxiago fidatzen garela ―edo, besterik gabe, agian Internetek indar gehiegi ematen die gehiengoarenak izan beharrean burrunbatsuak diren ahotsei―.

Egunero, gutako askok zur eta lur ikusten dugu milaka urte daramatzaten egiaztatutako gertakariak zalantzan jartzen direla, hala nola Lurraren esferikotasuna; edo, bestela, XXI. mende betean, eta eskutan smartphone bat dugula ―arlo askotan hamarkadetako garapen zientifikorik gabe funtzionatuko ez lukeen objektua―, badira datu eta lege zientifikoak iritzi kontua direla uste duten pertsonak. Hortaz, deigarria da duela ez hainbeste, zientziaren lorpenak eta frogak egungoak baino lausoagoak zirenean, zientziarengan genuen konfiantza askoz handiagoa zela. Edo, beharbada, ez da hain deigarria. XIX. mendearen amaieran jaiotako norbait lasai asko bizi zitekeen argindarrik gabe, telefonorik gabe, irratirik gabe, autorik gabe, baita haurtzaroan bere anai-arreba gehienak hiltzen ikusi ere… eta egungo munduan hil zitekeen, non gaixotasunak errotik kentzen diren, planetako puntutik puntura berehalako komunikazioa dugun eta Ilargira iristea lortu dugun. Egoera ikusita, nola ez dugu zientzian sinetsiko?

3. irudia: motordun lehen hegaldia Wright anaien eskutik egin zen, 1903an. XIX. mendearen amaieran jaiotakoek lehenengo hegazkinaren garapena eta ilargira iristeko unea bizitzeko aukera izan zuten. Iturria: jabetza publikoa (Argazkia: John T. Daniels – domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia Commons)

Hura izan zen pentsamendu zientifikoaren une ederrenetako ―eta eroenetako― bat; hots, zientziaren eta teknologiaren lehen aurrerapen modernoak “estreinatu” zituena, jostailu berrien antzera. Haurren antzera. Nahiko luze iraun zuen, gutxienez XX. mendeko 50eko edo 60ko hamarkadetara arte, non inoiz ez bezala etorkizuna irudikatu zen… Distopia alde batera uztean askori burura etortzen zaigun etorkizuna: auto hegalariak, domotika, automatizazioa, fusio-energia edo hyperloop-a… Non geratu zen hori guztia? Ba, hala ez dirudien arren, edonon dago.

4. irudia: eta ez pentsa orain arte auto hegalaririk asmatu ez denik. Modern Mechanics aldizkariaren 1933ko urtarrileko alean saiakeraren bat aipatu zen, baina praktikan ez ziren oso bideragarriak. Iturria: eskubiderik gabea. (Argazkia: domeinu publikoko irudia. Iturria: Cuaderno de Cultura Científica)

Hasieran aipatu bezala, etorkizuna erabaki bat da, eta ikuspegi batzuekin aurrera egitea erabakitzen dugu, eta, beste batzuekin, berriz, ez da hori gertatzen. Beste kontu bat da horren zergatia edo atzean egon daitezkeen interesak zein diren. Beste batzuetan, berriz, ezintasun tekniko bat da arrazoia. Iraganeko etorkizun horietan erreakzio hegazkinak, satelite geoestazionarioak eta xurgagailu robotikoak aipatu ziren, bai eta komunikazio sare globalak, ordenagailu eta telefono eramangarriak ere… Baina agian horretara oso ohituta gaude eta ez gaitu gure autoak zerua zeharkatzeak bezainbeste harritzen. Ziur? Auto hegalariak edonon aurki daitezkeen munduan biziko bagina, miresgarriak izango lirateke?

Etorkizuna imajinatzea posible izan litekeen oro imajinatzea da, besterik gabe. Ez da egiantzeko egoera izan behar, egoera posiblea baizik, eta, horren bidez, memoria kolektiboan bideak ireki behar dira, garapen zientifikoa eta teknologikoa bideratzeko unea iristen denean bidean aurrera egin ahal izateko. Batzuetan ez gara une horretara iristen, eta beste batzuetan, berriz, beste bide batzuk hartzen ditugu, baina behin imajinatutakoa, modu batera edo bestera, gauzatu egin da. Hortaz, honako galdera hau planteatzea besterik ez zaigu geratzen: egia bihurtuko dela jakingo bagenu, zientziak zein etorkizunekin amets egitea nahiko genuke?

Erreferentzia bibliografikoak:

Benford, G. (2010). The wonderful future that never was. Hearst Books.

Gil, J. M. eta Polanco Masa, A. (2017). Aviones bizarros. Los aparatos más asombrosos de la historia de la aviación. Glyphos.

Egileaz:

Gisela Baños zientzia, teknologia eta zientzia fikzioaren dibulgatzailea da.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2024ko maiatzaren 16an: ¿Para qué sirve el futuro?

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Ceres es el cuerpo más grande de todos los que pueblan el cinturón de asteroides y ostenta el título de primer planeta enano que fue visitado por una misión espacial -eso sí, pocos meses después la New Horizons visitaría Plutón, ya planeta enano también- pero no por ser enano sería menos interesante, ya que sabemos que pudo ser un mundo océano, esos cuerpos que albergan o albergaron un océano -valga la redundancia- de agua líquida bajo su superficie.

A pesar de ser un planeta enano tampoco es un cuerpo simple o sencillo, sino que esconde una compleja historia geológica que estamos empezando a rascar gracias a los datos que ha aportado la misión Dawn -ya terminada- y a los modelos que se han podido confeccionar gracias a estos. Y es que Ceres es un cuerpo rico en hielo, una composición muy diferente a la de la gran mayoría de asteroides con los que convive en su órbita alrededor del Sol, por lo que tampoco encaja muy bien en su posición actual. Pero de esto último hablaremos en otra ocasión.

De Ceres hay muchas características destacables, pero una importante es su forma casi esférica y su aspecto tan llamativo, que casi nos recuerda a un cuerpo rocoso. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Cuando vemos imágenes de este cuerpo, lo primero que salta a la vista es el innumerable número de cráteres que esculpen su superficie. Los primeros modelos sobre cómo debería comportarse su corteza -los existentes antes de la misión Dawn- mostraban que los cráteres deberían sufrir procesos de relajación… y me explico: El hielo se deforma fácilmente por efecto de la gravedad, comportándose como un fluido, lo que tiende a hacer los cráteres menos profundos conforme va avanzando el tiempo. Y este fenómeno, al menos tan marcado, no lo vemos en Ceres.

