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Marta Bueno Saz

Zergatik gaude emakumeok zeharo nekatuta, etxeko lanak gutxi gorabehera berdintasunez banatzen baditugu? Lucia Ciciolla eta Suniya S. Luthar ikertzaileek galdera bera egin zioten beren buruari, eta aztertu zuten nola banatzen zen benetan etxe bat eramateko eta seme-alabak zaintzeko lana, eta nola eragiten zion horrek emakumeen ongizateari (Ciciolla eta Luthar, 2019). Ikerketaren arabera, zereginen eta zainketa lanen banaketan beren bikotekideek baino erantzukizun handiagoa sentitzen duten emakumeek –baita lan horien arduradun bakarrak direnek ere– ondorio kaltegarriak jasaten dituzte beren osasunean, eta ez daude hain pozik beren bizitzekin.

Etxe eta familia bat mantentzeko izan behar den inplikazio psikologikoa jarduera mental gogor, ikusezin eta gutxi aitortua da eta, gehienetan, rol femeninotzat hartzen da. Lan horiek plangintza, koordinazioa, eta etorkizuneko gertakari eta zereginei aurrea hartzea eskatzen dute eta, azken batean, etengabeko arreta egoeran egon behar da etxe bateko egunerokotasuna maneiatzeko. Horren egitura ez da ikusten; izan ere, sarritan, zer egin behar den, noiz egin behar den eta zereginak nola gauzatu behar diren biltzen dituen prozesu kognitibo bat da, eta ez da hitzez adierazten. Hori gutxi balitz, pentsamenduen eta ekintzen engranaje horrez gain, guztia ahalik eta modu eraginkor eta onuragarrienean egiteko asmoa egoten da.

1. irudia: emakume askok egunero etxe eta familia bat mantentzeko egiten dituzten malabarismo mentalak ez dira aintzat hartzen. (Argazkia: azubcic – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Gainera, emakume askok egunero egiten dituzten malabarismo mentalak ez dira aintzat hartzen, eta zeregin fisikoa egiten duenak eramaten du meritua, hau da, enkargatutako lanak egiten dituenak: «Ez da azukrerik geratzen. Haurraren lagunak galletak egitera datoz gaur arratsaldean. Erosi beharko genuke, eta irin gehiago izatea ere komeniko litzateke. F.-ri esango diot pakete bat hartzeko lanetik itzultzean. Mezu baten bidez gogoratuko diot, irten baino hamabost minutu lehenago, ahaztu ez dezan». Bada, agerian dagoena laguntza hori da, aitak egiten duen erosketa, zeina pozik heltzen den etxera, haurren dibertimendurako funtsezkoa dena ekarrita.

Karga mentala

Halako pentsamendu kateen multzoari karga mentala esaten zaio. Baina, zer da zehazki lan emozional hori? Emakume askorentzat, oso argigarria izan daiteke kontzeptu hori ezagutzea. Adibide asko ditugu deskribatzeko: bikote batek zeregin fisikoak banatzen ditu (arropa nork garbitzen duen, nork prestatzen duen janaria, zer egunetan, etab.). Banaketa zati berdinetan egin daiteke, baina, oraindik ere, gehienetan, emakumeak arduratzen dira xaboia amaitu ez dadin, arropa zikin guztia garaiz garbitu dadin edo zaborrontzia (edo txigorgailuaren barrualdea) garbi egon dadin ziurtatzeaz.

Gemma Hartleyren kontakizuna ere irakur dezakegu: «Amaren Egunerako gauza bat eskatu nuen: etxearen garbiketa orokor bat egitea, prezioa arrazoizkoa bazen. Oparia, niretzat, ez zen hainbeste garbiketa bera, behingoagatik kontratatu nahi nuen zerbitzu horren bilaketa eta optimizazioa nik neuk kudeatu behar ez izatea baizik. Ez zen nire ardura izango deiak egitea, aurrekontu batzuk eskatzea, aipamenak begiratzea, ordainketa antolatzea eta hitzordua programatzea. Benetako oparia lan nekagarri horren lan emozionala nire ordez egitea zen. Etxea garbia egotea estra bat besterik ez zen. Nire bikotekidea zain egon zen, iritzia aldatu eta opari errazago bat aukeratu nezan, Amazonen klik bakar batekin eros zezakeen zerbait. Nire nahia tinkoa zela ikusirik, etsita, Amaren Egunaren bezperan enpresa bakar batera deitu zuen, garestiegia zela pentsatu eta bainugelak berak garbituko zituela agindu zuen. Proposamen horiekin beste zerbait lortu nahi nuen: lagunei gomendioak eskatzea, beste lauzpabost zerbitzutara deitzea, nire lana izanez gero nik egingo nukeen lan mentala egitea. Horregatik eskatu nuen opari hori». (Hartley, 2017).

Badakigu, hainbat arrazoi estruktural eta sozioekonomiko direla medio, eguneroko zereginak genero ildoen arabera esleitzen direla. Lanaren banaketa ekitatibo bat lortu dutela uste duten bikoteen kasuan ere, zainketa lanik ezkutukoenak emakumeak egin ohi ditu. Hain zuzen ere, gero eta ikerketa gehiagok adierazten dutenez, etxeko erantzukizunetarako, emakumeek askoz ere lan kognitibo eta emozional handiagoa egiten dute gizonek baino. Errealitate horretaz jabetzea lagungarria izan liteke genero berdintasuna zergatik eten den eta zergatik ari den atzera egiten ulertzeko (England et al., 2020).

2. irudia: lanaren banaketa ekitatibo bat lortu dutela uste duten bikoteen kasuan ere, zainketa lanik ezkutukoenak emakumeak egin ohi ditu. (Argazkia: Pexels – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Hiru kategoria bereiz ditzakegu karga mental horretan. Batetik, lan kognitiboa dago, hau da, etxeko erantzukizunen elementu praktiko guztietan pentsatzea, besteak beste, ekitaldi sozialak antolatzea, erosketak aurreikustea, hitzorduak planifikatzea, etab. Bestetik, familiaren gogoari eusteko egiten den ahalegin emozionala dago: egoera lasaitzea haurrak borrokatzen badira edo urduri edo kezkatuta badaude, eskolan nola doazen zaintzea, azken batean, familia giro on bat lortzen saiatzea. Azkenik, aurreko bien arteko elkargunea da karga mentala deitzen duguna: guztia, alderdi emozionala eta praktikoa, prestatu, antolatu eta aurreratzea, ahal den neurrian bizitza zailtasun handirik gabe eta modu atseginean igaro dadin beharrezkoa dena egitea.

Zaila da halako lana neurtzea, zaila da non hasi eta amaitzen den jakitea. 2019an, Harvardeko Unibertsitateko soziologiako eta gizarte politikako doktore Allison Damingerrek ikusi zuen etxeko lan kognitiboari buruzko ikerketan parte hartu zutenen ehuneko handi batek jakin bazekiela emakumeek egiten zutela zatirik handiena, baina oraindik ez zuten barneratzen irizpide ekitatiboen arabera alda daitekeen zerbait denik (Daminger, 2019).

Damingerrek karga mentalaren lau etapa argi bereizi zituen etxeko ardurekin lotuta: premiak aurreikustea, aukerak identifikatzea, horien artean erabakitzea eta, ondoren, zereginen eta emaitzen jarraipena egitea. Amek puntuazio handiagoa izan zuten etapa guztietan; aitek, aldiz, partekatutako erabaki batzuk hartzen lagundu zuten, baina amak arduratzen ziren gehien aurrea hartzeaz, planifikatzeaz eta zeregin bakoitzerako aukerak eta irtenbideak bilatzeaz.

Lan mentalak hainbat ondorio ditu; jakin badakigu, adibidez, emakumeak haurren zainketaz kezkatzen direla, baita haiekin ez daudenean ere. Horrek estres gehigarria eragiten du, seme-alaben ongizatearekiko kezkak bere horretan jarraitzen baitu, baita amek beste gauza batzuetan kontzentratuta egon beharko luketenean ere. Sakoneko zurrumurru bat balitz bezala, zalantzan jartzen du, une oro, familiaren alde nahikoa egiten ari diren eta seme-alabei emandako edo eman gabeko minutu bakoitzak haiengan nola eragingo duen.

Gauza batek harritu zuen Daminger: lan mentalaren banaketa despareko horrek ez zuen gatazka handirik sortzen parte-hartzaileen artean. Horren zergatia ulertzeko, jarraipeneko ikerketa bat egin zuen urtebete geroago, eta genero portaera horietako batzuk egiaztatu zituen; hala gizonek nola emakumeek ondorioztatu zuten bikotekideetako batek besteak baino ordu gehiago lan egiten zuelako zirela desparekoak lan mentalaren banaketak. Era berean, adierazi zuten emakumeek beren kabuz antolatzeko interesa dutela, eta aldez aurretik planifikatzeko eta ondorioak ateratzeko onak direla; hau da, gizonak baino hobeak direla karga mentalaren gai horretan. Ondorio horrek estereotipo bat utzi zuen agerian: parte-hartzaileek uste zuten emakumeak berez hobeak direla hainbat zeregin planifikatzeko, antolatzeko edo egiteko. Kontzeptu hori faltsua da, praktikak berak bihurtzen ditu azkarragoak eta eraginkorragoak (Hirsch et al., 2019).

Eskatu izan bazenit…

Hala ere, beste arrazoi estruktural batzuengatik, emakumeek oraindik ere karga kognitibo handiagoa hartzen dute beren gain etxean; emakumeek, askotan, lan egiteko modu malguagoak aurkitzen dituzte, eta gizonen plangintza eta kudeaketa erantzunak, berriz, zurrunagoak eta linealagoak dira. Jaiotzatik datozen genero espektatibek garrantzi handia dute; agian horregatik jarraitzen dute zeregin eta zainketen antolamenduaz gehien arduratzen direnei buruzko ideiak estereotipatuak izaten. Amatasunaren kontzeptu idealizatua ere ekuazioan sartzen da: adibidez, etxea emakumearen eremu gisa ikusten da askotan; hala, emakumeen txukuntasuna gizonena baino gogorrago epaitzen da. Oraindik ere, emakume baten etxearen egoera pertsona gisa duen balioari lotuta dago.

Aurreiritzi horiek beren burua betikotu dezakete. Emakumeak beren etxearen funtzionamenduaren arabera balioesten direnez, «amatasun kontrol» bat eskatzen zaie. Hau da, bere gain hartu behar dituzte haurrak zaintzeko jarduerak, hala nola otorduak planifikatzea edo arropa aukeratzea. Benetan uste dugu zeregin horiek ezin direla partekatu? Pentsa dezagun txantxa honetan: irribarre atsegin eta adeitsu batekin, «Badirudi gaur aitak jantzi duela neskatoa» esaten denean. Baina goiz horretan neskatoak daraman txirikorda ez bada perfektua eta amak egin badu, txantxa ez da hain barregarria.

3. irudia: karga mentalak ondorio larriak izan ditzake: nekea eta estresa ez ezik, amak ez dira aitak bezain zoriontsu sentitzen haurrekin igarotzen duten denboran. (Argazkia: ID 652234 – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Egia da aurrerapauso handiak eman direla gizonek seme-alabak zaintzea normalizatzeko bidean, baina «oraindik ere, jendeak pentsatzen du emakumeak direla, azken batean, familiaren emaitzen erantzuleak», adierazi du Damingerrek. Karga mental horrek ondorio larriak izan ditzake: nekea eta estresa ez ezik, amak ez dira aitak bezain zoriontsu sentitzen haurrekin igarotzen duten denboran; neurri batean, gizonek dibertimenduzko eta olgetazko jarduerak maizago egiten dituztelako gertatzen da (McDonnell et al., 2019). Ikerketa batean (Haas eta Hwang, 2008) jasotako datuek beste ondorio bat ere iradokitzen dute: emakumeek uste zutenean agerikoenak diren etxeko lanen banaketa bidegabea zela eta bikotekide bakoitzaren ekarpenaren pertzepzioak desberdinak zirela, arazoak sortzen ziren senar-emazteen artean eta banantzeko probabilitatea handitzen zen.

Nekeagatik kexu diren emakumeek arrisku sotil bati egin behar diote aurre, hau da: «eskatu izan bazenit, egingo nukeen» (Clit, 2018). Emma Clitek karga mentalari buruz egindako komikian, tranpa hori modu zehatzean adierazten da. Etxean laguntzeko iradokizun epelak, edo jarrera zintzoa, gogaikarriak izan daitezke egin beharreko gauzak behin eta berriz errepikatu behar badira.

Gainkarga kognitiboaren ondorioak

Emakume askoren gainkarga mentalaren beste ondorio bat da denera iristen ez direla sentitzea eta enplegu askok eskatzen dituzten aparteko lanorduak egiteko fisikoki edo mentalki gai ez direla pentsatzea; beraz, generoari lotutako soldata arrakalak handitzen jarraitzen du.

Hori dela eta, konponbideak bilatu behar dira. Karga mentalari buruz argiago hitz egiten bada, karga hori banatzea errazagoa da. Onuragarria da familian etxeko edozein lanen atzean dauden aurretiko urratsak ezagutzea. Gizartean ere gizonei eta emakumeei esleitutako rolei buruz oso errotuta dauden zenbait uste birpentsatu behar ditugu. Garrantzitsua da ulertzea «lantokian malgutasuna eragozten duten egiturazko faktoreak» gizonak etxetik kanpo mantentzen dituen «laneko kultura» bat direla. Politika batzuk lagungarriak izan litezke, baina erabaki eraginkorrik hartu ezean, emakumeek karga mentala murrizteko modurik onena etxean lan gutxiago egitea izango litzateke, agian. Amak zer egin behar den pentsatzeari uzten badio, eta aitak ez badie aurrea hartzen premiei, hasieran nolabaiteko estresa edo kalteak ager daitezke, baina horrek aukera eman dezake denek hurrengorako ikasteko. Jarrera hori ia pentsaezina da emakume askorentzat eta, hala ere, dirudienez, abiapuntu egokia da karga mentala arintzeko, zeina batzuetan kezkagarria, desparekoa eta, batez ere, onartezina den familiako pertsona bakoitzaren ongizatea helburu duen bizikidetzan.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Ciciolla, Lucia; Luthar, Suniya S. (2019). Invisible Household Labor and Ramifications for Adjustment: Mothers as Captains of Households. Sex Roles 81, 467-486. DOI: 10.1007/s11199-018-1001-x
• Clit, Emma (2018). La carga mental. Lumen
• Daminger, Allison (2019). The Cognitive Dimension of Household Labor. American Sociological Review 84 (4) 609-633. DOI: 10.1177/0003122419859007
• England, Paula; Levine, Andrew; Mishel, Emma (2020). Progress toward gender equality in the United States has slowed or stalled. PNAS 117 (13) 6990-6997. DOI: 10.1073/pnas.1918891117
• Hartley, Gemma (2017). Women Aren’t Nags—We’re Just Fed Up. Harper’s Bazaar
• Haas, Linda; Hwang, C. Philip (2008). The Impact of Taking Parental Leave on Fathers’ Participation In Childcare And Relationships With Children: Lessons from Sweden. Community, Work & Family 11 (1) 85–104. DOI: 10.1080/13668800701785346
• Hirsch, Patricia; Koch, Iring; Karbach, Julia (2019). Putting a stereotype to the test: The case of gender differences in multitasking costs in task-switching and dual-task situations. PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0220150
• McDonnell, Cadhla; Luke, Nancy; Short, Susan E. (2019). Happy Moms, Happier Dads: Gendered Caregiving and Parents’ Affect. Journal of Family Issues 40 (17) 2553–2581. DOI: 10.1177/0192513X19860179

Egileaz:

Marta Bueno Saz (@MartaBueno86G) Salamancako Unibertsitatean lizentziatu zen Fisikan eta Pedagogian graduatu. Gaur egun, neurozientzien arloan ari da ikertzen.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2022ko apirilaren 26an: Si me lo hubieras pedido, lo habría hecho.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Miranda es uno de los satélites más misteriosos de nuestro sistema solar, quizás porque todavía sabemos muy poco sobre este -solo ha sido visitado por la Voyager 2- y su aspecto nos evoca una tortuosa historia en la que su superficie nos recuerda al cascarón de un huevo agrietado y reconstruido a partir de remiendos de su propia cáscara. Y sin una misión en el horizonte que nos permita volver a visitarlo y tomar datos más detallados, nuestra única alternativa para conocerlo un poco mejor es la reinterpretación de los datos de nuestra única visita y la confección de modelos numéricos cada vez más avanzados para explicar a lo que vemos.

Este satélite de Urano ostenta el título de ser el más pequeño de los satélites “esféricos” del planeta y uno de los más pequeños -tiene tan solo un radio de 236 kilómetros- de todo el Sistema Solar que probablemente haya alcanzado el equilibrio hidrostático. Algo a lo que probablemente haya ayudado su composición, que se estima podría superar el 60% de hielo de agua.

