Zientzia

Si la carga del electrón no fuera perfectamente redonda, podría indicar la existencia de partículas ocultas. Una nueva medición se acerca a la perfección.

Un artículo de Zack Savitsky. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

Si el electrón tuviese el tamaño de la Tierra, el experimento podría detectar la protuberancia de una molécula de azúcar. Imagen: Kristina Armitage / Quanta Magazine

Imagina un electrón como una nube esférica de carga negativa. Si esa bola fuera mínimamente menos redonda ello podría ayudar a explicar las lagunas fundamentales en nuestra comprensión de la física, incluido por qué el universo contiene algo en lugar de nada.

Dado lo que está en juego, una pequeña comunidad de físicos ha estado buscando obstinadamente cualquier asimetría en la forma del electrón durante las últimas décadas. Los experimentos son ahora tan sensibles que, si un electrón fuera del tamaño de la Tierra, podrían detectar una protuberancia en el Polo Norte de la altura de una sola molécula de azúcar.

Ya tenemos los últimos resultados: El electrón es más redondo que eso.

La medición actualizada decepciona a cualquiera que tenga esperanzas de encontrar señales de una nueva física. Aun así, ayuda a los teóricos a restringir sus modelos para qué partículas y fuerzas desconocidas pueden faltar en la imagen actual.

“Estoy seguro de que es difícil ser el experimentador que mide cero todo el tiempo, [pero] incluso un resultado nulo en este experimento es realmente valioso y realmente nos enseña algo”, afirma Peter Graham, físico teórico de la Universidad de Stanford. El nuevo estudio es «una hazaña tecnológica y también muy importante para la nueva física».

Cazando elefantes furtivamente

El modelo estándar de física de partículas es nuestra mejor lista de todas las partículas que existen en el zoológico del universo. La teoría ha aguantado excepcionalmente bien las pruebas experimentales durante las últimas décadas, pero deja algunos «elefantes en la habitación» serios, afirma Dmitry Budker, físico de la Universidad de California, Berkeley.

Por un lado, nuestra mera existencia es prueba de que el Modelo Estándar está incompleto, ya que según la teoría, el Big Bang debería haber producido partes iguales de materia y antimateria que se habrían aniquilado entre sí.

En 1967, el físico soviético Andrei Sakharov propuso una posible solución a este enigma en concreto. Conjeturó que debe haber algún proceso microscópico en la naturaleza que se vea diferente marcha atrás; de esa manera, la materia podría llegar a dominar a la antimateria. Unos años antes, los físicos habían descubierto esa situación en la desintegración de la partícula kaón. Pero eso por sí mismo no era suficiente para explicar la asimetría.

Desde entonces, los físicos han estado a la caza de indicios de nuevas partículas que podrían inclinar aún más la balanza. Algunos lo hacen directamente, utilizando el Gran Colisionador de Hadrones, a menudo promocionado como la máquina más complicada jamás construida. Pero en las últimas décadas, ha surgido una alternativa comparativamente de bajo presupuesto: observar cómo las partículas hipotéticas alterarían las propiedades de las partículas conocidas. “Ves huellas [de nueva física], pero en realidad no ves lo que las hizo”, afirma Michael Ramsey-Musolf, físico teórico de la Universidad de Massachusetts en Amherst.

Una huella potencial de este tipo podría aparecer en la redondez del electrón. La mecánica cuántica dicta que dentro de la nube de carga negativa del electrón, otras partículas están constantemente parpadeando dentro y fuera de la existencia. La presencia de ciertas partículas «virtuales» más allá del modelo estándar, del tipo que podría ayudar a explicar la supremacía primordial de la materia, haría que la nube de electrones pareciese un poco más con forma de huevo. Una punta tendría una carga un poco más positiva, la otra un poco más negativa, como los extremos de un imán. Esta separación de carga se conoce como momento dipolar eléctrico (MDE).

El modelo estándar predice un MDE extremadamente diminuto para el electrón, casi un millón de veces más pequeño de lo que pueden medir las técnicas actuales. Por lo tanto, si los investigadores detectaran una forma oblonga usando los experimentos de hoy, eso revelaría señales definitivas de nueva física y apuntaría hacia lo que podría faltar en el modelo estándar.

Para encontrar el MDE del electrón los científicos buscan un cambio en el espín de la partícula, una propiedad intrínseca que define su orientación. El espín del electrón puede invertirse fácilmente mediante campos magnéticos, y su momento magnético sirve como una especie de manivela. El objetivo de estos experimentos de laboratorio es tratar de invertir el espín pero usando campos eléctricos, con el MDE como manivela eléctrica.

“Si el electrón es perfectamente esférico, no tiene manivelas que asir con las que ejercer un par”, explica Amar Vutha, físico de la Universidad de Toronto. Pero si hay un MDE considerable, el campo eléctrico lo usará para tirar del espín del electrón.

En 2011, investigadores del Imperial College de Londres demostraron que podían amplificar este efecto de manivela al anclar el electrón a una molécula pesada. Desde entonces, dos equipos principales se han ido superando uno al otro cada pocos años con mediciones cada vez más precisas.

Un experimento, ahora en la Universidad de Northwestern, se conoce con el nombre de Advanced Cold Molecule Electron MDE, o ACME (un acrónimo inspirado en los viejos dibujos animados del Correcaminos). Otro tiene su sede en el instituto JILA de la Universidad de Colorado. Las mediciones de los equipos competidores han aumentado en sensibilidad en un factor de 200 en la última década, y aún no hay MDE a la vista.

“Es una especie de carrera, excepto que no tenemos idea de dónde está la línea de meta, o incluso de si hay una línea de meta”, afirma David DeMille, físico de la Universidad de Chicago y uno de los líderes del grupo ACME.

Una carrera hacia lo desconocido

Para seguir avanzando, los investigadores quieren dos cosas: más mediciones y un tiempo de medición más prolongado. Los dos equipos toman enfoques opuestos.

El grupo ACME, que estableció el récord anterior en 2018, prioriza la cantidad de mediciones. Disparan un haz de moléculas neutras a través del laboratorio, midiendo decenas de millones de ellas cada segundo, pero solo durante unos pocos milisegundos cada una. El grupo JILA mide menos moléculas, pero durante más tiempo: atrapan unos pocos cientos de moléculas a la vez y luego las miden durante un máximo de tres segundos.

La técnica de captura de iones, desarrollada por primera vez por Eric Cornell, físico de la Universidad de Colorado en Boulder, que dirige el grupo JILA, fue «un gran avance conceptual», afirma DeMille. “Muchas personas en el campo pensaron que esto era una locura. Verlo llegar a buen término es realmente emocionante”.

Tener dos configuraciones experimentales distintas que puedan cotejarse entre sí es «absolutamente crucial», explica Budker. “No tengo palabras para expresar mi admiración por esta inteligencia y persistencia. Es simplemente la mejor ciencia que existe”.

La técnica de Cornell se presentó por primera vez en 2017 con moléculas de fluoruro de hafnio. Desde entonces, las mejoras técnicas han permitido que el grupo supere el récord de ACME por un factor de 2,4, como se describe en una prepublicación reciente dirigida por la antigua alumna de posgrado de Cornell, Tanya Roussy. El equipo rehusó hacer comentarios mientras su artículo está en revisión en Science.

Medir la redondez del electrón con mayor precisión equivale a buscar nueva física en escalas de energía más altas o buscar signos de partículas más pesadas. Este nuevo límite es sensible a energías superiores a aproximadamente 1013 electronvoltios, más de un orden de magnitud más allá de lo que el LHC puede medir actualmente. Hace algunas décadas, la mayoría de los teóricos esperaban que se descubrirían indicios de nuevas partículas significativamente por debajo de esta escala. Cada vez que sube el listón, algunas ideas quedan descartadas.

“Tenemos que seguir lidiando con lo que implican estos límites”, afirma Ramsey-Musolf. “Nada ha muerto todavía, pero está subiendo la temperatura”.

Mientras tanto, la comunidad de la MDE del electrón sigue adelante. En futuras iteraciones experimentales, los grupos rivales pretenden encontrarse en algún punto intermedio: el equipo de JILA planea hacer un haz lleno de iones para aumentar su número, y el equipo de ACME quiere aumentar la longitud de su haz para incrementar su tiempo de medición. Vutha incluso está trabajando en enfoques «totalmente locos», como congelar moléculas en bloques de hielo, con la esperanza de subir la sensibilidad varios órdenes de magnitud de un golpe.

El sueño es que estos experimentos MDE sean los primeros en detectar signos de una nueva física, lo que provocaría una ola de investigaciones de seguimiento por parte de otros experimentos de medidas de precisión y de colisionadores de partículas más grandes.

La forma del electrón es «algo que nos enseña aspectos totalmente nuevos y diferentes de las leyes fundamentales de la naturaleza», afirma Graham. “Hay un gran descubrimiento a la espera. Soy optimista de que lo haremos”.

 

El artículo original, The Electron Is So Round That It’s Ruling Out Potential New Particles, se publicó el 10 de abril de 2023 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo El electrón es tan redondo que descarta nuevas partículas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Esther Samper

Edari alkoholdunak historiaren oso garai goiztiarretan sartu ziren gizarteetan. Hipotesi onargarrienaren arabera, hartzidura alkoholikoaren aurkikuntza nekazaritza jaio eta gutxira gertatu zen, duela 10.000 urte inguru. Droga horren kontsumoak giza gorputzean izan zituen ondorio larriak ezagutu ziren lehenik, agerikoak zirelako: desinhibizioa, euforia, nerbio sistema zentralaren depresioa, mugimenduen deskoordinazioa, oroimen hutsuneak, gorakoak, goragalea…

Hala ere, edari alkoholdunak hartzeak epe luzera osasunean duen eragina ezagutzea askoz ere lan zailagoa da, eta, gaur egun ere, oraindik ez dakigu zer-nolakoa den. Osasun Ministerioaren «Alcohol 2021. Consumo y Consecuencias» monografiaren arabera, edari alkoholdunak 200 osasun arazo eta lesio baino gehiagorekin lotzen dira; tartean, gaixotasun kardiobaskularrak, hepatikoak eta neuropsikiatrikoak.

Irudia: edari alkoholdunak 200 osasun arazo eta lesio baino gehiagorekin lotzen dira; tartean, gaixotasun kardiobaskularrak, hepatikoak eta neuropsikiatrikoak. (Argazkia: jarmoluk – Pixabay lizentziapean. Iturria: Pixabay.com)Desgaitasuna, minbizia eta heriotzak

Biztanleria azterketek erakusten dutenez, alkoholaren kontsumoa desgaitasuna izateko eta hainbat arrazoirengatik hiltzeko arriskua areagotzen duen faktore bat da. Espainian, zehazki, ohitura hori da heriotza goiztiarren kausa saihesgarrietan bigarrena, eta urtero 15.000 pertsona inguru hiltzen dira Espainian alkohola edatearekin lotutako gaixotasunen ondorioz.

Gainera, alkohola substantzia kantzerigeno bat da (DNA aldatzen du), dosi moderatuetan hartzen bada ere. Zenbat eta gehiago kontsumitu, orduan eta arrisku handiagoa dago tumoreak agertzeko, eta ez dago gutxieneko kopuru segururik. «Kopa bat ardo osasungarri», besterik gabe, ez da existitzen, edozein alkohol edateak, gutxienekoa izanda ere, hainbat lekutan minbizia agertzeko arriskua areagotzen baitu: ahoan, faringean, laringean, hestegorrian, kolonean eta ondestean, bularrean eta gibelean. Izan ere, alkoholaren kontsumoa da munduan minbizia eragiten duen bigarren kausa, tabakoaren atzetik. Osasunaren Mundu Erakundeak (OME) kalkulatu zuen 2020. urtean izan ziren 750.000 minbizi kasu (guztizkoaren % 4) edari alkoholdunen kontsumoagatik izan zirela.

Alkoholak entzefaloaren funtzionamendua aldatzen du

Kultu herrikoienean nahiko zabalduta dago alkoholak garuneko neuronak zuzenean hiltzen dituela dioen ideia. Molekula hori kontsumitzeak bizi organo horren funtzionamendua aldatzen badu ere, hori ez da gertatzen neuronak suntsituz, beste mekanismo batzuen bidez baizik.

Lehenik eta behin, alkoholak neuronen arteko konexioak kaltetu ditzake dendritak eta axoiak (zelula horien luzapenak) kaltetuta, eta horrek horien artean seinaleak bidaltzea zailtzen du. Droga horren kontsumo handi eta kronikoak hantura eragiten du garunean, eta, horrek, luzera, neuronen axoiak estaltzen dituen mielina zorroa suntsitzen du eta nerbio bulkadaren transmisioa zailtzen du.

Bestalde, alkoholak aldaketa handiak eragiten ditu neurotransmisoreen (neuronen molekula mezulariak) funtzionamendu normalean, bereziki azido gamma aminobutirikoaren (GABA izenez ezagutzen da) funtzionamenduan. GABA da garunaren neurotransmisore inhibitzaile nagusia (nerbio-seinaleen transmisioa inhibitzen du), eta alkoholaren kontsumoak eragiten duen jarduera handiagoak eragin lasaigarri tipikoak eragiten ditu. Efektu lasaigarri horiek, era berean, nerbio sistema zentralaren neurotransmisore kitzikatzaileen inhibizioak indartzen ditu, hala nola glutamatoak. Pertsona bakoitzaren arabera, neurotransmisoreen mailak batera aldatzen badira, haserrea, gogo aldarte baxua, euforia edo agresibitatea agertuko dira, beste gogo aldarte batzuen artean.