Pero un nuevo estudio publicado por Parmeleau et al. (2024) aporta una solución a este problema: No apreciamos tanta relajación en los cráteres porque la corteza de Ceres no era como creíamos. Y es que en sus simulaciones observan que para que se ajuste la realidad a los modelos, la corteza estaría compuesta en un 90% de hielo en la superficie y aproximadamente un 0% a unos 117 kilómetros de profundidad, lo que demostraría la importancia de las impurezas en la composición de la corteza helada de Ceres.

Como hemos dicho en la introducción, Ceres era un mundo océano: Conforme se fue congelando, minerales como los silicatos, las sales y otros fueron quedando atrapados entre los granos de hielo. Este proceso endurecería o haría más rígido el hielo, complicando los mecanismos de deformación interna del hielo y, por lo tanto, limitando los procesos de relajación.

Pero no hace falta un porcentaje muy alto de impurezas dentro del hielo: con tan solo un 6% sería suficiente para crear una estructura con el hielo capaz de mantener las formas del relieve de Ceres durante miles de millones de años. Pero es que, además, la rigidez que le confieren este porcentaje de impurezas es comparable a la de las rocas, impidiendo la deformación y garantizando que sus formas geológicas no vayan borrándose a consecuencia de la relajación.

Un detalle de la superficie de Ceres. Obsérvense los cráteres que pueblan su superficie y, en el limbo, Ahuna Mons sobresaliendo como una pequeña “montaña”. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

En este estudio podemos ver como los investigadores trabajaron con tres modelos para comprender el porqué no se deformaban los cráteres: En primer lugar, probaron con un modelo de corteza de una composición uniforme en el cual simularon unos 40 kilómetros de profundidad con un 90% de hielo. En este modelo los cráteres sufrían procesos importantes de relajación.

Otro modelo de los que probaron fue el de una corteza de dos capas: una superior, rica en hielo y una inferior más densa y con menos hielo. Esta capa inferior ofrecería un soporte a la superior, limitando la relajación de los cráteres, pero tenía dos problemas: El primero es que, aunque funcionaba mejor que el modelo de una capa, todavía mostraba demasiada relajación y, el segundo, es que las medidas gravitatorias no concordaban con este modelo, por lo que difícilmente podría ajustarse a la realidad.

Y por último, una corteza con un cambio gradual, en el cual el océano de Ceres se iría congelando de arriba hacia abajo, provocando que las impurezas -cada vez también de un mayor tamaño- fuesen acumulándose progresivamente conforme avanzaba la congelación, creando una corteza con menos hielo en profundidad que en la superficie, haciéndola más resistente a los procesos de relajación, y donde observaríamos una mayor pureza en el hielo en la parte superior que en la inferior.

Detalle del interior del cráter Occator, donde podemos observar unas manchas de materiales muy claros sobre la superficie de Ceres y que podrían haber sido depositados gracias a materiales surgidos desde su interior. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Quiero aclarar que esto no cierra por completo la posibilidad de que en Ceres todavía queden pequeños embolsamientoss de agua que mantengan cierta actividad geológica sobre la superficie del planeta, como las que explicarían la presencia de las zonas de manchas “claras”, como las que hay en el cráter Occator y que parecen de una reciente formación, en escala geológica, y que sugieren que todavía podía ser un mundo activo, aunque probablemente no tanto como cuando tenía un océano.

Para concluir, y creo que es importante, a menudo tenemos la impresión de que los cuerpos pequeños son más simples o han tenido una historia poco interesante, pero también, como es en el caso de Ceres, pueden tener una compleja historia geológica e incluso fenómenos cuya explicación requiere de más observaciones, nuevos modelos y, quien sabe, si más visitas de futuras misiones de exploración.

Referencias:

Pamerleau, I. F., Sori, M. M., & Scully, J. E. C. (2024) An ancient and impure frozen ocean on Ceres implied by its ice-rich crust Nature Astronomy doi: 10.1038/s41550-024-02350-4

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

El artículo Una bola de barro congelado en el cinturón de asteroides se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Mikrobio eta zelula asko lo sakonean daude, aktibatzeko une egokiaren zain. Biologoek deskubritu dute zelula batean jarduera bat-batean geldiarazten duen eta arintasun berarekin berriro aktibatzen duen proteina oso hedatu bat.

Duela gutxi jakinarazi da Balon izeneko proteinaren deskubrimendua. Proteina hori gai da proteina berrien zelula ekoizpena erabat gelditzeko. Balon permafrost artikoan hibernatzen duten bakterioetan aurkitu da, baina badirudi beste organismo askok ere ekoizten dutela eta bizitzaren zuhaitz osoan alde batera utzi den lozorro mekanismo bat izan daitekeela.

1. irudia: zailtasunen aurrean, mikrobio asko inaktibatu egiten dira. Ikerketa berri batean, zelula baten proteina ekoizpena istant batean gelditzen duen proteina nonahiko bat deskubritu da. Argazkia: Nico Roper – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine)

Bizi forma gehienentzat, isolatzeko gaitasuna bizirauteko funtsezko ahalmena da. Izan ere, edozein unetan aurre egin behar izaten diete elikagaien gabezia edo klima hotza bezalako baldintza gogorrei. Eta zorigaiztoko egoera horietan, etsi eta hil ordez, organismo askok lozorroaren artea menperatu dute. Beren jarduera eta metabolismoa moteltzen dituzte. Eta garai hobeak datozenean, biziberritzen dira.

Baina, benetan, egoera latentean egotea Lurreko bizitza gehienaren ohikotasuna da: estimazio batzuen arabera, zelula mikrobiano guztien % 60 hibernatzen ari dira une jakin batean. Zenbait organismotan, ez da gorputz osoa inaktibatzen (hala nola, ugaztun gehienetan), baina zenbait zelula populaziok atseden hartzen duten beren baitan, eta aktibatzeko une egokiaren zain geratzen dira.

«Lozorrotuta dagoen planeta batean bizi gara», adierazi du Sergey Melnikovek, Newcastleko Unibertsitateko biologo molekular ebolutiboak. «Bizitza, nagusiki, lo egotean datza».

Baina, nola da posible zelulek hori egitea? Urteetan zehar, ikertzaileek «hibernazio faktore» batzuk deskubritu dituzte, zelulek egoera latentea eragiteko eta mantentzeko erabiltzen dituzten proteinak. Zelula batek aurkako baldintza motaren bat detektatzen duenean (hala nola, gosea edo hotza), hibernazio faktoreen multzo bat ekoizten du, bere metabolismoa geldiarazteko.

Hibernazio faktore batzuek makineria zelularra eraisten dute; beste batzuek geneak adieraz daitezela eragozten dute. Garrantzitsuenek, aldiz, erribosoma desaktibatzen dute, proteina berriak eraikitzeko makina zelularra. Proteinen ekoizpenak hazkuntza prozesuan dagoen zelula bakteriano baten energia erabileraren % 50 baino gehiago hartzen du. Hibernazio faktore horiek harea botatzen dute erribosomaren engranajeetan, proteina berriak sintetiza ditzala eragotziz, eta, horrela, bizirauteko oinarrizko beharretarako energia gordetzen dute.

