Cuaderno de Cultura Científica

La Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU ha cumplido a finales de 2020 su primera década. Nació fruto de un acuerdo entre la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y el Departamento de Cultura de la Diputación Foral de Bizkaia (DFB). En el documento que se presentó al Consejo de Gobierno de la universidad para justificar su creación se señalaba la importancia de difundir la cultura científica. Su promoción social se consideraba conveniente tanto por razones de carácter cultural, como por constituir fuente de criterio para la toma de decisiones, tanto individuales como colectivas.

Durante todos estos años la Cátedra, haciendo uso de varios soportes, ha desplegado una actividad intensa en diferentes ámbitos. Programamos conferencias en contextos variados, publicamos medios de difusión digitales, organizamos concursos, producimos documentales y vídeos de formatos diversos, ofrecemos talleres para jóvenes, montamos exposiciones, promovemos cursos y posgrados, y desarrollamos otras actividades de divulgación. El resumen de la mayor parte de nuestra actividad puede consultarse aquí.

Por su alcance y por servir de plataforma de difusión del resto de nuestras actividades, destaca nuestra actividad en internet. Por esa razón me detendré en comentar algunos datos. Hemos publicado del orden de 11 500 artículos, que han recibido, en conjunto, más de 32 M (millones) de visitas. El Cuaderno de Cultura Científica (CCC) echó a andar en junio de 2011, en diciembre de 2012 arrancó Mapping Ignorance (MI); Zientzia Kaiera (ZK) nació en septiembre de 2013, y Mujeres con Ciencia (McC), en mayo de 2014.

La difusión que han alcanzado esos medios en 2020 se condensa en unas pocas cifras: El CCC ha recibido 8,5 M de visitas (más de 10 M de páginas vistas), de las que un 67% proceden de América Latina y un 13% de otros países. MI ha recibido más de 300 000 visitas (más de 385 000 páginas vistas), de las que el 40% proceden de EEUU, 8% del RU, 5% de Canadá y un 39% adicional de otros países extranjeros. A ZK se han acercado en más de 75000 ocasiones, (130 000 páginas); la mayor parte de las visitas son de la Comunidad Autónoma Vasca (84%), un 4% proceden de Navarra, un 8% de los EEUU, y otro 4% del resto del mundo. A McC han accedido en más 2,5 M de sesiones (más de 3,5 M de páginas servidas), de las que la mitad proceden de América Latina y el 5% de EEUU; un 10% proviene de otros países extranjeros. En valores acumulados son 11,375 M de sesiones, lo que representa una tercera parte del tráfico total en los años de vida de los medios y es muestra del fuerte crecimiento experimentado a lo largo de los años.

Parte importante del alcance de los medios digitales se debe a la actividad en las redes sociales de internet. Por otra parte, los más de 400 vídeos publicados en nuestro canal de Youtube han sido vistos en más de 2,5 M de ocasiones. Y en el concurso de vídeos científicos Ciencia Clip, en marcha desde 2016, han participado más de 2 500 jóvenes, que han presentado 1 350 vídeos.

Desde su nacimiento, en octubre de 2010, y hasta este pasado mes de diciembre, la Cátedra ha contado con el apoyo económico de la Diputación Foral de Bizkaia para el desempeño de sus actividades. En 2013 el Departamento de Educación del Gobierno Vasco empezó a apoyar la difusión de contenidos científicos en lengua vasca y posteriormente ha intensificado su apoyo, principalmente para impulsar proyectos de carácter educativo y de promoción de las disciplinas STEAM. A partir de 2015 Bizkaia Talent ha venido impulsando varios programas cuyo principal objetivo es acercar la ciencia y la tecnología a adolescentes y jóvenes. El Ayuntamiento de Bilbao, a través de Bilbao Ekintza, ha hecho posible la celebración de Naukas Bilbao en el Auditorium y otras salas del Palacio Euskalduna. También hemos contado con la ayuda de la FECyT para desarrollar algunas de nuestras actividades durante los años 2016 y 2017.

Además de las anteriores, otras entidades públicas han colaborado en nuestros programas y actividades. El grupo EiTB, a través de su canal Nahieran y de Kosmos, han retransmitido, grabado y puesto a disposición del público casi todas las conferencias y festivales que hemos programado.

El Donostia International Physics Center ha sido nuestro principal socio científico; su apoyo para la realización de numerosas actividades (Naukas Bilbao, en especial) ha resultado imprescindible, pero también hemos colaborado en varias iniciativas, como las sesiones de Bertsozientzia en Gipuzkoa, los festivales Naukas Donostia y Passion for Knowledge y otras.

Gracias a la colaboración con Ikerbasque, cada año hemos organizado un curso en el marco de los Cursos de Verano de la UPV/EHU y su apoyo se ha extendido también a otras esferas. La colaboración con el Basque Center for Applied Mathematics ha permitido mantener a lo largo de varios años los seminarios y talleres del programa Matemáticas para mentes inquietas y organizar las actividades del Día de Pi en 2018 y 2019. También hemos desarrollado actividades diversas -jornadas, conferencias y seminarios, principalmente- junto con otros centros de investigación, como Biofisika-Basque Center for Biophysics, BCMaterials, Plentziako Itsas Estazioa, o Achucarro-Basque Center for Neuroscience.

La celebración cada año, desde 2011 hasta 2019, en Bilbao de sendos festivales Naukas ha sido posible gracias a la disposición de los responsables de la plataforma de divulgación del mismo nombre y a la participación desinteresada de sus colaboradores y colaboradoras.

El centro cultural Azkuna Zentroa acogió el programa Zientziateka desde 2012 hasta 2018. La Biblioteca Bidebarrieta ha dado acomodo, en el programa Bidebarrieta Científica, a una rica oferta de conferencias (de 2018 en adelante). Metro Bilbao ha hecho posible la exposición de infografías sobre la Ría de Bilbao desplegada en sus estaciones a lo largo de 2020. La Fundación Bilbao 700 colaboró en la celebración de Naukas Bilbao en varias de sus ediciones. El Consejo Escolar de Euskadi, en la Comunidad Autónoma Vasca, y la Fundación Promaestro, en otras comunidades, han hecho posible la extensión geográfica del programa Las pruebas de la educación, una iniciativa que se puso en marcha en 2017 y que ha cosechado un éxito notable. También hemos colaborado con Jakiunde en los ciclos de Bizkaia de su programa Jakin-mina. Y desde 2017 ofrecemos charlas de contenido científico en la programación de la asociación Goienagusi, del Alto Deba en Gipuzkoa.

Las empresas Euskaltel y Petronor han apoyado el festival Naukas Bilbao en diferentes ediciones. E Iberdrola, desde 2018, viene apoyando la producción del vídeo mediante el que celebramos el Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia.

Los videos emitidos en las temporadas 1ª, 2ª, 5ª y 6ª de Órbita Laika, el programa de ciencia de La 2 de TVE, han sido fruto de la colaboración con la productora de televisión K2000. También hemos apoyado, desde su nacimiento en febrero de 2014, la producción del podcast de ciencia Catástrofe Ultravioleta, que recibió el premio Ondas 2017 al mejor programa online.

Además, mantenemos colaboraciones estables con diversos espacios radiofónicos: La mecánica del caracol (Radio Euskadi), Zientzia eta Pazientzia (Faktoria, Euskadi Irratia), Lau Haizetara (Bizkaia Irratia), Zientzialari (Bilbo Hiria Irratia), Euskadi Hoy Magazine (Onda Vasca) y Zebrabidea, programa producido por la red de emisoras Arrosa Irratien Sarea.

En los primeros años de nuestra andadura colaboramos con la Fundación Elhuyar en la realización del estudio sobre La percepción de los jóvenes vascos sobre la ciencia (2010-2011) y el proyecto Zientzia Live 2012. Igualmente, colaboramos en el estudio sobre Percepción de la ciencia y tecnología en el País Vasco 2012.

En 2016 nos asociamos con el grupo Big Van para organizar el concurso Ciencia Show, un proyecto de educación a través de las artes escénicas (monólogos humorísticos o “stand-up comedy”) que tiene como objetivo incentivar el interés por la ciencia y la tecnología entre las y los jóvenes de ESO, Bachillerato y FP.

En 2015 y 2017 organizamos, junto con otras entidades, Science+. En las jornadas de que consta, conferenciantes del máximo nivel provenientes de ámbitos profesionales muy diversos ofrecen a jóvenes graduados una amplia panorámica de las posibilidades profesionales en el mundo de la ciencia. Estas jornadas las organizamos en colaboración con las sociedades de Científicos Españoles en la República Federal de Alemania (CERFA) y de Científicos Españoles en el Reino Unido (CERU), y con Bizkaia Talent.

Desde 2015 apoyamos el certamen Cristalización en la Escuela que organiza el Grupo de Cristalografía del Departamento de Mineralogía y Petrología de la UPV/EHU. Así mismo, desde 2018 venimos colaborando con la Sección de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología en las jornadas “Geología para miopes, poetas y despistados”. Hemos contribuido con algunas actividades a la celebración de la Zientzia Astea de nuestra universidad de 2016 en adelante y a la conmemoración del 50 aniversario de la Facultad de Ciencia y Tecnología, en 2019, dando a conocer y difundiendo su labor de investigación. Junto con el Vicerrectorado de Euskera y Formación Continua de nuestra universidad y la revista científica Ekaia trabajamos en la difusión de la labor investigadora en euskara desde 2015.

Desde el comienzo de nuestra andadura, cada 12 de febrero hemos organizado conjuntamente con el Círculo Escéptico el Día de Darwin. Conmemoramos así el aniversario del nacimiento del padre de la teoría de la evolución por selección natural con un programa de dos charlas sobre tema evolutivo.

En 2018 comenzamos a colaborar con LOGOS Elkartea en el proyecto de divulgación científica Zientziaz Blai. Este proyecto tiene como objetivo acercar la cultura a zonas vulnerables y desfavorecidas de Bilbao para combatir la estigmatización de estas áreas y reforzar la convivencia.

Otras entidades o grupos con los que hemos mantenido colaboraciones son la Asociación Española de Comunicación Científica, el Museo Guggenheim Bilbao, Innobasque, la plataforma Scenio, el Laboratorium de Bergara, EHUgune, Colegio Oficial de Biólogos de Euskadi, Pint of Science o asociaciones culturales como Zientziaren Giltzak, ZarautzOn o Lemniskata.

La Cátedra de Cultura Científica se articula sobre una doble estructura. Cuenta, como el resto de cátedras de extensión de la UPV/EHU, con una persona que la dirige y con otras que tienen la condición de colaboradores; todos ellos son académicos de la propia universidad. En nuestro caso, el director es quien suscribe, y las personas colaboradoras son Ana Arrieta, Aitor Bergara, Raúl Ibáñez, y Miren Bego Urrutia, que desempeñan tareas de organización y presentación de los actos que organizamos, y Marta Macho, que es editora y redactora de Mujeres con Ciencia. Por otro lado, la Unidad de Cultura Científica e Innovación de la Fundación Euskampus presta a la Cátedra servicios esenciales para su funcionamiento. Lo hace asumiendo tareas de administración y gestión del grueso de los convenios que proporcionan el sostén económico a nuestras actividades, a la vez que desempeña labores de difusión. Esta segunda y esencial tarea es desempeñada por Ziortza Gezuraga, en tareas principalmente de comunicación y apoyo a la celebración de eventos, César Tomé, como editor y principal redactor de Mapping Ignorance y Cuaderno de Cultura Científica, y Uxune Martínez, editora de Zientzia Kaiera y coordinadora general de las actividades de la Cátedra.

Son muy numerosos los agentes que han contribuido a las realizaciones de estos diez años. Nada sería posible sin el apoyo de las instituciones (y, por supuesto, de las personas al frente) que proporcionan el necesario sostén económico. La red de centros de investigación y entidades colaboradoras que hemos tejido a lo largo de los años compensa las reducidas dimensiones de nuestra estructura. Una larga lista de colaboradores y colaboradoras, bien como profesionales o bien de forma desinteresada, nos han prestado una ayuda esencial, pues dirigen ciclos, seminarios y jornadas, dictan conferencias y presentan ponencias en los actos que programamos; no me es posible citar a todos ellos. Y por supuesto, son las personas que sostienen el día a día de la Cátedra las principales responsables de nuestros logros. A todas ellas quiero agradecer, como director, su inestimable contribución, por hacer realidad un proyecto único.

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 10 años promoviendo la cultura científica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Xulio Sousa

Shutterstock / paula sierra

En la década de los ochenta del siglo pasado el genetista italiano Luigi Luca Cavalli-Sforza comenzó la publicación de una serie de trabajos que descubrían la existencia de similitudes entre la diversificación y distribución territorial de grupos genéticos y de familias lingüísticas.

Desde los años cincuenta Cavalli-Sforza, formado en genética bacteriana, se había interesado por la genética de poblaciones, movido por el propósito de reconstruir la historia de dispersión de las poblaciones humanas. A lo largo de los tiempos, los humanos se han organizado en grupos que comparten tradiciones culturales, características lingüísticas y rasgos genéticos. Cavalli-Sforza sugirió que el análisis de los datos genéticos podría permitir trazar un árbol de los linajes de las poblaciones humanas y comenzar a reconocer la existencia de paralelismos entre la clasificación genética y la clasificación de las lenguas y otros rasgos culturales.

Las conclusiones de los trabajos de Cavalli-Sforza y de sus colaboradores originaron controversias que resultaron muy fructíferas para el avance de los distintos ámbitos científicos concernidos: ¿derivan las lenguas actuales de una única lengua?, ¿tienen las lenguas africanas características más arcaicas que el resto?, ¿apoyan las diferencias genéticas la singularidad lingüística de lenguas como el vasco? Como todos los trabajos sólidos y singulares, sirvieron también de acicate para muchas investigaciones interdisciplinares.

Los trabajos del grupo de Cavalli-Sforza se fundamentaban en el estudio de genes y tenían como objetivo poblaciones y familias lingüísticas de continentes enteros o bien de todo el mundo. Investigaciones posteriores comenzaron a indagar si existía también algún paralelismo entre la diversidad genética y lingüística a menor escala. En el ámbito europeo se han realizado estudios fundamentalmente en los dominios de las lenguas germánicas y románicas, muchos de ellos echando mano de un indicador menos preciso que los genes y que había sido aprovechado en lo estudios de poblaciones desde hacía tiempo: los apellidos. Como ejemplo, en 2015 un grupo de investigadores identificaron conexiones entre la fragmentación de los reinos medievales de España, los romances peninsulares y la organización regional de los apellidos contemporáneos.

Apellidos y poblaciones

El uso de los apellidos en los estudios genéticos se remonta al siglo XIX, cuando George Darwin, hijo de primos hermanos (Charles y Emma), estudió la consanguinidad en poblaciones rurales de Inglaterra a partir de la coincidencia de apellidos de los dos miembros de la misma pareja (la estimación de la isonimia). En la mayoría de las sociedades europeas, los apellidos se hicieron hereditarios a partir de la Edad Media, y desde el siglo XVIII, buena parte de los estados oficializaron su uso.