Alkoholiko kronikoetan –alkohol kontsumo handia denboran mantenduta–, neurotransmisoreen jardueraren alterazioa betikotu egin daiteke, eta aldaketa kronikoak ager daitezke burmuinean, eta atrofia hainbat erregiotan. Horrek emozio, oreka eta memoria arazoak sor ditzake. Haurdunaldian alkohola kontsumituz gero, enbrioiaren/fetuaren garuneko garapenean alterazioak sor daitezke, eta horrek arreta defizita eta hiperaktibitatea edo desgaitasun intelektuala (fetuaren sindrome alkoholikoaren zantzuetako bat) eragin ditzake.

Jakina, alkoholak garuneko lesioak (eta, beraz, kalte neuronala) ere eragin ditzake zeharka, istripuak (zirkulazio istripuak, erorikoak edo kolpeak, adibidez), koma eta iktusa izateko arriskua handitzen baita. Aurreko datu guztiak kontuan hartuz gero, argi dago kontua: edari alkoholdun osasungarri bakarra hartzen ez dena da.

Egileaz:

Esther Samper (Shora) medikua, Ehunen Ingeniaritza Kardiobaskularrean doktorea eta dibulgatzaile zientifikoa da.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2023ko otsailaren 27an: El consumo del alcohol no mata a las neuronas, pero sí las trastorna

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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mapa del vulcanismo

El pasado 20 de marzo hablábamos en el artículo ¿Es esta la prueba definitiva de que Venus tiene volcanes activos? de como una revisión de pares de imágenes de radar de la superficie del planeta tomadas por la misión Magellan en la década de los 90 parecía mostrar el antes y el después de una erupción volcánica ocurrida durante la propia misión y que había pasado desapercibida hasta ahora.

¿Por qué entonces no se había descubierto antes? En estos treinta años ha habido una verdadera revolución en la informática, tanto a nivel de potencia de computación como de capacidad de almacenamiento, que nos facilita trabajar con enormes cantidades de datos desde prácticamente cualquier ordenador. Esto se suma a los sistemas de información geográfica, con cada vez mayor permeabilidad no solo en el estudio de nuestro planeta, sino también en el de cualquier superficie de nuestro Sistema Solar, que nos permiten analizar miles de imágenes, hacer cálculos sobre estas e, incluso, comparar el antes y el después de una manera mucho más sencilla y rutinaria.

Mosaico de imágenes de radar de Sapas Mons, uno de los grandes sistemas volcánicos de Venus. Cortesía de NASA/JPL.

Obviamente, esto no quiere decir que sea una tarea fácil, ya que Venus tiene una superficie muy extensa, apenas un ~10% menor que la de nuestro planeta, por lo que encontrar cambios entre parejas de imágenes puede ser como buscar una aguja en un pajar. Una tarea que viene dificultada también por la resolución de las imágenes, que requiere de que ocurran grandes cambios -las imágenes globales de Venus tomadas por la Magellan están en el entorno de los 75 metros por píxel- para que puedan ser vistos con claridad.

Pero un nuevo estudio publicado a finales del mes de marzo puede facilitar mucho esta tarea, ya que ha servido como excusa para crear el atlas de volcanes más detallado del planeta Venus. El primer dato sorprendente es la gran cantidad de formas volcánicas reconocibles, con unas 85.000 en total. Eso sí, estos científicos piensan que es una estimación relativamente conservadora y que podrían ser muchos más, pero que debido a la resolución de las imágenes los edificios volcánicos más pequeños han pasado desapercibidos.

¿Son muchos o pocos volcanes? Quizás si lo comparamos con la Tierra nos pueden parecer muchos, ya que si por ejemplo contamos solo los volcanes que han mostrado actividad durante el Holoceno -la época del tiempo geológico en la que vivimos actualmente y que comenzó hace unos aproximadamente 11.700 años- según la base de datos de la Smithsonian Institution, una de las más completas, nos encontramos ante algo más de 12.000 volcanes.

Mapa de Venus con los volcanes catalogados en este nuevo estudio. Si nos fijamos bien en la imagen hay zonas donde a esta resolución es imposible ver edificios volcánicos individuales debido a la gran acumulación existente de estos. Fuente: Han et al. (2022).

¿Cómo es posible? Bueno, en Venus y desde la distancia no es tan fácil discriminar la posible edad de estos edificios volcánicos, por lo que podríamos estar viendo una acumulación de estos a lo largo del tiempo y no solo de los activos. Pero hay algo más: y es que Venus, al carecer de océanos, nos permite ver toda su superficie, mientras que es posible que en la Tierra una gran cantidad de la actividad volcánica siga permaneciendo invisible a nuestros ojos por la gran profundidad de los océanos.

El segundo dato sorprendente es que el 99% de estas formas volcánicas tienen menos de 5 kilómetros de diámetro y que hay una escasez de volcanes comprendidos entre los 20 y los 100 kilómetros de diámetro, lo que podría darnos alguna pista sobre cómo funciona el suministro de magma hacia la superficie y la tasa de erupciones o de actividad volcánica, algo que a su vez nos podría dar pistas para hacer modelos sobre el interior del planeta.

Esta inmensa base de datos puede servir también a los científicos para estudiar si existe alguna relación entre las concentraciones de volcanes y las distintas estructuras geológicas que existen en la superficie de Venus, ya que mientras en nuestro planeta una gran parte de la actividad volcánica ocurre en los límites de las placas tectónicas, en Venus, al no existir tectónica de placas, la distribución espacial de estos volcanes podría seguir otro tipo de patrones espaciales.

Pero sin duda también servirá para planificar detalles de las futuras misiones a Venus, como EnVision y VERITAS, que están equipadas con radares que tomarán imágenes de su superficie, si va todo según lo previsto, en la próxima década, indicándonos a que puntos de su superficie tenemos que mirar con mayor atención para confirmar si Venus sigue siendo un planeta activo.

Referencias:

Hahn, R.M. and Byrne, P.K. (2023) “A morphological and spatial analysis of volcanoes on Venus,” Journal of Geophysical Research: Planets, 128(4). doi: 10.1029/2023je007753.

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

El artículo Un nuevo mapa del vulcanismo de Venus se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

UPV/EHUk argitaratutako gidaliburuak tresna baliagarri, praktiko eta eskuragarri izan nahi du zera uler dezagun: gure dietako plateren nutrizio balioa aldatu egingo da darabiltzagun elikagaiak eta horiek prestatzeko sukaldaritza teknika zein diren. Helburua ez da kozinatzen irakastea, baizik eta erakustea zer alternatiba dauden hala prestatzen duguna nola prestatzeko modua gure osasunarentzat onuragarriagoa izan dadin.

Gero eta pertsona gehiago ohartu dira elikadura egokiak garrantzi handia duela osasun egoera ona edukiko badugu, eta ohikoa da saltokietan jendea aurkitzea elikagaien etiketak irakurtzen edo osasungarriagoak diren elikagai berriez galdetzen.

Halaber, pentsatu ohi dugu elikagai edo plater bat ezinbestean «ona» izango dela tradizionala edo ez-prozesatua bada. Baina ez du zertan horrela izan. Egiaz, jan ohi ditugun plater eta prestaketa ugarik ez du oso nutrizio profil egokirik. Izan ere, prestaketa horietako batzuek maiz kaloria ugari dute eta/edo mantenugai jakin batzuen kantitate handiak eduki ohi dituzte (gantz asea edo azukrea, adibidez).

1. irudia: gero eta pertsona gehiago ohartu dira elikadura egokiak garrantzi handia duela osasun egoera ona edukitzeko, eta ohikoa da saltokietan jendea aurkitzea elikagaien etiketak irakurtzen. (Argazkia: かわい サムライ – Pexels lizentziapean. Iturria: Pexels.com)

UPV/EHUko Farmazia eta Elikagaien Zientziak saileko Nutrizioa eta Obesitatea Taldeko eta CIBEROBN sareko ikerketa biomedikoko zentroko irakasle-ikertzaileek gidaliburu bat argitaratu dute uler dezagun gure dietako plateren nutrizio balioa aldatu egiten dela darabiltzagun elikagaiak eta horiek prestatzeko sukaldaritza teknika zein diren. Argitalpen horretan, era soil baino zientifikoki zorrotz batez azaltzen dituzte elikagaiak prestatzeko moduen ezaugarriak, plater bat «osasungarriagoa edo ez horren osasungarria» izan dadin nola eragiten duten; elikagai taldeen ezaugarriak azaltzen dituzte, eta tradiziozko/eguneroko zenbait plater ageri dira, baina moldatuak, haien kaloria eta nutrizio profila hobetzeko.

Mendebaldeko dieta

Azken hamarkadetan gure dietak aldaketa handiak izan ditu, eta aldaketon ondorioz, gaur egun «mendebaldeko dieta» deitzen duguna sortu da. Horren barnean elikadura ohitura jakin batzuk sartzen dira, eta haragi gorria, zereal findu, azukre, gantz ase eta gatz asko eta zuntz gutxi kontsumitzea da haien bereizgarria. Ultraprozesatuak dira horrelako elikagaien adibide argi bat (hots, haragi prozesatuak, galletak, lasagna, kroketak, opil industrialak…), eta gero eta toki handiagoa hartzen dute gure dietan; izan ere, merkeak dira, asko prestatu beharrik ez dago jan aurretik, eta zapore atseginekoak dira.

Gaur egungo elikadura ohitura hori oso eragin txarra izaten ari da gure osasunaren gainean, sindrome metabolikoa (SM) izateko arrisku handiagoarekin lotu ohi baita. SMaren barruan nahasmendu metaboliko batzuk sartzen dira, hala nola obesitate abdominala, intsulinarekiko erresistentzia, hipertentsio arteriala eta dislipemiak (odoleko triglizeridoen eta guztizko kolesterolaren kontzentrazioak handitzea eta HDL kolesterola gutxitzea). Ondorioz, areagotu egiten da gaixotasun kardiobaskularrak eta heriotza goiztiarra izateko arriskua.

SMa duten pazienteek tratamendu farmakologiko batzuk dituzte aukeran, baina obesitatea eta SMa, kasu gehienetan, hertsiki lotuta daudenez, pisua galtzea funtsezko estrategi bat da SMa kudeatzeko orduan. Haren kudeaketan funtsezkoak dira dieta osasungarria (kaloriak murriztuta) eta ariketa fisikoa egitea. Dieten arazo bat da, halere, ez direla oso bateragarriak gaur egun dugun bizitza sozial eta familiarrarekin, eta horren ondorioz, pertsonek bertan behera uzten dituzte agindutako dietak, eta porrot egiten dute tratamenduek. Orain argitaratu duten gidaliburuak erraztu egingo du dieta osasungarriago bat izatea gure menua asko aldatu gabe; izan ere, batetik, zenbait kontzeptu ematen ditu plater bat osasungarriagoa zergatik den uler dezagun, eta horrez gain, erraz gauzatzeko moduko alternatibak eskaintzen ditu.

Elikagaiak hautatzea eta prestatzea

Sukaldaritza teknikak, ezagutzen ditugun bezala, aldatu egiten dira pertsonek elikagai osasungarriagoak eta azkarrago prestatzeko modukoak kontsumitzeko egindako eskariari egokitzeko. Berrikuntza hori ikusten dugu, adibidez, egunerokoan erabiltzen ditugun tresnetan. Horien xedea zera da: jakiak prestatzeko ohiko teknikak ordeztea, lortzen ditugun elikagaiek kalitate organoleptiko bera (dastamen, ikusmen, usaimen eta ukimenaren bidez hautematen duguna, alegia) baina nutrizio balio handiagoa izan dezaten, eta jakiok prestatzeko denbora laburragoa izan dadin.

2. irudia: jakiak prestatzeko metodoa hautatzeak plateraren nutrizio ezaugarrietan eragingo du. (Argazkia: Tim Douglas – Pexels lizentziapean. Iturria: Pexels.com)

Ildo horretatik, frijitu ordez (teknika tradizional hau oso erabilia da herrialde ugaritan) labean, aire frijigailuan edo mikrouhin labean prestatzea hobetsi da.

Jakiak prestatzeko metodoa hautatzeak plateraren nutrizio ezaugarrietan eragingo du, baina garrantzitsua da, orobat, prestaketak eta menuak osatzeko zer elikagai aukeratzen dugun.

Koipeei dagokienez, oliba olioa da, eta oliba olio birjina estra (OOBE) batez ere, oliorik onena, hala ongailuetarako nola kozinatzeko. Hartutako koipearen kalitatearen eta kantitatearen araberakoa izango da osasunean duen eragina. Horregatik, oliba olio birjina edo birjina estra erosterik ez badugu, eta bestelako olio finduak erabili aurretik (baita besterik gabe oliba jartzen duena, birjina estra edo birjina bezalako hitzik gabe), aukera bat da oleiko ugariko ekilore olioa erabiltzea, OOBEa baino merkeagoa baita.

Fruta eta barazkiei dagokienez, haien kontsumoak ez dakar osasun arazorik; gehien atsegin ditugunak hautatu ahal izango ditugu, beraz, fruta almibarretan edo konfitatua alde batera utzita, azken horien kontsumoa mugatu behar baita. Ahal den neurrian, halaber, fruta osorik jatea lehenetsi behar dugu, eta ez zukuak, naturalak badira ere.