Urte honen hasieran, Nature aldizkariko argitalpen batean, ikertzaileek talde batek jakinarazi du hibernazio faktore berri bat deskubritu dutela, eta Balon jarri diote izena. Harrigarria bada ere, proteina oso arrunta da: haren sekuentzia genetikoaren bilaketa egiterakoak deskubritu zen sailkatutako genoma bakteriano guztien % 20an dagoela. Eta biologo molekularrek orain arte ikusi ez duten moduan funtzionatzen du.

Orain arte, erribosomak alteratzen zituzten hibernazio-faktore ezagun guztiek pasiboki funtzionatzen zuten: erribosoma batek proteina bat eraikitzen amaitu arte itxaroten zuten, eta gero proteina berri batekin hastea eragozten zioten. Balonek, berriz, esku balazta erabiltzen du. Zelularen erribosoma bakoitzean sartzen da, baita lanean ari diren erribosoma aktiboak oztopatzen baditu ere. Balonen aurretik, hibernazio faktoreak erribosoma hutsetan besterik ez ziren hauteman.

«Baloni buruzko artikulua xehetasunez beteta dago», komentatu du Jay Lennon biologo ebolutiboak, Indianako Unibertsitatean latentzia mikrobianoa aztertzen duenak (hark ez du ikerketan parte hartu). «Lozorroaren funtzionamenduari buruzko gure ikuspegia zabalduko du».

2. irudia: Karla Helena-Buenok hibernazio faktore arrunt bat deskubritu zuen nahi gabe Artikoko bakterio bat izotzetan denbora luzeegiaz utzi zuenean. «Naturan gutxi aztertutako txoko bat bilatzen saiatu nintzen, eta zerbait aurkitu nuen», adierazten du. (Argazkia: Karla Helena-Bueno – Copyright lizentziapea. Iturria: Quanta Magazine)

Melnikovek eta haren graduondoko ikasle Karla Helena-Buenok Balon deskubritu zuten Psychrobacter urativorans bakterioan; bakterio hori hotzera egokituta dago, izoztutako lurzoruetakoa baita, permafrost artikoan bildutakoa. (Melnikoven arabera, bakterioa lehen aldiz aurkitu zen 1970eko hamarkadan, izoztutako saltxitxa pakete bat infektatzen ari zela; eta, ondoren, berriro deskubritu zuen Craig Venter genetista famatuak Artikora eginiko bidaia batean). P. urativorans eta arruntak ez diren bestelako mikrobioak aztertzen dituzte, bizitzaren espektro zabalean erabiltzen diren proteinak eraikitzeko tresnen aniztasuna karakterizatzeko, eta ulertzeko nola egoki daitezkeen erribosomak muturreko inguruneetara.

Lozorrua hainbat baldintzek eragin dezakete, hala nola goseak eta lehorteek. Hori dela eta, zientzialariek ikerketa egiten ari dira helburu praktiko bat buruan dutela: «Baliteke ezagutza horiek gerora erabili ahal izatea klima epelagoetara egoki daitezkeen organismoak diseinatzeko», adierazi du Melnikovek. «Eta, beraz, klima aldaketara egoki daitezkeenak ere bai».}«Eta, beraz, klima aldaketara egoki daitezkeenak ere bai».

Hona hemen: Balon

Helena-Buenok kasualitatez deskubritu zuen Balon. P. urativorans konbentzitzen saiatzen ari zen, laborategian poz-pozik haz zedin. Baina, aitzitik, kontrakoa egin zuen. Kultiboa izotz kubo batean utzi zuen denbora luzeegiz, eta hotz kolpe bat aplikatzea lortu zuen. Bertan utzi zuela gogoratu zuenean, hotzera egokitutako bakterioak lozorroan zeuden jada.

Kultiboa alferrik ez galtzeko, ikertzaileek jatorrizko interesen bidean jarraitu zuten.  Helena-Buenok hitzak eragindako bakterioetako erribosomak atera zituen eta cio-EM teknikaren pean jarri zituen. Crio-Em (mikroskopia elektroniko kriogenikoaren laburdura) egitura biologiko ñimiñoak bereizmen handian ikusteko teknika bat da. Helena-Buenok proteina trabatu bat ikusi zuen paralizatutako erribosomaren A lekuan, proteina berriak eraikitzeko aminoazidoak entregatzen diren «atean».

Helena-Buenok eta Melnikovek ez zuten proteina ezagutu. Izan ere, ordura arte inork ez zuen deskribatu. Beste proteina bakteriano baten antzekoa zen, erribosomaren atalak desmuntatu eta birziklatzeko garrantzitsua dena, hain zuzen; eta proteina hori Pelota deitzen da, gaztelaniazko terminoagatik. Eta horregatik deitu zioten Balon proteina berriari, “pelota”ren gaztelaniazko homonimo den “balón” hitzarengatik.

Balonek erribosomaren jarduera geldiarazteko duen gaitasuna egokitzapen kritikoa da estrespean dagoen mikrobio batentzat; halaxe azaldu du Mee-Ngan Frances Yapek, ikerketan parte hartu ez duen Northwesterneko Unibertsitateko mikrobiologoak. «Bakterioak aktiboki hazten direnean, RNA eta erribosoma asko ekoizten dituzte», adierazi du. «Estresatuta dagoenean, espezie batek itzulpen prozesua geldiarazteko beharra izan dezake», hain zuzen ere, RNA proteina berri bihurtzeko prozesua. Horrela, energia gorde ahal izango luke luzea izan daitekeen hibernatze aldirako.

Harritzekoa bada ere, Balonen mekanismoa prozesu itzulgarria da. Beste hibernatze faktore batzuk ez bezala, hazkuntza geldiarazteko sartu eta, ondoren, arin batean atera daiteke kasete zinta batekin. Ahalbidetzen du zelula bat arin sar dadila lozorro egoeran larrialdi baten aurrean, eta arintasun berarekin itzul ahal izan dadila bizitzara, baldintza hobeetara berregokitzeko.

Balonek gaitasun hori du erribosometara modu bitxian itsasten delako. Aurretik deskubritutako hibernatze faktore erribosomiko guztiek erribosomaren A lekua fisikoki blokeatzen dute. Hori dela eta, proteinak ekoizteko prozesuak abian badaude, horiek amaitu arte itxaron behar da faktorea elkartu ahal izateko, erribosoma desaktibatze aldera. Balon, berriz, kanaletik gertu jartzen da, baina ez hartan zehar. Hortaz, modu independentean mugi daiteke, erribosoma egiten ari dena alde batera utzita.