Figura 1. mosaico de imágenes de Miranda en la que podemos apreciar perfectamente la presencia de zonas más antiguas -y cubiertas de cráteres- y otras más recientes, con muchos menos cráteres, indicando procesos de rejuvenecimiento de la superficie del satélite. Cortesía de NASA/JPL/USGS.

Con toda esta cantidad de hielo de agua cabría preguntarse si Miranda podría albergar -o albergó en el pasado- un océano subterráneo, al igual que otros cuerpos de nuestro Sistema Solar exterior, a pesar de que su tamaño hace muy difícil, al menos en principio, albergar un océano capaz de aguantar sin congelarse una gran cantidad de tiempo. La primera pista de que esta puede ser una posibilidad real es que, si hacemos un esfuerzo y miramos con detalle su superficie, observaremos que hay zonas de su superficie más antiguas y más modernas, algo que reconocemos por el número y tamaño de sus cráteres, entre otras cosas de las que ahora hablaremos.

Este hecho nos indica que Miranda habría sufrido un proceso, o quizás procesos, de rejuvenecimiento activo de su superficie con la capacidad suficiente de cambiar su aspecto desde dentro y borrar o transformar los cráteres y otras formas del relieve, indicándonos la existencia de una cierta dinámica que a su vez apuntaría a la posibilidad de la presencia de un océano subterráneo como correa de transmisión de la energía interna del satélite hacia el exterior.

Aunque vamos a centrarnos en las pistas más puramente geológicas, este año, Hemingway et al. (2024) han propuesto usar las libraciones para comprobar si los satélites de Urano albergan un océano subterráneo. Las libraciones son un movimiento de oscilación y bamboleo que muestran algunos cuerpos celestes, como nuestra Luna, cuando los observamos desde un punto “fijo” como puede ser la superficie de nuestro planeta. Este fenómeno es el que nos permite, desde la Tierra, ver parte de la “cara oculta” de nuestra Luna.

Pues bien, analizando la amplitud de estas oscilaciones, podríamos conocer mejor la distribución de masas en el interior de los satélites de Urano, de tal manera que podríamos inferir detalles como, por ejemplo, si el núcleo está en estado sólido o líquido o si hay un océano subterráneo, entre otros.

Figura 2. Detalle de la superficie de Miranda en el entorno de Verona Rupes, uno de los acantilados más altos de todo el Sistema Solar. Cortesía de NASA/JPL.

En el caso de Miranda (también en el de Ariel y Umbriel), si la capa de hielo que hay por encima del océano subterráneo tiene unos 30 kilómetros de espesor o potencia, la amplitud de las libraciones en el ecuador superarían los 100 metros y cuanto más fina fuese la capa de hielo que sirve como corteza, más precisa podrá ser la detección de un posible océano.

Y cuanto menos “profundo” sea el océano, más difícil será de detectar mediante las libraciones, por lo que habría que usar también datos como las medidas del campo gravitatorio, que permitan complementar los modelos y dar una respuesta fiable a la pregunta de si hay un océano bajo el hielo de la superficie o no. Este caso sería aplicable a los satélites que tengan ya un océano en proceso de congelación. Cabe decir que tanto las libraciones como las medidas del campo gravitatorio habría que hacerlas in situ, desde el propio sistema de Urano.

Pero volvamos a las pruebas geológicas que apuntarían a la existencia de un océano subterráneo: En Miranda se han observado unas formas circulares u ovaladas sobre su superficie que conocemos como coronas -también observadas en planetas como Venus- y que son unas regiones que muestran una intensa actividad geológica marcada por sistemas de fracturas concéntricos.

En Miranda hay al menos tres de estos sistemas: Arden Corona, Inverness Corona y Elsinore Corona, identificados gracias a las imágenes tomadas en 1989 por la Voyager 2 y que muestran algunas diferencias morfológicas entre sí, aunque en el fondo podrían representar un mismo mecanismo de formación.

¿Y qué tienen que ver las coronas con los océanos subterráneos? Los científicos proponen dos posibles orígenes para estas. Por un lado, procesos diapíricos en los cuales materiales más calientes y menos densos -como un hielo a mayor temperatura que el que compone la corteza- asciende a través de la corteza, deformándola y provocando la formación de los sistemas de fracturas. La convección de las aguas dentro del océano podría facilitar este tipo de fenómenos.

Por otro lado, si el océano se congeló -o está en proceso de congelación actualmente- el aumento de volumen que sufriría tendría la capacidad de generar unos importantes esfuerzos en la corteza helada de Miranda y, de nuevo, dando lugar a los sistemas de fracturas que vemos.

Figura 3. Detalle de la superficie de Miranda donde podemos apreciar tipos de terreno diferentes: Uno más rugoso y antiguo con cráteres en distintos grados de preseveración y otro más reciente y con menos cráteres. Cortesía de NASA/JPL.

Si echamos un vistazo al artículo publicado por Strom et al. (2024), los resultados de los modelos de estos autores sugieren que la corteza es bastante delgada, de 30 kilómetros o menos de espesor y que ha existido un océano de unos 100 kilómetros -una barbaridad, ya que supondría ocupar casi la mitad del radio del satélite- de potencia en los últimos 100 a 500 millones de años.

Y, si es un cuerpo con esta elevada proporción de hielo en su composición, ¿Cómo es posible que haya estado a una temperatura suficiente para sostener un océano de agua líquida a lo largo del tiempo geológico? Pues esto podría explicarse por las interacciones gravitatorias entre Miranda y el resto de grandes satélites, que podrían generar suficiente fricción en su interior como para elevar la temperatura y fundir parte del hielo de Miranda. Y este proceso podría haberse repetido varias veces desde la formación del Sistema Solar.

Es posible que hoy día ese mecanismo haya dejado de funcionar y el interior de Miranda esté casi totalmente congelado, aunque todavía podría quedar un pequeño océano atrapado entre la corteza y su núcleo algo que, como ocurre en estos casos, eleva mucho el interés astrobiológico de este satélite.

Pero de momento, y hasta que nuevas misiones sean capaces de llegar al sistema de Urano, tendremos que seguir esperando para conocer si Miranda – y quizás alguno de los otros satélites- alberga un océano subterráneo incluso hoy en día.

Referencias:

Hemingway, D. J., & Nimmo, F. (2024). Looking for Subsurface Oceans Within the Moons of Uranus Using Librations and Gravity. Geophysical Research Letters, 51(18), e2024GL110409. doi: 10.1029/2024GL110409

Leonard, E. J., Beddingfield, C. B., Elder, C. M., & Nordheim, T. A. (2023). Unraveling the Geologic History of Miranda’s Inverness Corona. The Planetary Science Journal, 4(12), 235. doi: 10.3847/PSJ/ad0552

Strom, C., Nordheim, T. A., Patthoff, D. A., & Fieber-Beyer, S. K. (2024). Constraining Ocean and Ice Shell Thickness on Miranda from Surface Geological Structures and Stress Modeling. The Planetary Science Journal, 5(10), 226. doi: 10.3847/PSJ/ad77d7

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

El artículo Miranda, ¿otro mundo océano? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Neurona-sareen eta ikasketa automatikoko beste forma batzuek, besterik ezean, proba eta errore bidez ikasten dute, pixkanaka hobetuz.

Egun, askok uste dute badakitela zer den ikasketa automatikoa: ordenagailuak “elikatzen” dira “entrenamendu datu” pila batekin, gauzak nola egin “ikas dezaten”, hori nola egin behar duten guk zehazki zehaztu behar izan gabe. Baina ordenagailuak ez dira txakurrak, datuak ez dira gozokiak, eta aurreko esaldian kakotx gehiegi daude. Zer esan nahi du, benetan, horrek guztiak?

Irudia: ikasketa automatikoa adimen artifizialaren azpieremu bat da, eta giza adimena konputazionalki nola simulatu (edo gainditu) aztertzen du. (Ilustrazioa: Son of Alan – Copyright lizentziapean. Iturria: Quanta Magazine)

Ikasketa automatikoa adimen artifizialaren (AA) azpieremu bat da, eta giza adimena konputazionalki nola simulatu (edo gainditu) aztertzen du. AAko teknika batzuetan (hala nola sistema adituak) beste ikuspegi batzuk erabiltzen dira, baina ikasketa automatikoak eremuko egungo aurrerapenaren zatirik handiena sustatzen du gauza bakar batean zentratzen delako: algoritmoak erabiltzen ditu beste algoritmo batzuen errendimendua automatikoki hobetzeko.

Ikus dezagun horrek nola funtziona dezakeen praktikan, ikasketa gainbegiratua izeneko ikasketa automatiko mota komun batean. Prozesua zeregin batekin hasten da; adibidez, «argazkietan katuak identifikatzea». Helburua da zeregin hori egin dezakeen funtzio matematiko bat aurkitzea. Funtzio horrek, eredu izenekoak, zenbakien mota bat hartuko du sarrera gisa (kasu honetan, argazki digitalizatuak), eta horiek zenbaki gehiagotan bihurtuko ditu irteera gisa, «katua» edo «katua ez» dioten etiketak irudikatu ahalko dituztenak. Ereduak oinarrizko adierazpen matematiko bat du, edo forma bat, eta horrek nolabaiteko egitura ematen dio zeregina betetzeko. Hala ere, ezin dugu espero hasieratik emaitza zehatzak eman diezazkigula.

Orduan, eredua entrenatzeko unea da. Eta, horretarako, beste algoritmo mota bat hasiko da lanean. Hasteko, funtzio matematiko ezberdin batek (helburuko funtzioa) ereduaren emaitzen eta lortu nahi den emaitzaren arteko benetako «distantzia» irudikatzen duen zenbaki bat kalkulatzen du. Ondoren, entrenamendu algoritmoak helbururako distantziaren neurketa erabiltzen du jatorrizko ereduaren forma doitzeko. Ez da beharrezkoa ezer “jakitea” ereduak irudikatzen duenari buruz; besterik gabe, ereduaren zatiak (parametro izenekoak) bultzatzen ditu benetako irteeraren eta lortu nahi denaren arteko distantzia hori murrizten duten norabide matematikoetarantz.

Doikuntza horiek egin ondoren, prozesua berrabiarazten da. Eredu eguneratuak entrenamendu adibideetako sarrerak emaitza bihurtzen ditu (pixka bat hobeak); ondoren, helburuko funtzioak ereduaren beste doikuntza bat (pixka bat hobea) adierazten du. Eta horrela behin eta berriro; aurrera eta atzera, aurrera eta atzera. Interakzio nahikoak egin ondoren, entrenatutako ereduak emaitza zehatzak eman behar lituzke entrenamendu adibide gehienentzat. Hona hemen benetako trikimailua: jarduera hori mantendu behar du ere zereginaren adibide berrietan, horiek entrenamendukoetatik oso ezberdinak ez direnean.

Funtzio bat erabiltzea beste funtzio bat behin eta berriro aldatzeko lan neketsua dirudi “ikasketa automatikoa” baino. Baina hori da gakoa. Prozesu mekaniko hori abian jartzean, zereginaren hurbilketa matematiko bat sortzen da automatikoki, gizakiok xehetasun garrantzitsuak zein diren zehaztu behar izan gabe. Algoritmo efizienteekin, ondo hautatutako funtzioekin eta adibide nahikoarekin, ikasketa automatikoak programatzen jakingo ez genituzkeen gauzak egiten dituzten eredu konputazional indartsuak sor ditzakete.

Sailkapen eta aurreikuspen zereginak, hala nola argazkietan katuak identifikatzea edo mezu elektronikoen artean spama identifikatzea, oro har, ikasketa automatiko gainbegiratuaren araberakoak izaten dira. Horrek esan nahi du entrenamendu datuak aurretik ordenatuta daudela: katuak dituzten argazkiek, adibidez, «katua» etiketa daukate. Entrenamendu prozesuak dagozkion irteerentzako (ezagunak) sarreren kopuru posiblerik handiena eslei dezakeen funtzio bati ematen dio forma. Ondoren, entrenatutako ereduak ezezagunak diren adibideak etiketa ditzake.

Bestetik, ikasketa ez-gainbegiratuak egitura aurkitzen du etiketatu gabeko adibideen artean, eta aurretik zehaztuta ez dauden taldeetan multzokatzen ditu. Ikasketa ez-gainbegiratuaren menpekoak izan daitezke erabiltzaile baten aurreko portaera oinarri hartuta ikasten duten edukia gomendatzeko sistemak, bai eta ordenagailu bidezko ikuskatzean objektuak ezagutzeko zeregin batzuk ere. Zenbait zereginek, hala nola GPT-4 bezalako sistemek egiten duten hizkuntza modelatzeak, teknika gainbegiratuen eta ez-gainbegiratuen konbinazio adimendunak erabiltzen dituzte. Teknika konbinatu horiei teknika autogainbegiratu eta erdigainbegiratu deritze.

Azkenik, errefortzu bidezko ikasketak funtzio bati ematen dio forma, baina lortu nahi diren emaitzen adibideak erabili beharrean, sari seinale bat erabiltzen du. Sari hori maximizatzean proba eta errorearen bidez, eredu batek bere jarduera hobetu dezake zeregin dinamiko eta sekuentzialetan, hala nola jokatzea (xakea eta Go) edo benetako agenteen edo agente birtualen (gidaririk gabeko autoak edo elkarrizketa bot-ak, adibidez) portaera kontrolatzea.

Ikuspegi horiek praktikan jartzeko, ikertzaileek izen exotikoak dituzten algoritmoen sorta zabala erabiltzen dute, kernel makinetatik hasi eta Q-learning delakoraino. Baina 2010eko hamarkadatik, neurona-sare artifizialek leku nagusia hartu dute. Algoritmo horiek izen hori hartzen dute beren oinarrizko forma garuneko zelulen arteko konexioetan inspiratuta dagoelako, eta algoritmo oso baliagarriak izan dira ordura arte oso praktikotzat jotzen ez ziren zeregin konplexuetan arrakasta izan dutelako. Hizkuntza zabaleko ereduak, testu kate batean hurrengo hitza (edo hitz zatia) asmatzeko ikasketa automatikoa erabiltzen dutenak, mila milioika edo bilioika parametro dituzten neurona-sare «sakonekin» eraikitzen dira.

Baina baita erraldoi horiek ere, ikasketa automatikoko eredu guztiak bezalaxe, funtzioak besterik ez dira: forma matematikoak. Testuinguru egokian, tresna benetan boteretsuak izan daitezke, baina ahultasun ezagunak ere badituzte. Eredu «gaindoituak» hain doituta daude beren entrenamendu adibideetara, non ezin diren modu fidagarrian zabaldu. Horren adibidea izan daiteke katuak identifikatzeko sistema batek huts egin dezakeela argazki bat alderantziz dagoenean. Datuen alborapenak hedatu egin daitezke gaikuntza prozesuan, eta horrek emaitza distortsionatuak edo baita doitu gabeak ere eman ditzake. Eta eredu batek funtzionatzen duenean ere, ez dago beti argi zergatik funtzionatzen duen. («Interpretagarritasun» arazo horrek partikularki eragiten die ikasketa sakoneko algoritmoei.)

Hala ere, prozesua bera erraz identifikatzen da. Funtsean, makina horiek guztiek modu berean ikasten dute: aurrera eta atzera, aurrera eta atzera.

Jatorrizko artikulua:

John Pavlus (2024). What Is Machine Learning?, Quanta Magazine, 2024ko uztailaren 8a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Colonizar nuestro satélite será el primer paso para llegar a Marte y más allá. Cultivar sus propias verduras allí arriba será una de las cosas que harán los astronautas gracias a proyectos como el español Green Moon. Pero ese no será el único reto al que tendrán que enfrentarse.

Ilustración artística de una posible colonización futura de la Luna. / ESA

“Queremos convertir a la especie humana en una especie interplanetaria”, dice Jorge Pla García, investigador en el Centro de Astrobiología (CAB-INTA-CSIC). “El próximo paso es explorar Marte. La idea es usar antes la Luna como entrenamiento y aprendizaje para dar el salto a otros planetas”.

En eso está la misión Artemis, una colaboración de la NASA con la Agencia Espacia Europea (ESA), la japonesa JAXA, la canadiense CSA, la israelita ISA y la australiana ASA, que en su tercera fase propone llevar al polo sur de nuestro satélite a la primera mujer y al próximo hombre en septiembre de 2026. Su objetivo, sentar la bases para que las empresas privadas afiancen una economía lunar y hacer lo mismo en Marte a partir de 2033.

Es un objetivo arraigado en la comunidad astrocientífica, que desde hace un década acaricia el sueño de una aldea lunar global. El concepto de Moon Village, introducido en 2015 por Jan Woerner, director general de la ESA, se centra en la cooperación entre países y actores privados. “No es un único proyecto, ni un plan fijado con un calendario definido. Es una visión para una iniciativa comunitaria internacional. Su naturaleza abierta permitirá que muchas nacionalidades vayan a la luna, dejando atrás, en Tierra, sus diferencias de opiniones”, dijo Woerner.

Irresistible instinto colonizador

Pero si tenemos la Tierra, que es cómoda y tiene todo lo que necesitamos, ¿por qué tanto ímpetu –y tantos recursos– en colonizar el espacio? “Queremos seguir expandiendo nuestras fronteras”, recalca Pla. Y las razones son muchas.