Pocos años después del estudio de Darwin, su compatriota Henry Guppy mostró que los apellidos (family names) se distribuían territorialmente de forma organizada y tenían límites de difusión similares a las fronteras políticas y naturales. Trabajos posteriores descubrieron que algunos apellidos, como los originados a partir de nombres de lugar (Ariza, Barceló, Orozco, Ares, etc.), se extendían trazando un radio que marcaba la movilidad y extensión de los grupos poblacionales. Los apellidos, como los genes, funcionan como contenedores de información que podían ser aprovechados para indagar en la historia, las vinculaciones y la distribución de las poblaciones.

Apellidos y dialectos

Siguiendo el método empleado en algunos de estos trabajos, un grupo interdisciplinar de lingüistas y matemáticos hemos emprendido el estudio de los apellidos de distintas zonas peninsulares para descubrir qué nos pueden decir estos nombres propios sobre las poblaciones que los portan. En nuestro estudio, publicado en la revista Journal of Linguistic Geography, analizamos la distribución territorial de los apellidos de Asturias.

A diferencia de trabajos previos basados en datos provinciales y más parciales, nuestra investigación parte de censos completos de los 78 municipios asturianos. Estos registros fueron filtrados de dos modos para obtener un conjunto más significativo:

1. Se eliminaron aquellos apellidos que por su frecuencia dificultan el descubrimiento de las agrupaciones regionales (los más frecuentes –García, Fernández, Rodríguez, etc.- y los más raros);
2. Además, se realizó un corte temporal (apellidos de personas nacidas antes de 1960) para minimizar la repercusión de los movimientos de población consecuencia de las migraciones a las ciudades.

El conjunto resultante se trató con procedimientos estadísticos que permitieron identificar las principales regiones de apellidos de Asturias.

El resultado muestra cuatro agrupaciones compactas, separadas por barreras que corren de norte a sur y que se asemejan bastante en su trazado a las isoglosas que separan las variedades lingüísticas asturianas.

Asimismo, es posible reconocer que los dos primeros grandes bloques de la fragmentación de los apellidos muestra coincidencias evidentes con la partición del territorio de Asturias entre un área lingüística occidental, con características compartidas con el gallego, y otras tres zonas, identificadas con trazos exclusivos del asturiano.

Regiones de apellidos y límites lingüísticos en Asturias.

Un campo de datos a explotar

Los lingüistas interesados por la variación lingüística investigamos los datos con la intención de descubrir las causas que ayuden a comprender cómo y por qué divergen las lenguas. El estudio de la distribución de apellidos en una población permite obtener información sobre su movilidad y sobre la extensión de las relaciones grupales.

Las características lingüísticas se difunden socialmente en la interacción y, por lo tanto, son dependientes de las relaciones y movimientos de las comunidades, que pueden ser observadas a partir de la información proporcionada por los apellidos.

Los resultados destacados en nuestro trabajo dan cuenta de que las similitudes entre las dos clases de datos pueden ser consecuencia de formas de ocupación del territorio del pasado. Con seguridad, la cooperación de investigadores de distintas disciplinas contribuirá a continuar explotando todo el valor informativo de esta clase tan peculiar de nombres propios.

Sobre el autor: Xulio Sousa es profesor titular e investigador del Departamento de Filología Gallega de la Universidade de Santiago de Compostela

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

El artículo Cómo los apellidos nos hablan de genes e historia, y viceversa se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Julia Pastrana, «la mujer más fea del mundo», nació en México en el siglo XIX. Clasificada como un híbrido entre humano y mono, aunque hablase 3 idiomas o tocase la guitarra y la armónica, esta persona singular, víctima de una enfermedad rara, tuvo una vida no menos extraordinaria.

Susana Escudero es licenciada en filología inglesa  y máster en antropología forense, aunque ejerce de periodista desde los 20 años. En la actualidad trabaja en Canal Sur, donde realiza junto a Emilio García (IAA-CSIC) el programa de ciencia de radio  “El Radioscopio”, galardonado, entre otros premios, con tres Prismas y el Premio Andalucía de Periodismo.

La charla puede leerse como texto, aquí.



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

El artículo Susana Escudero – Naukas 2019: La mujer más fea del mundo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Grimmia pulvinata. Fuente: Wikimedia Commons

¿Por qué crecen más unas especies de colonizadores, como es el caso de los musgos o los líquenes, en un lugar y no en otro? En opinión de la investigadora del grupo IBeA de la UPV/EHU Maite Maguregui, “ya solo visualmente, la presencia de algunas especies nos puede estar dando una idea de si la atmosfera de una determinada zona está más o menos contaminada, dependiendo de la especie de que se trata. El crecimiento de ciertas especies que son más o menos resistentes a la contaminación nos estaría dando información de la calidad atmosférica, por lo menos en el ámbito de los metales del material particulado”.

La biomonitorización es una metodología que considera el uso de organismos vivos para vigilar y evaluar el impacto de diferentes contaminantes en una zona conocida, relativamente barata y fácil de aplicar. Estos organismos, que tienen la capacidad de vigilar la contaminación, se conocen también como biomonitores pasivos, ya que son capaces de identificar posibles fuentes de contaminación sin necesidad de ningún instrumento adicional.

En el estudio realizado con muestras de seis emplazamientos vizcaínos (Muskiz, Getxo, Lutxana, Zamudio, Basauri y Amorebieta-Etxano), se aplicó una metodología multianalítica para verificar la utilidad de los musgos del género Grimmia que crecen naturalmente como biomonitores pasivos de la contaminación atmosférica por metales pesados. Una vez identificados los musgos según su morfología y taxonomía, se determinó la capacidad de los mismos para acumular material particulado, se identificaron las principales partículas metálicas depositadas y, finalmente, se definieron con mayor precisión los niveles de metales acumulados en cada musgo recogido.

Maguregui explica que no se trata de contaminación relacionada con un evento puntual, sino que “el musgo nos estaría mostrando un efecto acumulativo. El musgo no es nuevo, se ha podido desarrollar hace años y ha ido acumulando metales; eso nos mostraría cómo ha habido diferentes eventos a lo largo de los años”. Los resultados obtenidos mostraron que los diferentes metales pesados detectados en el material particulado atrapado y acumulado por los musgos están estrechamente relacionados con las actividades antropogénicas (tráfico rodado, emisiones del tráfico ferroviario y marítimo, emisiones de las industrias del hierro, emisiones de las refinerías de petróleo, emisiones de las centrales eléctricas, industrias de destilación de alquitrán, etc.). No obstante, Maguregui subraya que “en ningún momento hemos encontrado concentraciones preocupantes para la salud”.

El investigador Euler Gallego Cartagena, primer autor del estudio, tomando muestras de musgos del género Grimmia en las Galerías de Punta Begoña, en Getxo. Fuente: UPV/EHU

Cabe destacar la alta concentración de plomo en Punta Begoña (Getxo), siendo diez veces mayor que en los puntos de muestreo adicionales. En este caso y gracias a la relación con otras evidencias experimentales en soportes adicionales (partículas acumuladas en costras negras que crecen en los materiales de construcción), se pudo confirmar que esta zona fue altamente impactada por las emisiones de plomo en el pasado.

Por otra parte, “dado que en Lutxana la mayoría de los metales pesados (titanio, cobre, zinc, hierro y manganeso) mostraron concentraciones mucho más altas que en el resto de los puntos de muestreo, fue posible concluir que Lutxana es el punto de muestreo que muestra mayores concentraciones de metales en el material particulado atmosférico atrapado en los musgos. Por el contrario, el menos contaminado fue el muestreo de Zamudio”, concluye.

Referencia:

Euler Gallego-Cartagena, Héctor Morillas, José Antonio Carrero, Juan Manuel Madariaga, Maite Maguregui (2021) Naturally growing grimmiaceae family mosses as passive biomonitors of heavy metals pollution in urban-industrial atmospheres from the Bilbao Metropolitan area Chemosphere doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.128190

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

El artículo Musgos como biomonitores pasivos de la contaminanción por metales pesados se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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La paloma vino al atardecer, y he aquí que traía en el pico un ramo verde de olivo, por donde conoció Noé que habían disminuido las aguas de encima de la tierra.

Primera mención del olivo en la Biblia, Génesis 8, 11.

El olivo es la especie Olea europaea, de la familia Oleaceae, con unas 600 especies y, de ellas, 33 son del género Olea. En Olea europea se incluyen seis subespecies y variedades, con Olea europea var. europaea, el olivo cultivado de la cuenca mediterránea, y Olea europaea var. sylvestris, el acebuche, el olivo silvestre, con una distribución geográfica parecida.

El olivo es una especie mediterránea, sensible a las heladas y resiste temperaturas desde 35ºC hasta -10ºC. Las temperaturas muy altas perjudican la floración y, en general, prefiere una intensidad media de pluviosidad anual y tolera la sequía aunque la falta de agua afecta al crecimiento del árbol y la formación de hojas y frutos.

Crece a altitudes que van desde el nivel del mar hasta los 900-1000 metros. Prefiere colinas boscosas y siempre con clima mediterráneo: calor en verano, baja humedad ambiental, y temperatura baja en invierno pero sin helar.

El cultivo del olivo es una antigua tradición en la cuenca mediterránea, con una gran influencia en la ecología, economía y cultura de esta región. La primera vez que se ha encontrado el término Olea escrito fue en una tablilla griega fechada hace 16 siglos. Su importancia en la vida de las gentes ha convertido a este árbol en un símbolo desde las culturas más antiguas. Significa belleza, lozanía, fertilidad, salud, prestigio y paz.

Cuando ofrezcas una oblación de pasta cocida al horno, será de flor de harina en panes ázimos amasados con aceite, o en tortas ázimas untadas en aceite.

Levítico: 2, 4.

En la Biblia, incluyendo el Nuevo Testamento, hay 60 capítulos que citan el olivo, según datos publicados por Jules Janick, de la Universidad Purdue de West Lafayette, en Estados Unidos. Son seis los capítulos del Corán que citan este árbol. En los textos sagrados la planta cultivada que más aparece es la vid, con 90 citas en total. Y, después de la vid, están el dátil y el higo.

Las arboledas de olivos, los olivares, se consideran un ecosistema agrario con una gran multifuncionalidad y un potencial significativo de servicios del ecosistema relacionados con la provisión de frutos, las olivas o aceitunas, y madera, la regulación y retención del agua y la fijación de dióxido de carbono. Su transmisión entre generaciones supone el mantenimiento de la biodiversidad y de paisajes agrícolas de gran valor.

La selección de ejemplares para su cultivo se centra en conseguir la mejor adaptación a las condiciones ambientales del entorno concreto donde se plantará. También importa una gran producción y un rango amplio de aromas y sabores. De media, la composición en aceite de los frutos es del 22%.

En general, el olivo empieza a producir entre el tercer y quinto año de su plantación, con la mayor producción entre el octavo y el décimo año. Se mantiene en buena producción durante 25 a 30 años e, incluso, puede llegar a los 100 años de vida. La edad máxima, con evidencia científica, está alrededor de los 700 años. En Cataluña, en un estudio liderado por X. Arnau, de la Universidad Autónoma de Barcelona, con muestras de 14 olivos considerados monumentales, la edad máxima estimada fue de 627 años.

Tal vez podamos decir que el árbol más longevo es el que en todos los sentidos es capaz de persistir, como lo hace el olivo por su tronco, por su poder de desarrollar el crecimiento lateral y por el hecho de que sus raíces son tan difíciles de destruir.

Teofrasto (371-287 a C.)

Y hay que asumir que el olivo es una planta vecera, es decir, que da mucho fruto un año y poco o nada en el siguiente. La aceituna tarda en madurar unos ocho meses y, en ese tiempo, el árbol produce fitohormonas que inhiben la floración y, por tanto, de nuevos frutos para dedicar sus reservas a la maduración de los anteriores.

En la actualidad y desde la época de los romanos, se cultivan mezclados los olivos cultivados y los acebuches. Lo han estudiado en detalle, en el norte de Marruecos, Yildiz Aumeeruddy-Thomas y su grupo, del Centro de Ecología Funcional y Evolutiva de Montpellier. En estas plantaciones mixtas, los acebuches tienen interés medicinal, se produce aceite y, sobre todo, se hace para injertar olivos y plantar por estaquillado. Es una técnica que ya se conocía en tiempos de Homero. También utilizaron este método los almohades o, más recientemente, el gobierno español cuando Marruecos era una colonia.

Salvador Arenas y su grupo, de la Universidad de Oporto, calculan que hay más de 2000 tipos de olivo cultivado en todo el planeta y, en España, se han documentado 262 de ellos. Sin embargo, solo 24 son importantes y se cultivan con regularidad. En Andalucía hay 156 tipos pero solo siete se cultivan en extensión y ocupan el 90% del área dedicada al cultivo del olivo. Las siete variedades son Hojiblanca, Lechín de Sevilla, Manzanilla de Sevilla, Nevadillo Negro, Picudo, Picual y Verdial de Huévar. El Picual supone el 60% del cultivo y Hojiblanca el 20%. Muchas de estas variedades ya se cultivaban en el siglo XV.

España produce el 33% del aceite de oliva del planeta y, de ese porcentaje, el 80% se recoge en Andalucía. Los olivos ocupan más de cinco millones de hectáreas en la Europa mediterránea, con 2.6 millones en España y, de ellos, el 60%, o sea, 1.5 millones en Andalucía. Y para la aceituna se mesa, según la FAO y para 2011, España es el primer productor con casi ocho millones de toneladas, seguida por Italia con algo más de tres millones y Grecia con dos millones. En 2015, más del 90% de la producción de aceituna se recogía en el Mediterráneo.

El olivo cultivado ha sido introducido para su cultivo en muchas zonas de otros continentes y se ha naturalizado en entornos con clima mediterráneo como Australia, Nueva Zelanda, algunas islas del Pacífico, China, Sudáfrica, Perú, Chile, Brasil, México, el Caribe, California y Argentina.

Acebuche. Fuente: Bioeduca Málaga.

El olivo cultivado viene de la domesticación del acebuche. La explotación de este último está documentada desde el Neolítico en el Mediterráneo, en un área que va desde el Próximo Oriente hasta la Península Ibérica. La revisión de David Kaniewski y su equipo, de la Universidad de Toulouse, establece que la evidencia más antigua de uso del acebuche está fechada hace 19000 años en el yacimiento paleolítico de Ohalo II, junto al Mar de Galilea.

La hipótesis más aceptada sobre la domesticación del olivo la sitúa, hace unos 6000 años, en Oriente Próximo, con reproducción y selección por esquejes y estaquillado de los mejores ejemplares de acebuche. Pertenece al primer grupo de árboles domesticados, quizá por la facilidad de su reproducción y cultivo.

Pues si algunas de las ramas fueron desgajadas, y tu, siendo olivo silvestre, has sido injertado en lugar de ellas, y has sido hecho participante de la raíz y de la rica savia del olivo.

Pablo de Tarso, Epístola a los Romanos, 11:17.

También se sitúa la domesticación en el valle del Jordán hace 5500 años. Hace 5300 años ya existía un comercio importante de aceitunas y aceite de oliva en el Mediterráneo oriental. Hace unos 5000 años llegó a Egipto, aparece en papiros y era costumbre coronar a las momias con ramas de olivo. Fue tema de un himno del faraón Ramsés III al dios Ra: “He plantado muchos olivos en huertos, en la ciudad de Heliópolis; de estas plantas sale un aceite muy puro para mantener encendidas las lámparas de tu altar”.

Sin embargo, es notable que asirios y babilonios no utilizaban aceite de oliva; utilizaban aceites del sésamo y de la nuez.