Balonen berritasun mekaniko hori gorabehera, proteina arrunt-arrunta da. Identifikatu ondoren, Helena-Buenok eta Melnikovek Balonen ahaide genetikoak aurkitu zituzten datu base publikoetan sailkatutako genoma bakterianoen % 20an. Texaseko Unibertsitateko Medikuntza Adarreko biologo molekular Mariia Rybaken laguntzarekin, proteina bakteriano alternatibo horietako bi karakterizatu zituzten: Mycobacterium tuberculosis giza patogenoaren bat, tuberkulosia eragiten duena; eta Thermus thermophilusen beste bat, P. urativorans aurkituko genukeen azken lekuan bizi dena, hau da, itsaspeko iturri hidrotermal ultraberoetan. Bi proteinak erribosomaren A lekuan elkartzen dira, halaber; eta horrek esan nahi du ahaide genetiko horietako batzuek, gutxienez, Balonen antzeko jokabidea dutela beste espezie bakteriano batzuetan.

Aitzitik, Balon ez da aurkitu Escherichia coli eta Staphylococcus aureus bakterioetan. Horiek dira zelulen lozorrorako gehien erabiltzen diren ereduak eta gehien aztertzen diren bakterio arruntenak. Laborategiko organismo gutxi batzuetan zentratzean, zientzialariek hibernatze taktika orokortu bat baztertuta utzi zuten, Helena-Buenoren hitzetan. «Naturan gutxi aztertutako txoko bat bilatzen saiatu nintzen, eta zerbait aurkitu nuen».

Mundu guztiak hibernatzen du

Zelula guztiek behar dute lozorroan egoteko gaitasuna, beren unearen zain.  Melnikovek azaldu du  E. coli bakterioaren laborategiko ereduak hibernatzeko bost modu ezberdin dituela, eta guztiak direla indibidualki mikrobioak krisi batean bizirauteko nahikoa.

«Mikrobio gehienak gosez hiltzen ari dira», adierazi du Lyongo Unibertsitateko Ashley Shade mikrobiologoak (hark ez du ikerketan parte hartu). “Premia egoera batean existitzen dira. Ez dira bikoizten ari. Ez dira beren bizitzarik onena bizitzen ari”.

Baina lozorroa ere beharrezkoa da gose aldietatik harago. Zenbait organismotan, ez da gorputz osoa inaktibatzen (hala nola, ugaztun gehienetan), baina, hala ere, zenbait zelula populazio aktibatzeko une egokiaren zain geratzen dira. Giza obozitoak inaktibo mantentzen dira hamarkadetan, ernalketarako zain. Gizakion ama zelulak hezur-muinean jaio eta inaktibo mantentzen dira, gorputzak deitzeko zain, orduan hazi eta bereizteko. Nerbio ehuneko fibroblastoak, immunitate sistemako linfozitoak eta gibeleko hepatozitoak fase latenteetan sartzen dira, inaktibo eta dibisiorik gabe, eta aurrerago berraktibatzen dira.

«Ez da bakterio edo arkeoen ezaugarri esklusiboa», adierazi du Lennonek. “Bizitzaren zuhaitzeko organismo guztiek dute estrategia hori lortzeko modu bat. Beren metabolismoa geldiaraz dezakete”.

Hartzek hibernatzen dute. Herpesaren birusak lisogenizatzen dira. Zizareek dauer etapa bat dute. Intsektuak diapausan sartzen dira. Anfibioek estibazioa egiten dute. Txoriak logalean. Eta hitz guzti horiek gauza bera adierazten dute: lozorro egoera bat, organismoek baldintza hobeak daudenean aldatu dezaketena.

«Hibernazioa asmatu aurretik, bizirauteko modu bakarra hazten jarraitzea zen, etenik gabe», azaldu du Melnikovek. “Bizitza pausan jartzea luxua da”.

Baita seguru mota bat ere populazio mailan. Zelula batzuek lozorro egoera bilatzen dute ingurunean aldaketak detektatuta eta horiei erantzuteko. Hala ere, bakterio askok estrategia estokastikoa erabiltzen dute. «Ausaz fluktuatzen duten inguruneetan, batzuetan, lozorro egoeran sartu ezean, populazio osoa desager liteke» hondamendiekiko ausazko topaketen ondorioz, azaldu du Lennonek. Are E. coli kultibo osasuntsu, alai eta hazkuntza arinekoenetan ere, zelulen % 5 eta % 10 artean inaktibo mantentzen dira. Horiek dira biziko direnak beren lehengusu aktiboago eta zaurgarriagoei zerbait gertatzen bazaie.

Zentzu horretan, lozorroa hondamendi globaletan bizirauteko estrategia da. Eta horregatik ari da Helena-Bueno hibernazioa ikertzen. Jakin nahi du zein espezie manten liratekeen egonkor klima aldaketa gorabehera, zeintzuk izango luketen berreskuratzeko aukera, eta zein prozesu zelularrek —hala nola Balonek bultzatutako hibernazioa— lagun zezaketen horretarako.

Melnikovek eta Helena-Buenok espero dute Balonen deskubrimenduak eta haren ubikuitateak jendeari lagun diezaioten bizitzan garrantzitsua dena birplanteatzen. Guztiak inaktibatzen gara askotan, eta askok benetan gozatzen dugu egoera horretaz. «Bizitzaren herena ematen dugu lotan, baina ez dugu horri buruz hitz egiten», komentatu du Melnikovek. Lotan gaudenean galtzen ari garenaz kezkatu beharrean, Lurreko bizitza guztiarekin konektatzen gaituen prozesua dela pentsa dezakegu, Artikoko permafrostaren sakontasunean lotan dauden mikrobioekin ere bai.

Jatorrizko artikulua:

Dan Samorodnitsky (2024). Most Life on Earth Is Dormant, After Pulling an ‘Emergency Brake’, Quanta Magazine, 2024ko ekainaren 5a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Foto: Shawn Augustine / Unsplash

La restricción dietética, incluida la reducción calórica y el ayuno intermitente, tiene un gran potencial para mejorar la longevidad de los seres humanos. Aunque los científicos se han esforzado por comprender por qué este tipo de dietas alargan la vida y cuál es la mejor manera de aplicarlas a los seres humanos, la información disponible es limitada.

Ahora, un equipo de investigación de EE UU ha analizado sus efectos sobre la salud y la esperanza de vida de 960 ratones hembra. El estudio se diseñó para garantizar que cada ejemplar fuera genéticamente distinto, lo que permitió representar mejor la diversidad de la población humana y que los resultados fueran más relevantes desde el punto de vista clínico.