Por una parte, en el campo de la exploración y la investigación, “cuanto más conocemos los planetas rocosos del sistema solar, mejor conocemos el nuestro. Por ejemplo, las atmósferas de Venus o Marte parece que son similares a la de la Tierra primitiva, pero los tres se han transformado de formas muy diferentes. Entender esto nos ayuda a comprender cómo evolucionará la Tierra”, apunta Pla. En este sentido, “nuestros robots están muy limitados y no pueden hacer el mismo trabajo que hace un astronauta”, añade.

Primera pisada del hombre en la Luna, con la misión Apolo. / NASA

En opinión de este experto, “dentro de dos o tres décadas, las sondas que ahora enviamos al espacio más allá de Marte podrán ir tripuladas por humanos. La experiencia nos dice que la ciencia ficción termina convirtiéndose en realidad”.

Por otro lado, está el poderoso tema económico, que mueve montañas y cohetes: “la Luna, Marte, los asteroides y los cometas son fuente de recursos muy valiosos para nuestro avance como sociedad. Poseen metales preciosos, minerales de tierras raras que son escasos en la Tierra”, indica Pla. Nuestro satélite, sin ir más lejos, es rico en helio-3, un isótopo de este elemento que se forma cuando el Sol interacciona con el suelo lunar –algo que no pasa en la Tierra porque nuestra atmósfera actúa como escudo–. Y resulta que el helio 3 que campa por toneladas sobre la superficie de la Luna, promete ser un supercombustible: su reacción en centrales de fusión produciría grandes cantidades de energía; encima, sin emitir radiaciones peligrosas.

“Estos elementos críticos se podrían extraer y traer a la Tierra o empezar a emplearse in situ, en el espacio”, observa este investigador, a quien no le cuesta visualizar asentamientos humanos fuera de nuestro planeta, con sus propias necesidades energéticas y tecnológicas.

Otra necesidad básica de los intrépidos colonos espaciales será comer. No solo los alimentos disecados y empaquetados que vemos en las películas, sino también una ensalada de lechuga recién cortada y cultivada en un huerto extraterrestre. Es la idea que inspira el proyecto español Green Moon, formado en 2016 por tres estudiantes malagueños y hoy integrado por científicos de los campos de la ingeniería espacial, la geología planetaria y la biología vegetal. Algunos de ellos, como Pla, su coordinador técnico y científico, ya han participado en varias misiones de la NASA.

Invernaderos extraterrestres

Por el momento, la única planta que ha conseguido crecer en un cuerpo celeste distinto al nuestro es una especie de algodón que germinó en la Luna, como parte de la misión china Chang´e 4, en 2019. “Estaba dentro de una microsfera, pero el instrumento no realizó bien el control térmico y el brote murió en 24 horas. La idea era buena, pero pretenciosa. Proponían que la planta generara el oxígeno que consumían unas larvas de mosca y, a cambio, los desechos producidos por estas proveerían del CO2 a la planta”, nos comenta Pla.

En la cápsula-huerto diseñada por los investigadores de Green Moon, las plantitas estarían a salvo de las inclemencias del tiempo. Han probado diferentes productos hortofrutícolas, “de porte pequeño y ciclos cortos, que germinan en 24-72 horas desde que se humedece la semilla, para ver cuáles pueden germinar en esas condiciones extraterrestres”, explica a SINC Eva Sánchez, coordinadora biológica del proyecto. Entre ellas, distintas variedades de lechugas, pimiento, tomate, rábano o zanahoria.

Experimento con plantas sobre un simulante del suelo lunar, con condiciones ambientales controladas en la cápsula Green Moon. / Green Moon Project

Salvando las distancias, será como un invernadero. Tendrá regulada la luz que recibe, el suministro de agua y el rango de temperatura (constante entre 15ºC y 28ºC) y estará protegida de las radiaciones solares y cósmicas. La electricidad para mantener en funcionamiento todos esos procesos la lleva incorporada. “Nuestra cápsula es muy adaptable. Se puede incluir en cualquier tipo de misión y, aunque es autosuficiente porque incluye sus propios paneles solares, puede aprovechar cualquier tipo de de fuente de energía”, apunta Pla.

Una cuestión de suelo

Por si el reto fuera pequeño, las plantas de Green Moon también tendrán que sobrevivir en el suelo de la Luna, cuya tierra arenosa y estéril recibe el nombre de regolito. Para ensayar, el equipo buscó un suelo parecido a la muestra que trajo a la misión Apolo 14. Lo encontraron en Lanzarote: procesando restos volcánicos, han elaborado un ‘simulante lunar’, que coincide en un 99,5% con el suelo de nuestro satélite.

“Por su composición, tiene unas características muy complicadas para que crezca cualquier planta. Posee gran cantidad de metales pesados y apenas nada de nitrógeno y fósforo, indispensables para la vegetación”, nos explica Eva Sánchez, que también es directora y fundadora, desde hace nueve años, de la empresa granadina de investigación agrícola Innoplant.

Es aquí donde entran en juego ciertas bacterias de suelo extremófilas, capacitadas para sobrevivir en condiciones muy hostiles. Algunas, por ejemplo, fueron aisladas del suelo de las minas de Riotinto, en Huelva. “Colaboramos para eso con la empresa española de fertilizantes Herogra, que nos ha suministrado los microorganismos. Los hemos probado de forma individual y combinados, para ver cómo podían fertilizar la tierra. De la batería inicial de 20 cepas candidatas, hemos detectado tres que, cuando se ponen juntas, tienen un efecto positivo. A través de su metabolismo, digieren esos metales pesados y generan nitrógeno y fósforo”, explica Sánchez.

La siguiente fase sería aportar materia orgánica al suelo, que funcione como una especie de estiércol. “Queremos usar algo que esté presente en las bases lunares. Para eso, tenemos que hacer un estudio sobre las características de los residuos que encontraremos allí”, observa. Además, partiendo de la misma idea de los chinos con sus brotes de algodón, se podría lograr, por qué no, un aprovechamiento circular de los gases vitales para las plantas y los humanos, de forma que el oxígeno que desprenden las primeras en la fotosíntesis fuera desviado a la microatmósfera donde vivan las personas y, al revés, el CO2 que exhalan los astronautas sirviera de sustento a las plantas.

¿Y de dónde van a sacar el agua para regarlas? El proyecto plantea un sistema de hidroponía para necesitar cantidades mínimas. Además, “la propia planta, por su transpiración, permite hacer un mecanismo cerrado de agua, que se puede reaprovechar. Del agua que se aporta a un vegetal, el 95 % lo pierde o lo transpira a la atmósfera”, afirma esta científica.

Otro detalle con el que tendrán que enfrentarse las lechugas y las zanahorias será la microgravedad de la Luna, que es un sexto de la que tenemos en la Tierra. ¿Cómo alterará su metabolismo? Para dar una respuesta, los científicos tienen que simular esas mismas condiciones, algo que puede hacerse con los vuelos parabólicos, cuando sobrepasan las capas altas de la atmósfera. “Lo malo es que es en un tiempo muy corto y son muy caros: uno puede costar 40.000”, nos dice Sánchez. Luego están los ciclostatos, unos aparatos que reproducen la microgravedad. “Necesitamos llegar a un acuerdo con alguno de los centros privados que los tienen para meter ahí dentro las plantitas y ver cómo crecen”.

Por lo pronto, los investigadores tienen sus propias hipótesis y ya hay algo de literatura científica al respecto, con algunos experimentos que se han hecho con una especie no hortícola muy versátil, la Arabidiopsis thaliana. “Creemos que van a crecer más alto, porque no hay gravedad que las retenga. Y más rápido, porque es lo que pasa en situaciones de estrés. Si la lechuga tiene un ciclo de 45 días, igual crece en 28. A nivel metabolico, en cuanto a su sabor color, nutrientes… también cambiarán, aunque no sabemos cómo. Eso es lo que queremos estudiar”, señala.

También aprovechable en la Tierra

Para Eva Sánchez, los beneficios de implementar cápsulas como la que están desarrollando en Green Moon van más allá del cultivo de hortalizas en la Luna o en Marte. Su invento se podría utilizar para cultivar en zonas extremas donde apenas hay agua, como los desiertos. De igual manera, la misma combinación de bacterias fertilizantes sería una opción interesante para tratar suelos que han sufrido una erupción volcánica, como La Palma. “Se acortaría mucho el tiempo de regeneración”, apunta.

Para pasar de ser un modelo digital en 3D a una realidad, por el momento, lo único que le falta a la cápsula de Green Moon es financiación. En concreto, nada menos que un millón de euros. “La construcción sería por parte de empresas privadas especializadas en instrumentación espacial”.

Buen viaje a Marte

Cuando el ser humano esté preparado para la aventura de pisar el planeta rojo, tendrá que aprovechar una ventana óptima de lanzamiento que, según Pla, ocurre cada dos años. Será, además, una travesía de casi dos años, si contamos la ida y la vuelta. Los retos más acuciantes serán la radiación procedente del Sol –“habrá que apantallar bien y protegerse con escudos, como el agua o la vegetación”, dice Pla– y la radiación cósmica que proviene de protones cargados energéticamente, expelidos por la muerte de estrellas. “La probabilidad de contraer cáncer debido a esta radiación obliga a reducir el tiempo de las misiones. La solución que tenemos por ahora es la protección pasiva”, añade. Sin embargo, la ciencia no deja de investigar. Por ejemplo, “hemos descubierto que, cuanto mayor es la edad del astronauta, menos es su posibilidad de desarrollar tumores”.

Esquema del proyecto Green Moon para cultivar plantas en la Luna y planetas fuera de la Tierra. / J.M. Ortega et al / Resources, Environment and Sustainability

Son escollos que afectarán a las personas, pero también a las plantas. En este sentido, en el invernadero del Centro de Astrobiología (CAB-CSIC), un equipo liderado por el biólogo molecular Eduardo González Pastor está estudiando cómo modificar genéticamente la Arabidiopsis thaliana con genes de microorganismos resistentes a las radiaciones. Por el momento, se está probando su efectividad en simuladores de radiación espacial y de microgravedad, con resultados muy prometedores. Es algo que, en opinión de Pla, quizá podría algún día hacerse con los astronautas.

Mientras, lo que ya se está haciendo es la medición y evaluación del clima marciano, una fase previa importante porque, cuanto mejor conozcamos el entorno al que pensamos enviar humanos en el futuro, mejor podrán minimizarse los riesgos. “El Centro de Astrobiología es líder en meteorología planetaria”, recalca Pla. Y es que, en la actualidad, las únicas estaciones meteorológicas que hay en suelo del planeta rojo, REMS y MEDA, son españolas.

“Nos sirven para entender las temperaturas de Marte, la presión, la humedad atmosférica, la radiación que llega al suelo… Y, sobre todo, para estudiar el actor principal de su atmósfera, el polvo, que tiene un papel clave en los cambios de sus condiciones meteorológicas. Además, es un polvo fino y tóxico, que puede penetrar en los instrumentos y estropearlos, o enfermar a los astronautas”, apunta.

Llegar hasta allí será, sin duda, una epopeya con lucha contra los elementos incluida. Aunque Pla insiste en que, tal vez, la prueba más difícil será la psicológica. “Al final, de una forma u otra puedes generar oxígeno, alimentarte, protegerte de la radiación… pero pasar tanto tiempo en soledad en el espacio es algo a lo que los astronautas les cuesta acostumbrarse”.

El espacio no es un plan B

En opinión de este astrobiólogo, el motivo que subyace a todas estas aventuras conquistadoras del espacio no es encontrar un nuevo hogar para salvarnos de un cataclismo inevitable en el nuestro. “Marte no es un plan B”, recalca. “Hay que proteger lo que tenemos y, al mismo tiempo, seguir explorando”.

No seremos nosotros quienes terminemos con la Tierra, dice, que “estará aquí hasta que el Sol se inflé y acabe engulléndola, dentro de por lo menos 5.000 millones de años. Lo que sí puede pasar si seguimos así, aumentando la temperatura, es que muchas especies desaparezcan. Pero la edad de nuestro planeta será más larga que la de nuestra especie, a no ser que nos convirtamos en una especie interplanetaria”.

¿Y después de Marte? El próximo escalón son las lunas heladas de Júpiter y Saturno: Europa, Encelado, Titán. “Desde el punto de vista biológico, las probabilidades de encontrar actividad biológica allí son mucho más altas que en Marte, que es una roca estéril flotando en el sistema solar en comparación”, apunta. Y es que los satélites de Júpiter tienen agua líquida en sus océanos internos, bajo una gruesa capa de hielo. Además, es agua en movimiento, que tiene actividad, como demuestran los géiseres que fueron captados por primera vez en Europa, en 2013, por el telescopio espacial Hubble.

Y el agua, como sabemos, es un ingrediente fundamental para la vida –aunque no el único–. Por el momento, están a punto de despegar varias misiones no tripuladas: Europa Clipper de la NASA este mes de octubre, Dragon Fly, también de la NASA, partirá hacia Titán en julio de 2028 y la misión Juice de la ESA planea llegar a Júpiter en 2031 para explorar Ganímedes, Calisto y Europa…

Según Pla, es solo el inicio. “Conociendo su capacidad de progreso, el ser humano también llegará hasta allí en persona, seguro. Hemos conseguido explorar todos los rincones del planeta, desde el Polo Norte al Polo Sur, pasando por las Américas y todas las islas de los océanos. No solo se trata de crear nuevas vías comerciales, sino de conocer nuestro entorno mejor”.

Por ahora, como señala Eva Sánchez, antes de soñar con Marte y más allá, “tenemos que pisar bien la Luna, que ya es mucho”.

Sobre la autora: Laura G. De Rivera es periodista especializada en ciencia

Una versión de este artículo apreció originalmente en SINC el 1 de noviembre de 2024

El artículo Una aldea global en Marte, con escala en la Luna 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

UPV/EHUk gidatutako talde batek aurkitu du zelularen mugimendua prozesu autoantolatu batek kontrolatzen duela, eta prozesu horrek zelularen prozesu fisiologiko guztiak barneratzen dituela. 700 zelulen desplazamendua aztertuta, taldeak frogatu zuen haien mugimendua mekanismo molekular sistemikoek zuzentzen dutela, doministikuen edo inurrien portaera kolektiboaren parekoak. Aurkikuntza honek kontrol zelularrari buruzko ikuspegi berri bat eskaintzen du, eta migrazio zelular akastun batekin lotutako gaixotasunentzako terapien garapenean lagun lezake. Ikerketak datu esperimentalak eta fisikako eta matematikako metodo aurreratuak konbinatu zituen. Informazioa Zientzia Kaieran.

Ikertzaileek Arthrobotrys oligospora onddoak, onddo “haragijaleak”, zizare nematodoak nola detektatu eta harrapatzen dituen aurkitu dute. Onddoek nerbio-sistemarik ez duten arren, giza usaimenaren antzeko mekanismoa erabiltzen dute. Nematodoak askarosido izeneko molekulak ezkutatzen dituenean, onddoak G proteinetara (GPCR) akoplatutako hartzaileak aktibatzen ditu, eta horrek erantzun molekular bat eragiten du, harra eta hura digeritzen duten entzimak harrapatzeko filamentu itsaskorrak sortzen dituena. Aurkikuntza horrek onddoen detekzio-prozesuen eta animalien sistema sentsorialen arteko paralelismoa nabarmentzen du. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran.

Mikrobiologia

Andrew Fire buru duen nazioarteko talde batek “obelisko” izeneko RNA-kate zirkular berriak aurkitu ditu gizakien ahoan eta hesteetan dauden bakterioetan. 1.000 nukleotido inguruko egitura sinpleak dira, birusak baino sinpleagoak eta kapsiderik gabeak, baina geneak kodetzeko gaitasuna dute. Giza gorozkietatik eta beste ekosistema batzuetatik ateratako sekuentzia genetikoak aztertuz, ikertzaileek ia 30.000 obelisko-mota identifikatu dituzte. Aurkikuntzak mikrobiologiaren bilakaera eta jatorria ulertzeko galdera berriak sortu ditu. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Natalia Baranova CIC Biomaguneko biologia zelularreko Bottom-up Cell Biology and Bioengineering ikerketa taldeko zuzendaria da. Baranovak bakterioen mekanismo molekularrak aztertzen ari da, bakterioak laborategian berreraikitzen dituelarik. Bere ikerketa bakterioen horma zelularrak, zatiketa eta komunikazioa ulertzen saiatzen da, alderantzizko ingeniaritza erabiliz. Helburua, bakterioen funtzionamendua ulertu eta antibiotikoen garapenean eragitea da. Baranovak zientzia diziplinen arteko lankidetza defendatzen du, biologia, kimika eta fisika elkarrekin uztartuz aurrerapenak egiteko. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago Berrian.