Para conocer su distribución en el Neolítico, entre hace 5600 y 11500 años, Yolanda Cerrión y su grupo, del Centro de Investigaciones sobre Desertificación del CSIC en Moncada, Valencia, revisaron lo publicado sobre restos de madera, en general quemada, recuperados en yacimientos arqueológicos según los métodos de la Antracología. En total revisan los hallazgos de 34 yacimientos de toda la cuenca, con mayoría en la costa mediterránea occidental, en España y el sur de Francia.

El número de restos de Olea crece con el tiempo, desde los más antiguos a los más modernos. Los hay muy antiguos en yacimientos de la Península Ibérica, Sicilia, Chipre y Oriente Próximo. Hace 12000 años hay olivos o acebuches en Jericó y Abu Salem, y hace 10000 años en Atlit Yam, Horvat Galil y Divson, todos yacimientos en el actual Israel. También hay restos de madera en Chipre fechados hace 10000 años, con presencia continua y, según yacimientos, abundante. Aumentan los restos hace 7000 años y, como ejemplo, hay diversas plantas y, entre ellas el acebuche, en Pirineos de hace 5500 años. Por ello hay autores que sitúan un protocultivo de acebuche en el Península en el Neolítico de hace 7000 años.

Un yacimiento con olivo o acebuche en la Península Ibérica está en la Cueva de Nerja, al final del Pleistoceno. Y, a partir de hace 11000 años, se recuperan restos en varios yacimientos de la costa en Andalucía, Valencia y Cataluña y, también, en la costa atlántica, cerca del Guadalquivir, y en Portugal. Se supone que a la Península el olivo cultivado llegó de oriente en los viajes de exploración y comercio de fenicios, griegos, etruscos y romanos.

Vista aérea del yacimiento de Cástulo, rodeado de olivos. Fuente: Cástulo Linares

En los estudios del yacimiento de Cástulo, cerca de Linares, en Jaén, se han encontrado restos que van desde la Edad del Bronce final, en el siglo VIII a.C. hasta la Edad Media, en el siglo IV d.C. Hay fases ibérica y romana. María Oliva Rodríguez-Ariza, de la Universidad de Jaén, se centra en los hallazgos antracológicos, es decir, de restos de carbón vegetal.

Encuentran Olea europaea como carbones de acebuche en la época ibérica y comienzo de la era romana, en el siglo II a.C. A continuación, con el imperio romano, entre el siglo I a.C. y la Alta Edad Media, en el siglo IX, recogen restos de carbón de olivo cultivado.

Cuando extendieron el estudio a 57 yacimientos andaluces, fechados desde hace 32000 años hasta el periodo romano en el siglo III, confirmaron los resultados de Cástulo. El cultivo del olivo comienza en la ápoca romana, en los siglos I a IV, y, además, por primera vez encuentran restos de olivo fuera del área de distribución del acebuche. El olivo fue transportado hacia zonas donde era posible su cultivo y, por ello, el área de distribución del olivo en la cuenca mediterránea es más extenso que el del acebuche.

Pollo relleno de aceitunas (Apicio, Roma, siglo I)

Machacar pimienta, comino, un poco de tomillo, hinojo en grano, menta, ruda, raíz de benjuí, rociar con vinagre, añadir dátiles y picar bien; amalgamar con miel, garum, vinagre y aceite … Rellenar la tripa de aceitunas verdes abiertas, cerrarlo y cocer. Cuando haya cocido, sacar las aceitunas … Presentar el pollo frío y secado con un paño, por encima se le echará la salsa antes de servirlo.

En la Roma imperial, aceitunas y pan eran la dieta habitual del campesino y de las clases trabajadoras, aunque también lo tomaban temprano, a la mañana, patricios y filósofos como, por ejemplo, Séneca. A menudo, el pan se untaba con aceite de oliva, se aromatizaba con ajo y se acompañaba de queso.

Además de restos de madera, también se encuentran huesos de aceituna, a menudo parcialmente quemados. Según Ehud Galili y sus colegas, de la Autoridad de Antigüedades de Israel, también evidencian que la domesticación el olivo, posterior a la de los cereales, ocurrió en el sexto milenio antes de nuestra era, hace unos 8000 años.

En general, las aceitunas no se comen sin tratar, por su amargor e, incluso, pueden ser peligrosas para la salud porque llevan un glucósido fenólico llamado eleuropeina.

Galili propone que la explotación del olivo se extendió en varias zonas cuando se desarrollaron las técnicas para prensar las aceitunas y extraer el aceite. Hay pruebas de estas técnicas, de hace 7000 años, en Samaria, en el valle del Jordán y en los Altos del Golan, en el actual Israel. En yacimientos al sur de Haifa hay evidencias de extracción de aceite con vertidos de huesos de aceitunas y de pulpa del prensado. Son yacimientos, fechados hace 6500 años, que se han conversado bien al estar sumergidos en el mar.

La extracción del aceite se hace en estructuras circulares construidas con piedras, de unos 60 centímetros de fondo y de diámetro. Se colocan las aceitunas en su interior, se prensan con morteros circulares de madera con piedras encima. Galili menciona que técnicas semejantes todavía se utilizan en Oriente Próximo.

Es difícil distinguir, solo por los huesos del fruto, si lo que se prensa es acebuche u olivo cultivado. Para Galili, lo más plausible es que sean de acebuche. Nili Lilpschitz y su grupo, de la Universidad de Tel Aviv, encuentran evidencias relacionadas con la extracción de aceite de oliva, como lámparas o candiles, vasijas para almacenarlo e instalaciones para prensarlo. A la vez, encuentran polen de olivo en yacimientos de la Edad del Bronce Temprana, hace 5200 años. Sin embargo, el pequeño tamaño de los huesos de los frutos utilizados lleva a Lipschitz a proponer que son de acebuche y no de olivo cultivado. Son conclusiones similares a las propuestas de Galili.

En la Edad del Bronce Tardía y como en el estudio anterior en Palestina, Evi Margaritis, de la Escuela Americana de Estudios Clásicos de Atenas, obtiene parecidos resultados en Grecia. Plantea la hipótesis de que, en primer lugar, se utilizó la madera como leña y para la construcción, lo que llevó a consumir aceitunas y a gestionar la selección de árboles para favorecer su producción. Y no es fácil distinguir acebuches y olivos cultivados. Propone la hipótesis, sin evidencias, de que la domesticación o, si se quiere, la selección de árboles puede haber ocurrido en varios episodios y en diferentes lugares.

El acebuche ocupa, en la actualidad, las áreas más cálidas de la cuenca mediterránea. En el oeste es zonas con una temperatura media anual de 17-19ºC y la temperatura media más fría no debe bajar de 6ºC. No ocupa altitudes más allá de los 500 metros. El olivo es más flexible a las condiciones climáticas y ambientales y, por ello, su área de dispersión en mayor que la del acebuche. Llega a zonas más altas, más frías y con más diferencias en la temperatura.

Sin embargo, los estudios genéticos muestran varios orígenes el olivo en toda la cuenca mediterránea. Quizá se deben a una diversificación secundario, con múltiples cruces entre olivos y acebuches más que a sucesos múltiples de domesticación del cultivo. Guillaume Besnard y su grupo, de la Universidad de Toulouse, han revisado el genoma de los cloroplastos, orgánulos encargados de la fotosíntesis, en 1263 acebuches y 534 olivos.

Los resultados muestran tres linajes diferenciados. Dos de ellos se sitúan en el centro y el oeste de la cuenca, mientras que el tercero está en toda la cuenca.

Para Besnard, la primera domesticación del olivo ocurrió en el norte del Levante mediterráneo, entre Siria, Irak y Turquía, y se dispersó el olivo domesticado por la cuenca con la expansión de las civilizaciones, el comercio y las migraciones.

El grupo de la Universidad de Montpellier dirigido por Catherine Breton, después de analizar 411 variedades de olivo y 958 muestras de acebuche, concluye que los cultivados tienen nueve orígenes pero, por lo menos la mitad, vienen de cruces de los tres linajes originales. El flujo de genes entre acebuche y olivo es continuo y se movió hacia el este y el oeste de la cuenca.

Los datos arqueológicos y genéticos que indican la existencia de tres linajes de Olea apoyan la hipótesis, según Anne Dighton y su equipo, de la Universidad de Queensland en Brisbane, Australia, de que la domesticación del olivo se inició en Oriente Próximo, aunque se han propuesto otros centros, según los linajes, en el centro y el oeste del Mediterráneo.

Los estudios genéticos llevan a la frontera actual entre Siria y Turquía, según los hallazgos de Dighton. Pero los datos arqueológicos llevan la domesticación a las colinas alrededor del valle del Jordán, en Palestina.

Las fechas serían hace algo más de 8000 años o, quizá más atrás en el tiempo, pues las primeras pruebas de prensar olivas para extraer aceite son de hace 7000 años, aunque también se extrae del acebuche. Y, posteriormente, por selección y con tiempo, se llegó al olivo.

El cultivo del olivo, como el de la vid, acompañó la aparición y desarrollo de las civilizaciones más antiguas del Mediterráneo. Sin embargo, la extensión de su cultivo por la cuenca mediterránea ha tenido episodios de aparición y desaparición lo que, de alguna forma, ayuda a comprender la existencia de linajes diferentes y de muchos tipos. Alessia D’Auria y su grupo, de la Universidad Federico II de Nápoles, han encontrado su cultivo en Calabria, en el sur de Italia, durante la primera Edad del Bronce. Han analizado los restos de madera encontrados en un yacimiento y fechados en los siglos 18-21 antes de nuestra era y, después, en la Edad del Bronce tardía, en los siglos 12-13 de nuestra era.

En la primera Edad del Bronce abundan los restos de olivo que los autores proponen que es cultivado aunque, también, hay acebuche. Parece que el cultivo se inicia por contacto con los griegos.

En el Bronce tardío, hay menos restos de madera de olivo y más de encina. El país perdió población y el cultivo del olivo se sustituyó por bosques de encina. Dafna Langutt y su grupo, de la Universidad de Tel Aviv, con muestras de polen del fondo del Mar de Galilea, llegan a conclusiones parecidas. Hay polen de olivo en la Edad del Bronce temprana, hace 4500 años y, después, baja la cantidad y se mantiene así durante el resto de la Edad del Bronce, hace unos 3600 años.

Cuando compara sus resultados con los yacimientos de Siria para dilucidar si la domesticación del olivo ocurrió en el Jordán o en Siria, Langutt encuentra que, mientras en el Jordán el máximo de polen de olivo aparece hace unos 5000 años y luego disminuye, en Siria, en el yacimiento Tell Sukas, el polen es más numeroso desde hace 4500 años y se mantiene alto hasta los 3000 años y, más tarde, desciende. Son datos que encajan entre sí: en Galilea, porcentajes altos al principio, hace 5000 años, bajan y hasta los 3000 años no vuelven a subir; en Siria, bajos al principio y suben desde los 4500 hasta los 3000 años y, a continuación, bajan.

Para Langgut hubo una época de mucha sequía pero, sobre todo, el cambio se produjo por actividades humanas. Fueron movimientos de población, cambios en las rutas comerciales, el transporte de olivas al Egipto de los faraones y varios conflictos bélicos.

El resumen de Langgut sobre el origen y expansión del cultivo del olivo por el Mediterráneo, publicado en 2019, utiliza datos de polen encontrado en yacimientos arqueológicos. Los datos llevan hasta hace 6500 años en el Levante mediterráneo, entre el valle del Jordán y el sur de Siria. Entre hace 5500 y 6000 años ya había olivos en la islas del Egeo. Y en la actual frontera entre Siria y Turquía aparece hace 4800 años. A los 3200 y 3400 años hay polen de olivo en la Anatolia y en Italia. El más antiguo que conocemos en la Península Ibérica está fechado hace 2500 años. Otra evidencia que apoya estas fechas para la Península es que, por su morfología y tamaño, los huesos de aceituna que aparecen en Siria en la Edad del Bronce, unos 1000-1500 años después ya se encuentran en España y en el sur de Francia.

El cultivo del olivo, la obtención de aceite y su almacenaje, uso y comercio suponen un grupo social estable y si, además, hay algún sistema de riego para aumentar la producción se necesita una comunidad organizada.

No traigo ningún anuncio de guerra, ningún impuesto de homenaje, tengo el olivo en mi mano; mis palabras están llenas de paz.

William Shakespeare, Noche de reyes, 1602.

Los olivos (1889) de Vincent van Gogh. Óleo sobre lienzo. 72.6 x 91.4 cm. Fuente: Museum of Modern Art (MoMA).

Para terminar, lo que ahora conocemos del olivo y sus cuidados no ha cambiado mucho en los últimos 3000 años. No ha variado sustancialmente los procesos básicos del cultivo, la tecnología y el equipamiento necesario para la obtención del aceite.

Estoy luchando por capturar la luz de los olivos. Es plateada, a veces azulada, a veces verdosa, blanquecina, sobre un fondo amarillo, rosa, violeta o naranja a ocre roja. Es muy difícil … [unos meses más tarde] Por fin, ya tengo un paisaje con olivos.

Vincent Van Gogh, 1889.

Y; para terminar, una receta moderna, un suspiro de aceite de oliva, publicada en 2006 pero con origen en el Celler de Can Roca en Girona.

Aceite texturizado (o, si se quiere, solidificado)

(Diccionario: Texturizar. Tratar los hilos de las fibras sintéticas para darles buenas propiedades textiles):

Se pone aceite en un cuenco, tapado con film, y se mete doce horas en el congelador a -20ºC. Después se pasa a la nevera, a 3ºC, otras doce horas. Se recoge el aceite sólido (o texturizado) con dos cucharas para darle forma ovoide y alargada (quenelle en término técnico) y se coloca sobre una lámina de pan tostado cortado fino para servir de inmediato.

Y, también, una receta para pobres tal como la cuenta el doctor Juderías.

Cavero con aceite (Diccionario: Cavero. Obrero dedicado a abrir zanjas de desagüe en las tierras labrantías).

Se corta un buen pedazo de pan y se le hace, quitando la miga, un agujero en el centro. Echamos una chorretada de aceite crudo de oliva; se espolvorea de sal o de azúcar, a gusto del comensal, y un polvillo de pimentón.

Es el desayuno de los romanos o, quizá, un derivado evolutivo.

Referencias:

Apicio, Marco Gavio. 2007. El arte de la cocina. De re coquinaria. Comunicación y Publicaciones. Barcelona. 119 pp.

Arenas-Castro, S. et al. 2020. Projected climate changes are expected to decrease the suitability and production of olive varieties in southern Spain. Science of the Total Environment 709: 136161.

Arnau, X. et al. 2012. The age of monumental olive trees (Olea europaea) in northern Spain. Dendrochronologia 30: 11-14.

Aumeeruddy-Thomas, Y. et al. 2014. Beyond the divide between wild and domesticated: Spaciality, domesticity and practices pertaining to fig (Ficus carica L.) and olive (Olea europaea L.) agroecosystems among Jbala communities in Northern Morocco. En “Plants and people. Choice and diversity through time”, p. 191-197. Ed. Por A. Chevalier et al. Oxbow Books. Oxford & Philadelphia.