Horri dagokionez, «arreta berezia jarri behar dugu potoko tomate frijituan; potoko tomate natural birrindua erabil dezakegu haren ordez. Hala bada, birrindua erosten badugu denbora aurrezteko, azukre, fruktosa edo bestelako azukre erantsirik ez duela begiratu behar dugu etiketan, eta, gatzik badu, haren kantitatea ez dela oso handia», adierazi dute ikertzaileek.

Zerealei eta haietatik eratorriei dagokienez (azukrea, ogia edo pasta), kontraindikaziorik ezean, hobe da osokoak izatea (ale osotik eratorriak), izan ere, «zuri»en –hau da, finduen– antzeko energia balioa badute ere, zuntz eduki handiagoa dute. «Elikagaien multzo horren barruan gosaltzeko zereal komertzialak eta galletak jatea murriztu beharko dugu, era horretako elikagaiek azukre sinple erantsi eta irin findu kantitate handia edukitzen baitute», nabarmentzen dute.

Fruitu lehorrak (intxaurrak, hurrak, arbendolak…), kaloria ugariko elikagaiak badira ere, nutrizio profil egokia dute (zuntza dute, baita mineral jakin batzuk kantitate handian ere, eta lipido profil interesgarria dute), eta dieta orekatu baten parte izan daitezke, halakoak jatea ez baitago lotuta gorputz pisua handitzearekin, hala uste bazen ere. Hori bai, jaten ditugun fruitu lehorrak, aukeran, gordinik edo txigortuta hartu behar ditugu, bestelako osagai gehigarririk gabe (gatza eta azukrea bereziki).

Eta gatzari dagokionez, hipertentsio arteriala duten edo kozinatzean gatz gehiegi erabiltzen dutenek bestelako espeziak baliatu ditzakete janariei erantsitako gatza nolabait murrizteko, hala nola baratxuria, tipula edo piperrautsa. Gatzaren kontsumoa gutxitzea da helburua, edo janari batzuetan sodio urriko gatza hobestea (bereziki garrantzitsua da hipertentsio arteriala dutenentzat), mineral horren ahorakina txikiagoa izan dadin. Gainera, Osasunaren Mundu Erakundeak gatz iododuna kontsumitzea gomendatzen du.

Kontuan hartu beharreko beste alderdi batzuk

Bestelako trikimailu edo aholku baliagarriak ere badaude plateren nutrizio profila hobetzeko orduan. Era berean, gure elikadura ohituretan aldaketa zehatz batzuk egitea onuragarria izango da, orobat, elikagaien ahorakina gutxitu eta kontrolatzeko.

Hala, honako hau egin beharko genuke, besteak beste: janari frijituen gehiegizko koipea gutxitu, elikagaiak zerbitzatzeko eta jateko erabiltzen ditugun ontzien eta tresnen tamainaren garrantzia kontuan hartu, elikadura ohitura batzuk hobetu edo elikagaien etiketak ulertu. «Mugatu egin behar dugu berez ageri beharko ez liratekeen osagaiak dauzkaten elikagaiak eta osagai gutxiago dituzten eta osasungarriagoak direnak aukeratu», nabarmentzen dute.

Azkenik, gidaliburuaren amaieran errezeta batzuk ageri dira; adibide batzuk, besterik gabe, aurreko ataletan garatutako kontzeptuetako batzuk nola aplikatu ikusteko, bai eta irakurleek beren errezetetan erabil ditzaten animatzeko ere.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Nola lortu zure platerak osasungarriagoak izatea

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Foto: Caleb Jones / Unsplash

En una investigación en Filipinas midieron los niveles de testosterona en sangre de más de seiscientos hombres jóvenes a lo largo de casi un lustro. Observaron, por un lado, que aquellos con mayores niveles de la hormona al comienzo del estudio tenían, cuatro años y medio después, una mayor probabilidad de haberse emparejado y haber sido padres que los hombres con menor nivel.

Ese resultado no debe sorprender a nadie. La testosterona tiene efectos diversos en los varones; en la pubertad es la responsable del desarrollo de buen número de caracteres sexuales secundarios, como la aparición del vello facial y corporal, el agravamiento del tono de voz, el crecimiento de la nuez de Adán, la producción de musculatura, el crecimiento del pene, la producción de espermatozoides, y la configuración facial angulosa. En la edad adulta estimula la libido, predispone a ser más agresivos con los semejantes e induce a cortejar a la persona con la que uno se quiere emparejar. Es, por tanto, la hormona que promueve el emparejamiento y la competencia con otros hombres.

Más interesante resultó ser otro de los resultados de la investigación. Porque los jóvenes que participaron en el estudio tras ser padres experimentaban fuertes descensos en los niveles de testosterona; y esos descensos eran significativamente mayores que los que, por efecto de la edad, experimentaban los hombres que no habían sido padres. Y por si todo esto fuera poco, el descenso en la testosterona fue mayor en los padres que dedicaban mayor atención a sus hijos que en los que casi no se ocupaban de ellos.

En las especies en las que los machos asumen una parte de la tarea de cuidar a la prole, o contribuyen con su aportación de alimento a su crianza, su éxito reproductivo depende de la magnitud del esfuerzo que dedican a esa tarea. Y dado que el tiempo y otros recursos son limitados, los que se dedican a tratar de aparearse con otras parejas reproductivas no se pueden destinar al cuidado de la progenie, por lo que entre esos dos cometidos se establece un conflicto. Es decir, cuantos más recursos se dedican al cuidado de la prole, menos pueden destinarse a buscar parejas reproductivas adicionales. Parece, por tanto, lógico que la testosterona, dado su papel en la fisiología y psicología del emparejamiento, cumpla un papel importante en la regulación de esa alternativa.

En las aves, efectivamente, se ha demostrado que la testosterona cumple ese relevante papel. Sin embargo, hasta este estudio en Filipinas, en los mamíferos no se había podido determinar una relación clara entre los términos en los que se establece la disyuntiva entre emparejamientos múltiples y el cuidado de la prole, aunque había varias observaciones que no se habían considerado suficientemente concluyentes.

Así pues, si la testosterona se mantuviese en niveles altos tras la paternidad, aumentaría la probabilidad de que el varón dedicase demasiado tiempo y energía a buscar otra posible pareja, y ello iría en detrimento de la atención a sus hijos. De ese modo, la posible ganancia en términos de éxito reproductivo que pudiera derivarse de tener hijos con la nueva pareja, se vería contrarrestada por la posible pérdida que se produciría por disminuir su contribución al cuidado y atención de los que ya tiene. Por lo tanto, a través de sus efectos sobre la testosterona, la paternidad hace que disminuya la probabilidad de que los varones busquen otras parejas reproductivas y dediquen esfuerzo y recursos a ello.

Fuente:

Gettler, L. T., McDade, T. W., Feranil, A. B., Kuzawa, C. W. (2011) Longitudinal evidence that fatherhood decreases testosterone in human males. Proceedings of the National Academy of Sciences 2011, 108 (39): 16194-16199.

Para saber más:

Testosterona
La hormona de la maternidad y de la paternidad

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Testosterona y paternidad se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Definiciones que parecen evidentes no lo son tanto. En ciencia, siempre sometida a revisión, cambián con el tiempo (unas más y otras menos). Y como la ciencia está hecha por una especie animal que no puede sustraerse a sus instintos, sus definiciones también tienen sesgos. Para muestra, la definición de planeta

Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico. Publica la sección Planeta B en el Cuaderno de cultura Científica sobre la actualidad del Sistema Solar.

 



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 Bilbao 2022: Soy un planeta, una tetera, una cuchara y un cucharón se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Brookhaven National Laboratory

Kontsumitzen dena baino gehiago arrantzatzen da. Hainbeste alferrik ez galtzeko irtenbide ekonomikorik ba al dago? Dena delakoak, lehenik eta behin, balioa aurkitu beharko du hondakinetan, dirua eman dezakeena ez baita botatzen. Marine organic waste has a promising future via biorefinery valorisation Carlota Alfaro Ortega, Erlantz Lizundia eta Maider Iturrondobeitiaren eskutik.

Oso litekeena da korapilatze kuantikoaz entzun izana. Onartzen den gauzetako bat da antzeko partikulen artean gertatzen dela. Partikula erabat ezberdinen artean ere gerta al daiteke? Esperimentu berri batek baietz dio: Quantum interference between dissimilar particles

Ama-hizkuntza ahaztu liteke egoera jakin batzuetan. Baina, erabat ahazten da edo hondarren bat geratzen da esnatzeko zain? Can the native language be forgotten? Noèlia Sanahuja eta Luis Pastorren eskutik.

Material kuantiko berrien simulazioak egiteko simulagailu kuantiko fisikoak erabiltzen dira. DIPCko jendeak landu duen azkena lau atomo artifizial (quantum dots) dituen karbonozko nanotubo bat da, emaitza oso interesgarriekin. Correlated electron-phonon physics in nanotube quantum simulators.

 

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: Nickolas Nikolic / Unsplash

El párkinson, enfermedad neurodegenerativa que aparece cuando las neuronas que producen dopamina están dañadas o se mueren, no afecta de la misma forma a hombres y mujeres.

En primer lugar, el sexo biológico es un factor de riesgo importante: los varones tienen 1,5 veces más posibilidades de desarrollarlo. ¿A qué se debe esta llamativa diferencia?

La clave parece estar en las hormonas que se encuentran principalmente en el sexo femenino: los estrógenos. Algunos estudios indican que podrían tener un efecto protector sobre las neuronas que degeneran en la enfermedad, gracias a su potencial para bloquear los principales mecanismos responsables de la muerte neuronal.

El hecho de que la proporción de mujeres diagnosticadas de párkinson en el periodo posmenopáusico sea mayor que durante el periodo premenopáusico apoyaría esta hipótesis.

Soy mujer y me han diagnosticado párkinson: ¿ahora qué?

Ese “ahora qué” es lo que realmente le importa a la persona a la que se le ha detectado la dolencia: ¿qué me va a pasar?, ¿qué voy a notar?, ¿los síntomas van a empeorar?, ¿qué tratamientos me van a aplicar y para qué?

Actualmente, el párkinson no tiene cura y sigue avanzando con el paso del tiempo, por lo que los síntomas –cuya naturaleza, frecuencia y gravedad varían entre personas– empeoran poco a poco. Aun así, diversos estudios han observado que existen ciertos patrones de estas manifestaciones que difieren entre sexos.

En el caso de las mujeres, los problemas motores suelen aparecer más tarde que en los hombres, y el temblor suele ser el principal síntoma cuando se realiza el diagnóstico. Esto es importante, porque las personas que comienzan así la enfermedad parece que la experimentan de forma más benigna. No obstante, ellas tienen un mayor riesgo de caídas a medida que avanza la dolencia.

Dicen que me quejo demasiado

“Me duele la espalda, las piernas… me encuentro todo el día cansada”. “Parece que no levanto cabeza”. “Estoy baja de ánimos, pero dicen que es normal sentirse así, ya que me acaban de diagnosticar párkinson”. Hay una creencia extendida de que esta es una enfermedad que nos hace temblar. Pero no es el único síntoma: además, los pacientes suelen padecer rigidez muscular, lentitud de movimientos e, incluso, inestabilidad postural.

Por si esto fuera poco, la dolencia viene acompañada de una serie de manifestaciones no motoras que afectan a la calidad de vida incluso más que los problemas de movilidad. Estamos hablando de estreñimiento, alteraciones del sueño, pérdida de olfato, cambios en la sudoración…

Estos trastornos están relacionados con alteraciones de otros sistemas del cuerpo, más allá de la falta de dopamina del cerebro. En concreto, las mujeres experimentan dolor, fatiga, depresión y ansiedad con más frecuencia e intensidad que los hombres.

A menudo, esos síntomas propios de la dolencia están infradiagnosticados y no se manejan adecuadamente porque ¿cómo no va a estar triste y ansiosa con la que le ha caído? Mujer con párkinson: no minimice sus síntomas, ya que muchos de ellos se pueden tratar farmacológicamente o mediante otro tipo de terapias, como la psicoterapia, el ejercicio físico o la terapia ocupacional. ¡Quéjese!, ¡quéjese mucho!

Mi enfermedad no tiene cura, pero ¿me van a tratar?

Por supuesto. La primera línea de tratamiento consiste en suplir la falta de dopamina del cerebro. Con terapia farmacológica se consigue mejorar significativamente los síntomas motores. Aunque la dosis es igual de efectiva en ambos sexos, las mujeres tienen más riesgo de desarrollar efectos adversos indeseados, como los movimientos involuntarios, también llamados discinesias.

Respecto al tratamiento de los síntomas no motores, no se sabe si a las mujeres afectadas de párkinson se les prescriben más fármacos antidepresivos, ansiolíticos, analgésicos… que estarían justificados por su sintomatología. Los expertos abogan por una medicina personalizada para mejorar la atención sanitaria. Comencemos por adaptar los tratamientos terapéuticos en función del sexo.

Para saber más:

El papel de los astrocitos en la aparición de la enfermedad de Parkinson
Párkinson en una lágrima
La mutación vasca de la dardarina y el párkinson

Sobre las autoras: Teresa Morera Herreras, profesora agregada del Departamento de Farmacología; Ane Murueta-Goyena, profesora Adjunta del Departamento de Neurociencias y Maider Zubelzu Irazusta, estudiante de doctorado en Farmacología. Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

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

El artículo Soy mujer y tengo párkinson: ¿qué puedo esperar? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Emakumeek ere historia idatzi dute eta ezagutza zientifikoa zabaldu dute. Horien artean dago Trota Salernokoa. XII. mendeko emakume mediku honek emakumeen gaixotasun guztiak hilekoarekin lotuta zeudela eta soilik emakumeak antzuak izan ahal zirela ezeztatu zuen.