Kimika

UPV/EHUko Katalisi metalikoa eta Organokatalisia Ikerketa Taldeak eta Rovira i Virgili Unibertsitateak metodo bat garatu dute ziklobutano-taldearen molekula enantiomerikoetako bat selektiboki sortzeko. Kobretik eratorritako katalizatzaile baten bidez, farmako gisa erabil daitezkeen egitura berriak lortzeko aukera zabaltzen du. Aurkikuntza hau Angewandte Chemie aldizkarian argitaratu dute, eta bizia eragin zuten molekulen sorrerari buruzko teoria batekin bat dator: molekulen simetriaren desimetrizazio espontaneoaren bidez biomolekula asimetriko bakarrak sortzea. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Neurozientzia

Haurdunaldiak aldaketa esanguratsuak eragiten ditu amaren garunean, hala nola masa grisa eta kortexaren lodiera txikitzea, garuneko konektibitatea handitzen den bitartean, amaren eta haurraren arteko lotura indartuz. Kalifornia Irvine Unibertsitateko ikerketa batek aldaketa horiek zehaztu zituen erresonantzien eta odol analisien bidez, sortzetik erditu eta bi urtera arte. Aldaketa hormonalek eragindako garuneko asaldurek animaliengan ikusitakoen antza dute, eta urteak iraun dezakete. Antzeko aurkikuntzen berri eman dute beste zentro batzuetan, iradokiz haurdunaldiak ondorio iraunkorrak uzten dituela amaren burmuinean, eta, neurri txikiagoan, aitaren burmuinean. Informazio guztia Zientzia Kaieran.

Hezkuntza

Amaia Alberdi Ruiz de Alegria, ingeniaritza ikasketak izan arren, hezkuntzaren eraldaketan aurkitu du bere benetako interes profesionala. Peru-n boluntario moduan aritzean, energia-sistema justuago baten aldeko lana eta pedagogia kritikoaren beharraz ohartu zen. Gaur egun, doktoregoko ikerketa bat egiten ari da irakasleen posizionamendu sozial eta politikoak hezkuntzan duen eraginari buruz. Alberdiren ikerketak hezkuntza neoliberal, patriarkal eta kolonialaren kritika egiten du, eta hezkuntza justizia sozialaren aldeko ondasun kolektibo gisa ulertzea proposatzen du. Gainera, irakasleen arteko elkarlana eta kontrabando-espazioak sustatzea defendatzen du, ikuspegi kritikoak indartzeko eta sistema hegemonikoari aurre egiteko. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago UEUko webgunean.

Argitalpena

Jonatan Miranda eta Bittor Rodriguez-en Zaporeen abentura (2021) liburuak komikiak erabiltzen ditu dieta osasungarri baten eta elikagai tradizionalen garrantzia nabarmentzeko. Kontakizun grafiko bakoitzak sukaldaritzako zapore aniztasuna eta sormena nabarmentzen ditu. Berrikuntza garrantzitsua bada ere, tradizionalari eustearen garrantzia azpimarratzen dute egileek. Datuak Zientzia Kaieran.

Fisika

Nature aldizkarian argitaratutako ikerketa batek metodo berri bat aurkezten du atomoen nukleoen forma zehatzak aztertzeko, haien arteko energia handiko talkak erabiliz. Brookhaven-eko (New York) RHIC talkagailuan uranio-238 eta urre-atomoen nukleoak talka eginarazi zituzten; talka horien ondorioz, nukleoak “zopa” moduko plasma batean disolbatu ziren. Plasmaren hedapen-moduak nukleoen hasierako formaren berri ematen du, eta teknika berri honek nukleoen forma unean bertan zehaztasunez neurtzeko aukera ematen du. Urre nukleoak ia esferikoak direla erakutsi du, eta uranio nukleoek, aldiz, kiwi-forma dutela. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Mikologia

Onddo espezie berri bat deskribatu dute, Hymenochaete ametzii, ametzetan hazten dena, eta euskarazko izena jarri diote. Onddoek funtzio ekologiko garrantzitsuak betetzen dituzte, hala nola mikorrizak osatzea eta materia organikoa deskonposatzea. Klima aldaketak onddo espezieen banaketan eragina duela azpimarratu dute ikertzaileek, eta espezie asko desagertzeko arriskuan daude, hala nola belardietako perretxikoak eta zuhaitz zaharrei lotutako onddoak. Aurkikuntzak baso zaharren kontserbazioaren garrantzia azpimarratzen du, bioaniztasunaren adierazle diren espezieak babesteko. Informazioa Berrian.

Klima-aldaketa

Parisko Hitzarmenean adostutako tenperatura-igoeraren muga gainditu da 2024ko urriko tenperaturaren arabera, 1,65 ºC altuagoa izan delarik industrializazio-aurreko tenperaturarekin alderatuta. Hori 16 hilabeteetako epean 15. hilabetea izan zen, 1,5 ºC-ko igoera gaindituz. Copernicus klima-aldaketarako zerbitzuak baieztatu du 2024a izan daitekeela inoiz izandako urterik beroena. Hori ekiditeko, urtea amaitu bitartean tenperatura-anomaliak ia zerora jaitsi beharko lirateke. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Egileaz:

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

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Los últimos avances en el ámbito de las energías renovables marinas o la proliferación de los microplásticos fueron algunos de los temas que componen la última edición de NAUKAS PRO. Una cita en la que el personal investigador se sube al escenario del Euskalduna Bilbao para hablar de las investigaciones más destacadas del momento en un ámbito concreto.

En esta ocasión el personal investigador de la Universidad del País Vasco, de la Estación Marina de Plentzia (PiE-UPV/EHU), AZTI, Tecnalia o el CSIC acercaron las últimas investigaciones relacionadas en el ámbito marítimo.

La conferencia PLASTeMER: microplásticos en compartimentos ambientales incluyendo la biota corre a cargo de Nerea-García Velasco, investigadora de la Estación Marina de Plentzia-Plentziako Itsas Estazioa.



Si no ve correctamente el vídeo, use este enlace.

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

El artículo Naukas Pro 2024: PLASTeMER: microplásticos en compartimentos ambientales incluyendo la biota se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irudia: Txilen Europako Behatoki Australa (ESO) eraikitzen dabilen Teleskopio Izugarri Handiaren irudikapena. (Ilustrazioa: Telescope Systems Division – CC BY 3.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons)

CASZ1 onkogene bat da, eta minbizi motaren arabera haren papera aldatu egiten da. T zelulen leuzemia linfoblastiko akutua da horietako bat. Azalpenak Marta Irigoyenen artikuluan: CASZ1 promotes T-cell acute lymphoblastic leukemia.

Mediterraneoko ekialdean hasi genuen gizakiok hildakoak lurperatzeko ohitura. Antza Sapiensak eta Neandertalak sinkronizatu egin ziren ohitura honetan, baina bakoitza berezko ezaugarriekin. Xehetasun guztiak Burial practices of Neanderthals and early humans in the Levant artikuluan.

Txilen Europako Behatoki Australa (ESO) eraikitzen dabilen teleskopio berriak ez dakiguna ere aurkituko duela iragarri dute: Probing unknown unknowns: A new generation of telescopes por Richard Massey.

Apokalipsi kuantikoa gertatuko omen da ordenagailu kuantikoek ohiko kriptografia apurtzeko gai direnean, eta munduko azpiegitura kritiko guztiak   terrorista, despota edo soziopaten eskuetan erotzen direnean. Baina DIPCko ikertzaileak lanean dihardute holako gertaera bat apur bat zailago bihurtzeko: Post-quantum cryptography to avoid the Quantum Apocalypse.

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: Ling App on Unsplash

¿Alguna vez se ha preguntado cómo influye el idioma que hablamos en nuestras emociones y en la forma en que percibimos la realidad? Según diversos estudios en psicolingüística, psicología cognitiva y antropología lingüística, las lenguas que utilizamos no solo nos permiten comunicarnos, sino que también moldean nuestra percepción del mundo y de nosotros mismos.

En la actualidad, más de la mitad de la población mundial utiliza dos o más lenguas en su vida cotidiana. Ya sea por motivos de educación, inmigración o antecedentes familiares, el bilingüismo y el multilingüismo son fenómenos cada vez más comunes en nuestra sociedad globalizada.

¿Cómo afecta conocer dos o más lenguas a la manera en que procesamos las emociones? Investigaciones recientes apuntan a que cada lengua puede hacer a los hablantes percibir la realidad de maneras diferentes. Incluso, estos pueden sentir que ellos mismos cambian al alternar la lengua que emplean.

Otros estudios han demostrado que los individuos bilingües pueden comportarse de manera diferente dependiendo de qué lengua estén usando; también son percibidos de manera diferente por sus interlocutores según la lengua que utilicen.

El peso de las emociones en las lenguas

Los hablantes bilingües procesan las palabras que definen o describen emociones de forma diferente en su lengua materna (o aquella que aprende el ser humano desde la infancia y que funciona como su instrumento de pensamiento y comunicación) y en su segunda lengua o meta (lengua que ha sido objetivo de un aprendizaje, en un contexto formal o natural). La lengua materna suele tener una ventaja emocional sobre la segunda lengua: los hablantes bilingües sienten una mayor intensidad emocional cuando usan la lengua materna, especialmente al recordar experiencias vividas en ese idioma.

Por ejemplo, algunos estudios han demostrado que, al revivir recuerdos de la infancia, las personas los describen con más detalle y emoción si lo hacen en su lengua materna, ya que fue la lengua en la que etiquetaron esas experiencias. En contraste, la segunda lengua puede facilitar cierta distancia emocional, lo que permite a los hablantes reducir la ansiedad o el pudor al comunicarse en situaciones complejas, como pueden ser aquellas que impliquen la expresión de enojo o de disculpa.
Dicho de otro modo, perciben la lengua materna como una lengua más rica emocionalmente, mientras que ven la segunda lengua como más práctica, pero menos expresiva. Como consecuencia de ello, la expresión emocional en lengua materna se percibe más intensamente independientemente de que la emoción sea positiva o negativa.

¿Soy la misma persona?

La elección de la lengua en la que se comunican los bilingües no solo afecta a la intensidad emocional, sino también a la forma en que las personas se perciben a sí mismas y a los demás. Usar uno u otro idioma puede influir en la construcción del discurso y revelar aspectos culturales y sociales propios de las comunidades lingüísticas a las que pertenecen.

En un estudio realizado con hablantes bilingües chino-inglés en EE. UU., los participantes indicaron que se sentían más cómodos al expresar sus emociones en inglés (su segunda lengua) debido a las menores restricciones sociales, pero experimentaban una mayor intensidad emocional en mandarín (su lengua materna).

Así, la segunda lengua puede ofrecer algunas ventajas en contextos donde los hablantes prefieren mantener distancia emocional, tanto por cuestiones personales como socioculturales. Al expresar emociones en una lengua menos emocionalmente conectada las personas pueden reducir sentimientos de vergüenza, ansiedad o implicación personal. Especialmente cuando hablamos una lengua materna que pertenece a una cultura en la que se da mayor valor a lo colectivo y hay menos tradición de compartir sentimientos.

Dominio del idioma y entorno en el que lo aprendimos

También influye mucho el nivel de dominio de la segunda lengua: los progenitores prefieren la lengua materna para expresar emociones cuando hablan con sus hijos –por ejemplo, para una reprimenda– si esta es la lengua que mejor dominan; sin embargo, si tienen una segunda lengua que también dominan, pueden optar por ella para contenido emocional.

Asimismo, el entorno en el que se aprendió la segunda lengua puede ser determinante. En aquellos casos en los que el aprendizaje se ha producido en un contexto formal o académico en lugar de familiar, los hablantes reportan más ansiedad al comunicarse en público, a pesar de ser competentes.

Emoción, identidad y aprendizaje de lenguas

Nuestras experiencias de vida, la edad de adquisición de los idiomas y el contexto de uso influyen en cómo procesamos y expresamos nuestras emociones en diferentes lenguas. Comprender estas dinámicas no solo enriquece nuestro conocimiento sobre el lenguaje y la mente humana, sino que también nos ayuda a mejorar la comunicación intercultural y la comprensión emocional en un mundo cada vez más diverso y conectado.

Las implicaciones para la enseñanza de segundas lenguas son también importantes. Que los estudiantes se sientan o no felices y satisfechos con la percepción que tienen de sí mismos en la lengua que están aprendiendo, es decir, con la identidad construida en esa lengua, será clave para saber si se sienten extraños o diferentes cuando hablan en esa lengua. El papel del enseñante será, en cualquier caso, contribuir a que el alumnado se sienta menos extraño en la lengua que está aprendiendo.

La actitud hacia el idioma que se aprende es, por lo tanto, determinante: influye en cómo evaluamos nuestras experiencias con el idioma, lo que impacta en cómo afrontamos los retos, cómo nos vemos a nosotros mismos y cómo creemos que nos ven los demás. A mejor actitud, habrá también una mayor satisfacción en el proceso y una mejor conexión emocional con la lengua. El resultado será una identidad más sólida en el nuevo idioma y, por lo tanto, un aprendizaje más profundo y efectivo.

Sobre las autoras: Mari Mar Boillos Pereira, Profesora contratada doctora de la Facultad de Educación de Bilbao, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea y Ana Blanco Canales, Profesora Titular de Lengua Española, Universidad de Alcalá

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

El artículo ¿Somos una persona distinta cuando hablamos otro idioma? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Lurreko bizitza karbonoan dago oinarrituta; hau da, molekula organikoen osagai nagusia karbonoa da. Baina existitu al liteke beste elementu batean oinarritutako bizitzarik? Eta Artizar planetan silizioan oinarritutako bizitza aurkituko bagenu? Nolakoa izango litzateke?

Silizioak eta karbonoak propietate kimiko antzekoak dituzte, baina horrek ez du esan nahi silizioz osatutako bizidunak Lurrekoan antzekoak izango liratekeenik.

Oxigenoa arnastuko balute, adibidez, karbono dioxidoa beharrean harea sortuko lukete. “Hidratatzeko”, berriz, azido sulfurikoa edan beharko luke alegiazko organismo horrek, eta ura ezingo luke ikusi ere egin.

Badirudi silizioan oinarritutako bizitza aukera bakarra izaki zelulabakar bat izatea litzatekeela.

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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Recientemente he visto en la televisión el anuncio que ha preparado una empresa energética, principalmente enfocada en el procesado de petróleo, para anunciar su cambio de nombre, debido a su futura estrategia de búsqueda de nuevas fuentes de energía. En dicho anuncio, varias personas se despiden de una serie de dinosaurios y un reptil volador, en clara alusión a dejar atrás los combustibles fósiles. De esta manera, se refuerza esa creencia popular de que los hidrocarburos proceden de los restos de reptiles extintos hace millones de años. Pero, como no podía ser de otra manera, aparezco por aquí para acabar con ese bonito mito que nos acompaña desde nuestra infancia.

Los hidrocarburos son unos compuestos que, como su propio nombre indican, están formados por la combinación de átomos de hidrógeno y carbono. Esta composición química es la que les capacita para ser empleados como combustibles, ya que liberan energía térmica (calor) al ser quemados, aunque este proceso también provoca la expulsión de dióxido de carbono (CO2) gaseoso a la atmósfera. Los hidrocarburos más conocidos, y empleados, por el ser humano son el gas natural, el petróleo y, en menor medida, el asfalto natural. Y todos ellos tienen el mismo origen, que es el asunto que nos ocupa en este momento.

Estos materiales proceden de la descomposición de grandes cantidades de materia orgánica, animal y vegetal, que se acumuló en el fondo de ambientes acuáticos como mares, lagos, márgenes de ríos, pantanos y otros humedales hace millones de años. Y aquí es donde viene la confusión, porque estos restos bióticos no proceden de grandes animales como los dinosaurios, sino de organismos microscópicos que forman parte del plancton, es decir, que se encuentran nadando en el agua, y del bentos, que son aquellos que habitan en el fondo acuático, y que tienen nombres tan fáciles de recordar como foraminíferos, cocolitofóridos, diatomeas u ostrácodos, así como de algas, polen, semillas, tallos y otros restos de vegetación, tanto marina como continental.

Proceso de formación de hidrocarburos. A) Ilustración de un fondo marino en el que se van acumulando los restos orgánicos de los microorganismos acuáticos. B) Tras millones de años, el enterramiento de la materia orgánica ha provocado su transformación química convirtiéndola en petróleo y gas natural, que se encuentran depositados en el subsuelo. Imagen modificada del Proyecto Ciudad Ciencia del IGEO-CSIC.

Después de que estos restos orgánicos cayeran al fondo acuático, mezclándose con el lodo, se fueron cubriendo poco a poco por nuevas capas de arena y barro que acabaron enterrándolos, cada vez, a mayor profundidad. Según aumentaba el enterramiento, también aumentaba la presión y la temperatura a la que se sometían los materiales, lo que provocó que diese comienzo una transformación química de la materia orgánica que se conoce como maduración. En realidad, es como si se cocinase a fuego lento, perdiendo los gases y la humedad que tuviera durante su enterramiento, transformándose en una sustancia viscosa de color oscuro llamada kerógeno. Si continúa el enterramiento y es sometido a más presión y temperatura, el kerógeno se transforma primero en petróleo líquido y, a mayor profundidad, en gas natural. Pero la materia orgánica no es la única que sufre una transformación al soterrarse, porque el lodo en el que se encontraba inicialmente acabó convirtiéndose en una roca sólida a la que llamamos “roca madre”, ya que es aquella en la que se han originado los hidrocarburos.