Los roedores fueron asignados aleatoriamente a uno de estos cinco tipos de dietas: acceso ilimitado a alimentos, ayuno un día a la semana, ayuno dos días consecutivos a la semana y restricción calórica del 20 o el 40 % de la ingesta alimentaria basal (aquella que satisface las necesidades nutricionales mínimas).

Todas las reducciones en la ingesta prolongaron la vida de los ratones, con respuestas proporcionales al grado de limitación, pero solo consumir menos calorías redujo significativamente la tasa de envejecimiento.

“Este estudio confirma que las intervenciones dietéticas prolongan la esperanza de vida en ratones genéticamente diversos”, explica a SINC Gary Churchill, investigador en el Laboratorio Jackson de Maine y autor principal del trabajo. “El hallazgo más sorprendente y clave es que dicha prolongación no se debe a la pérdida de peso que experimentan con estas dietas”.

Menos comida, más años de vida

El estudio concluyó que ingerir menos calorías tenía un mayor impacto en la longevidad que el ayuno periódico. Esto muestra que las dietas muy bajas en calorías prolongan en general la vida de los ratones, independientemente de sus niveles de grasa corporal o glucosa, ambos considerados marcadores de salud metabólica y envejecimiento.

Sorprendentemente, los ratones que más vivieron con la restricción alimentaria fueron los que menos peso perdieron a pesar de comer menos. Los animales que perdieron más peso con estas dietas tendían a tener poca energía, sistemas inmunitario y reproductivo comprometidos y vidas más cortas.

“Los animales más robustos mantienen su peso incluso frente al estrés y la restricción calórica, y son los que viven más tiempo. Una restricción más moderada podría ser una forma de equilibrar la salud y la esperanza de vida a largo plazo”, afirma Churchill.

En general, los ratones que seguían dietas sin restricciones vivían una media de 25 meses; los que seguían dietas de ayuno intermitente, 28 meses; los que comían el 80 % de lo habitual, 30 meses; y los que comían el 60 %, 34 meses. Pero dentro de cada grupo la esperanza de vida era amplia.

La genética es más importante

Cuando los investigadores analizaron el resto de sus datos para tratar de explicar estas diferencias, descubrieron que los factores genéticos tenían un impacto mucho mayor en la esperanza de vida que las dietas, lo que pone de relieve cómo las características genéticas subyacentes, aun por identificar, desempeñan un papel importante en el impacto.

“Aunque la pérdida de peso y otros cambios metabólicos asociados a la restricción calórica y el ayuno intermitente son importantes para la salud humana, no son indicadores fiables de la prolongación de la vida”, puntualiza Churchill. “Los indicadores basados en la sangre ofrecen una mejor perspectiva para predecir la esperanza de vida”.

La mayoría de los estudios sobre la longevidad de los ratones se han llevado a cabo en un número limitado de cepas consanguíneas que no representan adecuadamente la diversidad genética de los seres humanos.

“Las intervenciones dietéticas utilizadas para los ratones no serían bien toleradas por nuestra especie, y nuestro objetivo no es aplicar directamente estas intervenciones a los humanos. Más bien buscábamos indicadores medibles de la prolongación de la vida útil que pudieran servir de base a los ensayos de intervención clínica”, puntualiza el experto.

Efectos perjudiciales de comer menos

Aunque en general los ratones sometidos a restricciones parecían sanos, había varios indicadores de efectos perjudiciales: reducción de la temperatura corporal, hambre (comportamiento de búsqueda de comida) y alteración de la función inmunitaria que podría dejar a los ratones susceptibles a las infecciones.

Es importante señalar que los ratones se mantuvieron en un entorno específico libre de patógenos con poca o ninguna exposición a ellos. “Varios grupos de investigación estudian ya el momento de la alimentación como factor que contribuye a alargar la vida. También estamos interesados en identificar la base genética de la resistencia”, indica el investigador, que apunta la necesidad de seguir investigando estas cuestiones.

Referencia:

Di Francesco, A., Deighan, A.G., Litichevskiy, L. et al. (2024) Dietary restriction impacts health and lifespan of genetically diverse mice. Nature (2024). doi: 10.1038/s41586-024-08026-3

Sobre la autora: Verónica Fuentes es periodista responsable de la sección Salud en SINC

Una versión de este artículo apreció originalmente en SINC el 9 de octubre de 2024

El artículo La genética determina más la esperanza de vida que la dieta se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Enara Calvo Gil

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Antropologia

Euskal kobazuloen ikerketa batek iradokitzen du Paleolitoko labar arteak funtzio anitz zituela. Metodo konputazionalen erabilera konbinatua erabili dute UPV/EHUko ikertzaileek, hala nola 3D teknologia, informazio geografikoko sistemak eta aldagai anitzeko estatistika. Teknika horien bidez, Madeleine aldiko labar-irudiak lau klusterretan biltzen direla egiaztatu dute. Ikerketak tekniken eta kokapenen aldakortasuna nabarmentzen du, sakoneraren arabera haitzuloen erabilera desberdinak adieraziz. Informazio guztia Kaieran.

Neurozientzia

Zientzialariek Drosophila melanogaster ozpin- euli heldu baten garun osoaren mapa egin dute: 140.000 neuronaz eta 50 milioi konexio baino gehiagoz osatua. Nature aldizkarian argitaratu dute, eta 300 ikertzailek hartu dute parte proiektuan, eta adimen artifizialeko 21 milioi irudi eta eredu erabili dituzte 3Dko mapa zehatza egiteko. Aurrerapen horri esker, hobeto aztertu ahal izango dira garunaren funtzionamendua eta gaixotasun neurologikoak. Gainera, 8.400 zelula-mota baino gehiago identifikatu dituzte eta horietatik 4.581 berriak dira. Datu-basea modu irekian dago eskuragarri beste ikertzaile batzuentzat. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Medikuntza

Victor Ambros eta Gary Ruvkun biologoek jasoko dute 2024ko Medikuntzako Nobel saria, mikroRNAk eta geneen transkripzio osteko erregulazioan duten funtzioa aurkitzeagatik. RNA txiki horiek gene-jarduera erregulatzen dute, zelula mota desberdinak behar bezala gara daitezen ahalbidetuz. Caenorhabditis elegans zizarearekin egindako ikerketek erakutsi zuten nola mikroRNAek gene gakoen aktibazio denborak erregulatzen dituzten. Hasieran komunitate zientifikoan oihartzunik izan ez bazuten ere, 2000n baieztatu zen mikroRNAek zeregin unibertsala dutela organismo zelulanitzetan. Haren funtzionamendu txarrak minbizia bezalako gaixotasunak eragin ditzake, eta horrek zelulen garapenean eta funtzionamenduan duen garrantzia nabarmentzen du. Azalpen guztiak Elhuyar aldizkarian eta Berrian.