Hasieran esan zuten bere tratatuak onegiak zirela emakume baten lana izateko, eta, beraz, bere senarrak idatzitakoak izan behar zutela. Gero esan zuten Trota ez zela existitzen. Eta geroago, existitu zela, baina bere ideia guztiak zentzugabekeriak zirela. XX. mendera arte itxaron behar izan genuen Trota Salernokoa benetan izan zenagatik ezagutzeko. Medikuntzaren buru argienetako bat eta ginekologiaren eta obstetriziaren aitzindaria.

‘Zientziaren historia‘ ataleko bideoek gure historia zientifiko eta teknologikoaren gertaerak aurkezten dizkigute labur-labur. Bideoak UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedrak eginak daude eta zientzia jorratzen duen Órbita Laika (@orbitalaika_tve) telebista-programan eman dira gaztelaniaz.

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Hace poco han estrenado una película titulada, simplemente, “65”. Aunque en algunas zonas le han puesto un pequeño añadido: “65. Al borde de la extinción”. No voy a hacer ningún espóiler de la peli, ya que no la he visto, pero con este título, el añadido del final y lo que nos muestran en los tráileres, creo que todo el mundo se imagina lo que nos podemos encontrar en esta historia. Pero, si viajásemos en el tiempo hasta hace unos 65 millones de años, ¿realmente veríamos lo que nos presenta esta película? ¿Seríamos testigos de los momentos previos de una extinción masiva? Pues siento traeros malas noticias, porque la respuesta es no.

Panel representativo de los primeros momentos del Periodo Paleoceno, tras la extinción del límite K-Pg. Diseñado e ilustrado por Antonio Grajera, está expuesto en los pasillos del Museo Geominero (IGME-CSIC, Madrid).

Estrictamente hablando, hace 65 millones de años nuestro planeta se encontraría inmerso en el primer Periodo geológico de la Era Cenozoica, al que hemos nombrado como Paleoceno. Habría pasado un millón de años desde que sucedió la quinta y última extinción masiva de los últimos 500 millones de años de la historia de nuestro planeta, la denominada extinción del límite Cretácico-Paleógeno, o límite K-Pg, en la que desaparecieron más del 75% de las especies tras la caída de un cuerpo extraterrestre en el actual Golfo de México hace 66 millones de años. Los mamíferos supervivientes reclamarían el dominio de los medios terrestres y marinos y la vida estaría empezando a diversificarse para intentar recuperar la diversidad biológica previa a la extinción, algo que no se conseguiría hasta varios millones de años después.

Vamos, que si viajásemos a hace 65 millones de años no veríamos enormes dinosaurios intentando comerse unos a otros en un espeso bosque de helechos y coníferas gigantes, sino paisajes todavía devastados donde árboles y plantas con flores servirían de refugio a pequeños mamíferos, principalmente roedores, que cazarían insectos o comerían sus semillas para sobrevivir. Mucho menos épico de lo que creíamos. Pero esto os lo digo ahora, porque si la película la hubieran estrenado hace 15 o 20 años, estaría alabando su acertado título y la utilizaría como herramienta para contaros, con pelos y señales, lo que sucedió durante la extinción del límite K-Pg.

Diversas versiones de la tabla de los tiempos geológicos, en inglés, en las que podemos ver cómo ha cambiado la edad del límite K-Pg, y de muchos otros, a lo largo del tiempo. Izquierda: versión de 2008; centro: versión de agosto de 2012; derecha: versión más reciente, publicada en abril de 2023. Créditos: International Commission on Stratigraphy. Disponible para su descarga gratuita, incluidas las versiones previas traducidas.

¿Y de dónde procede esta curiosa contradicción que os acabo de comentar? Pues de que la Geología es una ciencia en continuo cambio, incluidas las edades a las que se produjeron algunos de los eventos. Si miramos la tabla de los tiempos geológicos del año 2008, la edad estimada para el límite K-Pg era de 65,5 millones de años, con un error de +-0,3 millones de años (es decir, 300.000 años arriba o abajo), antes de la actualidad. Sin embargo, cuando utilizamos la tabla de 2012, la edad estimada era de 66,0 millones de años, número que aún se mantiene en la versión más actualizada de la tabla publicada este mismo mes.

La siguiente pregunta que os estaréis haciendo es ¿y cómo sabemos esa edad tan precisa para los eventos geológicos? Pues gracias a los métodos de datación radiométrica que se basan en la desintegración radiactiva de los isótopos. Voy por partes con esto, que me estoy metiendo en el maravilloso mundo de la química.

Los átomos tienen un número particular de protones (partículas positivas) y neutrones (partículas neutras) en su núcleo, sobre las que orbitan una serie de electrones (partículas negativas). Sin embargo, hay algunos elementos que, aunque mantienen el mismo número de protones, tienen diferente número de neutrones en su núcleo, como el Carbono o el Uranio, que se conocen como isótopos. Pues muchos de esos isótopos tienen un núcleo inestable que tiende a desintegrarse con el tiempo, dando lugar a un isótopo hijo. Es lo que conocemos como radiactividad. Esa desintegración desde el isótopo inicial o isótopo padre al isótopo hijo sigue un ritmo constante, de tal manera que pasado un tiempo X tendremos la mitad del isótopo padre, al pasar ese mismo tiempo X tendremos la mitad de esa mitad, y así continuamente. A ese ritmo de decaimiento se le conoce como vida media. Y conociendo esa vida media de un elemento y pudiendo calcular en un material geológico la cantidad de isótopo hijo formado a partir del isótopo padre original, podemos saber su edad.

Modelo muy simplificado del decaimiento radiactivo del isótopo radiactivo de Uranio (U) en un elemento geológico que lo incluya en su composición química. Pasado el tiempo de desintegración (vida media), la mitad del isótopo padre se habrá transformado en el isótopo hijo (Plomo, Pb), proceso que se reproducirá de manera consecutiva.

Hay isótopos con vidas medias muy grandes que permiten datar con bastante fiabilidad materiales tan antiguos como la propia formación de nuestro planeta. Uno de los métodos radiométricos más utilizados es la relación entre el Uranio (isótopo padre) y el Plomo (isótopo hijo), conocida como datación U/Pb, que permite conocer la edad de materiales que se formaron hace más de 1 millón de años con márgenes de error de cientos de miles de años. Pero eso es ahora, porque la relación U/Pb es uno de los métodos de datación más antiguos empleados en Geología, por lo que las técnicas analíticas de medición isotópica han ido haciéndose cada vez más precisas, lo que ha provocado que se vayan corrigiendo las edades de los eventos geológicos de manera continua. Por ese motivo, cada año se publican versiones más novedosas y precisas de la tabla de los tiempos geológicos.

Vamos, que el equipo productor de la película se quedó con dataciones de hace más de 15 años y no se molestaron en comprobar las versiones más actualizadas. Pero también es cierto que 65 es un número más redondo y llamativo para un título que 66, salvo que seas fan de Iron Maiden (como yo) y empieces a tararear el estribillo de una canción a la que le falta un último 6 cada vez que tienes que explicar cuándo sucedió la última extinción masiva de la Tierra.

Para saber más:

Datación radiométrica
Cómo usar uranio para saber si un neandertal pintó en una cueva
Datación K-Ar y las edades de Marte

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 65, ¿un título acertado? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Zientziaren esparrua bezain zabala dugu William Bynum-ek 2012an argitaratutako Zientziaren historia txiki bat. Baita zientziaren ibilbidea bezain luzea: gauzak zenbatzen eta zeruak arakatzeari ekin zioten antzinako jakintsuetatik hasi, eta galaxien sakona aztertzen eta ordenagailu kuantikoak apailatzen ari diren espezialistetaraino. Infinituki txiki denaren eta baztergabe handi denaren arteko zer guztiak ditu ikergai zientziak, natura nola antolaturik dagoen jakiteko ahalegin etengabean. Zientziaren erdian eta muinean, gizakia: haren ingurua, haren jatorria, haren gorputza, haren behar eta nahi eta ajeak eta haien konponbide eta aurrerabideak. Horrek ematen dio batasuna zientziaren zabalari, loturik baitaude arlo guztiak: geologia eboluzioarekin, biologia fosilekin, optika, fisika eta kimika medikuntzarekin, eta horrela guztia guztiarekin, Big Bangetik guganaino.

Irudia: Zientziaren historia txiki bat liburuaren azala. (Iturria: UPV/EHU argitalpenak)

Ikergai ez ezik, ikertzaile ere badira gizakiak, eta hala ageri dira liburu hau osatzen duten istorioetan, beren izaera, inguru eta garaiaren gorabehera guztien gainetik lortuz pixkanakako aurrerapen xumeren bat zein bat-bateko aurkikuntza sekulako bat; aurrerabide horretan, hortxe antzinako gizabanakoen balentriak eta oraintsuko gizatalde zabalen makroproiektuak. Hori guztia biltzen du, bere txikian, hamabi hizkuntzatan plazaratu den liburu honek: zientzialari-pertsonaia biziak urratsez urrats munduaz jabetzeko bidean. Batera datoz hemen zientziaren historia eta zientzialarien istorioak, jakingarri eta gozagarri, txiki-handi guztioi kontatuak.

William F. Bynum (1943) medikuntzaren eta, oro har, zientziaren historialaria da, eta halako gaien dibulgatzaile ospetsua. Wellcome Trust Centre for the History of Medicine, University College London delakoan lan egin du bere ibilbide osoan. Medikuntzaren historia irakasten du Londresko UCLn. Roy Porter britainiar historialari ospetsuarekin kolaboratu zuen maiz.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Zientziaren historia txiki bat
• Egilea: Bynum, William
• ISBN: 978-84-9082-945-5
• Edizio mota: Cartoné
• Hizkuntza: Euskara
• Urtea: 2018
• Orrialdeak: 389 or.

Iturria:

Euskara, Kultura eta Nazioartekotzearen arloko Errektoretza, UPV/EHU argitalpenak, ZIO bilduma: Zientziaren historia txiki bat

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Los modelos de lenguaje extenso como ChatGPT ahora son lo suficientemente grandes como para comenzar a mostrar comportamientos sorprendentes e impredecibles.

Un artículo de Stephen Ornes para Quanta Magazine

¿Qué película describen estos emojis?

Esa pregunta fue una de las 204 tareas elegidas el año pasado para probar la capacidad de varios modelos de lenguaje extenso (LLM, por sus siglas en inglés), los motores computacionales detrás de los bots conversacionales de IA como ChatGPT. Los LLM más simples produjeron respuestas surrealistas. “La película es una película sobre un hombre que es un hombre que es un hombre”, comenzó uno. Los modelos de mediana complejidad se acercaron, aventurando Emoji: la película. Pero el modelo más complejo lo clavó al primer intento: Buscando a Nemo.

“A pesar de tratar de esperar sorpresas, me sorprenden las cosas que estos modelos pueden hacer”, afirma Ethan Dyer, científico informático de Google Research que ayudó a organizar la prueba. Es sorprendente porque estos modelos supuestamente tienen una directiva: aceptar una cadena de texto como entrada y predecir lo que viene a continuación, una y otra vez, basándose únicamente en estadísticas. Los informáticos habían anticipado que la ampliación mejoraría el rendimiento de las tareas conocidas, pero no esperaban que los modelos manejaran repentinamente tantas tareas nuevas e impredecibles.

Investigaciones recientes, como en la que trabajó Dyer, han revelado que los LLM pueden producir cientos de habilidades «emergentes», tareas que los modelos grandes pueden completar y los modelos más pequeños no, muchas de las cuales parecen tener poco que ver con el análisis de texto. Van desde multiplicar hasta la generación de código informático ejecutable y, aparentemente, la decodificación de películas basándose en emojis. Nuevos análisis sugieren que, para algunas tareas y algunos modelos, existe un umbral de complejidad más allá del cual la funcionalidad del modelo se dispara. (También sugieren un lado oscuro: a medida que aumentan en complejidad, algunos modelos revelan nuevos sesgos e inexactitudes en sus respuestas).

“Que los modelos de lenguaje puedan hacer este tipo de cosas nunca se discutió en ninguna literatura que yo conozca”, afirma Rishi Bommasani, científico informático de la Universidad de Stanford. El año pasado ayudó a compilar una lista de docenas de comportamientos emergentes, incluidos varios identificados en el proyecto de Dyer. Esa lista sigue creciendo.

Ahora, los investigadores se eesfuerzan en no solo identificar habilidades emergentes adicionales, sino también en descubrir por qué y cómo ocurren; en esencia, para tratar de predecir la imprevisibilidad. Comprender la emergencia podría revelar respuestas a preguntas profundas sobre la IA y el aprendizaje automático en general, como si los modelos complejos de verdad están haciendo algo nuevo o solo se están volviendo realmente buenos en estadística. También podría ayudar a los investigadores a aprovechar los beneficios potenciales y reducir los riesgos emergentes.

“No sabemos cómo predecir en qué tipo de aplicación va a surgir la capacidad de hacer daño, ya sea gradualmente o de manera impredecible”, asegura Deep Ganguli, un científico informático de la startup de IA Anthropic.