Estos hidrocarburos no se van a quedar quietecitos en su roca madre. Se trata de líquidos y gases, por lo que van a tender a migrar hacia la superficie aprovechando la porosidad de las rocas, deteniéndose únicamente cuando encuentren una barrera que frene su avance, tales como capas de rocas impermeables (llamadas “roca sello”), fracturas que corten los materiales o estructuras geológicas como los pliegues y los diapiros. Entonces, el petróleo o el gas natural quedarán contenidos en una “roca almacén” y aprisionados en una “trampa de hidrocarburos” en el interior del terreno. Por eso es necesario tener un conocimiento geológico preciso del subsuelo para poder localizar estas zonas de acumulación de los combustibles fósiles y poder extraerlos mediante sistemas de perforación. Y, una vez sacados a superficie, se llevan a las refinerías para que sean procesados, obteniendo así una serie de materiales sólidos, líquidos y gaseosos que podemos utilizar en nuestros hogares, medios de transporte o como materiales de construcción.

Proceso de migración y acumulación de hidrocarburos. 1) Roca madre en la que se han formado los hidrocarburos. 2) Migración de los hidrocarburos a través de los materiales geológicos. 3) Roca almacén porosa. 4) Depósito del petróleo y el gas natural en una “trampa”. 5) Roca impermeable que hace de tapón o “sello”, impidiendo que los hidrocarburos sigan migrando.

Reconozco que el anuncio ha quedado bastante chulo y tiene buenos efectos especiales y que siempre me ha gustado la idea de que mis dinosaurios de juguete están hechos con un plástico que procede de dinosaurios de verdad, pero ya hemos descubierto que esto no es real. Los hidrocarburos tienen su origen en unos pequeños bichitos que no vemos a simple vista pero que, también hoy en día, nos rodean por millones cuando nos damos un bañito en el agua del mar e, incluso, nos los podemos comer sin darnos cuenta si el bocata se nos llena de arena en la playa. En lo que sí estoy de acuerdo es que hay que reducir al máximo posible el uso de los combustibles fósiles, porque la transformación de la materia orgánica en petróleo o gas natural tarda millones de años en producirse y no se trata de recursos infinitos, aparte de que su utilización provoca la contaminación atmosférica por gases de efecto invernadero. Así que dejemos ir de nuestras vidas a los grandes reptiles mesozoicos y, poco a poco también, a los hidrocarburos.

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo Dinosaurios petroleros se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Zaporeen abentura (2021) liburuko komikiek garrantzi handia ematen diete zaporeei, plater tradizional bat nabarmentzen saiatzen baitira, sinplea, baina oso gozoa. Kontakizun grafiko hauetako bakoitzak modu originalean erakusten digu zein garrantzitsua den dieta osasungarria egitea, baita janari tradizionalen nabarmentasuna ez galtzea ere. Egia da sormena funtsezkoa dela, baina lehendik dagoenetik abiatuta sortzeko aukera ere badago. Berritzea ez da beti gauza nagusia, jada lehendik dagoena gorde eta baloratu beharko genuke.

Irudia: Zaporeen abentura liburuaren azala. (Iturria: Saure argitaletxea)

Sukaldari ospetsuenentzat funtsezkoa da sukaldaritzako plater batek izan dezakeen zapore aniztasuna. Hala ere, etxean janaria prestatzen dugunean, elikagai nahasketak ere garrantzitsua izan behar luke, ez bakarrik gure osasunerako, baita plater baten zaporea ezin hobea izateko ere.

Komiki hauek erakusten dutenez, dena lor daiteke pasio apur bat gehiago gehituz, Giancarlok sukaldaritzarekiko erakutsi zuen grina edo Newtonek ikerketaren aurrean erakutsi zuen suhartasuna kasu. Helburutzat hartzen duguna lortzeko gai nola izan gaitezkeen erakusten digute, zailtasunak gaindituz, baina, bereziki, abenturak biziz.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Zaporeen abentura
• Egileak: Jonatan Miranda eta Bittor Rodríguez
• Ilustratzailea: Victor Araque
• ISBNa: 978-84-17486-73-0
• Argitaletxea: Saure
• Hizkuntza: Euskara
• Orrialdeak: 96
• Urtea: 2021

Iturria:

Saure argitaletxea: Zaporeen abentura

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El problema del puente y la linterna es un rompecabezas de lógica que involucra a cuatro personas, un puente y una linterna.

Fuente: Freepik

 

Pertenece a la familia de los conocidos como puzles de cruce de ríos en los que una serie de objetos deben moverse a través de un río sometidos a determinadas restricciones.

Planteamiento del problema

Cuatro personas —Ángela (A), Boris (B), Carmen (C) y Damián (D)— viajan durante la noche. En cierto momento, deben cruzar un río. El puente que cruza el río es muy estrecho y solo puede sostener a dos personas a la vez. Además, el grupo dispone de una única linterna que necesitan utilizar aquellas personas que van a cruzar el puente.

Las personas A, B, C y D pueden cruzar el puente en 1, 2, 5 y 8 minutos, respectivamente. Todas las parejas de cruzan el puente se desplazan al ritmo de la persona más lenta.

Además, la linterna solo tiene pilas para 15 minutos.

¿Podrán Ángela, Boris, Carmen y Damián cruzar el puente?

Solucionando el problema

Una estrategia que parece lógica es que Ángela, la persona más rápida, acompañe a cada uno de sus compañeros a través del puente. Pero esta táctica requiere demasiado tiempo. En efecto:

1. Al principio A, B, C y D se sitúan en la entrada del puente.
2. A y B cruzan el puente en 2 minutos.
3. A regresa en un minuto al lugar de origen (han transcurrido en total 3 minutos).
4. A y C cruzan en 5 minutos (han transcurrido en total 8 minutos).
5. A regresa en un minuto al lugar de origen (han transcurrido en total 9 minutos).
6. A y D cruzan en 8 minutos (han transcurrido en total 17 minutos).

La linterna se agota antes de conseguir terminar de cruzar el puente. Por lo tanto, esta estrategia no es válida.

Una solución correcta es aquella que minimiza el tiempo de recorrido. Reflexionando brevemente por la estrategia fallida se observa que el problema es que las dos personas más lentas han cruzado el puente en distintos viajes.

La realidad es que se ahorra tiempo si las dos personas más lentas atraviesan el puente juntas. En efecto, una solución a este problema pasa por usar esta estrategia:

1. Al principio A, B, C y D se sitúan en la entrada del puente.
2. A y B cruzan el puente en 2 minutos.
3. B regresa en 2 minutos al lugar de origen (han transcurrido en total 4 minutos).
4. C y D cruzan en 8 minutos (han transcurrido en total 12 minutos).
5. A regresa en un minuto al lugar de origen (han transcurrido en total 13 minutos).
6. A y B cruzan en 2 minutos (han transcurrido en total 15 minutos).

Una solución alternativa a la anterior es la siguiente:

1. Al principio A, B, C y D se sitúan en la entrada del puente.
2. A y B cruzan el puente en 2 minutos.
3. A regresa en 1 minuto al lugar de origen (han transcurrido en total 3 minutos).
4. C y D cruzan en 8 minutos (han transcurrido en total 11 minutos).
5. B regresa en 2 minutos al lugar de origen (han transcurrido en total 13 minutos).
6. A y B cruzan en 2 minutos (han transcurrido en total 15 minutos).

Las dos soluciones al problema del puente y la linterna. El eje vertical indica el tiempo, s el inicio del puente, f el final del puente y T la linterna. Las letras A, B, C y D representan a las personas que cruzan. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Nota

Según el matemático Torsten Sillke, el problema del puente y la linterna apareció en 1981, en el libro Super Strategies For Puzzles and Games. En la versión que aparece en esta publicación, las personas que desean cruzar el puente tienen como límite de tiempo 60 minutos, y A, B, C y D tardan en atravesarlo 5, 10, 20 y 25 minutos, respectivamente. La estrategia empleada para encontrar la solución es la misma que en la versión que hemos dado.

Sillke ha investigado la historia de este problema y en su página web ha coleccionado sus hallazgos y referencias sobre el tema hasta 2001. Así, no menciona esta divertida versión de 2022 con unos zombis mutantes que obligan a cuatro personas a cruzar un puente en un tiempo escaso para conseguir escapar…

Existen generalizaciones de este rompecabezas para un número cualquiera de personas con tiempos de cruce arbitrarios. Por ejemplo, en Crossing the Bridge at Night se analiza (suponiendo que la capacidad del puente sigue siendo de dos personas) completamente el problema mediante métodos de teoría de grafos. Como sucede en tantas ocasiones, un sencillo juego de lógica puede dar lugar a interesantes teoremas matemáticos.

Referencias

• Firelight, Futility Closet, 29 octubre 2024
• Bridge and torch problem, Wikipedia
• Saul X. Levmore y Elizabeth Early Cook, Super Strategies For Puzzles and Games, Garden City, N.Y.: Doubleday,1981
• River crossing puzzle, Wikipedia
• Günter Rote, Crossing the Bridge at Night, Bulletin of the European Association for Theoretical Computer Science 78 (2002) 241–246

 

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y editora de Mujeres con Ciencia

El artículo El problema del puente y la linterna se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ramón Muñoz-Chápuli Oriol

Ziur nago izenburuak atentzioa eman diela irakurleei. Alde batetik, “onddo karniboro” kontzeptuagatik, izaki horiei buruz dugun ideiaren kontrakoa delako. Eta, bestetik, usaintzeko gaitasuna eman diogulako nerbio sistemarik ez duen organismo bati. Jarraian azalduko dizuegu dena.

Onddoek eta animaliek ezaugarri garrantzitsu batzuk partekatzen ditugu. Zelulaniztunak eta heterotrofoak gara. Horrek esan nahi du antolatuta dauden zelula ugariz osatuta gaudela; eta zelula horiek energia eskuratzen dute materia organikoaren oxidaziotik. Horrek bereizten gaitu landareak bezalako izaki autotrofoengandik. Izaki autotrofoak argia bezalako energia iturri ez-organikoak erabiltzeko gai dira.

1. irudia: berdez, onddo gosetiak sortutako zelulak, zizare nematodoak erakartzen eta harrapatzen laguntzen diotenak. Hari formako lerro gisak mizelioa dira, onddo bakar bat osatzen duten konexio harizpiak. (Iturria: Hsueh, Yen-Ping et. al. (2023))

Onddoak eta animaliak, halaber, ezberdinak gara adierazitako bi esparruetan. Animalietan, zelulaniztasuna enbrioiaren garapenaren bidez lortzen da. Eta hori ez da onddoetan gertatzen. Onddoen kasuan, mizelioa esporetatik abiatuta hazten da, ehunik edo organorik osatu gabe. Bestetik, onddoen elikadura nagusiki pasiboa da: mizelioa hazi egiten da materia organikoaren iturri baten gainean. Animaliok (belakiak eta plakozooak izan ezik) nerbio sistema bat garatzen dugu eta, horri esker, elikagaia detektatu eta eskuratzeko portaera proaktiboa izan dezakegu.

Izaki bizidunen bilakatzeko gaitasunak eskema sinpleak hausten dituzten ohiz kanpoko berrikuntzak eragiten ditu. Onddoen talde batek, hain zuzen NTF (nematode trapping fungi) izen orokorraz ezagun direnak, ahulkeria baldintzetan eta nematodoak hurbil baldin badaude, gai dira zizareak harrapatzeko filamentu itsaskorrak arin batean garatzeko. Teknika horren bidez, zizarea hil egiten da eta onddoek beren elikagaia lortzen dute.

Portaera harrigarri hori erregulatzen duten mekanismoak Arthrobotrys oligospora NTFari buruzko ikerketa batzuetan azaltzen ari dira. Ikerketa horien burua Taiwango Yen-Ping Hsueh ikertzailea da. Onddo hori ezaguna zen jada nematodoak erakartzeko jaki gisa jarduten duten konposatu kimikoak ekoizteko duen gaitasunagatik, elikadura iturrien usaina edo sexu erakarpenerako feromonena simulatuta.

2. irudia: C. elegans nematodoa A. oligospora onddoak harrapatuta. Eskala=10 μm. (Iturria: Hsueh et. al. (2017))

Duela gutxiago, Yen-Ping Hsuehnen taldeak erakutsi zuen Caenorhabditis elegans nematodoaren presentzian, onddoan gene kopuru handi bat aktibatzen zela. Erantzun horrek aldaketa morfologikoak eragiten zituen: hasteko eta nagusiki, tranpa filamentuen hazkuntza arina (2. irudia); bestetik, proteina itsaskorren ekoizpena, zizareak ihes egitea ekiditeko; eta, azkenik, entzimen jariaketa, zehazki metaloproteasak, C. elegans dohakabea digeritzen zutenak onddoak xurgatu ahal izateko. Prozesu osoa Hsueh doktorearen laborategiko bideo ikusgarri honetan1 ikus daiteke.

Nola erregulatzen da maila molekularrean A. oligosporaren erantzun azkarra nematodoaren presentzian? Taiwango taldeak AMPc-PKA bidea identifikatu zuen prozesuaren aktibatzaile gisa. Adenosina-monofosfato ziklikoa (AMPc) “bigarren mezulari” bat da. Zelula batek kanpoko seinale bat jasotzen duenean errezeptore baten bidez, ohikoa da haren barnean hainbat erreakzio gertatzea bata bestearen atzetik, eta, horien eraginez, zelulak erantzun fisiologiko bat izatea; adibidez, gene zehatz batzuk adieraztea. Prozesu hori “seinaleen transdukzio” deitzen da, eta prozesuan bigarren mezulari askok parte hartzen dute; hau da, AMPc-a bezalako molekula txikiek edo kaltzioa (Ca2+) bezalako ioiek. Zehazki, AMPc-ak A kinasa (PKA) proteina aktibatzen du, eta horrek, aldi berean, erantzun zelularra erregulatzen duten beste proteina batzuk aktibatzen ditu.

Yen-Ping Hsuehk eta bere kolaboratzaileek frogatu zuten seinaleak egiteko bide hori inaktibatzean, onddoak ez zirela ohartzen beren harrapakin potentzialen hurbiltasunaz. Baina oraindik ere beste gai bat zegoen ebazteke: nola detekta dezake onddo batek C. elegansen presentzia nerbio sistemarik ez badu?

3. irudia: gure usain sentsazioa sortzen da usaimenaren epitelioaren GPCR errezeptore batek lotugai (molekula usaintsua) bat hauteman eta bere konfigurazioa aldatzen duenean. Horrek disoziazioa eragiten du eta G proteina aktibatzen da, zeinaren α azpiunitateak AMPc-en entzima sintetizatzailea aktibatzen duen. Molekula horrek kanal ionikoak irekitzea, mintz zelularra despolarizatzea eta nerbio bulkada sortzea eragiten du. A. oligosporaren kasuan, GPCR-en lotugaia nematodoak jariatzen duen askarosido bat da. AMPc-en mailak igotzean, A kinasa proteina aktibatzen da eta tranpa garatzeko mekanismoa pizten da.

Nolabait, A. oligospora onddoak nematodoa “usaintzen” du. Argi dago onddoek ez dutela usaimen organorik, baina, harritzekoa bada ere, erabiltzen duten mekanismoa guk usaintzeko erabiltzen dugunaren oso antzekoa da.

Gure usaimena G proteinara akoplatutako errezeptoreetan (GPCR: G protein-coupled receptors) oinarritzen da. Proteina horien kateak zazpi aldiz zeharkatzen du mintz zelularra. Horien zati estrazelularrak seinale egokiak detektatzen dituenean (hormonak, peptidoak, molekula mota batzuk…), errezeptorearen konfigurazioa aldatu eta domeinu intrazelularrari lotutako G proteina disoziatzen du; eta horrek seinalearen transdukzioa eragiten du.

Errezeptore horiek benetan garrantzitsuak dira seinaleak detektatzeko. Hobeto ulertzeko: gizakiok prozesu sentsorial eta hormonei edo neurotransmisoreei erantzuna emateko prozesu ugaritan parte hartzen duten 800 GPCR baino gehiago dauzkagu. Hori dela eta, horiek dira, hain zuzen, erabiltzen ditugun farmakoen xedea.

Berriki argitaratutako artikulu batean, Yen-Ping Hsuehren taldeak A. oligosporak nematodoen presentzia detektatzeko erabiltzen dituen GPCRen bi familia identifikatu berri ditu. Familia horietako batek askarosidoak detektatzen ditu, nematodoek feromona gisa etengabe jariatzen dituzten glikolipido txikiak. Eta bigarren familiak nematodoek jariatzen dituzten beste molekula batzuk detektatzen ditu (horiek ez dituzte oraindik identifikatu). Bi kasuetan, G proteinak aktibatzean, AMPc-PKA bidea pizten da, eta horrek tranpak eraikitzeko programa martxan jartzen du.