Klima-aldaketa

Munduko Meteorologia Erakundeak argitaratutako ‘Munduko baliabide hidrikoen egoera’ txostenaren arabera, ur gezaren eskuragarritasuna murrizten ari da. 3.600 milioi pertsonak baino gehiagok ur-eskasia dute urtean hilabete batez, gutxienez, eta kopuru hori 5.000 milioira igo daiteke 2050erako. Klima-aldaketak, lehorteak, uholdeak eta 2023ko tenperatura errekorrak tarteko, egoera larriagotu du: Amazonas bezalako ibaiei eragin die, eta glaziarren galera azkarra eragin du. Informazio guztia Berrian.

Paleontologia

Ikertzaileek proposatu dutenez, duela 13.000 urte, historiaurreko gizakiek mamutak ehizatzen zituzten, lurrean lantzak sartuta, bota beharrean. Defentsarako teknika horrek, zaldien kontrako gailu militar historikoen antzekoa, areagotu egingo zuen inpaktua animaliak lantzetarantz korrika zihoazenean. Esperimentuek erakutsi zuten estrategia horrek lantzak jaurtitzeak baino kalte handiagoa eragin zezakeela, eta, aldi berean, tresna baliotsuak zaindu. Hipotesiak iradokitzen du Ipar Amerikan aurkitutako Clovis puntak defentsarako erabili izan zitezkeela, eta horrek aldatu egingo lukeela historiaurreko ehizari buruzko gure ulermena. Datuak Zientzia Kaieran.

Fisika

John J. Hopfieldek eta Geoffrey E. Hintonek Fisikako Nobel saria jasoko dute, ikasketa automatikorako funtsezkoak diren sare neuronal artifizialei egindako ekarpenengatik. Hopfieldek osatu gabeko irudiak berreraikitzen dituen memoria asoziatiboaren sarea sortu zuen, espin atomikoen elkarrekintzan inspiratuta. Hintonek, bere aldetik, Boltzmann Makina garatu zuen, ezkutuko nodoak erabiltzen dituen metodoa, patroiak modu autonomoan ikasteko. Biek ezarri dituzte egungo adimen artifizialaren oinarriak, eta hainbat aplikazio nabarmendu dituzten, hala nola egitura molekularren iragarpena eta material aurreratuen garapena. Azalpenak Elhuyar aldizkarian eta Gara egunkarian.

Kirola

Haritz Esnalek eta Saioa Martinez de Lahidalgak hilekoaren zikloak ultra-distantziako korrikalariengan duen eraginari buruzko ikerketa bat argitaratu dute Osagaiz aldizkarian. 46 parte hartzailerekin, % 76k esan zuten hilekoak eragina zuela haien kirol errendimenduan, eta hainbat sintoma nabarmendu zituzten: puztuta egotearen sentsazioa (% 73,9), nekea (% 47,8) eta bizkarreko mina (% 34,7), besteak beste. Iraupen luzeko kiroletan emakumeei buruzko ikasketarik ez egoteak bultzatu zuen ikerketa. Emakumeen fisiologian erdigunean jartzearen garrantzia azpimarratzen dute egileek, eta lagina zabaltzeko eta alor horretan kalitatezko azterketa gehiago egiteko beharra nabarmentzen dute. Informazioa UEU webgunean.

Biologia

Wolbachia bakterioa soilik zelula zitoplasmaren barruan bizi daiteke eta belaunaldi batetik bestera obuluen bidez transmititzen da. Intsektuak eta artropodoak infektatzen ditu, eta ostalarien sistema endokrinoa manipulatzen du, feminizatuz edo partenogenesia egiten. Ikerketa baten arabera, Encarsia formosa liztorrean, Wolbachiak intsektu batetik lapurtutako genea erabiltzen du Piff proteina ekoizteko, eta proteina horrek Transformer (Tra) proteina gisa jokatzen du, feminizaziorako funtsezkoa dena. Datuak Zientzia Kaieran.

Argitalpena

Dinosauroen inbentarioa (2018) liburu irudiduna dinosauroen arora garamatza eta 47 espezie aztertzen ditu garai geologikoen arabera banaturik. Virginie Aladjidik idatzia, eta Emmanuelle Tchoukrielen ilustrazioekin, liburuak Lurreko bizitzaren jatorritik orainaldira garamatza, gaur egungo hegaztiak antzinako erraldoi horien ondorengoak direla agerian utziz. Datuak Zientzia Kaieran.

Zoologia

Satsue Mito maistra japoniarra funtsezkoa izan zen Kōjima uharteko makakoen portaeraren azterketan. 1953an, jan aurretik batatak garbitzen ikusi zuen Imo izeneko makako eme bat eta kulturalki tximino gazteen artean transmititu zen jokabidea. Makakoen artean itsasoan bainatzeko ohitura eragiteko ardura ere izan zuen. Aurkikuntza horiek primateen transmisio kulturala ulertzen lagundu zuten. Mitok makakoak aztertzen eta zaintzen eman zuen bizitza, eta haren ondareak gaur egungo ikerketa primatologikoan jarraitzen du. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago Zientzia Kaieran.

Egileaz:

Enara Calvo Gil kazetaria da eta UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedrako komunikazio digitaleko teknikaria.

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Si la velocidad de la luz (en el vacío) fuese mucho, mucho más pequeña, la relatividad sería implacable y cotidiana.

Los vídeos ‘¿Y sí…?´ se plantean cuestiones ficticias pero que nos permiten aprender mucho sobre el mundo en el que vivimos. Se han emitido en el programa de divulgación científica de Televisión Española Órbita Laika, y producido en colaboración con la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco.

Ficha técnica: Idea: José Antonio Pérez Ledo

Producción ejecutiva: Blanca Baena

Dirección: Aitor Gutierrez

Guion: Manuel Martinez March

Grafismo: Cristina Serrano

Música: Israel Santamaría

Producción: Olatz Vitorica

Locución: José Antonio Pérez Ledo

El artículo ¿Y si la velocidad de la luz (en el vacío) fuese mucho, mucho más pequeña? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Baliteke arriskuan dauden espezieen desagerpena saihesteko arma sekretua genetikan egotea, katamotz iberikoaren kasuan ikus daitekeen bezala. Iberian lynx’s potential secret weapon against extinction, Johanna L.A. Paijmans, Axel Barlow eta José A. Godoy.

Komenigarria litzateke adimen artifizialak ogi txigortuan norbaiten aurpegia ikusteko gai izatea? AI pareidolia: Can machines spot faces in inanimate objects?

THCak, marihuanaren printzipio aktiboak, bere onurak izan ditzake zahartzean, Long-term, low-dose THC can improve cognitive decline in mice, Rosa-García Verdugoren eskutik.