La emergencia de la emergencia

Biólogas, físicas, ecologistas y otras personas de ciencia utilizan el término «emergente» para describir comportamientos colectivos autoorganizados que aparecen cuando una gran colección de cosas actúa como una sola. Las combinaciones de átomos sin vida dan lugar a células vivas; las moléculas de agua crean olas; las bandadas de estorninos surcan el cielo formando patrones cambiantes pero identificables; las células hacen que los músculos se muevan y los corazones latan. Fundamentalmente las habilidades emergentes aparecen en sistemas que involucran muchos componentes individuales. Pero los investigadores solo han podido documentar recientemente estas habilidades en los LLM, al alcanzar estos modelos tamaños enormes.

Los modelos de lenguaje han existido durante décadas. Hasta hace unos cinco años los más potentes se basaban en lo que se denomina red neuronal recurrente. Básicamente, toman una cadena de texto y predicen cuál será la siguiente palabra. Lo que hace que un modelo sea «recurrente» es que aprende de su propio resultado: sus predicciones retroalimentan la red para mejorar el rendimiento futuro.

En 2017 los investigadores de Google Brain introdujeron un nuevo tipo de arquitectura llamada transformador. Mientras que una red recurrente analiza una oración palabra por palabra, el transformador procesa todas las palabras al mismo tiempo. Esto significa que los transformadores pueden procesar grandes cuerpos de texto en paralelo.

Los transformadores permitieron una rápida ampliación de la complejidad de los modelos de lenguaje al aumentar la cantidad de parámetros en el modelo, así como otros factores. Los parámetros se pueden considerar como conexiones entre palabras, y los modelos mejoran ajustando estas conexiones a medida que avanzan en el texto durante el entrenamiento. Cuantos más parámetros haya en un modelo con más precisión podrá hacer conexiones y más cerca estará de imitar aceptablemente el lenguaje humano. Como era de esperar, un análisis de 2020 realizado por investigadores de OpenAI encontró que los modelos mejoran en precisión y capacidad a medida que se amplían.

Pero el debut de los LLM también trajo algo realmente inesperado. Muchas cosas. Con la llegada de modelos como GPT-3, que tiene 175.000 millones de parámetros, o PaLM de Google, que se puede alcanzar hasta los 540.000 millones, los usuarios comenzaron a describir más y más comportamientos emergentes. Un ingeniero de DeepMind incluso informó que pudo convencer a ChatGPT de que era una terminal de Linux y logró que ejecutara un código matemático simple para calcular los primeros 10 números primos. Sorprendentemente, pudo terminar la tarea más rápido que el mismo código ejecutado en una máquina Linux real.

Al igual que con la tarea con emojis para la película, los investigadores no tenían motivos para pensar que un modelo de lenguaje construido para predecir texto imitaría de manera convincente una terminal de ordenador. Muchos de estos comportamientos emergentes ilustran el aprendizaje de «cero intentos» o «pocos intentos», que describe la capacidad de un LLM para resolver problemas que nunca, o rara vez, ha visto antes. Este ha sido un objetivo durante mucho tiempo en la investigación en inteligencia artificial, afirma Ganguli. Al mostrar que GPT-3 podía resolver problemas sin ningún dato de entrenamiento explícito en una configuración de cero intentos, afirma, «me llevó a dejar lo que estaba haciendo e involucrarme más».

No estaba solo. Una gran cantidad de investigadores, detectando que los primeros indicios de que los LLM podrían ir más allá de las limitaciones de sus datos de entrenamiento, se esfuerzan por comprender mejor qué aspecto tiene la emergencia y cómo sucede. El primer paso fue documentarlo a fondo.

Más allá de la imitación

En 2020, Dyer y otros en Google Research predijeron que los LLM tendrían efectos transformadores, pero cuáles serían esos efectos seguía siendo una pregunta abierta. Así que le pidieron a la comunidad de investigación que proporcionara ejemplos de tareas difíciles y diversas para trazar los límites exteriores de lo que podría hacer un LLM. Este esfuerzo se denominó proyecto Beyond the Imitation Game Benchmark (BIG-bench), tomando como el nombre como referencia el del «juego de imitación» de Alan Turing, una prueba para ver si una computadora podría responder preguntas de una manera convincentemente humana. (Esto más tarde se conocería como la prueba de Turing). El grupo estaba especialmente interesado en ejemplos en los que los LLM habían adquirido repentinamente nuevas habilidades que no habían existido antes en absoluto.

“Cómo entendemos estas transiciones bruscas es una gran pregunta de investigación”, afirma Dyer.

Como era de esperar, en algunas tareas el rendimiento de un modelo mejoró de manera gradual y predecible a medida que aumentaba la complejidad. Y en otras tareas, aumentar la cantidad de parámetros no produjo ninguna mejora. Pero para aproximadamente el 5% de las tareas los investigadores encontraron lo que llamaron «avances»: saltos rápidos y dramáticos en el rendimiento en una escala con umbral. Ese umbral variaba según la tarea y el modelo.

Por ejemplo, los modelos con relativamente pocos parámetros, solo unos pocos millones, no pudieron completar con éxito problemas de suma de tres dígitos o multiplicación de dos dígitos; pero para decenas de miles de millones de parámetros, la precisión se disparaba en algunos modelos. Ocurrieron saltos similares para otras tareas, incluida la decodificación del Alfabeto Fonético Internacional, reordenar las letras de una palabra, identificar contenido ofensivo en párrafos de Hinglish (una combinación de hindi e inglés) y generar un equivalente en inglés similar a los refranes en suajili.

Pero los investigadores se dieron cuenta rápidamente de que la complejidad del modelo no era el único factor determinante. Algunas habilidades inesperadas podían obtenerse de modelos más pequeños con menos parámetros, o entrenarse en conjuntos de datos más pequeños, si los datos eran de una calidad lo suficientemente alta. Además, la forma en la que se redactaba una consulta influía en la precisión de la respuesta del modelo. Cuando Dyer y sus colegas plantearon la tarea con emojis para la película utilizando un formato de opción múltiple, por ejemplo, la mejora de la precisión fue menos un salto repentino y más un aumento gradual con mayor complejidad. Y el año pasado, en un artículo presentado en NeurIPS, la reunión más importante del campo, los investigadores de Google Brain demostraron cómo un modelo entrenado (prompted) para explicarse (una capacidad llamada razonamiento en cadena de pensamiento) podía resolver correctamente un problema matemático verbal, mientras que el mismo el modelo sin ese entrenamiento no podía.

Yi Tay, un científico de Google Brain que trabajó en la investigación sistemática de los avances, señala un trabajo reciente que sugiere que la cadena de pensamiento cambia las curvas de escalado y, por lo tanto, el punto donde ocurre la emergencia. En su artículo de NeurIPS, los investigadores de Google demostraron que el uso de entrenamientos de cadena de pensamiento podía provocar comportamientos emergentes no identificados en el estudio BIG-bench. Tales entrenamientos, que le piden al modelo que explique su razonamiento, pueden ayudar a los investigadores a comenzar a investigar por qué aparece la emergencia en primer lugar.

Hallazgos recientes como estos sugieren al menos dos posibilidades de por qué ocurre la emergencia, afirma Ellie Pavlick, científica informática de la Universidad de Brown que estudia modelos computacionales de lenguaje. Una es que, como sugieren las comparaciones con los sistemas biológicos, los modelos más grandes realmente obtienen nuevas habilidades de forma espontánea. “Es muy posible que el modelo haya aprendido algo fundamentalmente nuevo y diferente que no tenía con un tamaño más pequeño”, dijo. «Eso es lo que todos esperamos que sea el caso, que se produzca un cambio fundamental que ocurre cuando se amplían los modelos».

La otra posibilidad, menos sensacional, afirma, es que lo que parece ser emergente pueda ser, en cambio, la culminación de un proceso interno impulsado por la estadística que funciona a través de un razonamiento tipo cadena de pensamiento. Los LLM grandes pueden simplemente estar aprendiendo heurísticas que están fuera del alcance de aquellos con menos parámetros o con datos de menor calidad.

Pero, añade, descubrir cuál de esas explicaciones es más probable depende de una mejor comprensión de cómo funcionan en realidad los LLM. “Dado que no sabemos cómo funcionan debajo del capó, no podemos decir cuál de esas cosas está sucediendo”.

Capacidades impredecibles y trampas

Hay un problema obvio al pedirles a estos modelos que se expliquen: son mentirosos notorios. “Nos apoyamos cada vez más en estos modelos para hacer el trabajo básico”, afirma Ganguli, “pero no confío en ellos y ya está. Compruebo su trabajo.” Como uno de los muchos ejemplos divertidos, en febrero Google presentó su chatbot de IA, Bard. La publicación del blog que anuncia la nueva herramienta muestra a Bard cometiendo un error de hecho.

La emergencia conduce a la imprevisibilidad, y la imprevisibilidad, que parece aumentar con la escala, dificulta que los investigadores anticipen las consecuencias del uso generalizado.

“Es difícil saber de antemano cómo se usarán o implementarán estos modelos”, afirma Ganguli. “Y para estudiar fenómenos emergentes debes tener un caso en mente, y no sabrás hasta que estudies la influencia de la escala qué capacidades o limitaciones pueden surgir”.

En un análisis de LLMs publicado en junio pasado los investigadores de Anthropic estudiaron si los modelos muestran ciertos tipos de prejuicios raciales o sociales, no muy diferentes a los encontrados anteriormente en algoritmos no basados en LLM que se utilizan para predecir qué personas con antecedentes cometerán probablemente otro delito. Ese estudio se inspiró en una aparente paradoja relacionada directamente con la emergencia: a medida que los modelos mejoran su rendimiento cuando se amplían, también pueden aumentar la probabilidad de fenómenos impredecibles, incluidos aquellos que podrían conducir a sesgos o perjuicios.

“Ciertos comportamientos dañinos surgen abruptamente en algunos modelos”, afirma Ganguli. Cita un análisis reciente de LLMs, conocido como el punto de referencia BBQ, que mostró que el sesgo social surge con las cantidades enormes de parámetros. “Los modelos más grandes se vuelven abruptamente más sesgados”. No abordar ese riesgo, recalca, podría poner en peligro a los sujetos de estos modelos.

Pero ofrece un contrapunto: cuando los investigadores simplemente le dijeron al modelo que no se basara en estereotipos o sesgos sociales, literalmente escribiendo esas instrucciones, el modelo estaba menos sesgado en sus predicciones y respuestas. Esto sugiere que algunas propiedades emergentes también podrían usarse para reducir el sesgo. En un artículo publicado en febrero, el equipo de Anthropic informó sobre un nuevo modo de «autocorrección moral», en el que el usuario solicita al programa que sea útil, honesto e inofensivo.

La emergencia, afirma Ganguli, revela tanto un potencial sorprendente como un riesgo impredecible. Las aplicaciones de estos grandes LLMs ya están proliferando, por lo que una mejor comprensión de esa interacción ayudará a aprovechar la diversidad de habilidades de los modelos lingüísticos.

“Estamos estudiando cómo las personas usan realmente estos sistemas”, añade Ganguli. Pero esos usuarios también están jugueteando, constantemente. “Pasamos mucho tiempo conversando con nuestros modelos”, asegura, “y ahí es donde comienzas a tener una buena intuición sobre la confianza, o la falta de ella”.

 

El artículo original, The Unpredictable Abilities Emerging From Large AI Models, se publicó el 16 de marzo de 2023 en Quanta Magazine. Cuaderno de Cultura Científica tiene un acuerdo de distribución en castellano con Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo Las impredecibles capacidades emergentes en grandes modelos de IA se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez

Intuizio hutsez, denok dakigu zeri buruz ari garen kulturaz ari garenean. Alabaina, definitzeko kontzeptu zaila da, baita antropologoentzat ere, prozesu eta elementu abstraktua baita. Bitxiki, biologoek eta zoologoek gizakiaren kasuan ezinezkoa dirudien horretan dihardute inoiz baino gehiago, baina animaliei aplikaturik.

Kulturaren definizio unibertsal eta baliozko baten faltan, egiteko konplexua da animaliek kultura ba ote duten zehaztea, baina gizakia ez diren animalietan kultura definitu eta topatu nahian dabiltza hainbat ikerketa-talde. Etorkizun handiko ikerketa-esparrua zabaldu da galdera horren baitan, eta hainbat azterketak emaitza interesgarriak lortu dituzte jada. Orduan, ba al dute kultura animaliek? Eta zer hartzen da kulturatzat animalietan?

1. irudia: kultura, seguruenik, ez da hain arraroan animalietan, froga esperimental sendoak falta badira ere. Kulturaren aldeko kasurik sendoena manipulazio esperimentalerako joera handiena duten espezieetan dago, gizakiak ez diren primateetan baino gehiago. (Argazkia: Kev – Pixabay lizentziapean. Iturria:  pixabay.com)

Kulturaren definizio ugari plazaratu dira gaur egunera arte, baina bat berak ere ez du lortu biak, antropologoak eta biologoak, asetzea. Izan ere, desadostasun horiek guztiak oinarrizko adiezin batetik datoz: gizakiarena soilik al da kultura? Edo animaliek ere izan dezakete kulturaren zantzurik? Kulturaren definiziotzat onartzen denaren arabera, gizakia izan daiteke kulturala den animalia bakarra, edo kontrara, animalia talde ugaritan begiztatu den prozesua izan liteke. Hala, ikerketa-esparru honetan iritzi-aniztasun handia dago; espektroaren polo batean ditugu antropologo batzuk, zeinak ziurtatzen duten kultura ezin dela existitu hizkuntza, politika edota moralik gabe. Beste aldean, berriz, Carles Lunsdem eta Edward O.  Wilson bezalako biologoak daude, eta haien iritziz, 10.000 animalia espeziek baino gehiagok izan ditzakete kulturaren zantzuak, baita zenbait bakteriok ere.