Labur esanda, NTF onddoek ez dute nematodoa “usaintzen”, baina harrapakinak detektatzeko GPCRen erabileraren eta gure usaimenaren funtzionamenduaren arteko paralelismoa benetan deigarria da.

Oharra:

1 Lehen zatian. Bigarren zatian, beste onddo karniboro baten (Pleurotus ostreatus) estrategia ikus daiteke: nematodoa paralizatzen duen toxina lurrunkor bat askatzen du.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Chen, Sheng-An; Lin, Hung-Che; Hsueh, Yen-Ping (2022). The cAMP-PKA pathway regulates prey sensing and trap morphogenesis in the nematode-trapping fungus Arthrobotrys oligospora. G3 Genes Genomes Genetics, 12, 10. DOI: 10.1093/g3journal/jkac217
• Hsueh, Yen-Ping; Gronquist, Matthew R.; Schwarz, Erich M.; Nath, Ravi David; Lee, Ching-Han; Gharib, Shalha; Schroeder, Frank C.; Sternberg, Paul W. (2017). Nematophagous fungus Arthrobotrys oligospora mimics olfactory cues of sex and food to lure its nematode prey. eLife, 6. DOI: 10.7554/eLife.20023
• Kuo, Chih-Yen; Tay, Rebecca J.; Lin, Hung-Che; Juan, Sheng-Chian; Vidal-Diez de Ulzurrun, Guillermo; Chang, Yu-Chu; Hoki, Jason; Schroeder, Frank C.; Hsueh, Yen-Ping (2024). The nematode-trapping fungus Arthrobotrys oligospora detects prey pheromones via G protein-coupled receptors. Nature Microbiology, 9, 1738-1751. DOI: 10.1038/s41564-024-01679-w
• Lin, Hung-Che; Vidal-Diez de Ulzurrun, Guillermo; Chen, Sheng-An; Yang, Ching-Ting; Tay, Rebecca J.; Iizuka, Tomoyo; Huang, Tsung-Yu; Kuo, Chih-Yen; Gonçalves, A. Pedro; Lin, Siou-Ying; Chang, Yu-Chu; Stajich, Jason E.; Schwarz, Erich M.; Hsueh, Yen-Ping (2023). Key processes required for the different stages of fungal carnivory by a nematode-trapping fungus. PLoS Biol, 21. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002400

Egileaz:

Ramón Muñoz-Chápuli Oriol Animalien Biologiako Katedraduna (erretiratua) da Malagako Unibertsitatean.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2024ko ekainaren 17an: Los hongos carnívoros “olfatean” a sus presas.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Los agujeros negros gigantes en los centros de las galaxias no deberían poder fusionarse, pero lo hacen. Los científicos sugieren que una forma inusual de materia oscura puede ser la solución.

Un artículo de Jonathan O’Callaghan. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

https://culturacientifica.com/app/uploads/2024/11/FinalParsecProblemCOMP.mp4 En esta simulación, se ven corrientes de gas de colores brillantes alrededor de un par de agujeros negros supermasivos en órbita. Fuente: Luciano Combi et al. (2022) ApJ 928 187

A lo largo de la historia cósmica, las galaxias se han ido fusionando para formar estructuras cada vez más grandes. Cuando las galaxias se fusionan, los agujeros negros supermasivos que se encuentran en sus centros también deben fusionarse, formando un agujero negro aún más gigantesco.

Sin embargo, durante décadas, una pregunta ha desconcertado a los astrofísicos: ¿cómo pueden los agujeros negros supermasivos acercarse lo suficiente para rotar en espiral y fusionarse? Según los cálculos, cuando los agujeros convergentes alcanzan el llamado pársec final (una distancia de aproximadamente un pársec, o 3,26 años luz), su progreso se detiene. En teoría deberían orbitarse indefinidamente.

“Se pensaba que los tiempos de permanencia en espiral podían alcanzar… la edad del universo”, explica Stephen Taylor, astrofísico de la Universidad Vanderbilt. “A la gente le preocupaba que no pudieran obtenerse fusiones de agujeros negros”.

Se han acumulado evidencias de que sí se fusionan. El año pasado, las observaciones de los movimientos sutiles de las estrellas pulsantes, conocidas como matriz de sincronización de púlsares, revelaron un zumbido de fondo de ondas gravitacionales en el universo: ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. Es muy probable que estas ondas gravitacionales provengan de agujeros negros supermasivos que se orbitan muy cerca, a un pársec de distancia entre sí y que están a punto de fusionarse. “Esta fue nuestra primera evidencia de que los sistemas binarios de agujeros negros superan el problema del pársec final”, narra Laura Blecha, astrofísica de la Universidad de Florida.

Entonces, ¿cómo lo hacen?

Los astrofísicos tienen una nueva sugerencia: la materia oscura podría absorber el momento angular de los dos agujeros negros y acercarlos.

Gonzalo Alonso-Álvarez, físico de la Universidad de Toronto, cree que un tipo viscoso de materia oscura podría ser la solución al problema del parsec final. Foto cortesía de Gonzalo Alonso-Álvarez

Materia oscura es el término que se utiliza para designar el 85% de la materia del universo, aún no descubierta. Podemos ver sus efectos gravitacionales sobre las galaxias y la estructura cósmica, pero por el momento no podemos determinar qué es. Las partículas hipotéticas más simples que podrían componer esta forma invisible de materia no ayudarían a facilitar las fusiones de agujeros negros. Pero este verano, un grupo de físicos en Canadá argumentó que algo más complejo llamado materia oscura autointeractuante sí podría. Estas partículas podrían arrastrar a los agujeros negros supermasivos lo suficiente como para dejarlos a un pársec de distancia entre sí. Si esta explicación es correcta, “te dirá que la materia oscura no es tan simple como pensábamos”, afirma Gonzalo Alonso-Álvarez, físico teórico de la Universidad de Toronto y uno de los autores.

Luego, en septiembre, un grupo independiente de físicos señaló que otro candidata a materia oscura, a veces llamado materia oscura difusa, también podría funcionar.

A lo largo de los años también se han propuesto soluciones más prosaicas al problema. En medio de esta multitud de opciones —algunas mundanas, otras exóticas— los científicos se están planteando formas de poner a prueba unas posibilidades frente a otras.

“A estas alturas, la mayoría de la comunidad prácticamente da por sentado que el problema del pársec final está resuelto”, afirma Sean McWilliams, astrofísico teórico de la Universidad de Virginia Occidental que ha estudiado varias soluciones al problema. “La única pregunta es: ¿cuál es la solución más eficiente?”

Dos para bailar un tango

Los agujeros negros pequeños —objetos del tamaño de una estrella tan densos que su gravedad atrapa todo lo que se acerca demasiado, incluso la luz— están dispersos por todas las galaxias. Se forman a partir del colapso gravitacional de estrellas individuales. Pero los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los centros de las galaxias, que pueden ser tan pesados ​​como miles de millones de soles, son más misteriosos e influyentes. De alguna manera dirigen la formación y evolución de la galaxia que los rodea.

Cuando dos galaxias se fusionan, las interacciones gravitacionales con las estrellas, el gas y la materia oscura hacen que los dos agujeros negros supermasivos caigan lentamente uno hacia el otro. Los astrofísicos describieron por primera vez este proceso, llamado fricción dinámica, en 1980. “Se cree que esta es la principal forma en que los agujeros negros se acercan”, explica Dan Hooper, astrofísico de la Universidad de Wisconsin, Madison.

Sin embargo, en un punto determinado (que técnicamente oscila entre una fracción de pársec y unos pocos pársecs, dependiendo de las masas de los agujeros negros), la fricción dinámica “resulta que deja de ser muy efectiva”, explica Hooper. Aquí, en el centro de las galaxias en fusión, los dos agujeros negros comen material y lo arrojan lejos, creando un hueco. Como resultado, la densidad de estrellas y gas cae drásticamente, dejando a los agujeros negros en un espacio relativamente vacío. Sin cosas a su alrededor que los frenen, deberían orbitar uno alrededor del otro casi sin fin.

“La Tierra está orbitando alrededor del Sol y no estamos cayendo la una contra el otro”, dice Alonso-Álvarez, y lo mismo debería ser cierto para dos agujeros negros. “Hay una conservación del momento angular en la órbita que evita que caigan, a menos que haya algo que esté extrayendo esta energía”.

La materia oscura autointeractuante podría desempeñar este papel, como propusieron Alonso-Álvarez y sus colegas en Physical Review Letters en julio. Este tipo difiere de la llamada materia oscura fría, el tipo más simple de partículas hipotéticas de materia oscura, en que serían pesadas, lentas e inertes. La materia oscura fría no interactuaría con nada excepto a través de la gravedad, por lo que la influencia gravitatoria de los agujeros negros debería expulsarla de la vecindad mucho antes de que los agujeros negros alcancen el pársec final.

Sin embargo, la materia oscura que interactúa consigo misma está formada por partículas ligeras que tienen al menos una fuerza actuando entre ellas. Como las partículas de materia oscura autointeractuantes se desplazan unas de otras como bolas de billar sobre una mesa, no se dispersarían tan fácilmente y, en cambio, interactuarían con los agujeros negros, ralentizándolos. “Se quedan ahí y generan fricción”, continúa Alonso-Álvarez. “Tiene algún tipo de viscosidad”. Esa fricción podría entonces dar lugar a una fusión dentro de 100 millones de años, resolviendo el problema del pársec final.

La materia oscura “ultraligera” o “difusa” estaría formada por partículas con masas extremadamente pequeñas que se unirían para formar ondas inmensas. Estas partículas también se concentrarían en el centro galáctico y experimentarían fricción con los agujeros negros, lo que permitiría que la materia oscura difusa “se llevara eficientemente su momento angular y la energía orbital”, explica Jae-Weon Lee, cosmólogo de la Universidad Jungwon en Corea del Sur y coautor de un artículo de septiembre en Physics Letters B que describe la idea. Los agujeros negros harían que esta materia oscura vibrara como una campana en lugar de dispersarse.

La navaja de Occam

No todo el mundo está convencido de que necesitemos recurrir a una física tan exótica para explicar cómo se fusionan los agujeros negros supermasivos. “Yo no diría que necesitamos materia oscura autointeractuante”, afirma Priyamvada Natarajan, astrofísico teórico de la Universidad de Yale.

Otra posibilidad es que las estrellas pasen de largo a los agujeros negros que se están fusionando y extraigan suficiente momento angular para unirlos. Tal vez las estrellas se vean arrojadas aleatoriamente en la dirección de los agujeros negros desde otras partes de la galaxia a través de interacciones con otras estrellas. “Si tienes un montón de estas estrellas que se acercan a los dos agujeros negros supermasivos centrales, entonces puedes extraer cada vez más momento angular”, apunta Fabio Pacucci, astrofísico teórico de la Universidad de Harvard.

Laura Blecha, astrofísica de la Universidad de Florida, sostiene que un tercer agujero negro podría ser la clave. Foto: John Hames

Sin embargo, los modelos han demostrado que es difícil dispersar suficientes estrellas hacia los agujeros negros para resolver el problema del pársec final.

Otra alternativa es que cada agujero negro tenga un pequeño disco de gas a su alrededor, y que estos discos absorban material de un disco más amplio que rodea la región vacía excavada por los agujeros. “Los discos que los rodean se alimentan del disco más amplio”, explica Taylor, y eso significa, a su vez, que su energía orbital puede filtrarse hacia el disco más amplio. “Parece una solución muy eficiente”, afirma Natarajan. “Hay mucho gas disponible”.

En enero, Blecha y sus colegas investigaron la idea de que un tercer agujero negro en el sistema podiese proporcionar una solución. En algunos casos en los que dos agujeros negros se han estancado, otra galaxia podría comenzar a fusionarse con las dos primeras, trayendo consigo un agujero negro adicional. «Puede haber una fuerte interacción de tres cuerpos», explica Blecha. «Puede quitar energía y reducir en gran medida la escala de tiempo de la fusión». En algunas circunstancias, el más ligero de los tres agujeros es expulsado, pero en otras los tres se fusionan.

Pruebas en el horizonte

La tarea ahora es determinar cuál solución es la correcta, o si hay múltiples procesos en juego.

Alonso-Álvarez espera probar su idea buscando una señal de materia oscura autointeractuante en los próximos datos de la matriz de sincronización de púlsares. Una vez que los agujeros negros se acercan más allá del último pársec, pierden momento angular principalmente al emitir ondas gravitacionales. Pero si la materia oscura autointeractuante está en juego, entonces deberíamos ver que absorbe parte de la energía a distancias cercanas al límite del pársec. Esto, a su vez, generaría ondas gravitacionales menos energéticas, explica Alonso-Álvarez.

Hai-Bo Yu, físico de partículas de la Universidad de California en Riverside y defensor de la materia oscura autointeractuante, sostiene que la idea es plausible. “Es una vía para buscar características microscópicas de la materia oscura a partir de la física de ondas gravitacionales”, dice. “Creo que es simplemente fascinante”.

La sonda espacial LISA (Laser Interferometer Space Antenna) de la Agencia Espacial Europea, un observatorio de ondas gravitacionales cuyo lanzamiento está previsto para 2035, podría darnos aún más respuestas. LISA captará las fuertes ondas gravitacionales emitidas por la fusión de agujeros negros supermasivos en sus últimos días. “Con LISA veremos realmente la fusión de agujeros negros supermasivos”, cuenta Pacucci. La naturaleza de esa señal podría revelar “rasgos particulares que muestran el proceso de desaceleración”, resolviendo el problema del pársec final.

 

El artículo original, How Do Merging Supermassive Black Holes Pass the Final Parsec?, se publicó el 23 de octubre de 2024 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo ¿Cómo pasan el último pársec los agujeros negros supermasivos en fusión? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

Haurdunaldian zehar, emakumearen garunak masa grisa galtzen du, baina konektibitatea handitzen du, ikerketa berri batek argitu duenez. Prozesuak haurtxoarekiko loturak indartuko lituzke.

Giza garunaren gaineko sekretuak argitzea zientziaren alorrean azken hamarkadetan dagoen erronka handienetako bat da, eta norabide horretara bideratuta dauden hainbat ikerketak organo horren portaera modu orokorrean ulertzeko helburua dute.

1. irudia: Oro har, haurdun dauden emakumeek masa grisaren %4 galtzen dute, baina, aldiz, beren garuneko konektibitatea handitzen da. (Irudia: Daniela Cossio. Iturria: Kalifornia-Irvine Unibertsitatea)

Dena dela, alor honetan dagoen erronketako bat da giza garuna ez dela berdina, eta aldeak badirela bizitzan zehar. Zentzu horretan, adina da, noski, gehien ikertu den faktoreetako bat, batez ere nerabezaroan aldaketa garrantzitsuak gertatzen direlako. Baina aldaketak eragin ditzakeen beste une erabakigarria haurdunaldia da, eta, horren inguruan, asko dago oraindik ikasteko.

Ez da faktore hutsala, inondik inora, are gehiago aintzat izanda urtean munduan 140 milioi erditze inguru daudela: segundo bakoitzeko bat, hain justu. Baina oraindik ere asko dago ikasteko haurdunaldiak eta ondorengo amatasunak garunean izan dezakeen eraginaren bueltan. Hutsune hori betetzen saiatu dira Nature Neuroscience aldizkarian argitaratutako ikerketa batean, eta jasotako emaitzek gainera, berresten dute beste hainbat ikerketatan ondorioztatutakoa.

Ikerketan, Kalifornia Irvine Unibertsitateko (AEB) emakumezko zientzialari talde batek 38 urteko emakume baten haurdunaldia xehetasun handiz jarraitu du. Elizabeth Chrastil zientzialaria izan da ikerketaren jomuga, eta bera ere badago zientzia artikuluaren egileen artean. Jarraipen oso zabala egin dute, gainera: sortzearen unea bera baino hiru aste lehenago hasi dute monitorizazioa, eta erditu eta bi urtera mantendu dute. Orotara, prozesuan zehar 26 erresonantzia magnetiko egin dizkiote Chrastili, eta, azterketa horiez gain, astean behin odol analisiak egin dizkiote. Jarraipenean zehar, alderaketak egin dituzte ere kontrol gisa erabilitako zortzi pertsonarekin. Egileek babestu dute hau dela haurdunaldian dagoen emakume baten garunaren “lehen mapa zehatza”.

Jasotako datuak aztertuta, atera duten ondorio nagusia da haurdunaldiko bederatzigarren astetik aurrera bai substantzia grisaren bolumena zein kortex zerebralaren lodiera gutxitu egiten direla. Modu berean, handitu dira bolumen bentrikularra, likido zefalorrakideoa eta substantzia zuria. Zenbaki handitara eramanda, garuneko eremuen %80 inguruan materia grisaren bolumena %4 gutxitu da. Ehun horrek mugimenduak, emozioak eta memoria arautzen ditu. Aldiz, materia zuriaren integrazioa neurtzean —garuneko eremuen arteko loturaren kalitatea neurtzen duen aldagaia da hau— umea jaio eta gutxira ohiko baloreetara bueltatzen dela egiaztatu dute.