Aumeeruddy-Thomas, Y. et al. 2017. Ongoing domestication and diversification in grafted olive-oleaster agroecosystems in Northern Morocco. Regional Environmental Change DOI: 10.1007/s10113-017-1143-3

Besnard, G. et al. 2013. The complex history of the olive tree: from Late Quaternary diversification of Mediterranean lineages to primary domestication in the northern Levant. Proceedings of the Royal Society B 280: 20122833.

Breton, C. et al. 2009. The origins of the domestication of the olive tree. Comptes Rendus Biologies 332: 1059-1064.

Brothwell, D. & P. Brothwell. 1969. Food in Antiquity. A survey of diet of early peoples. Johns Hopkins University Press. Baltimore and London. 283 pp.

Buxó, R. 1997. Arqueología de las plantas. La explotación económica de las semillas y los frutos en el marco mediterráneo de la Península Ibérica. Crítica. Barcelona. 367 pp.

Carrión, Y. et al. 2013. Neolithic Woodland in the North Mediterranean Basin: A review on Olea europaea L. En “Proceedings of the Fourth International Meeting of Anthracology”, p. 31-40. Ed. Por F. Damblon. BAR International Series. Oxford.

D’Auria, A. et al. 2016. Evidence of short-lived episode of olive (Olea europaea L.) cultivation during the Early Bronze Age in western Mediterranean (southern Italy). The Holocene DOI: 10.1177/0959683616670218

Díez, C.M. et al. 2011. Centennial olive trees as a reservoir of genetic diversity. Annals of Botany 108: 797-807.

Díez, C.M. et al. 2015. Olive domestication and diversification in the Mediterranean Basin. New Phytologist 206: 436-447.

Dighton, A. et al. 2017. Bronze Age olive domestication in the north Jordan Valley: new morphological evidence for regional complexity in early arboricultural practice from Pella in Jordan. Vegetation History and Archaeobotany 26: 403-413.

Galili, E. et al. 1997. Evidence for earliest olive-oil production in submerged settlements off the Carmel Coast, Israel. Journal of Archaeological Science 24: 1141-1150.

Juderías, A. 1994. Cocina para pobres. 11ª edición. Ed. Seteco. Madrid. 325 pp.

Kaniewski, D. et al. 2012. Primary domestication and early uses of the emblematic olive tree: palaeobotanical, historical and molecular evidence from the Middle East. Biological Reviews 87: 885-899.

Langgut, D. et al. 2016. Climate, settlement patterns and olive horticulture in the southern Levant during the Early Bronze and Intermediate Bronze Ages (c. 3600-1950 BC). Levant Doi: 10.1080/007589142016.1193323

Langgut, D. et al. 2019. The origin and spread of olive cultivation in the Mediterranean Basin: The fossil pollen evidence. The Holocene DOI: 10.1177/0959683619826654

Lentjes, D. & G.S. Semerari. 2016. Big debates over small fruits. Wine and oil production in protohistoric Southern Italy (ca. 1350-750 BC). Babesch 91: 1-16.

Lipschitz, N. et al. 1991. The beginning of olive (Olea europaea) cultivation in the Old World: A reassessment. Journal of Archaeological Science 18: 441-453.

Lipschitz, N. et al. 1996. Wild olive (Olea europaea) stones from a Chalcolithic cave at Shoham, Israel, and their implications. Tel Aviv 23: 135-142.

Margaritis, E. 2013. Distinguishing exploitation, domestication, cultivation and production: the olive in the third millennium Aegean. Antiquity 87: 746-757.

Margaritis, E. & M. Jones. 2008. Crop processing of Olea europaea L.: an experimental approach for the interpretation of archaeobotanical olive remains. Vegetation History and Archaeobotany 17: 381-392.

Medina, I. 2006. El aceite y el vinagre. El País. Madrid. 69 pp.

Namdar, D. et al. 2014. Olive oil storage during the fifth and sixth millenia BC at Ein Zippori, Northern Israel. Israel Journal of Plant Science doi: 10.1080/07929978.2014.960733

Neef, R. 1990. Introduction, development and environmental implications of olive culture: The evidence from Jordan. En “Man’s role in the shaping of the Eastern Mediterranean landscape”, p. 295-306. Ed. por S. Bottema et al. A.A. Balkema, Rotterdam, Brookfield.

Newton, C. et al. 2014. On the origins and spread of Olea europaea L. (olive) domestication: evidence for shape variation of olive stones at Ugarit, Late Bronze Age, Syria – a window on the Mediterranean Basin and on the westward diffusion of olive varieties. Vegetation History and Archaeobotany 23: 567-575.

Real Academia Española de Gastronomía. 2010. Los aceites de oliva en la gastronomía del siglo XXI. Real Academia Española de Gastronomía/Ed. Everest. León. 247 pp.

Rhizopoulou, S. 2007. Olea europaea L. A botanical contribution to culture. American-Eurasian Journal of Agriculture & Environmental Science 2: 382-387.

Rodríguez-Ariza, M.O. 2020. El origen del olivo y la antropización del entorno de Cástulo a partir de la antracología. SPAL 29: 49-64.

Rodríguez-Ariza, M.O. & E. Montes. 2005. On the origin and domestication of Olea europaea L. (olive) in Andalucia, Spain, based on the biogeographical distribution of its finds. Vegetation History and Archaeobotany 14: 551-561.

Sabatini, S. 2019. Olive oil in Southern Levant. Rise and fall of an economy in the Early Bronze Age. ROSAPAT 13: 247-263.

Salavert, A. 2008. Olive cultivation and oil production in Palestine during the early Bronze Age (3500-2000 B.C.): the case of Tel Yarmouth, Israel. Vegetation History and Archaeobotany DOI: 10.1007/s00334-008-0185-3

Tenal, J.-F. et al. 2004. Historical biogeography of olive domestication (Olea europaea L.) as revealed by geometrical morphometry applied to biological and archaeological material. Journal of Biogeography 31: 63-77.

Toussaint-Samat, M. 2009. A history of food. Wiley-Blackwell. Chichester. 756 pp.

Vossen, P. 2007. Olive oil: History, production, and characteristics of the world’s classic oils. HortScience 42: 1093-1100.

Wikipedia. 2020. Olea europaea. 3 noviembre.

Wikipedia. 2020. Historia del aceite de oliva. 28 noviembre.

Zohary, D. & P. Spiegel-Roy. 1975. Beginnings of fruit growing in the Old World. Science 187: 319-327.

Sobre el autor: Eduardo Angulo es doctor en biología, profesor de biología celular de la UPV/EHU retirado y divulgador científico. Ha publicado varios libros y es autor de La biología estupenda.

El artículo Ingredientes para la receta: El olivo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Ingredientes para la receta: El ajo
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La Jangada. Ochocientas leguas por el Amazonas es una novela de aventuras y suspense de Jules Verne. La escribió por entregas en la revista Magasin d’éducation et de récréation entre el 1 de enero y el 1 de diciembre de 1881. Posteriormente fue publicada en formato de libro en dos partes, una primera describiendo un viaje por el Amazonas, y la segunda centrada en el proceso de resolución de un criptograma.

Portada de La Jangada (Léon Benett). Fuente: Wikimedia Commons.

 

Resumen de La Jangada

Estamos en 1852. Joam Garral es un hombre de origen brasileño y propietario de una próspera hacienda en Iquitos (Perú). Es padre de Benito, de 21 años, y Minha, de 17. La hija va a casarse con el mejor amigo de Benito, el médico brasileño Manuel Valdez. Para ello, la familia debe viajar a Belém (Brasil). Garral decide transportar al séquito de familiares y criados a bordo de una enorme jangada, una balsa de grandes dimensiones que navega hacia el litoral atlántico de Brasil a través del río Amazonas. Deben recorrer ochocientas leguas a lo largo del río para celebrar el matrimonio.

Mapa fluvial del Amazonas, marcadas Iquitos, Manaos y Belém. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Garral esconde un terrible secreto: es un prófugo de la justicia brasileña. Muchos años antes había sido falsamente acusado de robo y asesinato. Debió huir de Brasil para evitar un castigo injusto: la condena a muerte por un delito que no había cometido. Al llegar a Manaos, Torres, un siniestro personaje, chantajea a Garral: no le delatará a cambio de casarse con Minha. Garral no accede a someterse a Torres, es detenido por la justicia y condenado a muerte. Torres posee un documento cifrado con la confesión del verdadero asesino. El objetivo de los familiares y amigos de Garral es recuperar ese manuscrito y lograr descifrarlo antes de que se cumpla la sentencia.

El cifrado de Gronsfeld

En un cifrado por sustitución simple cada carácter del texto original se sustituye por otro elegido en el escrito codificado. Además, se dice que es polialfabético cuando cada símbolo no se reemplaza siempre por el mismo carácter. En este sistema de cifrado, distintos alfabetos y diferentes métodos pueden ser utilizados para realizar en encriptado.

El cifrado de Gronsfeld es un cifrado polialfabético que utiliza una clave numérica para codificar y decodificar. Para explicar cómo funciona vamos a ver un ejemplo. Fijemos en primer lugar el alfabeto original de 26 letras con el que vamos a trabajar:

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ.

Supongamos que el mensaje que queremos enviar es:

CÁTEDRA DE CULTURA CIENTÍFICA,

con la clave 12345.

El mensaje encriptado sería:

DCWIISC GI HVNWYWB ELISUKIMHB

¿Cómo se obtiene? Bajo el texto a encriptar se coloca la clave (un dígito por cada letra), repetida tantas veces como haga falta. Para obtener el mensaje encriptado, cada letra original se reemplaza por la que corresponde al desplazarse (hacia la derecha) en el alfabeto tantas posiciones como indica el dígito bajo esa letra:

Cifrado del mensaje a enviar

 

Es decir, como se indica en la tabla, C+1=D, A+2=C, T+3=W, etc.

Para descifrar el mensaje, se realiza el proceso inverso. Es decir, dado el mensaje codificado, cada letra se reemplaza por la que corresponde al desplazarse (hacia la izquierda) en el alfabeto tantas posiciones como el dígito bajo esa letra:

Por ejemplo, D-1=C, C-2=A, W-3=T, etc.

Observar que, con este método y la misma clave, el mensaje WWWWW se encriptaría como XYZAB, ya que: W+1=X, W+2=Y, W+3=Z, W+4=A (volveríamos a comenzar el alfabeto) y W+5=B.

El criptograma de La Jangada

La novela de Verne comienza con el siguiente mensaje cifrado:

Phyjslyddqfdzxgasgzzqqehxgkfndrxujugiocytdxvksbxhhuypo
hdvyrymhuhpuydkjoxphetozsletnpmvffovpdpajxhyynojyggayme
qynfuqlnmvlyfgsuzmqiztlbqgyugsqeubvnrcredgruzblrmxyuhqhp
zdrrgcrohepqxufivvrplphonthvddqfhqsntzhhhnfepmqkyuuexktog
zgkyuumfvijdqdpzjqsykrplxhxqrymvklohhhotozvdksppsuvjhd.

Se trata del último párrafo de un texto en clave de cien líneas (que no se incluye en el texto) que esconde la confesión de un hombre llamado Ortega, el verdadero autor del delito del que se acusaba a Garral.

Cuando Joam Garral es apresado en Manaos, el juez Jarríquez, encargado de su defensa, intenta descifrar el contenido del mensaje por diferentes métodos. Jarríquez alude a El escarabajo de oro de Edgard Allan Poe como sistema en el que se basa para intentar encontrar la clave. Pero sus intentos son infructuosos. Casi en el último momento, un nombre le llega, el de «Ortega», como posible firmante del mensaje en clave. Gracias a ese descubrimiento, el juez consigue encontrar la clave: si SUVJHD (última parte del mensaje cifrado) corresponde a ORTEGA, la clave debe ser «432513». Y utiliza el método Gronsfeld (aunque sin nombrarlo, tan solo lo describe) para descifrar el mensaje escondido. En este caso, el alfabeto empleado es (elimina la letra W):

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ.

Primeras palabras del mensaje descifradas

 

La última parte del mensaje dice:

Le véritable auteur du vol des diamants et de l’assassinat des soldats qui escortaient le convoi, commis dans la nuit du vingt-deux janvier mil huit cent vingt-six, n’est donc pas Joam Dacosta, injustement condamné à mort; c’est moi, le misérable employé de l’administration du district diamantin; oui, moi seul, qui signe de mon vrai nom, Ortega.

[El verdadero autor del robo de los diamantes y del asesinato de los soldados que escoltaban el convoy, cometido la noche del 22 de enero de mil ochocientos veintiséis, no es pues Joam Dacosta, injustamente condenado a muerte; soy yo, el miserable empleado de la Administración del Distrito de Diamantes; sí, solo yo, que firma con mi nombre real, Ortega].

Gracias al descubrimiento, Garral (cuyo verdadero apellido era Dacosta) se libra de la horca, y la historia termina con final feliz.

Nota final

En el artículo de Frederick Gass indicado en las referencias, el matemático explica de qué manera enfoca Verne este problema y la manera en la que él mismo lo solucionaría utilizando métodos criptográficos. Y finaliza su texto con la siguiente frase:

By virtue of this solution, Jules Verne is credited with the first published exposition of the probable word method for Gronsfeld ciphers.

[En virtud de esta solución, se atribuye a Jules Verne la primera exposición publicada del método de la palabra probable para los cifrados de Gronsfeld].

En la página DCode.fr puede realizarse de manera automática cualquier codificación/decodificación por el método Gronsfeld, usando el alfabeto y las claves que se deseen. El criptograma contenido en La Jangada es, efectivamente, el indicado en el texto de Verne:

Comprobando el mensaje cifrado de La Jangada. Captura de pantalla en DCode.fr.

 

Referencias

Jules Verne, La jangada. Huit cents lieues sur l’Amazone, Project Gutenberg

Another first, Futility Closet, 18 noviembre 2020

Frederick Gass, Solving a Jules Verne Cryptogram, Mathematics Magazine 59:1 (1986), 3-1

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 cifrado de Gronsfeld en “La Jangada” se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto:  Science in HD /Unsplash

El cálculo de la energía de enlace nuclear realizado para el deuterón puede extenderse a todas las demás especies nucleares. La gráfica 1 muestra cómo la energía de enlace nuclear total para nucleidos estables aumenta con el aumento de la masa atómica, a medida que se agregan más partículas para formar el núcleo. El término nucleones se refiere tanto a protones como a neutrones; por lo tanto, la energía de enlace del núcleo aumenta con el número de nucleones. Pero, como puede apreciarse, el resultado no es una línea recta.

Gráfica 1. Fuente: Cassidy Physics Library

Estos datos experimentales tienen implicaciones importantes. Estas implicaciones se hacen más evidentes si se calcula la energía de enlace promedio por nucleón. En el caso del carbono-12, por ejemplo, la energía de enlace total es 92,1 MeV. Dado que hay 12 nucleones dentro del núcleo (seis protones y seis neutrones), la energía de enlace promedio por nucleón es 92,1 MeV / 12, esto es, 7,68 MeV. En la gráfica 2 los valores obtenidos experimentalmente de la energía de enlace promedio por nucleón (en MeV) se representan frente al número de nucleones en el núcleo (número de masa, A). Fijémonos en la posición inusualmente alta (por encima de la curva) del punto cerca de los 7,1 MeV, en comparación con sus vecinos en la tabla periódica. El punto corresponde al helio-4. El valor relativamente alto de la energía de enlace de este núcleo indica una estabilidad inusualmente alta.