Noski, gizakiaren kulturaz ari garenean, literaturaz, arteaz, historiaz eta abarrez pentsatzen dugu, eta irizpide horiek ez dira baliozkoak beste inongo espezieentzat. Gizakiaren konplexutasun kulturala ezin da beste edozein animalia espeziek izan dezakeen kulturarekin alderatu, baina gakoa da kulturak ez duela hain konplexua izan beharrik kulturatzat hartu ahal izan dadin. Hala, animalien kulturaren ikerketan, kulturatzat ulertzen da indibiduo batek bere baitan ez duen eta bere kabuz lortu ezin duen jakintza. Hau da, genetikoki transmititzen diren jarrerak edota jakintza, eta norberak bakarrik eskuratu dezakeen informazioa alde batera utzita, kideen artean irakasten diren jarreren multzoa da kultura. Definizio horri adi begiratzen badiogu, elementu garrantzitsu bat hautemango dugu; animalia espezieek, kulturaduntzat  hartu daitezen, bete behar duten irizpide bat: kideen artean informazioa transmititzeko gai izan behar dutela; hau da, ikasketa soziala izan behar dutela.

Gaur egunera arte, ornodun klase guztietan identifikatu da ikasketa sozialaren bidezko kulturaren transmisioa, bai eta ornogabe batzuetan ere, intsektuetan gehienbat. Ikasketa sozialaren bidez, animalia-espezie batzuek jarrera berriak ikasten eta barneratzen dituzte, beren taldekideak behatuz eta imitatuz. Hala, ikasketa soziala duten espezieak gai dira belaunaldiz belaunaldi edota indibiduoz indibiduo informazio jakin bat transmititzeko, hala nola ehizatzeko teknikak, harrapakariak saihesteko moduak, edota bikotea aukeratzeko irizpideak. Eta hori guztia har daiteke kulturatzat.

Animalien kulturaren lehen ebidentzia zientifiko esanguratsuak XIX. mendearen erdialdean lortu ziren. Urte horietan lehen aldiz identifikatu ziren dialektoak txorien kantuetan, kantu horietan ikasketa soziala frogatu zen esperimentalki, eta makakoek elikagaiak prozesatzeko teknika bereziak dituztela ere jakin zen. Geroztik, animaliek kultura dutelako ebidentziak era esponentzialean ugaritu dira, eta aurkikuntzen puntu gorenean gaude gaur egun. Espezie batzuk besteak baino gehiago ikertu dira kulturaren ikuspuntutik, beren biologia dela eta, erraz sumatzen baita kultura konplexuagoak izan ditzaketela. Horren adibide dira, besteak beste, animalia migratzaileak. Izan ere, nola ikasten dute animalia migratzaileek halako bidaia luzeak gauzatzen, eta urtero errepikatzen?

2. irudia: aurkikuntza berriek iradokitzen dute, giza kultura konplexuak sortzen dituen prozesuen antzekoak eman daitezkeela gizakiez osatu gabe dauden gizarteetan. (Argazkia: Maren G. Bergmann – Pixabay lizentziapean. Iturria:  pixabay.com)

Gutxi gorabehera, hegaztien 2.000 espezie migratzaileak dira munduan, eta hemisferioaren punta batetik besterako bidaiak egiteko gai dira, elikatze- eta umatze-eremuen artean. Ikusi izan da kide gazteenek beren guraso edota taldeko kideek lagunduta egiten dituztela beren lehen migrazioak, ibilbideak ongi ikas ditzaten. Aurkikuntza horiek, beraz, argi erakusten dute kulturaren transmisioa gertatzen dela espezie horietako kideen artean. Xibarta eta balea kumeek ere amak gidaturik egiten dituzte lehen bidaia luzeak, eta bizitza osorako ikasten dituzte migrazio-ibilbide horiek. Eskala txikiagoan, hainbat arrain-espezietan ere frogatu da kideek elkarri irakasten dizkiotela bideak, jakintzaren transmisioren bidez.

Kultura konplexuen beste zantzu bat komunikazio eta bokalizazioak dira, eta berriz, hegaztiak eta baleak dira gehien ikertu direnak. Izatez, kulturaren transmisioaren lehenengo ebidentzietako bat hegaztien arteko komunikazioaren inguruan aurkitu zen, ikusi baitzen, hegaztiek, zein eremutakoak izan, halako dialektoa erabiltzen zutela. Abestien arteko alde horiek ikasketa sozialaren ondoriozkoak zirela frogatu zen. Baleen kasuan, ebidentziak ez dira horren argiak hainbat arrazoirengatik, besteak beste, baleen bokalizazioak grabatzea konplexuagoa delako. Hala eta guztiz ere, argi dago baleen kantuak osagai kultural gisa transmititzen direla, aldatu egiten direlako denboran eta espazioan.

Ezin da ahaztu, halere, gizakiok perspektiba subjektibo batetik epaitzen ditugula gainontzeko animaliak, eta errazagoa suertatzen zaigula gure jarreren antzekoak dituztenak identifikatu eta ulertzea, hegaztien eta baleen kantuen kasuan ikusi denez. Baina migrazio-ibilbideez eta komunikazio-moduez gain, animaliek beste hainbat prozesu partekatzen eta ikasten dituzte kulturaren bidez; ehiza- eta elikatze-estrategiak, elikagaien prozesamendua, harrapariei nola alde egin eta beste hainbat teknika ere ikasten dituzte animaliek beren kideengandik, betiere ikasketa soziala erabilita. Oraindik ikerketa askoren beharrean dagoen biologiaren eta jarreraren esparrua da animalien kultura, baina espezie eta prozesu gehiagoren ebidentziak biltzen diren heinean, gai zirraragarri horrek gaur zintzilik dauden galderei erantzuna ematea espero da.

Erreferentzia bibliografikoak:

Whiten, Andrew (2019). Cultural Evolution in Animals. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 50, 27–48. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-110218-025040

Laland, Kevin N., eta Hoppitt, William (2003). Do animals have culture? Evolutionary Anthropology: Issues, News, and Reviews, 12 (3), 150–159. DOI: https://doi.org/10.1002/evan.10111

Egileaz:

Irati Diez Virto Biologian graduatu zen UPV/EHUn eta unibertsitate berean Biodibertsitate, Funtzionamendu eta Ekosistemen Gestioa Masterra egin zuen.

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El botánico y artista holandés Pieter Merkus Lambertus Tammes (1903-1980) descubrió que los granos de polen que son casi esféricos poseen pequeños poros distribuidos de manera que parecen distanciados lo más posible los unos de los otros.

Granos de polen de varias especies ampliados mediante un microscopio electrónico de barrido. Fuente: Wikimedia Commons.

 

En 1930, como parte de su tesis doctoral, publicó sus investigaciones sobre este tema. En este trabajo el botánico se preguntaba sobre cuál era la manera de distribuir n puntos sobre una esfera, de manera que la menor de las distancias entre ellos fuera la mayor posible. Esta cuestión pronto pasó al mundo matemático como el problema de Tammes.

La primera idea

Una idea natural es, probablemente, pensar en colocar los puntos en los vértices de un poliedro regular inscrito en la esfera, es decir, un tetraedro si n = 4, un octaedro si n = 6, un cubo si n = 8, un icosaedro si n = 12 o un dodecaedro si n = 20.

Surgen inmediatamente dos preguntas: como sólo existen estos cinco poliedros regulares (convexos), ¿qué sucede para otros valores de n? Además, para los cinco casos nombrados, ¿el poliedro regular inscrito proporciona la solución óptima buscada?

Este problema se conoce también como el problema de los dictadores enemigos ya que, si quisieran repartirse la Tierra (si se considera que el territorio de un dictador está formado por los puntos de la esfera situados más cerca de él que de cualquier otro dictador), ¡desearían estar lo más alejados los unos de los otros para obtener regiones mayores!

El problema de Tammes equivale al problema de empaquetamiento de esferas, es decir, la cuestión de encontrar el mayor diámetro para n círculos iguales que pueden situarse sobre una esfera sin superponerse.

Las aplicaciones de este problema son numerosas. Por ejemplo, en biología, podría ayudar a describir el autoensamblaje en virus esféricos (como el virus del mosaico del tabaco, el SARS-CoV-2, etc.).

Virus esférico SARS-CoV-2. Fuente: Wikimedia Commons.

 

En química, el modelo VSEPR postula que los pares de electrones de valencia (bolas) alrededor de un átomo se repelen mutuamente; adoptan entonces una disposición espacial que minimiza esta repulsión y maximiza la distancia entre esas bolas. Así, este modelo es consistente con la solución al problema de Tammes.

Muchas personas se han dedicado a estudiar este problema que, a fecha de hoy, está resuelto para los n menores o iguales a 14 y para n = 24.

Los casos conocidos

Recordemos que la intersección de una esfera con un plano que contiene a su centro genera una circunferencia máxima (y un círculo máximo) sobre la superficie de la esfera. La distancia entre dos puntos de la esfera, unidos por un arco de circunferencia máxima, es la menor entre ambos y se llama distancia ortodrómica.

El problema de Tammes busca maximizar la menor de las distancias ortodrómicas entre n puntos de una esfera.

Para n = 2, la solución es obvia: los dos puntos deben ser diametralmente opuestos.

Si n = 3, la solución al problema de Tammes es un triángulo equilátero inscrito en un círculo máximo de la esfera.

Para n = 4, 6 y 12 puntos, las soluciones son las que admiten más simetrías: los poliedros regulares con, respectivamente, 4, 6 y 12 vértices, es decir, los tetraedros regulares inscritos en la esfera, los octaedros y los icosaedros.

El geómetra húngaro Laszlo Fejes Tóth fue quien resolvió los casos n = 3, 4, 6 y 12.

Para n = 5 existen varias configuraciones que proporcionan la solución óptima, y, además, esa distancia máxima buscada es la misma que la del caso de n = 6.

Para n = 8, los ocho vértices de un cubo inscrito en la esfera no proporcionan la distancia óptima. La solución no es única, y la mejor disposición es un la de un antiprisma cuadrado.

En 1951, los matemáticos Kurt Schütte y Bartel Leendert van der Waerden resolvieron los casos para n = 5, 7, 8 y 9.

En 1963, el geómetra Ludwik Danzer encontró la solución para n = 10 y 11.

Raphael M. Robinson resolvió el caso n = 24 en 1961. Los casos n = 13 y 14 fueron resueltos por Oleg R. Musin y Alexey S. Tarasov en 2015; enumeraron las posibles configuraciones con ayuda de un ordenador.

Hay soluciones propuestas para muchos otros casos… pero aún son solo conjeturas.

 

Referencias

• L. Danzer, Finite point-sets on S2 with minimum distance as large as possible, Discr. Math. 60 (1986) 3-66.
• L. Fejes Tóth, Über die Abschätzung des kürzesten Abstandes zweier Punkte eines auf einer Kugelfläche liegenden Punktsystems, Jber. Deutch. Math. Verein. 53 (1943) 66-68.
• P. Legrand, Le problème de Tammes, APMEP, 10 de julio de 2012.
• O. R. Musin and A. S. Tarasov, The Tammes problem for N=14, Experimental Mathematics 24 (2015) 460-468, arXiv:1410.2536 [math.MG].
• H. Pfoertner, Arrangement of points on a sphere. Visualization of the best known solutions of the Tammes problem, Engine Monitoring.
• R.M. Robinson, Arrangement of 24 circles on a sphere, Math. Annalen 144 (1961) 17-48.
• K. Schütte and B. L. van der Waerden, Auf welcher Kugel haben 5, 6, 7, 8 oder 9 Punkte mit Mindestabstand Eins Platz?, Math. Annalen 123 (1951) 96-124.
• N. J. A. Sloane, Spherical Codes. Nice arrangements of points on a sphere in various dimensions, Neil J. A. Sloane: Home Page.
• P. M. L. Tammes, On the origin of number and arrangement of the places of exit on the surface of pollen-grains, Recueil Des Travaux Botaniques Néerlandais 27, 1930.

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y colaboradora asidua en ZTFNews, el blog de la Facultad de Ciencia y Tecnología de esta universidad

El artículo El problema de Tammes se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Blanca Martínez

Gizakiok zenbait minerali eman diegun erabilerari buruz hitz egiten has nezake artikulu hau, hala nola silexari (SiO2) edo obsidianari (beira bolkanikoa) eman diegunari buruz; izan ere, gure historiako pasarte batzuetan arma zorrotz eta ebakitzaile gisa baliatu ditugu. Dena den, alderdi bitxiago bati helduko diot, eta, beharbada, mineral batzuen beste alderdi tristeago bati: gizakion osasunerako duten benetako arriskuari. Nahiz eta haien propietate kaltegarriez jabetzeko izan dugun modua ez den atseginena izan, nolabait esatearren.

Mineralen propietate deigarrienetako bat kolorea da. Koloreek mineralak biltzera eta aukeratzera eraman gaituzte historian zehar. Distiratsuenak bildu ditugu (deigarrienak iruditu zaizkigulako), hauts fin bihurtu arte txikitu ditugu eta pigmentu gisa baliatu ditugu koipe, ur edo olioren batekin nahastu ostean. Baina ez ditugu objektuak, ehunak edo gure etxeetako hormak pintatzeko erabili bakarrik, gure gorputzak apaintzeko ere erabili ditugu.