Emily Jacobs ikertzaileak azaldu duenez, horrek ez du zertan txarra izan. Kontrara, zientzialariek uste dute bolumenaren galera zirkuitu neuronalen doitze fin baten ondorioa izan daitekeela, eta horrek ahalbidetuko diola garunari espezializatuagoa izatea. Uste dute neuronen berrantolaketa baten ondorioa dela hau, haurtxoaren eta amaren arteko lotura indartu aldera. Hots, amari haurtxoarekin egoteko nolabaiteko espezializazio bat fintzeko baliogarria izango zaiola aldaketa; alderatu dute nerabezaroan gertatzen den fenomenoarekin: helduaroko trantsizioko garai horretan ere garunak espezializatzera jotzen du.

Ezaguna denez, haurdunaldian gizaki berri bat sustengatzeko egokitzen da emakumearen gorputza. Odolaren kopurua handitzen da, eta amaren energiaren kontsumoa egoera berrira egokitu behar da ere, oxigeno eta elikagai gehiago hartuz. Baina aldaketa garrantzitsuenetako bat hormonei dagokie, estrogenoak edo progesterona biderkatu egiten direlako emakumearen gorputzean. Horrek guztiak, ezinbestean, nerbio sistemaren berrantolaketa ekarri behar du ezinbestean.

Animalietan ikusi izan da antzekorik aurretik, eta ikertzaileek horren adibide bat jarri dute: arratoietan, haurdunaldian handitutako estrogenoek eta progesteronak batez ere nerbio zirkuituak birprogramatzen dituzte hipotalamoan, eta horrek handitzen du amak kumeen usainak eta soinuak hobeto bereizi ahal izateko gaitasuna. Esperimentu horietan ikusi da hormonek neuronen hazkundea sortzen dutela. Modu berean, neuronen arteko loturak ahalbidetzen dituzten espina dendritikoak handitzen dituzte ere.

Prentsa ohar batean azaldu dutenez, jende askori probak egitean oinarritu da gaia aztertzeko orain arte gehien jarraitu izan den metodoa, baina une zehatz batean egin dira proba horiek. Baina, ohartarazi dute taldekako ikuspegi horrek ez duela ahalbidetzen ikustea egunez egun garunean izaten diren aldaketak.

2. irudia: Sare neuronaletan konektibitatea handitzen da haurdunaldian. Ilunago agertzen diren eremuak dira aldaketa gehien izan dituztenak. (Argazkia: Anastasiia Chepinska. Iturria: Unsplash)

Denboran mantendutako ondorioei dagokienez ere irakaspen interesgarriak aurkitu dituzte. Hala, erditu eta bi hilabete ingurura atzera egin dute zenbait aldaketak. Baina, adibidez, kortex zerebralaren lodieraren jaitsiera erditu eta gutxienez bi urtera mantendu dira. Oraingo honetan umea jaio eta bi urteko gehienezko tartea izan duten arren, ikertzaileek diote beste zenbait ikerketak ondorioztatu dutela aldaketak mantendu direla umea jaio eta sei urtera. Are, argudiatu dute ikasketa automatikoko teknikak erabilita gai izan direla bereizteko haurdun izan diren eta izan ez direnen garunak, hori gertatu zenetik hamarkadak igaro arren.

“Haurdunaldian zehar, amaren garunak aldaketen koreografia bat izaten du, eta, azkenean gai izan gara prozesu osoa denbora errealean ikusteko”, laburbildu du Laura Pritschet ikertzaileak.

Antzeko ondorioak

Ondorioak bat datoz beste hainbat taldetan egiten ari diren aurkikuntzekin. Horien berri eman du joan den urrian Bidebarrieta Zientifikoa zikloko hitzaldi batean Madrilgo Gregorio Marañon Ospitaleko neurozientzialari Susana Carmonak.

“Madrilgo laborategian ikusi dugun berdina ikusi dute Kaliforniako ikertzaile hauek, eta beste hainbat lekutan ere ikusi dute hau. Horrek esan nahi du oso aurkikuntza ziurrak eta sendoak direla”, nabarmendu du.

Hitzaldi horretan Carmonak ideia nagusi bat azpimarratu nahi izan du: haurdunaldiak aldaketa sakon, dinamiko eta iraunkorrak sortzen ditu amaren garunean; ideia horretan, ebidentzia asko pilatuta daudela argitu du. Eta hasierako ebidentzia ere hasia da metatzen beste norabide honetan: estrogeno mailek arautzen dituzten aldaketa hauek amaren eta haurtxoaren arteko loturak indartzen dituztelako ideian.

Bestetik, aiten garunak ere zerbait aldatzen duela azaldu du Carmonak, baina askoz modu txikiagoan gertatzen da hori, eta, beti ere, haurtxoarekin izan duen hartu-emanaren arabera izaten dela. Horrek azalduko lituzke ere guraso biologiko ez direnen artean edo haurdunaldia hirugarren baten esku utzi behar duten amen artean atzematen diren aldaketa txikiak. Horren gaineko ezagutza handitzeko, Carmonak aurreratu du haurdunaldian dauden 127 emakumeri buruzko kontrolak sei unetan egiten ari direla orain, kontrol talde bat izanda eta baita zenbait amaren bikote homosexual kontrolpean izanda ere. Besteak beste, haurdunaldia eta hazkuntza bereizi nahi dituzte horrela.

Hurrengo pausua izango da ikerketetan parte hartzaile gehiago aintzat hartzea, aldakortasun handia duten beste zenbait faktorerekin alderatu ahal izateko: erditze mota, haurtxoari edoskitzea eman ote zaion edo estatus sozioekonomikoa, besteak beste. Adituak azaldu du ezagutzan aurrera jo ahal izateak besteak beste aukera emango duela erditu eta ondoren sor daitezkeen buruko patologiak hobeto tratatzeko.

Erreferentzia bibliografikoa:

Pritschet, Laura; Taylor, Caitlin M.; Cossio, Daniela; Faskowitz, Joshua; Santander, Tyler; Handwerker, Daniel A.; Grotzinger, Hannah; Layher, Evan; Chrastil, Elizabeth R.; Jacobs, Emily G. (2024). Neuroanatomical changes observed over the course of a human pregnancy. Nature Neuroscience. DOI: 10.1038/s41593-024-01741-0

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Las serpientes pitón practican la estrategia depredadora conocida como “siéntate y espera”. Se trata de permanecer inmóvil y esperar a que una presa se ponga al alcance de sus mandíbulas, algo que sucede muy de tarde en tarde. Esta estrategia requiere que en los largos periodos de ayuno se reduzca drásticamente el metabolismo, y que las presas sean suficientemente grandes para compensar esos periodos.

Figura 1. Pitón de Birmania (Python bivittatus). Foto: NPSPhoto, R. Cammauf, dominio público

La pitón de Birmania (Python bivittatus) es una serpiente que alcanza los cuatro metros de longitud (Figura 1). Es capaz de permanecer durante meses sin alimentarse, pero cuando captura una presa y comienza a digerirla, su metabolismo se multiplica por diez. En 2005 se descubrió que en las 48 horas posteriores a la ingesta se producía un aumento del 40% en el tamaño del corazón. El crecimiento no se producía por proliferación de las células musculares cardiacas (los cardiomiocitos), sino por un incremento en la síntesis de proteínas, sobre todo las del aparato contráctil, lo que llevaba a un aumento del tamaño de los cardiomiocitos. Se trataba, por tanto, del proceso conocido como hipertrofia cardiaca.

Una vez terminada la digestión, al cabo de 7-10 días, el metabolismo de la pitón vuelve a reducirse al mínimo y el corazón disminuye de tamaño hasta regresar a su volumen inicial. Este rápido proceso de aumento y disminución del tamaño cardiaco en cuestión de días resultaba excepcional, no se había observado nada parecido en otros animales.

En los humanos, una hipertrofia cardiaca reversible puede inducirse por el ejercicio prolongado y también ocurre de forma natural durante el embarazo, pero se trata de fenómenos mucho más lentos. También existe hipertrofia y remodelación cardiaca en respuesta a situaciones patológicas (infarto, hipertensión), pero suele ser irreversible. Por ello, el fenómeno observado en las pitones de Birmania cobraba un potencial interés clínico.

Figura 2. La captura de una presa provoca un rápido crecimiento del corazón (hipertrofia) que responde al fuerte aumento del metabolismo. Finalizada la digestión, el corazón regresa a su tamaño normal en el plazo de 7-10 días tras la ingesta. La hipertrofia cardiaca puede ser inducida en pitones en ayunas mediante la inyección de plasma de pitón recién alimentada o de una combinación de ácidos grasos (mirístico, palmítico y palmitoleico).

Un equipo de investigación de la Universidad de Colorado (EE.UU.) descubrió en 2011 que la hipertrofia cardiaca era inducida por factores circulantes en la sangre de la pitón. Después de analizar los compuestos del plasma tras la ingesta de alimento, se seleccionaron como candidatos algunos ácidos grasos (mirístico, palmítico, palmitoleico). Bastaba la inyección de estos tres ácidos grasos en la sangre de la pitón para inducir un aumento del tamaño del corazón similar al provocado por la ingesta de una presa (Figura 2). Se observó incluso un aumento en la masa del ventrículo izquierdo de ratones tras la inyección de estos ácidos grasos.

Aclarado este punto, el grupo de investigación se aplicó al estudio de la rápida disminución del tamaño del corazón al volver a la fase de ayuno. Sus resultados acaban de ser publicados en la revista PNAS. Registrando cambios en la expresión génica durante la fase regresiva, se observó la activación de un conjunto de genes regulados por el factor de transcripción FoxO1. Como ya hemos comentado anteriormente en esta serie de artículos, los factores de transcripción se unen al ADN activando o reprimiendo a otros genes.

FoxO1 es bien conocido por su papel en múltiples procesos fisiológicos, como la regulación de la adipogénesis, los niveles de glucosa, el ciclo celular o la respuesta inmune. Más recientemente se ha descrito un papel importante de los factores FoxO en el proceso llamado autofagia, consistente en la degradación controlada de proteínas, orgánulos y otros elementos celulares. La autofagia es necesaria cuando la célula tiene que adaptarse al ayuno, o cuando debe reciclar orgánulos y proteínas deteriorados o que se han vuelto innecesarios. Se trata de un proceso conocido desde hace relativamente poco tiempo. De hecho, el Premio Nobel 2016 en Medicina y Fisiología fue otorgado al japonés Yoshinori Ohsumi por sus estudios pioneros sobre la autofagia.

Figura 3. La adición de plasma de pitón recién alimentada al medio de cultivo provoca la hipertrofia de cardiomiocitos de rata recién nacida. Estos cardiomiocitos revierten a su tamaño normal después de un cambio a medio de cultivo sin plasma, debido a un proceso de autofagia (degradación de proteínas y otros componentes celulares). Si este medio contiene un inhibidor farmacológico del factor FoxO1, se evita el proceso de autofagia y los cardiomiocitos mantienen su gran tamaño. Por el contrario, si se fuerza la expresión de FoxO1 mediante vectores adenovirales, se bloquea la hipertrofia en presencia de plasma de pitón

En el caso de la serpiente pitón, el papel de FoxO1 en los cardiomiocitos consistía en desencadenar un proceso de autofagia. A partir del sexto día tras la ingesta, FoxO1 activa la degradación de proteínas y otros elementos celulares en los cardiomiocitos, provocando una drástica reducción de tamaño. Para demostrarlo, se utilizó un modelo de cardiomiocitos neonatales de rata cultivados con un 3% de plasma de pitón recién alimentada (Figura 3). El equipo confirmó que aumentaban de tamaño 24 h después del tratamiento, y regresaban a su tamaño normal 48 h tras el cambio a un medio de cultivo normal. Pero cuando se desactivó FoxO1 en los cardiomiocitos hipertrofiados mediante un inhibidor farmacológico, estos mantuvieron su gran tamaño en condiciones de ayuno. Por otro lado, cardiomiocitos en los que se forzó la expresión de FoxO1 mediante adenovirus no se hipertrofiaron a pesar de ser cultivados con plasma de pitón recién alimentada.

En conclusión, tanto los mecanismos de activación de la hipertrofia cardiaca como los implicados en la rápida reducción del corazón han quedado desvelados en la pitón de Birmania. Será muy importante saber si este nuevo conocimiento ayudará a comprender mejor la inducción y la reversión de la hipertrofia cardiaca humana en condiciones normales (embarazo, ejercicio) o patológicas.

Referencias

Andersen, J.B., Rourke, B.C., Caiozzo, V.J. et al. (2005) Postprandial cardiac hypertrophy in pythons. Nature. doi: 10.1038/434037a.

Martin, T.G., Hunt, D.R., Langer, S.J. et al. (2024) Regression of postprandial cardiac hypertrophy in burmese pythons is mediated by FoxO1. Proc Natl Acad Sci U S A. doi: 10.1073/pnas.2408719121.

Riquelme, C.A., Magida, J.A., Harrison, B.C. et al. (2011) Fatty acids identified in the Burmese python promote beneficial cardiac growth. Science. doi: 10.1126/science.1210558.

Sobre el autor: Ramón Muñoz-Chápuli Oriol es Catedrático de Biología Animal (jubilado) de la Universidad de Málaga

 

El artículo La pitón ajusta el tamaño del corazón a su dieta se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

UPV/EHU buru duen diziplina anitzeko talde batek frogatu du zelulen lekualdatzeak orain arte ezezaguna zen mekanismo batek zuzentzen dituela

Ildefonso Martínez de la Fuente UPV/EHUko ikertzaileak 700 zelula indibidualen mugimendu-ibilbideen teknika zientifiko aurreratuen bidezko analisi xehea gidatu du diziplina anitzeko ikerketa batean. Ikertzaileek ikusi dute du zelula osatzen duten ia prozesu fisiologiko guztien baterako jarduera autoantolatu baten mende daudela zelulen lekualdatzeak. Horrela, lehen aldiz frogatu da zelula bizidun guztietan berez sortzen den funtsezko prozesu autoantolatu batek zuzentzen eta arautzen duela zelulen mugimendua.

Irudia: mugimendu zelularra arabazozoen sistema edo mugimendu autoantolatuarekin aldera daiteke. (Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa)

Martínez de la Fuente Euskal Herriko Unibertsitateko Matematika saileko ikertzailearen arabera, “mekanismo molekular autoantolatu horien ondorioz, zelulan gertatzen diren prozesu biokimiko-metabolikoek unitate funtzional bat osatzen dute, osotasun bakar gisa erabat integratua dagoena, eta milaka prozesu fisiologiko entitate bakar bihurtzen dituzte. Funtsezko indar horren bidez, portaera integratu bat gertatzen da zelulan, migratzean oso egitura ordenatu eta koordinatuak osatzen dituzten milaka  arabazozoen mugimendu autoantolatuarekin konpara litekeena, edo inurriek portaera kolektibo autoantolatuen bidez inurritegia egituratzeko duten gaitasunarekin”.

Ikerketaren egileak nabarmendu duenez, orain arte ez da zientifikoki onartu zelulen lekualdatze-mugimenduak maila globalean jarduten duten izaera sistemikoko prozesu autoarautuek gobernatzen dituztela. “Aurkikuntza zientifiko honek ikuspegi berri bat eransten dio zelulari berari eta haren gaitasun funtzionalei buruz dugun kontzeptuari”, gaineratu du. Gainera, “zelulen migrazioaz ikuspegi sistemiko batetik egiten diren ikerketak eta ohiko azterketa molekularrak konbinatzea erabakigarria izan daiteke zelulen migrazio eskasak eragindako gaixotasunekin lotutako patologien terapia eraginkorren belaunaldi berri bat garatzeko”, Martínez de la Fuentek adierazi duenez.

Mugimendu zelularra prozesu giltzarria da giza gorputzaren garapenerako eta funtzionamendu egokirako. Zelulak mugitzen dira, adibidez, organismo bat enbrioian garatzen ari denean, zauri bat orbaintzen denean edo metastasian zehar. Zelulen mugimendua gaizki kontrolatzean gertatzen diren akatsek ondorio larriak izan ditzakete gaixotasun garrantzitsu batzuetan, hala nola Crohn-en gaixotasunean, garunaren sortzetiko desordena jakin batzuetan eta zenbait patologia immunologiko edo baskularretan.

Datu esperimentalen eta analisi kuantitatiboen konbinazioa

Hamarkadetan zehar, lan zientifikoek ahalbidetu dute zelulen mugimenduan esku hartzen duten tokiko mekanismoak identifikatzea. Hala ere, ahaleginak ahalegin, ezin izan da funtsezko galdera argitu: nola kontrolatzen eta gobernatzen dituzten zelulek beren mugimenduak.