Gráfica 2. Fuente: Wikimedia Commons

La importancia de esta gráfica está en su forma sorprendente. La energía de enlace por nucleón comienza con un valor bajo para el núcleo de deuterio (el primer punto) y luego aumenta rápidamente. Algunos núcleos en la parte inicial de la curva, por ejemplo, helio-4, carbono-12 y oxígeno-16, tienen valores excepcionalmente altos en comparación con sus vecinos. Esto indica que se tendría que suministrar más energía para eliminar un nucleón de uno de estos núcleos que de uno de sus vecinos. Recordemos: una alta energía de enlace por nucleón significa que se necesita una gran cantidad de energía para separar el núcleo en sus nucleones constituyentes. En cierto sentido, la «energía de enlace» podría haberse llamado mejor «energía de desintegración».

La alta energía de enlace por nucleón de helio-4 en comparación con el deuterio implica que, si dos núcleos de deuterio se unieran para formar un núcleo de helio-4, habría una gran cantidad de energía en exceso disponible, que se emitiría al entorno. Este exceso de energía es la fuente de las enormes energías disponibles en las reacciones de fusión o termonucleares.

Dado que tienen energías de enlace nuclear tan altas, es de esperar que helio-4, carbono-12 y oxígeno-16 sean excepcionalmente estables. Existe evidencia a favor de esta conclusión, por ejemplo, el hecho de que las cuatro partículas que componen el núcleo helio-4 se emiten como una sola unidad, la partícula alfa, en la radiactividad.

La curva de energía de enlace nuclear por nucleón obtenida experimentalmente tiene un máximo amplio, que se extiende desde aproximadamente A = 50 a A = 90. Luego desciende para los elementos pesados. Así, el cobre-63, que está cerca del máximo, tienen una energía de enlace por nucleón de aproximadamente 8,75 MeV, mientras que uranio-235, con uno de los valores de A más altos, tiene un valor de 7,61 MeV. Esto indica que a medida que se agregan más nucleones a los núcleos más pesados, la energía de unión por nucleón disminuye. De ello se deduce que los núcleos próximos al máximo de la curva, como los del cobre, deberían ser más difíciles de romper que los núcleos más pesados, como el radio y el uranio.

También se deduce que cuando el uranio y otros núcleos de alto valor de A se rompen de alguna manera, sus fragmentos son núcleos más pequeños que poseen una mayor energía de enlace por nucleón. Si nos fijamos, en estos casos, nos encontramos nuevamente con un exceso de energía debido a la diferencia de energía entre el núcleo de partida y sus fragmentos, energía que se emite al entorno en forma de energía cinética de los fragmentos y de radiación gamma. Este proceso, de enorme importancia histórica, que implica la división de los núcleos más pesados en núcleos más ligeros, se conoce como fisión nuclear. El exceso de energía disponible durante la fisión es la fuente de las enormes energías liberadas en las reacciones de fisión nuclear.

La forma de la curva de energía de enlace nuclear promedio, que cae en ambos extremos, indica, por lo tanto, que existen dos procesos generales de reacción mediante los cuales se puede esperar liberar energía de los núcleos:

(1) combinar núcleos ligeros en un núcleo más masivo, conocido como fusión nuclear; o

(2) dividir núcleos pesados en núcleos de masa media, que se llama fisión nuclear.

En cualquiera de estos dos procesos los productos resultantes tendrían una mayor energía de enlace media por nucleón, por lo que se liberaría energía. Se ha demostrado que se producen tanto la fusión como la fisión, y la tecnología de la fisión se ha simplificado y explotado en muchos países. Las reacciones de fisión pueden realizarse lentamente (como en una central nuclear) o muy rápidamente (como en una explosión nuclear).

La idea de la energía de enlace nuclear debería aclarar ahora por qué las masas atómicas, cuando se miden con precisión, no son exactamente múltiplos enteros de la masa de un átomo de hidrógeno, a pesar de que los núcleos son solo conjuntos de protones y neutrones idénticos. Cuando esas partículas se combinaron para formar un núcleo, su masa en reposo total se redujo en una cantidad correspondiente a la energía de enlace, y la energía de enlace promedio varía de un nucleido a otro.

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

El artículo Energía de enlace nuclear y estabilidad se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Antonio Diéguez Lucena

Shutterstock / Tithi Luadthong

La rapidez asombrosa con la que los científicos están consiguiendo vacunas efectivas contra la covid-19 es un hito histórico que está siendo señalado como prueba fehaciente de la efectividad de la ciencia y de la tecnología apoyada en ella. Es difícil encontrar un ejemplo más claro en el presente. No obstante, desde hace un tiempo hay voces que anuncian que la ciencia está agotándose debido precisamente a su éxito. Es decir, está alcanzando los límites de lo científicamente cognoscible. Ven señales de ello en una cierta ralentización del progreso teórico en las últimas décadas. Pero, ¿es ajustada a la realidad esa percepción?

La idea de que el progreso científico se está deteniendo –o llegando a su fin– se ha repetido en la física al menos desde finales del XIX, unos años antes de que se produjera la gran revolución de la teoría de la relatividad y la teoría cuántica. Se ha vuelto a defender en otras ocasiones a lo largo del siglo XX, extendiéndose a otras ciencias.

Cuando hablamos de progreso científico habría que empezar por aclarar de qué hablamos exactamente. No es lo mismo el progreso en el sentido de logro de teorías con mayor capacidad explicativa que el progreso en el sentido de aumento del alcance y la exactitud de las predicciones. No es lo mismo el progreso hacia una mayor simplicidad y unificación que el progreso hacia una mayor efectividad y utilidad. No es lo mismo el progreso hacia unos métodos más estrictos de contrastación que el progreso hacia una mejor comprensión de la naturaleza o hacia teorías más verosímiles.

La ciencia puede estar realizando en un momento dado grandes progresos en un sentido, pero no en otros. No es fácil decidir qué sentido de progreso científico consideramos más importante, y eso puede sesgar nuestra visión del mismo. Es muy posible que en la actualidad se le conceda menos importancia al progreso conceptual y en los contenidos teóricos que al éxito práctico proporcionado, sobre todo, por la ciencia aplicada y la tecnología.

Ese éxito tecnológico, el más perceptible para todos, se ha llegado a convertir en el referente casi único del progreso científico, y llega a juzgarse a toda la ciencia en función del aporte que se realiza al mismo desde disciplinas y enfoques diversos. En todo caso, hay que tener en cuenta que los historiadores y filósofos de la ciencia hace tiempo que descartaron una imagen puramente acumulativista del progreso científico, en la que nunca se producirían pérdidas explicativas.

Sin embargo, aunque el número de científicos en activo y de publicaciones científicas sigue creciendo y los avances tecnológicos nos sorprenden cada día, hace un tiempo que Stephen Hawking y, sobre todo, el periodista y divulgador John Horgan, en su libro de 1996 The End of Science, mantuvieron que la ciencia está alcanzando sus límites de progreso. Al menos, en el sentido de que no producirán nuevas revoluciones científicas.

Horgan parece concebir el progreso científico como una carrera hacia unos límites prefijados y bien definidos, que tarde o temprano terminarán por alcanzarse. Pero es muy posible que se parezca más a la exploración cada vez más detallada de una imagen fractal, en la que un nivel de análisis revela niveles superiores de complejidad en una mayor cuantía. Niveles que, no por ser más refinados y detallados, tienen necesariamente menor importancia teórica y práctica.

No conviene olvidar que, en ocasiones, el avance en los conocimientos se produce por la mera reducción (conexión) de los niveles superiores de complejidad con los inferiores. Si tienen razón los que creen que la respuesta a una pregunta abre siempre el abanico de nuevas preguntas por contestar, el progreso podría consistir justamente, como recoge Nicholas Rescher en su libro Los límites de la ciencia, en la disminución de la proporción de preguntas contestadas. O, lo que es igual, en el aumento de la ignorancia percibida. No se puede nunca descartar que, para contestar a las nuevas preguntas, deban formularse teorías que revolucionen un campo.

Unsplash/Andrew George, CC BY

¿Qué pasa en otras disciplinas?

Habría también que analizar la cuestión considerando lo que sucede en disciplinas diferentes. Puede que unas estén en una fase de ralentización, como quizás está ahora la física teórica, debido a limitaciones metodológicas, conceptuales, tecnológicas y económicas, tales como las que imposibilitan por el momento someter a contrastación empírica la teoría de cuerdas. No olvidemos que lo que la física puede estudiar hoy, la materia ordinaria, es solo el 5 % del universo –el resto es materia oscura y energía oscura–, según establece la propia física.

Otras disciplinas (como la genética, las neurociencias y la inteligencia artificial) pueden estar en una fase de expansión. E incluso surgen nuevas disciplinas o especialidades, como la biología sintética. El progreso lleva diferentes ritmos en diferentes especialidades. Por usar un ejemplo que Horgan cita, es ciertamente difícil encontrar en la biología evolutiva algo nuevo de la importancia de la selección natural, pero en la actualidad se están produciendo grandes avances teóricos y prácticos gracias al descubrimiento de mecanismos adicionales que han tenido un papel fundamental en la evolución, y especialmente en la aparición de las novedades evolutivas. Por otro lado, frecuentemente los progresos en una disciplina aceleran los progresos en otras. Así, nuevos avances en la matemática podrían reactivar los progresos en física.

¿Se nos terminará la ciencia?

Esto no significa que no quepa pensar a muy largo plazo, como posibilidad teórica, en el agotamiento de la ciencia. Algunos han sostenido que el fin de la ciencia vendrá porque llegará el momento en que ya no tengamos preguntas importantes que contestar, pero podría ser al revés.

Podría ocurrir que siguiera habiendo progreso en la formulación de preguntas cada vez mejores, pero que no fuéramos capaces de contestarlas debido a su complejidad. Al fin y al cabo, la mente humana es un producto evolutivo limitado en sus capacidades. También podría suceder que la contrastación de algunas hipótesis fuera demasiado costosa o estuviera definitivamente más allá de nuestras posibilidades tecnológicas.

Los límites de la ciencia serían en este caso límites humanos. A no ser, claro está, que en el futuro la ciencia la hicieran máquinas superinteligentes capaces de disponer de todos los recursos del universo, pero incluso esas máquinas tendrían también sus límites físicos y computacionales.

En donde empiezan, sin embargo, a percibirse ciertos límites es en la financiación pública de la ciencia. En los países más desarrollados científicamente, la financiación pública de la ciencia no crece lo suficiente como para satisfacer las necesidades de la propia investigación, lo que está haciendo que una parte cada vez mayor se haga con capital privado.

Esto tiene sus peligros y son bien conocidos, empezando por la desatención a la investigación básica. Otro factor importante que podría comprometer el progreso científico sería la pérdida de la confianza en la ciencia, como parece haber sucedido ya entre los defensores de la anticiencia (antivacunas, negacionistas de la pandemia, negacionistas climáticos, creacionistas del diseño inteligente).

Mantener el progreso científico exige un esfuerzo constante y la sociedad en su conjunto debe estar comprometida con ese esfuerzo.

Sobre el autor: Antonio Diéguez Lucena es catedrático de lógica y filosofía de la ciencia en la Universidad de Málaga

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

El artículo ¿Se agotará la ciencia algún día? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Cuando un virus penetra en las células del organismo infectado hace uso de la maquinaria de esas células para replicar su material genético –ADN o ARN– y producir, siguiendo las instrucciones contenidas en él, miles de copias del original. En ese proceso se pueden producir errores –mutaciones–, de manera que alguna de las nuevas réplicas de la molécula hereditaria sea ligeramente diferente de la original. Surgiría así una nueva variante genética del virus. En una fracción mínima de las ocasiones esa mutación le confiere alguna ventaja; puede, por ejemplo, favorecer su capacidad para contagiar. En ese caso, la nueva variante se expandiría con mayor celeridad, sustituyendo progresivamente a las preexistentes hasta hacerse mayoritaria. Lo normal, no obstante, es que durante un episodio epidémico coexistan, en distintas proporciones, diferentes variantes de un mismo virus.

La selección natural es uno de los dos mecanismos que impulsa la evolución de los seres capaces de reproducirse y transmitir su herencia a la siguiente generación; el otro es la deriva genética, que ahora podemos dejar de lado. En el párrafo anterior hemos visto cómo actúa la selección natural sobre una población de virus cuando surgen variantes con diferente capacidad de transmisión. Pero esa no es su única forma de actuación. En muchos casos se produce bajo la influencia de un factor ambiental que, en términos comparativos, favorece la supervivencia y proliferación de ciertas variantes genéticas frente a otras. De esa forma, los favorecidos dejan más descendencia, por lo que sus rasgos genéticos se acabarán haciendo mayoritarios en la población. A ese factor lo denominamos presión selectiva.

Antivirales y vacunas pueden actuar, en lo que a los virus se refiere, como presiones selectivas. Actúan de esa forma cuando impiden o dificultan la reproducción de ciertas variantes pero no la de otras. En ese caso, suprimirían o convertirían en minoritarias a las primeras, dejando vía libre para la proliferación de las segundas. Eso es lo que ocurre cuando una variante de un virus es resistente a la acción de un antiviral o una vacuna.

No es difícil que surjan tales resistencias. Por un lado, los antivirales suelen administrarse cuando ya se ha producido una infección y hay ya millones de partículas virales en el organismo hospedador. En tales circunstancias hay millones de virus que, potencialmente, pueden mutar y devenir resistentes al fármaco. Y por otro lado, el efecto de un antiviral (como el de un antibiótico en las bacterias) suele basarse en la acción sobre un único proceso celular, y la probabilidad de que surja una variante genética resistente a tal acción no es muy baja.

Con las vacunas, afortunadamente, las cosas son algo diferentes. Por un lado, porque se administran antes de que se produzca una infección, de manera que las defensas que generan pueden actuar antes de que el patógeno prolifere en el organismo, evitando así que al multiplicarse surjan millones de potenciales variantes resistentes. Y por el otro, porque la vacuna induce la producción de todo un arsenal de anticuerpos que actúan contra diferentes dianas –denominadas epítopos– en los patógenos. La probabilidad de que, por mutación, surjan variantes genéticas que modifiquen todos los epítopos y, de esa forma, eviten la acción de los anticuerpos es muy baja, aunque no es nula.

De lo anterior se deriva que es importante evitar la transmisión de un patógeno, porque así se le dan pocas opciones de proliferar. No solo se evita de esa forma que mucha gente enferme, sino que, además, al limitar su proliferación, se minimiza la probabilidad de que surjan variantes que puedan ser más fácilmente transmisibles o que generen resistencias a las vacunas.

Fuente: Kennedy D A, Read, A F (2017): Why does drug resistance readily evolve but vaccine resistance does not? Proc. R. Soc. B 284: 20162562.

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 Virus, selección natural y vacunas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Virginia Arechavala trabaja en el grupo de desórdenes neuromusculares del Instituto de Investigación Sanitaria Biocruces Bizkaia. En esta interesante charla presenta su trabajo en busca de nuevas terapias para enfermedades poco frecuentes (habitualmente conocidas como «raras»), especialmente la distrofia muscular de Duchenne.

Virginia se doctoró en neurología en el King’s College de Londres y, tras varios años de investigación en centros británicos, se incorporó a Biocruces como profesora de investigación Ikerbasque.