1. irudia: kaltzita (zuri kolorekoa) duen galenazko kristala (gris metaliko kolorekoa), kareharriaren (marroi argi kolorekoa) gainean, Kantabrian. (Iturria: Cuaderno de Cultura Científica)

Jarriko dudan lehen adibidea galena da: berun sulfuro bat da (PbS), zeina ehotzean beltz distiratsu koloreko hauts bihurtzen den. Antzinako egiptoarrek erabili zuten begiak nabarmentzeko, kohl izeneko teknika ospetsua erabiliz. Batez ere eguzkitik babesteko erabiltzen zuten, eta, ondoren, erlijio kontu bihurtu zen. Dena den, arazo bat zegoen: beruna toxikoa da gizakiarentzat, eta haren eraginpean denbora luzean jartzeak intoxikatu egiten gaitu. Kasu okerrenetan, heriotzara eraman gaitzake.

2. irudia: zinabrioz (gorri distiratsu kolorekoa) betetako andela, merkurio natiboarekin (esfera gris txiki distiratsuak), Almadengo meatze galeria baten horman (Ciudad Real). (Iturria: León-Higueras, P. et. al.)

Gorria beste kolore deigarri bat da, gure errepresentazio artistiko guztietan erabili duguna: labarretako pinturetatik hasi eta gaur egunera arte, makillaje gisa ere erabili dugu. Hauts bilakatzean gorri oso distiratsua bilakatzen den mineraletako bat zinabrioa da. Merkurio sulfuroa (HgS) Erromatar Inperioan, antzinako txinatarrek eta Errenazimentuko Frantzian erabili zuten, ezpainak margotzeko eta masailei bermiloi tonu polit bat emateko. Egun, badakigu merkurioa ere kaltegarria dela gure osasunerako, baina imajina ezazue zenbat heriotza eragingo zituen makillaje eder hark antzina.

Eta nola geratzen da bermiloi tonu hori hobekien? Hori da, azal argi eta zurixka baten gainean, jakina. Horretarako ere bazegoen konponbiderik: berun-zuria, Erdi Aroaren amaieran eta Errenazimentuan asko erabiltzen zuten kosmetiko bat. Zerusita izeneko berunezko karbonato batetik (PbCO3) manufakturatutako produktu bat zen. Ozpinarekin tratatzen zen eta urarekin nahasten zen, behin txikitu eta hauts bihurtu ondoren, aurpegian zehar makillaje zuri bat bezala emateko orea sortzeko. Beste behin, beruna gure gorputzari eragiten.

3. irudia: asbestozko zuntz zurixkak (tremolita minerala) mika moskutarraren gainean, Hebridak (Erresuma Batua). (Argazkia: Aram Dulyan – domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia Commons)

Baina ez naiz soilik industria kosmetikoan baliatutako mineralez mintzatuko. Eraikuntzan, aspalditik, amiantoa erabili izan da isolatzaile gisa (asbesto izenez ere ezagutzen da). Asbestoa, berez, anfibolen eta serpentinen taldeko mineral batzuk dira. Horien ezaugarriak honako hauek dira: batetik, modu naturalean kristalizatuta agertzen dira, zuntz elastiko eta malgu forman; bestetik, oso erraz bereizten dira eta oso erraz maneiatzen dira eraikuntzako materialen arteko espazioak betetzen dituzten ehunak eta sareak osatzeko. Arazoa da zuntz txiki horiek manipulatzean gizakien biriketara irits daitezkeela arnastearen bidez, eta hantura eta arnas gaixotasun oso larriak eragin ditzaketela, bai eta biriketako minbizia ere, denbora luzez haren eraginpean jartzeagatik.

Meatzaritzak ere bazituen bere arriskuak. Arnas bideak babesteko inolako neurririk gabe ikatza ateratzearen ondorioz, meatzariek kristal oso txikiz osatutako hautsa arnasten zuten. Kristal horiek biriketan geratzen zitzaizkien, eta horrek hanturazko gaixotasun bat eragiten zien, normalean “birika beltza” deitzen zaiona. Gaixotasunak heriotza ekar zezakeen. Era berean, kuartzoa (SiO2) ateratzean haren partikula mikrometrikoak (1 mikra = 0,001 milimetro) arnasteak ere biriketako gaixotasun bat eragiten zuen: silikosia. Eta horrek ere ez zuen amaiera zoriontsurik.

Amaierarako utzi ditut titulua irakurtzean burura etorriko zitzaizkizuen mineralak: erradioaktiboak. Mineral erradioaktibo nagusiak konposizioan uranioa dutenak dira, uraninita kasu (UO2). Arriskua, ordea, ez dago uranioan berez, haren deskonposizio erradioaktiboan eta bere produktu batean baizik, hots, radon delakoan (Rn). Gas bat da, kolorerik eta usainik gabekoa, eta modu naturalean agertzen da konposizioan uranioa duten mineraletan, hala nola granitoan. Gas erradioaktibo hori atmosferan askatzen da, eta gaizki aireztatutako eremuetan pila daiteke, sotoetan edo garajeetan kasu, haiek eraikitzeko horrelako harriak baliatzen baitira. Gas hori arnasten badugu, baliteke gure biriken barruan deskonposizio erradioaktibo bat eragitea, eta horrek hainbat minbizi mota sor ditzake.

Pentsatzen dut inkontzientetzat hartuko nauzuela orain esaten badizuet nire mineralen bilduman, nire logelako apal batzuetan, Kantabriako galena ale batzuk, Alacanteko asbesto motako anfibol pare bat eta Almadengo zinabrio lagin txiki bat ditudala. Baina, berez, mineral horiek ez dira arriskutsuak. Arretaz irakurri baduzue, ohartuko zineten, une oro, mineral horiek txikitu ostean ateratzen den hautsaren eraginpean jartzeaz hitz egin dudala. Hau da, manipulatzen ditugunean soilik bihurtzen direla kaltegarri, ez egoera naturalean daudenean. Antzeko zerbait gertatzen da erradioaktiboen kasuan ere: haiek deskonposatzean ateratzen den gasa espazio itxietan pilatzen denean soilik dago arriskua. Ondo aireztatutako lekuetan, airean dagoen radon kopurua ez da aintzat hartzeko modukoa. Beraz, honako hau ikasi behar dugu: kontu handiz ibili behar dugu mineralak prozesatzean, eta, batez ere, zer konposizio duten jakin behar dugu manipulatu aurretik.

Egileaz:

Blanca María Martínez (@BlancaMG4) Geologian doktorea da, Aranzadi Zientzia Elkarteko ikertzailea eta EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Geologia Saileko laguntzailea.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2023ko urtarrilaren 19an: ¿Minerales que matan?

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Imagen: StockSnap / Pixabay

Nunca es tarde para empezar a realizar ejercicio físico. Los beneficios para la salud que tiene la práctica de actividad física frecuente son claros y numerosos: aumento de la esperanza de vida, disminución del riesgo de sufrir diabetes, obesidad, enfermedades cardiovasculares, diferentes tipos de cáncer y otras muchas enfermedades, mejora de la salud mental…

Sin embargo, las personas que se deciden a tener una vida más activa y comienzan a practicar o retoman un deporte o cualquier otra actividad física se enfrentan a menudo con un fenómeno biológico que puede echarles para atrás en su iniciativa: las temidas agujetas, también conocidas como «mialgia diferida» o «dolor muscular de aparición tardía».

Prácticamente todo el mundo ha experimentado el dolor típico de las agujetas en algún momento de su vida y, a pesar de ello, las causas detrás siguen sin estar del todo claras. Es una situación muy similar a lo que ocurre con la frecuente somnolencia tras una comida pesada, existen varias hipótesis que intentan explicarlo, pero las pruebas científicas al respecto son limitadas por la escasez de estudios. Las curiosidades del cuerpo humano no son, lógicamente, una prioridad en el terreno de la investigación médica.

Normalmente, las agujetas tardan en aparecer entre 12 y 72 horas tras el ejercicio físico que lo desencadena y el máximo nivel de dolor se presenta entre uno y tres días. Los ejercicios excéntricos como las sentadillas o bajar escaleras, en los que se estiran los músculos mientras existe contracción, son los que inducen agujetas con mayor frecuencia porque alteran más el músculo y el tejido conectivo de alrededor. 

Durante mucho tiempo, se creyó que el principal mecanismo involucrado en las agujetas era la formación y acumulación de cristales de ácido láctico en el músculo, como consecuencia de un metabolismo anaeróbico (en el que no se emplea oxígeno). Sin embargo, un hecho clave descarta esta hipótesis: el ácido láctico se acumula rápidamente con un ejercicio físico intenso, pero desaparece en torno a una hora después. Por tanto, los cristales de esta molécula no pueden ser los responsables de las agujetas, que aparecen de forma mucho más tardía.

En la actualidad, la hipótesis con mayor respaldo científico y más aceptada entre los investigadores sostiene que las agujetas tienen su origen en las microrroturas de las fibras musculares provocadas por daños mecánicos. Así, cuando una persona realiza una actividad física a la que sus músculos no están habituados se producen diminutas lesiones (y, como consecuencia, alteraciones metabólicas) en las células musculares incapaces de aguantar ese nivel de ejercicio. No obstante, estas lesiones no causan inmediatamente dolor, ya que las agujetas tardan en aparecer, sino que lo provocan de forma más tardía a través de un proceso inflamatorio. 

Debido al número limitado de estudios, no está todavía muy claro qué tratamientos son efectivos para aliviar las agujetas y limitar su duración. Se han evaluado algunos complementos dietéticos (preparados proteicos, taurina, ácidos grasos omega-3, curcumina, D-ribosa, L-glutamina…), fármacos antiinflamatorios, masajes, duchas o baños fríos, descanso y prendas de compresión con algunos indicios de efectividad, aunque con una certeza científica baja o hallazgos contradictorios. Entre todos ellos, el masaje muscular parece la opción con más respaldo a la hora de limitar la duración de las agujetas. También existen múltiples evidencias que constatan que hacer ejercicios con un aumento progresivo de la intensidad, en lugar de realizar de primeras ejercicios intensos, previene la aparición de agujetas. Los estiramientos antes y después de la actividad física quizás podrían atenuar las posteriores agujetas, pero tampoco está claro en la actualidad.

Afortunadamente, las agujetas son transitorias, hagamos lo que hagamos, y bastan unos pocos días (casi siempre menos de una semana) para que desaparezcan por sí solas. Tras este episodio de dolor, el músculo se regenera totalmente. La mialgia diferida no es una señal por sí misma de crecimiento muscular, pero sí nos indica que estamos saliendo fuera de nuestra zona de confort en cuanto a actividad física se refiere y, cuando se vaya, estaremos mejor preparados para retomarla. 

Para saber más:

Respuesta de los sistemas respiratorio y cardiovascular al ejercicio físico
Evite, si puede, la silla y el sofá

Sobre la autora: Esther Samper (Shora) es médica, doctora en Ingeniería Tisular Cardiovascular y divulgadora científica

El artículo Agujetas: las dolorosas protagonistas tras el ejercicio físico se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Bizi itxaropenak gora egin du azken hamarkadetan: 1950ean, 62,8 eta 58,1 urtekoa zen Europan eta Amerikan, hurrenez hurren, eta, gaur egun, 77 eta 74,2 urtekoa da. Berri ona bada ere, urte kopurua areagotzeak zahartzeari lotutako gaixotasun kronikoen prebalentzia areagotzea ere ekarri du; tartean, minbizia eta gaixotasun kardiobaskularrak eta neurodegeneratiboak. Ba al da konponbiderik? Zahartzea prozesu natural eta saihetsezin bat da, baina hari lotutako patologiak prebenitu egin daitezke.

Ildo horretan, esku hartze dietetikoak eta ariketa fisiko erregularra sustatzea dira gehien erabiltzen diren estrategiak. Hain zuzen ere, estrategia horiek izendatzaile komun bat dute: heste-mikrobiotaren osaeran eta funtzionaltasunean dute eragina. Mikrobiota diogunean esan nahi dugu gizakien organismoaren barruko eta kanpoko gainazaletan (azalean, mukosetan eta digestio-hodian) dauden mikroorganismoen multzoa (bakterioak, arkeoak, bakteriofagoak, birusak eta onddoak). Zehazki, heste-mikrobiotak funtzio fisiologiko askotan esku hartzen du (erantzun immunea, digestioa eta nutrienteen xurgapena eta metabolito bioaktiboen ekoizpena); beraz, horren osaeraren aldaketek ostalariaren oreka metabolikoan eragina izan dezakete. Medikuntzan, homeostasi esaten zaio horri.

Irudia: dieta mediterraneoaren bereizgarri diren landare aromatikoen (tartean, perrexila eta erromeroa) esentzia olioek efektu prebiotikoak dituzte mikrobiotan. (Argazkia: Karolina Grabowska – Pexels lizentziapean. Iturria: Pexels.com)

Ematen duenez, banakoen heste-mikrobiotaren osaeran komunak diren ezaugarriak daude –bizi funtzioei eusteko ezinbestekoak dira–, baina gazteen eta adinekoen mikrobioetan artean aldeak daudela detektatu da. Aldaketa horiek heste-mikrobiotaren funtzionalitatea galtzea dakarte, aberastasun eta aniztasun mikrobiano txikiagoa dela eta, baina, horrez gain, zahartze ez osasungarriarekin lotzen diren bakterioen kopurua handitzea dakarte.

Nola eragiten dio adinak mikrobiotari?