“Zelulen migrazioa gidatzen duten indar molekularrak aurkitzea zailtasun itzeleko erronka zientifikoa da —adierazi du UPV/EHUko ikertzaileak—. Izan ere, ikerketa horretarako propio sortutako laborategiko gailu berezi konplexu batzuk prestatzeaz gainera, beharrezkoa izan da diziplina anitzeko teknikak erabiltzea, haien bidez azterketa esperimentalak metodo kuantitatibo aurreratuekin uztartzeko”.

“700 zelularen mugimenduaren ezaugarriak aztertu ditugu. Horretarako, mekanika estatistikoan —fisikaren funtsezko parte bat— erabili ohi diren teknikak erabili ditugu. Aplikatu ditugun metodoetako bi Albert Einstein Nobel saridunak garatu zituen. Era berean, lan honetan, Ilya Prigogine Nobel saridunak garatutako autoantolaketa disipatiboaren printzipioak —koherentziaz antolatutako egiturak— erabili ditugu”, Ildefonso Martínez de la Fuentek dioenez.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Aurkitu dute nola kontrolatzen eta gobernatzen dituzten zelulek beren lekualdatzeak

Erreferentzia bibliografikoa:

Martínez De la Fuente, Ildefonso; Carrasco-Pujante, Jose; Camino-Pontes, Borja; Fedetz, Maria; Bringas, Carlos; Pérez-Samartín, Alberto, Pérez-Yarza, Gorka; López, José I.; Malaina, Iker; Cortes, Jesus M. (2024). Systemic cellular migration: The forces driving the directed locomotion movement of cells. PNAS Nexus, 3, 5, p.171. DOI: 10.1093/pnasnexus/pgae171

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El Titanic durante su construcción. Foto:Robert John Welch (1859-1936) / Wikimedia Commons

 

La falta de un conocimiento adecuado en ciencia e ingeniería de materiales, así como priorizar otros intereses, ha contribuido a algunos de los mayores desastres tecnológicos de la historia. Son ejemplos icónicos la tragedia del transbordador espacial Challenger; los dramáticos accidentes del Havilland Comet, el Columbia y los buques Pendleton y Fort Mercer, además de la caída del puente Hasselt Road en Bélgica. Sin olvidarnos del desastre del Titanic.

Todas estas catástrofes se habrían evitado con los avances en materiales que conocemos hoy.

La fragilidad del acero del Titanic

El 1 de septiembre de 1985, Robert Ballard encontró el Titanic a 3 700 m en el fondo del océano Atlántico. El barco se había dividido en dos secciones principales, separadas por unos 600 m. La colisión había creado aberturas en el casco por un total de 1 115 m².

Durante una expedición a los restos del naufragio en el Atlántico Norte el 15 de agosto de 1996, los investigadores trajeron acero del casco del barco para realizar análisis metalúrgicos. El minucioso análisis desveló que el acero tenía una alta temperatura de transición dúctil-frágil, lo que le hacía inadecuado para el servicio a bajas temperaturas. En el momento de la colisión, la temperatura del agua era –2° C.

Hoy, la calidad de estos aceros se ha multiplicado exponencialmente.

El error se mantuvo en los Liberty ships

Durante la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos construyó más de 6 000 buques Liberty ships para apoyar a Gran Bretaña. Una de las peculiaridades en su fabricación fue que la planchas de acero del casco estaban soldadas y no unidas por remaches. Cuando tres de estos buques se partieron literalmente por la mitad, la razón pareció estar clara en un primer momento y se responsabilizó a la soldadura de las planchas. Sin embargo, la verdadera causa estaba relacionada con la fragilidad del acero a bajas temperaturas.

En 1943 el petrolero SS Schenectady estaba amarrado en el muelle de prueba de Swan Island. El casco se agrietó casi por la mitad.
Wikimedia commons

Estos buques, junto con el SS Schenectady y los Pendleton y Fort Mercer, soportaron temperaturas próximas a -2⁰ C , como las que sufrió el Titanic al hundirse en el Atlántico Norte en 1912

A esas temperaturas, el acero utilizado en los cascos se volvía frágil, rompiéndose con facilidad. La clave del problema radica en la temperatura que determina cuándo un material pasa de ser dúctil a frágil (DBTT). Este cambio de comportamiento no se descubrió hasta años después y ha supuesto un reto para la investigación metalúrgica en la última mitad de siglo.

Los avances en metalurgia del siglo XX han permitido modificar la composición del acero para que no ocurra una transición tan brusca y poder reducir este riesgo. Hoy en día sabemos que la relación entre los elementos que forman el acero es clave para optimizar su comportamiento, y también que esto influye en su sensibilidad a las bajas temperaturas y su susceptibilidad a la formación de grietas.

Con algunos cambios en la composición del acero, muchos desastres se habrían evitado. Y no solo el hundimiento de barcos.

Challenger: el efecto de la temperatura

La tragedia del Challenger en 1986 fue uno de los desastres más impactantes del siglo XX. Este vuelo de la NASA tenía una relevancia especial, ya que a bordo iba Christa McAuliffe, una profesora seleccionada para el programa Teachers in Space, promovido por el gobierno de Ronald Reagan.

Se esperaba que el lanzamiento reavivara el interés en los viajes espaciales, mostrando su creciente seguridad. Sin embargo, 73 segundos después del despegue el Challenger se desintegró a 14,6 kilómetros de altura, causando la muerte de los siete tripulantes.

La investigación reveló que el accidente fue causado por un fallo en las juntas tóricas de los propulsores de combustible sólido. Estas juntas, fabricadas con fluoroelastómeros (FKM), tenían pérdida de elasticidad a bajas temperaturas.

La mañana del lanzamiento, la temperatura era de -3⁰ C, lo que impidió que las juntas se sellaran adecuadamente. Esto permitió la fuga de gases calientes que provocaron la ruptura del propulsor derecho, desatando el desastre.

En 1986 ya sabía que las juntas tóricas eran vulnerables a bajas temperaturas, y varios expertos sugirieron posponer el despegue. Pero la presión por el éxito de la misión prevaleció, ignorando las advertencias sobre el comportamiento del material en condiciones adversas.

Havilland Comet y la fatiga del metal

El Havilland DH.106 Comet fue el primer avión comercial a reacción y marcó un hito en la aviación cuando comenzó a operar en 1949. Propulsado por turbinas, volaba a mayor altitud y con menos turbulencias, lo que mejoraba la comodidad para los pasajeros. Su diseño aerodinámico, con alas en flecha y motores empotrados, lo hacía más eficiente.

Sin embargo, entre 1953 y 1954 el Comet sufrió una serie de accidentes, incluido el vuelo G-ALYV, que se desintegró sobre Calcuta.

Inicialmente, se pensó que las causas eran climáticas. Pero la investigación reveló un problema en el diseño estructural del avión: las ventanas cuadradas.

Detalle de las ventanas del Havilland DH Comet que provocaban la ruptura del avión.
Wikimedia commons, CC BY

Estas ventanas actuaban como concentradores de tensiones, lo que generaba grietas debido a los ciclos de presión durante los vuelos. Con cada ciclo, las fisuras aumentaban hasta provocar una descompresión explosiva, causando la desintegración del avión.

Este descubrimiento resultó clave para la industria de la aviación, que adoptó las ventanas ovaladas que ahora vemos en los aviones para evitar la concentración de tensiones y reducir el riesgo de fatiga del metal.

Trasbordador espacial Columbia: la corrosión

El 1 de febrero de 2003, el transbordador espacial Columbia se desintegró durante su reingreso a la atmósfera, causando la muerte de sus siete tripulantes.

El desastre se debió a un daño en el ala izquierda, causado por una pieza de espuma aislante que se desprendió durante el lanzamiento, afectando las planchas de protección térmica. Este daño expuso la estructura interna del transbordador a los gases calientes de la atmósfera, lo que debilitó la nave y causó su desintegración.

Uno de los factores fue la corrosión de los materiales metálicos, que se agrava en el espacio debido a la exposición al oxígeno elemental altamente reactivo en las capas superiores de la atmósfera. Desde entonces, las inspecciones de seguridad han prestado mayor atención a la corrosión de los materiales, que ya no se pasa por alto, lo que evita futuros accidentes.

La apuesta por la ciencia e ingeniería de materiales

Los desastres mencionados resaltan la importancia de la ciencia e ingeniería de materiales en la seguridad y el éxito de las tecnologías modernas.

Entender cómo se comportan los materiales en diferentes condiciones es fundamental para prevenir fallos catastróficos. Figuras como Elon Musk han destacado la importancia de esta disciplina, alentando a estudiar carreras en ciencia e ingeniería, cruciales para el desarrollo de la industria espacial y otros campos. Y, como hemos visto, para evitar terribles accidentes en la historia futura.

 

Sobre la autora: Paula Alvaredo Olmos, Profesora Titular en Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad Carlos III

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

El artículo Por qué hoy el Titanic no se habría hundido 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.

Matematika

Konplexutasun konputazionaleko lan berri batek ekitate algoritmikoko tresnak erabiltzen ditu, hala nola, zehaztasun anitza eta multikalibrazioa, arazo zailak aztertzeko. Algoritmoen ekitatea bermatzeko diseinatu ziren tresna horiek, eta arazo konputazional baten zatirik konplexuenak identifikatzen laguntzen dute. Ikuspegiak hobetu egiten du Impagliazzoren funtsezko lema, eta aukera ematen du arazo baten input zailak modu eraginkorragoan isolatzeko, analisiaren konplexutasuna handitu gabe. Horrek ikuspegi berriak eskaintzen ditu konplexutasunaren teoriaren arazoak lantzeko eta sinplifikatzeko. Azalpenak Zientzia Kaieran.

Klima-aldaketa

Munduko Meteorologia Erakundearen urteko txostenaren arabera  CO2 isuriak % 11 egin du gora azken bi hamarkadetan. Baso-suteak eta erregai fosilen emisioak dira errudun nagusiak. Ohartarazi dute El Niño bezalako fenomenoek egoera larriagotzen dutela, CO2 isuriak areagotzen dituztelako eta ekosistemek xurgatzeko duten gaitasuna murrizten dutelako. Emisioen murrizketa erabakigarria bada ere, berotze globalaren gaineko ondorioek hamarkadatan jarraituko lukete. Datuak Berrian.

Astronomia

Zientzialari talde batek inoiz ikusitako zurrustarik luzeenak aurkitu ditu, Lurretik 7.500 milioi argi-urtera dagoen zulo beltz supermasibo batetik datozenak. “Porfirion” izena eman diote egiturari.  Zurrustek 11,5 milioi argi urte neurtzen dituzte, eta 2.000 milioi urtez egon dira zuzen, azalpen zientifikoei desafio eginez. Aurkikuntza horrek iradokitzen du zorrotada horiek zeresan handia izan zutela galaxien eraketan eta unibertso goiztiarraren bilakaeran, eta eragina izan zutela sare kosmikoko materiaren banaketak eta magnetismoak. Informazioa Zientzia Kaieran.

Fisiologia

Monasheko Unibertsitateak (Australia) egindako ikerketa baten arabera, ondorengoak izatearen energia-kostua gutxietsi egin da. Pertsona baten kasuan, gastua aurrez kalkulatutakoa baino 24 aldiz handiagoa da. 81 espezietan egindako ikerketek, gizakiak barne, ugalketaren zeharkako kostua, haurdunaldiko metabolismoa kasu, nabarmen handiagoa dela erakusten dute. Ikerketa Science aldizkarian argitaratu dute. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Geologia

Blanca Martinez geologoak, aprobetxatuz Paris hiria aurten Olinpiar Jokoen egoitza izan dela, Parisko arroaz dihardu. 250 milioi urteko sedimentuak dituen formazio geologikoa, erreferentzia-eredu da arro sedimentarioak aztertzeko mundu mailan. Eozeno garaian, Luteciense pisua identifikatu zen, Paris izen zaharraren omenez, Lutezia. Garrantzi geologikoa ez ezik, geologiak denboran zehar eboluzio anatomikoa ulertzeko izan duen eragina ere nabarmentzen du arroak. Datuak Zientzia Kaieran.

 Osasuna

Ainara San Juan Escudero, osasun biologoa eta osasun publikoan aditua, auzoek biztanleen osasunean nola eragiten duten ikertzen ari da. Bilboko hiru auzori buruzko ikerketan, jarduera fisikoari eragiten dioten faktoreak identifikatu zituen, hala nola irisgarritasuna, trafikoa eta segurtasuna. Bizilagunekin batera, inguruaren oztopoak eta aukerak aztertu zituzten, konponbideak proposatuz. Emaitzak Udalarekin partekatu zituzten, baina oraindik denbora falta da aldaketa zehatzak ikusteko. Auzo osasuntsuagoak eta bidezkoagoak sortzeko erabakiak hartzerakoan herritarren parte hartzearen garrantzia azpimarratu du Escuderok. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago UEUko webgunean.

Adimen artifiziala

Nature Computational Science aldizkarian argitaratutako ikerketa baten arabera, adimen artifizial sortzaileko sistemek 1,2 eta 5 milioi tona hondakin elektroniko sor ditzakete 2030erako, batez ere hardwarekoak, hala nola prozesadoreak eta elikadura-sistemak. Zabor elektronikoak metal arriskutsuak izango ditu, beruna eta kromoa, besteak beste. Txinako Zientzia Akademiak gidatuta, hondakin horiek % 86ra arte murrizteko ekonomia zirkularra iradokitzen du analisiak. Ikerketak AAren eta bere hondakinen erabileran eta kudeaketan neurri arduratsuak hartzeko premia nabarmentzen du. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Ingurumena

Zetazeoek plastikoa janariarekin nahastu dezakete, antzekotasun akustikoak direla eta. Zehazki, ilunpetan ehizatzeko erabiltzen dituzten ultrasoinuek beren harrapakinen antzera detektatzen dute plastikoa. Zetazeoen urdailetan ohikoak diren plastikoak aztertzean (poltsak, botilak, sokak), ikertzaileek aurkitu zuten horietako askok, bereziki film plastikoek, elikagaiek dituzten antzeko soinuak igortzen dituztela. Horrek azal lezake kaxaloteak eta antzeko zetazeoek sarritan plastikoak irenstea. Ikerketa Marine Pollution Bulletin aldizkarian argitaratu da. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Argitalpena

Fruitu eta barazkien inbentarioa (irudiduna) (2019) ehun bat fruta, barazki eta landare jangarri baino gehiagoren hautaketa aurkezten du, haien aniztasuna eta sukaldaritzako erabilerak nabarmenduz. Kolorearen arabera sailkatuta, elikagai gordinak eta kozinatuak barne hartzen ditu, baita tea, kafea eta txokolatea bezalako produktu eratorriak ere. Obra honek azpimarratu nahi du biodibertsitatearen, jasangarritasunaren eta elikadura osasungarriaren garrantzia. Datuak Zientzia Kaieran.

Botanika

Beatrix Potter, haurrentzako ipuinengatik ezaguna, artista botaniko eta mikologo trebea ere izan zen. Naturarekiko maitasuna haurtzaroan hasi zitzaion eta interes bat garatu zuen floran, bereziki onddoetan eta likenetan. Charles McIntosh naturalistari esker, behaketa eta mikroskopia teknika hobetu zituen, eta 350 lamina zientifiko baino gehiago sortu zituen. Emakume gisa komunitate zientifikoan oztopo ugari izan zituen arren, hala nola Linnean Societyk bere artikulua errefusatu izana, Potterrek ondare bat utzi zuen botanikan. Zientzialari honen inguruko informazio gehiago Zientzia Kaieran.

Eboluzioa

Ugaztunak narrastien gisara ibiltzetik tente egotera pasatzea trantsizio konplexua eta ez-lineala izan zen, eta uste baino askoz beranduago gertatu zen. Harvardeko ikertzaileek, eredu biomekanikoak eta datu fosilak erabiliz, egungo espezieen eta fosilen postura eta lokomozioa aztertu zuten, gorputz-adarren indarrak mugimenduaren eboluzioan nola eragin zuen behatuz. Ondorioztatu zuten trantsizio horrek, narrastien jarrera etzanetik ugaztun modernoen tente jartzeraino, aldaketa anatomiko handiak ekarri zituela, eta terioen arbaso komunetik gertu finkatu zela, lehen sinapsidoak baino geroago. Azalpen guztiak Elhuyar aldizkarian.

Egileaz:

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

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Los últimos avances en el ámbito de las energías renovables marinas o la proliferación de los microplásticos fueron algunos de los temas que componen la última edición de NAUKAS PRO. Una cita en la que el personal investigador se sube al escenario del Euskalduna Bilbao para hablar de las investigaciones más destacadas del momento en un ámbito concreto.

En esta ocasión el personal investigador de la Universidad del País Vasco, de la Estación Marina de Plentzia (PiE-UPV/EHU), AZTI, Tecnalia o el CSIC acercaron las últimas investigaciones relacionadas en el ámbito marítimo.

La conferencia Corrientes oceánicas y submarinos amarillos corre a cargo de Anna Rubio Company, investigadora del Centro de Investigación Marina y Alimentaria AZTI.



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

El artículo Naukas Pro 2024: Corrientes oceánicas y submarinos amarillos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.