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

El artículo Virginia Arechavala – Naukas Pro 2019: Buscando terapias para enfermedades poco frecuentes se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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La galaxia interna: neuronas (teñidas de rojo) y astrocitos (teñidos de verde) en un cultivo de células corticales de ratón. Fuente: Wikimedia Commons

Es conocida la importancia de la salud de las neuronas y sus conexiones para prevenir la aparición de algunas de las enfermedades neurodegenerativas más comunes, como las de Alzheimer o Parkinson. Sin embargo, las neuronas no están solas en el encéfalo, y muchas de sus funciones están soportadas por otras células, las llamadas células gliales. Entre estas grandes desconocidas se encuentran los astrocitos, las más abundantes y cuyas funciones incluyen desde el aporte de nutrientes y energía a las neuronas hasta el soporte físico de las mismas.

La enfermedad de Parkinson se relaciona con el deterioro de las neuronas de tipo dopaminérgico y con la acumulación de la proteína denominada alfa-sinucleína.

“Hasta ahora, puesto que las células que se ven principalmente afectadas por la enfermedad son las neuronas, la inmensa mayoría de estudios han estado enfocados a comprender los eventos que llevaban a estas células a morir. Es por ello, y puesto que se sabe muy poco del papel de los astrocitos en esta enfermedad, que nosotros decidimos dirigir nuestra investigación a entender si estas células tan importantes para la supervivencia neuronal contribuyen al desarrollo de la enfermedad de Parkinson”, señala Paula Ramos González investigadora del departamento de Neurociencias de la UPV/EHU.

Los investigadores han seguido dos líneas de investigación. Por un lado, “hemos trabajado con células de rata tanto con neuronas como con astrocitos, y pudimos determinar que los astrocitos son capaces de contribuir a la transmisión de la proteína tóxica alfa sinucleina —proteína que se acumula en el cerebro de los pacientes con enfermedad de Parkinson— y favorecer la muerte neuronal, sugiriendo un papel importante de estas células en la progresión de la enfermedad”, explica la investigadora.

Por otro lado, “con el fin de aproximarnos más a la realidad, planteamos un segundo estudio utilizando células humanas. Para ello, generamos astrocitos a partir de células de la piel de pacientes con Parkinson. Una vez generados estos astrocitos, comparamos diversos parámetros importantes entre los astrocitos derivados de donantes sanos y los astrocitos con la mutación. Sorprendentemente, encontramos que los astrocitos con la mutación no sólo eran hasta ocho veces más pequeños que los astrocitos sanos, sino que además generaban elevados niveles de proteínas oxidadas, que pueden resultar tóxicas para las células” añade Ramos González.

Finalmente, “consideramos importante cocultivar estos astrocitos directamente con neuronas, y analizar los efectos que podrían tener las células con la mutación sobre la supervivencia neuronal. Utilizando una técnica que nos permite seguir las neuronas individualmente, observamos que cuando estas convivían con los astrocitos con la mutación, el riesgo de muerte neuronal aumentaba significativamente, contrariamente a lo que ocurría al cultivarlas con astrocitos sanos” comenta.

La investigadora ha destacado que «todos estos resultados sugieren que los astrocitos disfuncionales contribuyen al inicio y progresión de la enfermedad de Parkinson, favoreciendo el proceso neurodegenerativo típico de la enfermedad. Aunque aún es necesario ahondar en el tema y profundizar con nuevos experimentos, este estudio propone una nueva posible diana terapéutica dirigida a mantener la funcionalidad de los astrocitos y abre un abanico de posibilidades en cuanto a futuros posibles tratamientos”.

Referencias:

Cavaliere, F. et al. (2017) In vitro α-synuclein neurotoxicity and spreading among neurons and astrocytes using Lewy body extracts from Parkinson disease brains Neurobiology of Disease doi: 10.1016/j.nbd.2017.04.011

Bengoa-Vergniory, N. et al. (2020) CLR01 protects dopaminergic neurons in vitro and in mouse models of Parkinson’s disease Nature Communications doi: 10.1038/s41467-020-18689-x

Ramos-González, P. (2020) Unraveling the role of astrocytes in the onset and spread of Parkinson’s disease UPV/EHU Tesis doctoral

 

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

 

El artículo El papel de los astrocitos en la aparición de la enfermedad de Parkinson se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Existen muchos relatos, folclore y mitología relacionados con los grillos, que otorgan distintos significados a su sonido característico. En algunas zonas de Brasil, el canto de los grillos se asocia a la lluvia inminente o a una ganancia financiera inesperada. En otras, también puede ser un presagio de enfermedad. En Caraguatatuba, su significado depende de su color. En Barbados, un grillo ruidoso es señal de dinero, mientras que uno más tímido puede presagiar la enfermedad o incluso la muerte. En nuestra propia cultura audiovisual es común utilizar el sonido de los grillos para enfatizar el silencio, probablemente porque lo asociamos al campo, a las noches tranquilas lejos de la ciudad.

Foto: Aurélien Lemasson-Théobald / Unsplash

El origen de este sonido fue un misterio durante mucho tiempo. Algunas ilustraciones infantiles los muestran tocando pequeños violines. Otro mito persistente es que estos insectos se frotan las piernas para cantar. Ninguna de estas versiones es correcta (aunque me encantaría que la de los violines lo fuera). Lo cierto es que los grillos producen su sonido con ayuda de sus alas. Las frotan entre sí en un proceso conocido como estridulación. En una de las alas se encuentra el llamado “rascador”, con un borde bien definido. Mientras que la otra cuenta con una superficie con ondulaciones llamada “cuerpo”. El efecto es similar al de pasar un dedo por los dientes de un peine y no tan distinto al de deslizar un arco sobre las cuerdas de un violín. Si el traqueteo es lo bastante rápido, da lugar a un tono musical agudo y rugoso, como el canto del grillo, precisamente. Cada especie de grillo cuenta con estructuras distintivas que dan lugar a su timbre único. En el año 2012, un grupo de científicos consiguió incluso recrear el canto de una especie extinta [1], el Archaboilus musicus. Analizando un fósil de 165 millones de antigüedad, con las alas excepcionalmente bien preservadas, determinaron que este grillo o saltamontes jurásico producía un sonido de 6400 Hz.

La mayoría de los grillos hembra carecen de esas estructuras en sus alas por lo que no pueden produir los mismos sonidos. Hay excepciones: algunas hembras de grillos topo cantan. Pero en general, son los machos los que producen este característico timbre. Y, como decía Josquin des Prez, cuando lo hacen es solo por amor: su objetivo es atraer a las hembras y algunos utilizan todo un repertorio de distintas llamadas con este fin. Unas sirven para llamar a sus parejas desde lejos, otras funcionan mejor en las distancias cortas. Cuentan incluso con melodías triunfales para después del apareamiento o cantos cuyo objetivo es intimidar a otros machos. Las hembras, mientras tanto, les escuchan con los pies. No es nada despectivo: los grillos tienen pequeños agujeros en sus patas delanteras, de apenas un milímetro de diámetro. Son uno de los oídos más pequeños del reuno animal, pero también son muy sensibles.

Parte inferior del ala de un macho normal (a), un macho de alas planas (b) y una hembra (c). Fuente

Por otra parte, en la isla de Kauai en Hawaii, existe una especie de grillos que se han quedado mudos en apenas veinte generaciones [2][3]. En 2003, Marlene Zuk viajó a la isla y quedó sorprendida por su extraño silencio. Llevaba estudiando a estos bichos desde 1991 cuando su sonido inundaba el paisaje. Pero de año en año, su canto había ido atenuándose, hasta alcanzar un completo silencio apenas 12 años después. Los grillos no habían desaparecido. Pero estaban siendo atacados por una especie de mosca parasitaria que los localiza gracias a su canto. La mosca deja caer su larvas sobre ellos y estas los devoran desde dentro. La nueva presión ambiental ha hecho que en muy poco tiempo, solo sobrevivan los grillos silenciosos, con alas lisas parecidas a las de las hembras de su especie. Lo curioso es que estos grillos siguen frotando sus alas, como solían hacerlo para cortejar a las hembras. Como una orquesta de mimos aplicados, los grillos de Kauai siguen tocando sus violines, aunque ninguno cuente ya con su arco.

Referencias:

[1] Gu, J.-J., Montealegre-Z, F., Robert, D., Engel, M. S., Qiao, G.-X., & Ren, D. (2012, March 6). Wing stridulation in a Jurassic katydid (Insecta, Orthoptera) produced low-pitched musical calls to attract females. PNAS. https://www.pnas.org/content/109/10/3868

[2] Zuk M., Rotenberry J.T., Tinghitella R.M. Silent night: adaptive disappearance of a sexual signal in a parasitized population of field crickets. Biol. Lett. 2006; 2: 521-524 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17148278/

[3] Pascoal, Cezard, Eik-Nes, Gharbi, Majewska, Payne, Ritchie, Zuk & Bailey. 2014. Rapid Convergent Evolution in Wild Crickets. Current Biology. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.04.053

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

El artículo El silencio de los grillos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En mi anterior entrada en el Cuaderno de Cultura Científica, A vueltas con el origen del ajedrez, mencionamos la fructífera relación que ha existido, y existe, entre las matemáticas y el ajedrez.

Muchos rompecabezas matemáticos y juegos de ingenio tienen al tablero y las piezas del ajedrez como elementos principales. En esta entrada vamos a prestar atención a algunos problemas que utilizan la pieza del caballo, con su movimiento característico en forma de L, moviéndose en todo el tablero o en parte del mismo. Uno de los principales problemas de este tipo es “el recorrido del caballo en el tablero de ajedrez”, que interesó a grandes matemáticos como Abraham de Moivre, Pierre de Montmort, Leonhard Euler o Adrien-Marie Legendre, y sobre el que podéis leer, por ejemplo, en el libro Del ajedrez a los grafos, la seriedad matemática de los juegos (RBA, 2015). Sin embargo, en esta entrada vamos a interesarnos por el problema de Guarini y otros relacionados.

Monolitos rotados (1988), del matemático británico Ron Brown, pertenece a una serie de obras que toman el problema del recorrido del caballo como herramienta de creación artística. Fotografía de Stephen Barth en el artículo The Use of the Knight’s Tour to Create Abstract Art

El problema de Guarini pertenece a una familia de juegos solitarios que consisten en intercambiar la posición de dos grupos distintos de fichas, normalmente de diferente color, blancas y negras, ya sea mediante el desplazamiento de las mismas –como Todas cambian, La estrella de ocho puntas o el Kono de cinco– o permitiéndose además saltar sobre las fichas contrarias –como El salto de la rana o El puzzle dieciséis inglés (sobre los que se puede leer en el artículo El salto de la rana, y familia), aunque en este caso las fichas son los caballos blancos y negros del ajedrez.

Antes de adentrarnos en el problema de Guarini os propongo jugar a dos versiones de un solitario de esta familia de juegos de intercambio de fichas sobre cierto tablero, el sencillo juego Todas cambian. En ambas versiones se juega con tres fichas (aunque puede generalizarse a un número mayor) de cada color, blancas y negras, sobre los tableros y con las posiciones iniciales que se muestran en la imagen.

Las reglas del solitario Todas cambian son las siguientes:

i) las fichas se mueven de una en una, y cada una puede desplazarse a una posición adyacente que esté libre;

ii) cada desplazamiento puede ser realizado en horizontal (a izquierda o derecha), en vertical (hacia arriba o abajo) o en diagonal;

iii) el objetivo es intercambiar la posición de las fichas negras y blancas en el menor número de movimientos posible.

Estos son juegos ideales para pasar un buen rato, y su solución es lo que podríamos llamar una demostración constructiva. Sabemos que existe solución al reto porque la encontramos explícitamente, la construimos.

Por otra parte, el procedimiento para encontrar la solución es el básico método del ensayo y error, que consiste en realizar repetidos y variados intentos, en muchas ocasiones sin una regla aparente, hasta alcanzar el éxito. El problema de este procedimiento es que se trata de una búsqueda aleatoria, que no garantiza encontrar la solución, salvo que sea posible explorar todas las opciones, y aunque se encuentre la solución, no genera una técnica útil para utilizar con otros problemas, ni explica el motivo de la misma.

Antes de seguir leyendo, os animo a jugar a estos solitarios y a buscar vuestras soluciones a los mismos.

No es difícil de demostrar que la solución al primer juego puede alcanzarse en siete movimientos. Si numeramos los cuadrados de la primera fila como 1, 2, 3, 4 y de la segunda 5, 6, 7, y describimos cada movimiento como un par de números, la casilla origen de la ficha y la de llegada, entonces, la solución se puede expresar: (7,4), (2,7), (5,2), (1,5), (6,1), (3,6), (4,3). En realidad, no necesitamos tanta información, nos bastará con mencionar cuál es el hueco sin ficha, a partir del 4 inicial, esto es, 7 – 2 – 5 – 1 – 6 – 3 – 4.

En diez movimientos se pueden intercambiar las fichas en el segundo tablero, aunque si se añade la condición extra de mover las fichas blancas y negras alternativamente, entonces serán necesarios un mínimo de doce. Es aconsejable mantener un registro de los movimientos realizados para comprobar que la solución ha sido correcta y contar el número de pasos.

Fotografía de la exposición Acromática. Una partida inmortal de Mabi Revuelta, en el Azkuna Zentroa, de Bilbao, en la cual el ajedrez, y en particular, la conocida como partida inmortal, es un elemento fundamental de esta exposición de la artista bilbaína Mabi Revuelta

Pero vayamos ya al pasatiempo relacionado con el ajedrez, el problema de Guarini. Este juego nos sirve además para ilustrar un procedimiento muy útil en el trabajo matemático, como es cambiar el punto de vista. Si el problema que estamos intentando resolver es complejo o la técnica que estamos utilizando no parece la apropiada, transformar el problema original en otro más sencillo o para el que conozcamos algún procedimiento que permita resolverlo, puede ser una estrategia exitosa.

El Problema de Guarini, de intercambio de caballos en un tablero de ajedrez de tamaño 3 x 3, aparece como el problema 42 en un manuscrito de 1512 del impresor, tipógrafo y arquitecto italiano Paolo Guarini di Forli (1464-1520), y dice lo siguiente:

“Dos caballos blancos y dos caballos negros están colocados en las cuatro esquinas de un tablero cuadrado de nueve casillas; se pide hacer pasar, según las reglas, los caballos blancos al lugar que ocupan los caballos negros, e inversamente, sin salirse del cuadrado”.

Aunque es algo muy conocido, vamos a recordar primero cómo es el movimiento del caballo en el ajedrez. Esta pieza realiza un salto o movimiento en forma de L –dos casillas hacia delante y una a un lado– como los que se muestran en la siguiente imagen.

En la siguiente imagen se muestra el tablero del problema de Guarini y su posición inicial.

Este solitario ya aparecía en la recopilación de problemas de ajedrez y juegos de tablero del siglo XV, Civis Bononiae (Ciudadano de Bolonia), aunque realmente esa fue solo su primera aparición en Europa, puesto que había sido incluido, unos siglos antes, en el primer manuscrito árabe sobre ajedrez kitab ash-shatranj (hacia el año 840) del jugador y teórico árabe del shatranj, una forma antigua de ajedrez, al-Adli.

Un primer acercamiento al problema de resolver este desafío, consiste en transformarlo en el llamado Juego de la estrella de ocho puntas, que realmente no es más que el grafo asociado al Problema de Guarini.