Bilioi (europarra) bat erreferentzia dituen liburutegi batean bilatu behar dela. Minbiziaren aurkako tratamendu bat bilatzeko bada, egin egiten da, baina adimenez. DIPCko jendea Helix-focused peptide libraries for de novo inhibitor discovery

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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Foto: NOAA / Unsplash

El pescado es una de las principales fuentes de proteína de patrones alimentarios como la dieta mediterránea. En España, el consumo de pescado es mayor en las comunidades del norte y noroeste, donde principalmente se consume pescado fresco. Cuando acudimos a las pescaderías o supermercados a comprar este alimento, nos encontramos con especies tanto de origen salvaje como de acuicultura, y en ocasiones resulta difícil saber qué implicaciones tiene su origen (más allá del precio de venta).

El pescado como alimento

Lo cierto es que el pescado es un alimento muy interesante desde el punto de vista nutricional debido tanto a su contenido en proteínas y lípidos como a que no aporta carbohidratos. Por lo tanto, deberíamos intentar incluirlo en nuestra dieta.

En el caso de las proteínas, el pescado tiene un contenido del 15-20 % (similar al de la carne de animales terrestres), porcentaje que se mantiene constante tanto en peces marinos como en las especies de agua dulce . Cabe destacar que la proteína del pescado proporciona todos los aminoácidos esenciales (los que nuestro cuerpo no puede sintetizar) en proporciones adecuadas. Además, la elevada digestibilidad de la proteína del pescado, junto a que el colágeno que contiene se gelatiniza a temperaturas más bajas que las de la carne, lo convierten en una fuente proteica de especial interés en la infancia y para las personas de edad avanzada.

En cuanto a los lípidos, su contenido es menor en los pescados denominados blancos (como merluza, rape o gallo) y mayor en los pescados azules (como anchoas, sardinas o salmón). Sin embargo, lo interesante de los lípidos del pescado no es tanto su cantidad sino el tipo: puesto que la mayoría (dos tercios del total) son insaturados, proporción significativamente superior en comparación a los lípidos de la carne.

Entre los lípidos presentes en el pescado destacan los ácidos grasos poliinsaturados (AGP), que pueden llegar a suponer hasta el 45 % del total. Destacan entre ellos el ácido docosahexaenoico (DHA) y el ácido eicosapentaenoico (EPA), pertenecientes a la serie omega-3. De hecho, el DHA y el EPA son habitualmente reconocidos como los “responsables” de los efectos cardioprotectores atribuidos al consumo de pescado azul, favoreciendo la vasodilatación y, por lo tanto, contribuyendo al control de la presión arterial, regulando el metabolismo del colesterol (principalmente el DHA) y los triglicéridos, y disminuyendo el riesgo de padecer trombos (son precursores de prostaglandinas).

Por todo ello, se recomienda consumir de tres a cuatro raciones de pescado a la semana, intentando variar entre especies magras (pescados blancos) y grasas (pescados azules), lo que asegurará los efectos cardioprotectores anteriormente mencionados y favorecerá la ingesta de otros nutrientes (como vitaminas A y D, y minerales como el yodo, selenio o calcio).

Diferencias entre pescado salvaje y de acuicultura

Más allá de diferencias en precio o disponibilidad, también existen variaciones significativas en la composición nutricional entre el pescado salvaje y el procedente de acuicultura. Estas diferencias no afectan a las proteínas (no cambia la proporción o el tipo), pero sí a los lípidos.

La diferencia se debe a que la alimentación del pescado procedente de acuicultura se enfoca (lógicamente) en conseguir el mayor aumento de peso en el menor tiempo posible. Para ello es habitual utilizar piensos, que tradicionalmente han sido elaborados principalmente a base de harina y aceite de pescado, entre otros. Cabe señalar que en la actualidad, por motivos de sostenibilidad, estos ingredientes se están sustituyendo por fuentes de proteína y aceites de origen vegetal.

Por el contrario, el pescado salvaje necesita buscarse el alimento para sobrevivir. Como consecuencia, el contenido de grasa de ejemplares de acuicultura suele ser superior al de ejemplares salvajes de la misma especie, tal y como se ha descrito en especies como la dorada o la lubina.

Pero, además, las diferencias en la alimentación también tienen implicaciones en la composición de la grasa de los pescados salvajes y de acuicultura. Así, se ha observado que, para una misma especie de pescado, la proporción de AGP de la serie omega-3 es menor en los pescados de acuicultura, puesto que los piensos con los que se alimentan son ricos en AGP omega-6. De hecho, en salmones de acuicultura, se han llegado a observar porcentajes de ácido linoleico (AGP de la serie omega-6) 20 veces mayor que en salmones salvajes.

Esto puede provocar que el efecto cardioprotector del consumo de pescado de acuicultura sea menor que si se consume pescado salvaje, debido al mayor contenido en los primeros de AGP omega-6 (con efecto proinflamatorio).

Entonces, ¿qué pescado es más recomendable consumir?

Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, y desde un punto de vista exclusivamente nutricional, sería más recomendable el consumo de pescado salvaje que el de acuicultura, debido a la mejor relación AGP omega-3:omega-6. No obstante, cabe señalar que debido a la bioacumulación de contaminantes durante un período de tiempo muy largo, ciertas especies salvajes de gran tamaño, como pez espada, atún rojo o tiburón, presentan un alto contenido en mercurio, por lo que se recomienda evitar su consumo en el caso de mujeres embarazadas o en lactancia, así como en niños de entre 0 y 10 años.

Conviene indicar que tanto los pescados salvajes como de acuicultura tienen la capacidad de acumular contaminantes químicos (tales como metales pesados, dioxinas, microplásticos, medicamentos, etc.), si bien difieren en las fuentes de contaminación. En el caso de especies salvajes, el tipo y concentración de los contaminantes presentes en el pescado dependerá en gran medida de la calidad de las aguas en las que habitan; mientras que, en el caso de los pescados de acuicultura, resulta además esencial la calidad de los piensos con los que los alimentan.

El precio es otro de los factores que pueden definir la elección de pescado salvaje o de acuicultura. En este sentido, comprar especies de temporada y proximidad puede facilitar el consumo de pescado salvaje a precios más asequibles.

Sobre las autoras: Iñaki Milton Laskibar, Investigador del grupo Nutrición y Obesidad del Centro de Investigación Biomédica en Red de la Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición (CiberObn) y del Instituto de Investigación Sanitaria Bioaraba; Alfredo Fernández-Quintela, Investigador del CIBERobn; Bárbara Nieva Echevarría; Encarnación Goicoechea Osés; Laura Isabel Arellano García, Investigadora predoctoral del Grupo Nutrición y Obesidad del CiberObn y María Puy Portillo, Investigadora del CIBERobn. Todas, además, profesoras de la Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

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

El artículo ¿Pescado salvaje o de acuicultura? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Marta Macho

Primateen jokabideari buruz dakizkigun gauza asko eta asko hainbat emakumeren azterketei esker izan dira, emakume adimentsu horiek behatzeko gaitasuna ere izan dutenez, animalia horien berezitasun harrigarriez ohartu baitira.