Heste-barrerak ezinbesteko rola jokatzen du patogenoen aurkako babesean. Zahartzen garen heinean, babes barrera hori osatzen duten enterozitoen arteko elkarteak ahuldu egiten dira. Ondorioz, funtzionalitatea galtzen dute. Horrek eta zahartzean mikrobiota desorekatzen duten aldaketek heste-iragazkortasun handiagoa eta bakterio patogenoak gehiegi haztea dakarte. Ondorioz, bakterio edo osagai bakteriano gehiago sartzen dira odol-fluxura.

Hori horrela izanik, izugarri igotzen da zitokina proinflamatorioen ekoizpena eta horiek odol-fluxura askatzea. Bada, azterlan batek egiaztatu zuenez, sagu zaharren heste-mikrobiota sagu gazteetara transferitzeak heste-inflamazioa handitzea dakar. Prozesu horri ‘inflammaging’ esaten zaio (zahartzeari lotutako inflamazioa). Gauzak are gehiago okertzeko, zahartu ahala elikagaiak prozesatzearen ondoriozko metabolito mikrobianoen ekoizpena aldatzen da. Zehazki, kate motzeko gantz azidoen ekoizpena (efektu antiinflamatorio frogatua du), murriztu egiten da adinarekin.

Arrain urdin, erromero eta perrexil gehiago

Deskribatu denez, Lactobacillus eta Bifidobacterium generoetako bakterio probiotikoen andui jakin batzuk kontsumitzeak heste-mikrobiotaren osaera hobetzen laguntzen du, baina, gainera, kate motzeko gantz azido antiinflamatorioak ekoiztea sustatzen du. Gainera, prebiotikoak kontsumitzeak heste-mikrobiotaren bakterioek hazteko substratua izan dezaten laguntzen du.

Ildo horretan, dieta mediterraneoaren bereizgarri diren landare aromatikoen (tartean, perrexila eta erromeroa) esentzia olioek efektu prebiotikoak dituzte mikrobiotan. Gainera, galakto-oligosakaridoak (lekaleetan asko daude) eta frukto-oligosakaridoak (tipulan, porruan eta baratxurian daude) kontsumitzea bereziki efektiboa da Bifidobacterium generoko bakterioak murriztea –zahartzean gertatzen da– saihesteko.

ω-3 gantz azidoak (sardinan, izokinean eta beste arrain urdin batzuetan daude) kontsumitzeak, halaber, heste-mikrobiotaren aberastasuna areagotzen du. Zuntz eta mikronutriente askoko elikadura izateak, ariketa fisikoa egiteak eta beste ohitura batzuek osaera mikrobiano hobea izaten eta modu osasungarriago batean zahartzen lagunduko digute.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Zahartu egiten gara, baita gure bakterioak ere

The Conversation: Nos hacemos mayores y nuestras bacterias también

Erreferentzia bibliografikoak:

• Roser, Max; Ortiz-Ospina, Esteban; Ritchie, Hannah (2013). Life Expectancy. Our World in Data. https://ourworldindata.org/life-expectancy
• Donati Zeppa, Sabrina; Agostini, Deborah; Ferrini, Fabio; Gervasi, Marco; Barbieri, Elena; Bartolacci, Alessia; Piccoli, Giovanni; Saltarelli, Roberta; Sestili, Piero; Stocchi, Vilberto (2022). Interventions on Gut Microbiota for Healthy Aging. Cells, 12, 34. DOI:10.3390/cells12010034
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• Kim, Sangkyu; Jazwinski, S. Michal (2018). The Gut Microbiota and Healthy Aging: A Mini-Review. Gerontology, 64, 6. DOI: 10.1159/000490615
• Thevaranjan, Netusha; Puchta, Alicja; Schulz, Christian; Naidoo, Avee; Szamosi, Jake C; Verschoor, Chris P.; Loukov, Dessi; Schenck, Louis P.; Jury, Jennifer; Foley, Kevin P.; Schertzer, Jonathan D.; Larché, Maggie J.; Davidson, Donald J.; Verdú, Elena F.; Surette, Michael G.; Bowdish, Dawn M. E. (2017). Age-Associated Microbial Dysbiosis Promotes Intestinal Permeabily, Systemic Inflammation, adn Macrophage Dysfunction. Cell Host & Microbe, 21, 4. DOI: 10.1016/j.chom.2017.03.002
• Fransen, Floris; van Beek, Adriaan A.; Borghuis, Theo; El Aidy, Sahar; Hugenholtz, Floor; van der Gaast – de Jongh, Christa; Savelkoul, Huub F. J.; De Jonge, Marien I.; Boekschoten, Mark V.; Smidt, Hauke; Faas, Marijke M; de Vos, Paul (2017). Aged Gut Nicrobiota Contributes to Systemical Inflammaging after Transfer to Germ-Free Mice. Frontiers in Immunology, 8. DOI: 10.3389/fimmu.2017.01385
• Sánchez-Quintero, María José; Delgado, Josué; Medina-Vera, Dina; Becerra-Muñoz, Víctor M.; Queipo-Ortuño, María Isabel; Estévez, Mario; Plaza-Andrades, Isaac; Rodríguez-Capitán, Jorge; Sánchez, Pedro L.; Crespo-Leiro, Maria G.; Jiménez-Navarro, Manuel F.; Pavón-Morón, Francisco Javier (2022).Beneficial Effects of Essential Oils from the Mediterranean Diet on Gut Microbiota and Their Metabolites in Ischemic Heart Disease and Type-2 Diabetes Mellitus. Nutrients, 14. DOI: 10.3390/nu14214650
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• Barra, Nicole G.; Anhê, Fernando F.; Cavallari, Joseph F.; Singh, Anita M.; Chan, Darryl Y.; Schertzer, Jonathan D. (2021). Micronutrients impact the gut microbiota and blood glucose. Journal of Endocrinology, 250. DOI: 10.1530/JOE-21-0081

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clarinete
Seguro que tú también lo viste. Fue un vídeo viral hace bastantes años ya (siempre más de los que parecen). En él, un tipo con una camisa chillona utilizaba un taladro para fabricarse un instrumento musical con… una zanahoria. Sí, ¡una zanahoria!, y lo peor es que la melodía resultaba hasta pegadiza.

Desde entonces, Linsey Pollak saltó a la fama como el músico de los instrumentos insospechados, un tipo capaz de arrancarle una notas a casi cualquier cosa. La zanahoria era solo uno de muchos ejemplos. Después de aquella charla TEDx, hemos podido ver al músico australiano tocando el bate de baseball, la regadera, un manillar de bicicleta, y a veces también (esto es más raro) el saxofón.

La imaginación de Pollak parece no tener límites. En muchos casos, sus instrumentos consisten en una boquilla de saxofón acoplada a algún objeto con forma de tubo. Es, en parte, la gracia de los instrumentos de viento y aquello que los convierte en una de las tecnologías más antiguas de la humanidad: son muy fáciles de fabricar. Pero algunos de sus inventos van un poco más allá. Es el caso de Mr. Curly, que juega con la forma espiral del larguísimo tubo (de ahí la tesitura de contrabajo) para que todos los agujeros queden accesibles en el espacio de una mano. O, mi preferido, el “Foonki”, un clarinete de membrana construido de forma casera con materiales fáciles de encontrar en cualquier ferretería. Pollak explica cómo hacerlo en su canal de Youtube. Y, después que él, Nicolás Bras presentó su propia versión en un vídeo un poco más detallado.

Estas navidades, Iñaki y yo nos propusimos fabricar nuestro propio Foonki. Nos costó un rato encontrar los materiales perfectos y desentrañar los detalles de la boquilla. Así que, por si a alguien quiere repetir el experimento, aquí va una receta simplificada.

Instrucciones generales:

El clarinete de membrana es un instrumento de viento madera. En esencia, consiste en una membrana (léase, un globo, un trozo de plástico) que vibra contra una superficie sólida cuando se opone al paso del aire. En el Foonki, el aire entra por un agujero lateral, y recorre el espacio existente entre dos tubos concéntricos. Cuando llega al extremo, se encuentra con la mencionada membrana, la “estira” para poder pasar y regresa a través del tubo interno. En ese lapso, genera una vibración y el sonido resultante es bastante parecido al de un clarinete. La idea básica es el siguiente:

Ahora bien, en la práctica nosotros acabamos construyendo algo más bien parecido a lo siguiente. Trataré de explicarlo a continuación.

Ingredientes para un clarinete:

• Tubo de conducción eléctrica de Ø16 mm
• Tubo de conducción eléctrica de Ø20 mm.
• T de Ø20 mm.
• Reducción de Ø20 a Ø16 mm.
• Manguito de presión, Ø16 mm.
• Membrana: vale un guante de goma, globo, plástico, o similar.
• Herramientas: una sierra (para cortar los tubos), un taladro, cinta aislante, una lija redonda.

Cómo construir la boquilla:

Empezaremos por cortar los tubos de conducción (en morado, en la figura). Necesitaremos:

• Un trozo tubo de Ø16 mm de unos 10 cm de longitud (que sea más largo que la T, en cualquier caso).
• Otro trozo de Ø20 mm de unos 4 cm de longitud.

A continuación, vamos a completar los brazos de la T. En el extremo inferior, colocaremos la reducción de pvc. Esta pieza permitirá que el aire no se salga de la T “por debajo” de la boquilla. Por eso queremos que quede muy bien sellada y fija a la T. Si fuese necesario, se puede usar cinta aislante para reducir el espacio entre las dos piezas (nosotros utilizamos un martillo para colocarla en su posición final).

En el brazo superior de la T, colocaremos el trozo de tubo de Ø20 mm. Esta pieza también debe quedar bien fija a la T, sin que pueda salirse el aire entre ambas (de nuevo, se puede usar cinta aislante en caso necesario).

Introducimos el tubo de Ø16 mm desde el extremo inferior de la T, hasta que quede alineado en la parte superior con el tubo de Ø20 mm.

Por último, colocaremos la membrana, como si fuese una capucha, a la salida de los dos tubos. Podemos fijarla en esta posición con ayuda de una goma elástica, un manguito, o similar. Recomiendo no usar cinta aislante para esto, ya que hará más difícil “estirar” y mover la membrana en busca de un sonido mejor.

¡Y listo! Basta con soplar por el cuello de la T para que el invento empiece a sonar. A veces hay que jugar un poco con la posición del tubo interior, y con la tensión de la membrana para conseguir un sonido más o menos estable. Pero es sorprendentemente fácil conseguir que el invento funcione.

Cómo taladrar el tubo:

Para poder tocar distintas notas con el clarinete de membrana necesitamos un tubo con una serie de agujeros estratégicamente situados. Utilizaremos un tubo de Ø16 mm y lo acoplaremos a la boquilla con ayuda del manguito. Para saber cómo cortarlo y dónde taladrar, nosotros utilizamos esta plantilla de Nicolas Bras como punto de partida. Linsey Pollak tiene otra parecida en su página web. Es importante tener en cuenta que las distancias están medidas desde la membrana del clarinete, así que no basta con medir el tubo que vas a acoplar.

En cualquier caso, da un poco igual la plantilla que uses. Lo más probable es que alguna nota no te quede afinada a la primera. La física es complicada y la realidad está llena de márgenes de error, es lo que hay. Mi consejo es que empieces taladrando los agujeros con una broca pequeña. El sonido estará un semitono bajo, aproximadamente. Desde ese punto, con paciencia y una lija, puedes ir agrandando el agujero hasta conseguir la afinación perfecta.

Después de semejante sesión de bricolaje, tu clarinete debería estar listo. Ahora, ¡a tocar!

Para saber más:

El sonido del viento (2)
La ingeniería de las flautas (serie)

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

El artículo Cómo hacer un clarinete con tubos de pvc y un guante de goma se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Las rocas, como los minerales que las componen, tienen muchas más aplicaciones que las puramente estéticas. De hecho, en cierto sentido, todo se basa en rocas en este planeta.

Eugenio Manuel Fernández Aguilar es físico, profesor de secundaria, escritor y un divulgador científico muy activo.

 



Si no ve correctamente el vídeo, use este enlace.

Más sobre el tema:

¿De qué está hecha la arena?
Introducción histórica a la mineralogía (serie)
La geodiversidad que nos rodea

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

El artículo Naukas Bilbao 2022: ¿Para qué sirve una roca? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irudia: EXEL.

Astronomia modernoa zientzia egiteko modua birdefinitzen ari da edo, behintzat, zientzia pentsatzeko modua. Gizarte-zientziek eta humanitateek ematen dituzten ikuspegiak modu esplizituan hartzen dira kontuan. A virtual Earth-sized telescope shows how science is changing in the 21st century, Sophie Ritson eta Niels C.M. Martensen eskutik.

Artazi kimiko batek material bidimentsionalak ebaki eta itsasteko aukera ematen du. Konposizio exotiko eta propietate harrigarriak dituzten material berriak sortzeko aukera ematen dute. Chemically tailoring layered 2D Mxenes.

Batzuetan, nahiz eta datu asko bildu, ez dut ideiarik ere da erantzuna.  Hori da, hain zuzen ere, aerosol mineralek klima-aldaketan zer eragin duten jakiteko galderaren kasua. The role of mineral dust aerosols on climate change, Ruben Sousseren eskutik.

Edan behar dugun uraren artsenikoa kentzeko modu bat polimeroen kimika eta nanoteknologia oso modu burutsuan erabiltzea da. DIPCk Arsenic removal from water using nanoadsorbents.

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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