La idea es representar mediante un esquema sencillo y útil los posibles movimientos del caballo en el tablero de ajedrez 3 x 3. Las casillas del tablero (que numeramos del 1 al 9 como en la imagen de abajo) se van a representar como puntos o círculos y los movimientos del caballo, de una casilla del tablero a otra, se representan mediante líneas que unen esos círculos (salvo el cuadrado central que es un punto aislado).

Así, se obtiene una estrella de ocho puntas y el Problema de Guarini de cambio de posición de caballos se transforma en el solitario que consiste en intercambiar la posición de las fichas blancas y negras (que son los dos caballos blancos y los dos negros), siendo los posibles movimientos de las fichas los desplazamientos a lo largo de las líneas de la estrella.

Esta presentación más moderna y sencilla del problema de Guarini, al igual que el problema original sobre el pequeño tablero de ajedrez, puede intentar solucionarse con el habitual método de ensayo y error. Sin embargo, antes de abalanzarnos sobre el mismo, podemos analizarlo un poco más y descubrir que realmente es un problema más simple de lo que aparenta, si se enfoca convenientemente.

Si nos fijamos en las líneas que unen los círculos, observaremos que realmente constituyen un ciclo circular cerrado. Por lo tanto, podemos desenrollar la estrella y transformarla en el circuito circular de la imagen, siendo la solución del solitario tan simple como desplazar las fichas en uno de los sentidos, por ejemplo, en el de las agujas del reloj.

La solución consta de dieciséis movimientos, que consisten en desplazar cada una de las fichas cuatro posiciones en el sentido de las agujas del reloj. Esta solución llevada al problema de Guarini original describe en un cierto movimiento simétrico de los caballos alrededor del cuadrado central. El matemático recreativo británico Henry E. Dudeney (1857-1930) llamaba al anterior método de resolución, el “método de los botones y la cuerda”.

Relacionados con el problema de Guarini se han planteado otros problemas similares en los cuales se cambiaba el tamaño y forma del tablero de juego, y/o el número de caballos. La primera variante de este problema, para un tablero de tamaño 3 x 4, fue publicada en la revista Journal of Recreational Mathematics en 1974 (y posteriormente, en Scientific American en diciembre de 1978). El tablero y la posición inicial de la misma es la siguiente.

El método para resolverlo es de nuevo construir el grafo, de puntos y aristas, asociado al juego. Esta variante del problema de Guarini se transformaría en un problema de intercambio de fichas, tres blancas y tres negras, sobre la siguiente estructura estrellada.

Aunque de nuevo debemos de deshacer el lío de las intersecciones de las aristas y simplificar el grafo, que ahora quedará de la siguiente forma.

Ahora se pueden intercambiar las fichas blancas y negras en dieciséis movimientos. Para las fichas negras, la ficha de la casilla 1 va a la 6 (3 movimientos), de la 3 a la 7 (2 movimientos) y la de la 2 a la 8 (2 movimientos), en total serían 7 movimientos para las negras. Lo mismo para las blancas, otros 7 movimientos. El problema es que hay cruces entre las fichas blancas y negras, por lo que se necesitan dos movimientos más. En total dieciséis movimientos.

Para terminar con el contenido de esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica os dejo planteadas otras dos variantes más.

Las siguientes imágenes, que cierran esta entrada, son dos obras del artista británico Tom Hackney pertenecientes a sus series de obras geométricas que representan partidas de ajedrez del artista y ajedrecista francés Marcel Duchamp (1887-1968).

Chess Painting No. 86 (Devos vs. Duchamp, Folkestone, 1933), del artista Tom Hackney, realizada en 2016. Imagen de la página web de Tom Hackney

 

Chess Painting No. 61 (Duchamp vs. Hanauer, New York, 1952), del artista Tom Hackney, realizada en 2015. Imagen de la página web de Tom Hackney

 

Bibliografía

1.- Raúl Ibáñez, Del ajedrez a los grafos, la seriedad matemática de los juegos, El mundo es matemático, RBA, 2015.

2.- Édouard Lucas, Recreaciones Matemáticas, vol. 1 – 4, Nivola, 2007, 2008.

3.- Miodrag S. Petrovic, Famous Puzzles of Great Mathematicians, AMS, 2009.

4.- Ron Brown, The Use of the Knight’s Tour to Create Abstract, Leonardo, Vol. 25, No. 1, pp. 55 – 58, 1992.

5.- John J. Watkins, Across the board, The Mathematics of Chessboard Problems, Princeton University Press, 2004.

6.- Miodrag S. Petrovic, Mathematics and Chess, 110 Entertaining Problems and Solutions, Dover Publications, 1997.

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

El artículo Ajedrez y matemáticas: el problema de Guarini se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. A vueltas con el origen del ajedrez
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Los conceptos de estructura atómica y nuclear, esto es, que un átomo consiste en un núcleo rodeado por electrones y que el núcleo está compuesto por protones y neutrones, llevaron a una pregunta aparentemente trivial, pero que resultó ser fundamental: ¿Es la masa de un átomo neutro igual a la suma de las masas de los protones, neutrones y electrones que componen el átomo neutro?

Foto: Casey Horner / Unsplash

Esta pregunta puede responderse con precisión porque se conocen las masas del protón, el neutrón y el electrón, así como las masas de casi todas las especies atómicas. Un estudio de las masas atómicas conocidas ha demostrado que, para cada tipo de átomo, la masa atómica es siempre menor que la suma de las masas de las partículas constituyentes cuando se miden en sus estados libres. El átomo más simple que contiene al menos un protón, un neutrón y un electrón es el deuterio, 21H. En este caso, las masas (en unidades de masa atómica, u) de los constituyentes de un núcleo de deuterio, llamado deuterón, son

Masa en reposo de un protón: 1,007276 u

Masa en reposo de un neutrón: 1,008665 u

Masa en reposo total de las partículas libres: 2,01594 u

Masa en reposo del deuterón 2,01355 u

Diferencia (Δm): 0,00239 u.

Aunque la diferencia en la masa en reposo, Δm, puede parecer pequeña, corresponde a una diferencia de energía significativa, debido al factor c2 en la relación E = mc2, donde c es la velocidad de la luz [1]. La diferencia, Δm, en masa, que se llama defecto de masa, corresponde a una diferencia en la cantidad de energía ΔE antes y después de la formación del núcleo, ΔE = Δmc2.

Por lo tanto, si consideramos la formación de un núcleo de deuterio a partir de la combinación de un protón y un neutrón, se “perderá” en el proceso una cantidad de masa de 0,00239 u. Este defecto de masa significa que una cantidad de energía igual a 2,23 MeV [2] debe irradiarse desde este sistema de partículas que se combinan antes de que se constituyan como un núcleo de deuterio.[3]

La pérdida de energía calculada a partir de la diferencia en la masa en reposo se puede comparar con el resultado de un experimento directo. Cuando el hidrógeno es bombardeado con neutrones, se puede capturar un neutrón en la reacción.

Esta reacción no produce fragmentos de partículas que tengan una gran energía cinética, por lo que el defecto de masa de 0,00239 u del deuterón en comparación con la suma de las masas del átomo de hidrógeno y el neutrón debe estar en el rayo gamma. La energía del rayo gamma se ha podido determinar experimentalmente y se ha encontrado que es de 2,23 MeV, ¡exactamente lo calculado! Esto confirma que al formar un núcleo, los constituyentes emiten energía, generalmente como un rayo gamma, correspondiente a la cantidad de diferencia de masa.

También se ha estudiado la reacción inversa, en la que un deuterón es bombardeado con rayos gamma:

Cuando la energía de los rayos es inferior a 2,23 MeV, esta reacción no tiene lugar. Pero si se utilizan rayos de energía de 2,23 MeV o más, la reacción ocurre; algunos fotones se absorben y se pueden detectar protones y neutrones libres.

En resumen: tras la “captura” de un neutrón por un núcleo de hidrógeno (un protón) para formar un deuterón, la energía se libera en forma de rayo gamma. Esta energía (2,23 MeV) se denomina energía de enlace del deuterón. Se puede considerar como la energía liberada cuando un protón y un neutrón se unen para formar un núcleo. Para obtener la reacción inversa (cuando se bombardea un deuterón con rayos gamma), se debe absorber energía. De aquí que se pueda pensar en la energía de enlace también como la cantidad de energía necesaria para romper el núcleo en las partículas nucleares que lo constituyen.

Notas:

[1] Sobre esta equivalencia puede leerse Equivalencia entre masa y energía, dentro de nuestra serie sobre la relatividad, Teoría de la invariancia.

[2] Un factor de conversión conveniente de masa atómica (expresada en unidades de masa atómica) a energía (expresada en millones de electronvoltios) es 1u = 931 MeV. Por tanto (0,00239 u) · (931 MeV/u) = 2,23 MeV.

[3] Además, también se debe perder un poquito más de energía (13,6 eV), emitida como fotón, cuando un electrón se liga a este núcleo para formar un átomo de deuterio.

 

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

 

El artículo La energía de enlace nuclear se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Manuel Peinado Lorca

Fritz Haber.

La “revolución verde” impulsada por el “padre de la agricultura moderna”, el ingeniero agrónomo norteamericano Norman Ernest Borlaug, premio Nobel de la Paz en 1970, no hubiera sido posible si cuarenta años antes los campos de cultivo no hubieran experimentado otra revolución cuyo promotor fue a la vez criminal de guerra y responsable de la salvación de la agricultura moderna.

Inspire a fondo. Seguramente crea que está llenando sus pulmones de oxígeno. No es así. Casi el 80 % del aire que respiramos es nitrógeno, el elemento más abundante en la atmósfera, que es vital para nuestra existencia, porque, entre otras cosas, es un componente esencial de ácidos nucleicos y aminoácidos.

La vida orgánica, nuestra vida, es pura química reactiva, pero paradójicamente el nitrógeno es inerte, pues no interactúa con otros elementos. Cuando respiramos, el nitrógeno penetra en los pulmones y vuelve a salir de inmediato sin provocar reacción alguna salvo la de servir como agente diluyente del oxígeno en la respiración.

Para que nos resulte útil debe adoptar otras formas más reactivas, como el amoniaco, y son las bacterias las que hacen ese trabajo para nosotros, fijándolo y transformándolo en nitratos para que pueda ser absorbido por las plantas en uno de los ciclos fundamentales para el mantenimiento de la vida.

La falta de nitrógeno asimilable por las plantas parecía una barrera insalvable a comienzos del siglo XX. Hasta que el químico alemán Fritz Haber inventó los fertilizantes artificiales hace poco más de un siglo, la producción agrícola dependía del uso de abonos de origen natural (salitre, guano y estiércol, fundamentalmente), unos recursos próximos al agotamiento por la creciente demanda de alimentos impulsada por el incremento demográfico.

Imagen de la página 88 de Bulbs, plants, and seeds for autumn planting: 1897.
Archive.org

En 1907, Haber fue el primero en extraer nitrógeno directamente del aire. Como cuenta Benjamin Labatut, Haber solucionó la escasez de fertilizantes que amenazaba con desencadenar una hambruna global como no se había visto nunca; de no haber sido por él, cientos de millones de personas que hasta entonces dependían de fertilizantes naturales para abonar sus cultivos podrían haber muerto por falta de alimentos.

En siglos anteriores, la demanda insaciable había llevado a empresas inglesas a viajar hasta Egipto para saquear los campos funerarios de los antiguos faraones en busca del nitrógeno contenido en los huesos de los miles de esclavos inhumados con sus dueños para que continuaran sirviéndolos más allá de la muerte.

Como puede leerse en la imagen adjunta recortada del Morning Post de 1820, los comerciantes británicos, estaban adquiriendo rápidamente todo hueso disponible en Europa continental. La batalla de Leipzig (citada como Leipsic en la noticia), también llamada Batalla de las Naciones tuvo lugar entre el 16 y el 19 de octubre de 1813. Cabe señalar que un quintal de la época eran 100 libras, por lo que el artículo habla de un envío de más de 203 toneladas de osamentas.

Los saqueadores de tumbas ingleses ya habían agotado las reservas de Europa continental; desenterraron más de tres millones de esqueletos, incluyendo las osamentas de cientos de miles de soldados y caballos muertos en las guerras napoleónicas, para enviarlos en barco al puerto de Hull, en el norte de Inglaterra, donde los esqueletos eran molidos en las trituradoras de huesos de Yorkshire para usarlos como fertilizante para la tierra verde y agradable de Inglaterra, un mantillo de los campos de batalla que también produjo dientes para ser reutilizados como dentaduras postizas.).

Dentaduras postizas con dientes de Waterloo. Museo Militar de Dresde, Alemania.
Adam Jones

Al otro lado del Atlántico, los cráneos de más de treinta millones de bisontes masacrados en las praderas norteamericanas eran recogidos uno a uno por colonos pobres e indios desharrapados para venderlos al Sindicato de Huesos de Dakota del Norte, que los amontonaba hasta formar una pila del tamaño de una iglesia antes de transportarlos a las fábricas de Michigan que los molían para producir fertilizantes.

El saqueo de tumbas cesó cuando Carl Bosch, el ingeniero principal del gigante químico alemán BASF, convirtió en un proceso industrial lo que Haber había logrado en el laboratorio. En poco tiempo, BASF fue capaz de producir cientos de toneladas de nitrógeno en una fábrica operada por más de cincuenta mil trabajadores.

Hombres de pie con un montón de cráneos de bisonte, Michigan Carbon Works, Rougeville MI, 1892.
Colección Histórica Burton, Biblioteca Pública de Detroit.

El proceso Haber-Bosch fue el descubrimiento químico más importante del siglo XX: al duplicar la cantidad de nitrógeno disponible, permitió la explosión demográfica que hizo crecer la población humana de 1,6 a 7 mil millones de personas en menos de cien años. Hoy, cerca del cincuenta por ciento de los átomos de nitrógeno de nuestros cuerpos han sido creados de forma artificial, y más de la mitad de la población mundial depende de alimentos fertilizados gracias al invento de Haber.

En la Gran Guerra (1914-1918), el invento resultó decisivo: después de que la flota inglesa cortara el acceso al salitre chileno, Alemania se habría tenido que rendir mucho antes al no poder alimentar a su población ni obtener la materia prima que necesitaba para seguir fabricando pólvora y explosivos. Los recursos y la potencia industrial eran claves en un nuevo tipo de conflicto bélico, el más global conocido hasta entonces.

Las grandes potencias movilizaron a sus mejores talentos. A principios del siglo XX, la ciencia alemana era puntera; sólo en química, siete de los premios Nobel concedidos entre 1900 y 1918 fueron de esa nacionalidad. Entre estos últimos, Haber fue nombrado responsable del departamento de suministros químicos del ejército alemán.

La Gran Guerra iba ser completamente nueva. En el escenario europeo, las operaciones terminaron estancadas en un frente de trincheras. Las armas que podían ser decisivas, los temibles gases tóxicos, habían sido regulados por los tratados de La Haya que prohibieron utilizarlos dentro de proyectiles de artillería.

Esta prohibición respondía a un dilema ético que había atrapado a políticos, militares y científicos. Apoyado por el sector duro del ejército, Haber, a quien la ética le traía sin cuidado, dio con la solución: los gases estaban prohibidos en los proyectiles, pero ¿y si encontrara una sustancia idónea para liberarla desde bidones y se dejara que el viento hiciera el resto?