Satsue Mito Japoniako irakaslearen egitekoa funtsezkoa izan zen primatologiaren historian gehien aipatzen den azterlan batean. Azterlan horren arabera, makakoen ohiturak talde eta belaunaldi batetik bestera igarotzen dira komunikazioaren bidez, herentzia biologikoaren bidez igaro ordez.

1. irudia: Satsue Mito tximu batekin. (Iturria: Mujeres Con Ciencia)

Satsue Mito 1914ko apirilaren 21ean jaio zen Saeki-kun, Hiroshimako prefekturako zortzi barrutietako batean, Japonian. 1932an lortu zuen irakasle titulua, handik bi urtera ezkondu egin zen eta Korea iparraldera joan zen lan bila. 1940an bat-batean hil zitzaion senarra eta hiru alabekin Dalianera (Txina) joan zen, eta eskola batean aritu zen lanean. Handik zazpi urtera Japoniara itzuli zen; Hiroshima suntsituta zegoen, ezagutu ere ez zuen egiten eta handik hegoaldeko segurtasunera joan zen: Kyūshūra. Bizitzeko toki bat lortu zuen han, Kōjima uharte txikiaren ondoan, eta uhartean bizi ziren tximuak behatzen hasi zen.

Makakoak behatzen

1934an Kōjima uhartea eta bertako tximuak monumentu natural izendatu zituen Japoniako Monumentu Naturalen 1919ko Legeak.

Kōjiman betidanik izan zen Nihon-zaru izeneko tximu espezie bat (Macaca fuscata edo Japoniako makakoa), eta Bigarren Mundu Gerran primate horietako gehienak hil egin zituzten jateko nahiz saltzeko. Zeuden apurrak baldintza txarretan eta galtzeko zorian zeudenez, Satsue Mito gaixo zeuden tximu horiek zaintzen hasi zen. Pixkanaka gauzak hobetu egin ziren eta tximuen biztanleria berreskuratu zen.

Uharteko tximuen azterketa zientifikoa 1947an hasi zen. Gaur egun, Primateak Aztertzeko Japoniako Institutuak uhartean basa baldintzetan mantentzen ditu Japoniako makakoak, azterketa primatologikoak egiteko. Hainbat ikerketa egin dira bertan, denboran zehar gizarte dominantzian egoten diren aldaketei buruzkoak edo animalien kulturari buruzkoak, esaterako.

Satsue Mitok makakoen ongizateaz zuen kezkaren ondorioz, Kiotoko Unibertsitateko primatologiako ikertzaileen taldearekin lankidetzan aritu zen. 1953an Satsue Mito izan zen animalia taldeko tximuetako batean ezohiko jokabidea hauteman zuen lehenengoa. Imok (urte eta erdiko eme batek) aurrez ikusi gabeko gauza bat egin zuela ikusi zuen Satsue Mitok: batata bat garbitzen ari zen uretan. Ondoren egindako behaketek argi utzi zuten Imoren komunitateko tximuen % 74 pixkanaka hasi zirela batatak garbitzen. Ohitura hori bereganatu zuen makakoetako bat ere ez zen heldua; Eba zen salbuespen bakarra, Imoren ama. Garbitzeko era aldatu egin zen denborarekin, Imok batatak ur gezatan garbitzen zituen hasieran eta denborarekin itsasoko ur gazitan garbitzen hasi zen. Uste da lehorteen ondorioz hasi izango zela batatak itsasoan garbitzen, ur geza gutxi zegoenetan, edo beharbada itsasoko urak batatari ematen dion zapore gaziagatik gertatu izango zela aldaketa.

Masao Kawai primatologoak Mitok bildutako informazioaren berri eman zuen artikulu zientifiko batean, baina, zoritxarrez, beste ikertzaile batzuen ustez tximuak norbaitek entrenatu zituen.

Itsasoz inguratutako uharte txiki batean bizi diren arren, Kōjimako tximuak ez ziren inoiz uretan sartzen garbitzeko, nahiz eta eskuak eta oinak sartzen zituzten. 1959ko udan, kakahuete batzuk uretara botata, Satsue Mitok tximuak erakarri zituen itsasoan sar zitezen. Bainatu zen lehenengo tximua Ego izan zen, bi urteko makako bat. Handik hiru urtera ia tximu gazte guztiak itsasoan bainatzen ziren naturaltasun osoz; helduak ordea, ez ziren itsasoan sartzen, amak ziren salbuespen bakarra, beren kumeen eraginez sartzen baitziren.

Eta Satsue Mitok behatzen jarraitu zuen.

Satsue Mitoren oinordetza

1970ean Mitok irakaskuntza utzi eta Kiotoko Unibertsitateko primatologia taldeko kide bihurtu zen Kōjimako Behatokian; bere bizitzako gainerako urteak bere makakoei (hala esaten zien) eskaini zizkien.

Haurrentzako zenbait liburu idatzi zituen Kōjimako Nihon-zaruei buruz, eta liburu horietako batzuk bereziki aitortu eta saritu ziren.

Umeyo Mori, bere bigarren alaba, graduatu ondoren tximuen arloan hasi zen ikertzaile lanetan Kiotoko Unibertsitateko Primateen Zentroan.

Satsue Mito 97 urte zituela hil zen, 2012ko apirilaren 7an.

2. irudia: Kōjima uhartea kontinentetik ikusita. (Argazkia: Sanjo – domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia Commons)

Gaur egun, Satsue Mitok Imo batata garbitzen lehenengoz ikusi zuenetik 70 urtera, Kōjima uharte txikiko makako berriek ere horixe egiten jarraitzen dute.

Iturriak:

• Jorge Martínez Contreras, Two moments in the history of Primatology: Hanno’s Periplus and Satsue Mito’s legacy, Almagest 14 (2) (2023) 36-45
• Masao Kawai, Newly-acquired pre-cultural behavior of the natural troop of Japanese monkeys on Koshima islet. Primates 6 (1965) 1–30
• Yoshi Kai, The Legend of Satsue Mito, Wawaza, 2016ko martxoaren 10a
• Satsue Mito, Wikipedia

Egileaz:

Marta Macho Stadler, (@Martamachos) UPV/EHUko Matematikako irakaslea da eta Kultura Zientifikoko Katedrak argitaratzen duen Mujeres con Ciencia blogaren editorea.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2024ko maiatzaren 15ean: Satsue Mito, la maestra que observaba a los macacos.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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