El primer ataque con gas de la historia arrasó a las tropas francesas atrincheradas cerca de Ypres, en Bélgica. Al despertar en la madrugada del jueves 22 de abril de 1915, los soldados vieron una enorme nube verdosa que reptaba hacia ellos por la tierra de nadie. A su paso las hojas de los árboles se marchitaban, las aves caían muertas desde el cielo y los prados se teñían de un color metálico enfermizo.

Aprovechando la dirección del viento, los alemanes abrieron unos 5 730 cilindros de cloro, unas 168 toneladas, hacia las filas aliadas durante la segunda batalla de Ypres, en abril de 1915.
Wikimedia Commons

Cuando las primeras patrullas enviadas al silencioso campo de batalla llegaron a las líneas francesas, las trincheras estaban vacías, pero a poca distancia los cuerpos de los soldados franceses yacían por todas partes con las caras y los cuellos arañados intentando volver a respirar. Algunos se habían suicidado. Todos estaban muertos.

Tras el armisticio de 1918 que puso punto final a la Primera Guerra Mundial, Haber fue declarado criminal de guerra por los aliados. Tuvo que refugiarse en Suiza, donde recibió la noticia de que había obtenido el Premio Nobel de Química por un descubrimiento que había hecho poco antes de la guerra, y que en las décadas siguientes alteraría el destino de la especie humana.

El mundo moderno no podría existir sin el hombre que «extrajo pan del aire», según palabras de la prensa de su época, aunque el objetivo inmediato de su milagroso hallazgo no fue alimentar a las masas hambrientas. Con el nitrógeno de Haber, el conflicto europeo se prolongó dos años más, aumentando las bajas de ambos lados en varios millones de personas, cientos de miles de ellos aniquilados por las nieblas letales inventadas por el propio Haber.

Sobre el autor: Manuel Peinado Lorca es catedrático de universidad en el Departamento de Ciencias de la Vida e Investigador del Instituto Franklin de Estudios Norteamericanos, Universidad de Alcalá

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

El artículo El hombre que extrajo pan del aire (pero también mató a millones de personas) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Ignacio Peralta Maraver y Enrico L. Rezende

El lagarto de collar (Crotaphytus collaris), muy común en el sur de Estados Unidos y el norte de México. Fuente: Dakota L. / Wikimedia Commons

 

El calentamiento global continua de manera acelerada y sin precedentes. La temperaturas están cambiando tan rápido que muchas especies tienen dificultades para adaptarse, y aquellas que no lo consiguen se extinguen.

Esto es especialmente cierto en el caso de los animales ectotermos, informalmente conocidos como animales de sangre fría, que dependen casi por completo de la temperatura ambiental para regular su metabolismo. Ilustremos el caso con la típica imagen de un lagarto tomando el sol sobre una roca antes de empezar su actividad diaria.

Animales que merman

Una de las consecuencias más llamativas del calentamiento global ha sido la reducción gradual del tamaño en muchos grupos animales alrededor del mundo. Este patrón se ha observado tanto en poblaciones actuales como en el registro fósil.

De hecho, la disminución corporal en animales, junto con los cambios en sus distribuciones y ciclos de vida, se considera ya una respuesta universal del calentamiento global.

Este fenómeno tiene grandes implicaciones en el funcionamiento de los ecosistemas, pero también en el uso que los seres humanos podemos hacer de ellos. Pensemos por ejemplo en la importancia que tiene el tamaño de los organismos marinos para la industria pesquera.

Se han propuesto muchas explicaciones para este fenómeno, pero no se ha contemplado la posibilidad de que las temperaturas puedan afectar de forma diferencial a la mortalidad de los organismos dependiendo de su tamaño.

Muy recientemente, hemos publicado en Nature Climate Change análisis que dan cuenta del impacto del tamaño corporal en la tolerancia al calor. Efectivamente, los organismos pequeños y grandes responden de forma distinta al estrés térmico.

A mayor tamaño, más difícil de calentar

Con la excepción de mamíferos y aves, la mayoría de los animales son ectotermos. Esto supone una enorme diversidad de tamaños y formas corporales, que incluye animales tan pequeños como un mosquito (o incluso menores si consideramos organismos unicelulares) y tan grandes como un cocodrilo africano o un tiburón ballena.

Teniendo esta diversidad de tamaños en mente, nos sorprenderá observar que la gran mayoría de los animales viven en un rango de temperatura muy ajustado: por lo general, entre 0 °C y 40 °C. Entonces, ¿cómo es posible que todos esos animales respondan igual al calentamiento? Pensemos: no cuesta lo mismo calentar un vaso de agua que una bañera de 200 litros.

La respuesta a esta pregunta es que no lo hacen. Pero hasta ahora no se había podido cuantificar, y mucho menos predecir, como varía la tolerancia al calor en función del tamaño.

El tiempo de exposición al calor

Muchos trabajos no pudieron explicar la relación entre el tamaño y la tolerancia al calor por no considerar el tiempo de exposición al que están sometidos los animales.

Un animal podría soportar un calor excesivo por poco tiempo. Pero si el animal está expuesto a este calor (o incluso a una temperatura menor) por un periodo largo, acaba muriendo. Una analogía a este caso la encontramos en los baños de vapor de una sauna. Difícilmente podría aguantar nadie en una sauna durante un día entero.

La tolerancia al calor depende del tamaño en animales ectotermos (p.e. peces). Animales pequeños resisten temperaturas más elevadas que los animales grandes, pero por cortos periodos de tiempo. Fuente: Los autores

En nuestra ecuación incluimos tanto el calor extremo que pueden soportar los animales como el efecto del tiempo de exposición. Además, ponemos a prueba esta ecuación en artrópodos, moluscos, anélidos, peces, anfibios y reptiles.

El calor no afecta igual a grandes y pequeños

Nuestros resultados muestran que los animales ectotermos de pequeño tamaño aguantan temperaturas más elevadas, así como aumentos repentinos de las mismas. Esto ocurre por ejemplo en las olas de calor.

No obstante, los animales pequeños resisten al calor por poco tiempo, mientras que los grandes aguantan más en condiciones subóptimas.

Combinando nuestra ecuación con cálculos de metabolismo demostramos también que, con el calor, los animales grandes llegan a sus límites metabólicos antes que los pequeños.

El metabolismo es determinante en el desarrollo de los seres vivos. Por lo tanto, nuestro estudio indica que los animales ectotermos de gran tamaño verán más limitado su crecimiento con el calor excesivo.

Nuestro descubrimiento supone una poderosa explicación a la reducción de tamaño como causa del calentamiento global: los ejemplares mas pequeños tendrían una mayor capacidad de resistencia y dejarían mayor descendencia.

Límites de tolerancia al calentamiento global

El calentamiento global no ocurre igual en las diferentes regiones de nuestro planeta. Hay zonas donde el calentamiento es más rápido que en otras. Por ejemplo, las zonas tropicales se están calentando más deprisa que los polos.

Como resultado, algunas poblaciones animales están más cerca de los límites que pueden soportar que otras simplemente por su distribución.

Se han llegado a proponer medidas para calcular los límites de tolerancia de los animales. No obstante, en nuestro trabajo también discutimos que esas medidas estaban muy por encima del valor real.

Cuando incluimos el efecto del tamaño en esos cálculos, vemos que muchos animales están ya prácticamente al límite. Además, las poblaciones de las zonas tropicales son las más vulnerables al calentamiento.

Esta mejora de los cálculos de la vulnerabilidad de los animales al calentamiento global es un gran avance para identificar grupos de máximo riesgo y protegerlos mejor.

 

Sobre los autores: Ignacio Peralta Maraver es investigador postdoctoral en la Universidad de Granada y Enrico L. Rezende es profesor de Ecología y Evolución en la Universidad Católica de Chile

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

El artículo El tamaño sí importa cuando se trata del calentamiento global se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El invierno (1786) de Francisco de Goya (1746-1828). Óleo sobre lienzo. 275 x 293 cm. Fuente: Museo del Prado

La música nos puede ayudar a hablar sobre el clima y el clima afecta a muchos aspectos de nuestras vidas, también al arte y, en especial, la música.

Isabel Moreno es meteoróloga y presentadora del programa de TVE «Aquí la Tierra» y colabora en el programa «Longitud de Onda» de Radio Clásica tratando temas relacionados con el cambio climático en el marco del mundo de la música.



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

El artículo Isabel Moreno – Naukas Bilbao 2019: El cielo en clave de Sol se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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La búsqueda y el desarrollo de nuevos materiales para el almacenamiento de la energía es un área clave de nuestra sociedad, puesto que está íntimamente relacionado con el desarrollo tecnológico y la lucha contra el cambio climático. En este sentido, un estudio de la UPV/EHU ha utilizado por primera vez ionogeles —una combinación de polímero y líquido iónico— para baterías de sodio.

Una de las tecnologías de almacenamiento energético predominantes en el mercado son las baterías de litio-ion que se emplean en coches eléctricos y dispositivos electrónicos como los teléfonos móviles y ordenadores portátiles. Las baterías de litio-ion poseen una gran capacidad energética y son fáciles de producir. Sin embargo, las reservas de litio son limitadas, pudiendo llegar a la situación de falta de litio e incremento de su precio.

En este sentido, “este trabajo se ha centrado en las baterías de sodio. El sodio es un elemento que, a pesar de su menor densidad energética frente al litio, se puede emplear para crear baterías con un menor coste, ya que el sodio puede extraerse de muchas fuentes como puede ser el agua marina”, señala Asier Fernández de Añastro Arrieta, investigador del departamento de Química Industrial Aplicada de la UPV/EHU e investigador de POLYMAT.

“El objetivo principal de esta tesis reside en el estudio de nuevos materiales poliméricos para baterías de sodio. Una batería se compone de tres elementos: un cátodo o polo positivo, un ánodo o polo negativo y un material permeable que separa estos dos elementos conocido como electrolito. El electrolito tiene dos funciones principales, una de ellas es la de favorecer la difusión de iones del cátodo al ánodo que hace que podamos cargar o descargar la batería; a mayor y más efectiva difusión de iones, la carga será más rápida y eficiente. La otra función del electrolito en un batería tiene que ver con la seguridad del dispositivo en sí. Es de vital importancia que el electrolito separe físicamente el cátodo y el ánodo y que se mantengan separados durante toda la vida útil de la batería, ya que, el contacto entre el cátodo o el ánodo (por una posible rotura del electrolito) o una fuga del electrolito puede generar un fallo, sobrecalentamiento y en casos extremos, una explosión de la batería de un coche o un teléfono móvil tal y como se ha visto en varias ocasiones en los medios de comunicación”, explica el investigador.

Por ello, “en este trabajo hemos desarrollo membranas poliméricas que actúan como electrolito. Pero no electrolitos poliméricos cualquiera, sino ionogeles. Los ionogeles son materiales que combinan las mejores prestaciones de los polímeros —flexibilidad, bajo coste y ligereza— con las mejores prestaciones de los líquidos iónicos”, cuenta Fernández de Añastro. “Los líquidos iónicos a su vez —continúa—, son líquidos con una gran capacidad de difusión de iones siendo líquidos prácticamente ignífugos. La suma de los polímeros y los líquidos iónicos se materializa en un ionogel, una membrana polimérica, sólida y robusta con una gran capacidad de difundir iones y siendo un material muy seguro debido a su escasa flamabilidad”.

“A lo largo de la investigación hemos sido capaces de sintetizar varios tipos de ionogeles con alto contenido líquido desde un 50 % hasta un 90 %, empleando diferentes métodos físico-químicos con diferentes propiedades. Además, hemos empleado estos materiales en prototipos de baterías reales, como las pilas de botón, y hemos demostrado su capacidad y su buen funcionamiento”, subraya el investigador de la UPV/EHU.

El investigador ha destacado que «el límite que tienen actualmente los líquidos iónicos es su elevado precio; los electrolitos líquidos convencionales que están en todos nuestros móviles son mucho más económicos”. De todas formas, “en los últimos años se ha visto que los líquidos iónicos presentan propiedades excelentes para diversas aplicaciones en la industria. Por lo tanto, por mucho que cuesten si sus aplicaciones lo justifican, quizás podríamos encontrarlos en el mercado en un futuro no lejano”, comenta Asier Fernández de Añastro.

Referencia:

Asier Fdz De Anastro,  Nerea Lago, Carlos Berlanga, Montse Galcerán, Matthias Hilder, Maria Forsyth, David Mecerreyes (2019) Poly(ionic liquid) iongel membranes for all solid-state rechargeable sodium battery Journal of Membrane Science doi: 10.1016/j.memsci.2019.02.074

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

El artículo Ionogeles para baterías de sodio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Pablo Francescutti

Cibercafé, cibersexo, ciborg, ciberespacio, ciberactivismo, ciberpunk… El prefijo “ciber” se ha vuelto omnipresente, aunque pocos recuerdan que procede de la cibernética, la teoría que a mediados del siglo XX revolucionó las relaciones entre las máquinas y los seres vivos. Este año se cumplen siete décadas de Cibernética y Sociedad, el libro en el que Norbert Wiener propuso una sociedad ideal basada en flujos informativos regulados por ordenadores.

Ya en los años 50 se proponía una sociedad ideal basada en la combinación de la informática con los principios de retroalimentación, autorregulación y flujos informativos, a pesar de que todo lo relacionado con lo «ciber» parezca más moderno. Imagen: Pixabay

Año 1950: la Guerra Fría está al rojo vivo, chinos y americanos se enfrentan en Corea, y la caza de brujas del senador McCarthy envía a miles de artistas y funcionarios al paro o a la cárcel. En ese contexto crispado aparece un libro desbordante de optimismo: El uso humano de seres humanos: Cibernética y sociedad. En sus páginas, Norbert Wiener, un matemático del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), proponía una sociedad ideal basada en la combinación de la informática con los principios de retroalimentación, autorregulación y flujos informativos.

No corrían buenos tiempos para la lírica ni para las utopías. El éxito editorial de 1984, la novela de George Orwell publicada dos años antes, reflejaba el estado de ánimo. ¿De dónde sacaba Wiener los recursos intelectuales para contrarrestar al pesimismo distópico? Sencillamente, su propuesta nada tenía que ver con las recetas utópicas habituales, basadas en la reconfiguración integral de las instituciones políticas; en vez de ello se apoyaba en una categoría novedosa: la de información. Esta era a sus ojos la palanca del cambio, la panacea de todos los males sociales.

La información es el elemento fundamental de cualquier sistema biológico o artificial, sostenía Wiener; es más, el ser humano, la sociedad y la naturaleza son información, y es el intercambio de información con el entorno lo que nos permite adaptarnos mutuamente. Para dar cuenta de esa realidad fundó la “ciencia del control de las máquinas y los procesos dinámicos”: la cibernética, término que él mismo derivó del griego kybernetes, que significa timonel o piloto.

El autor de esa visión rompedora había nacido en 1894, hijo de inmigrantes judíos radicados en Massachusetts. “Era un niño prodigio, torpe y obeso”, apunta a SINC Sebastián Dormido, catedrático emérito de informática de la UNED. “A los 18 años se doctoró en filosofía de las matemáticas en Harvard, y tuvo maestros extraordinarios: Bertrand Russell, G. H. Hardy y David Hilbert. Luego se incorporó al MIT”, añade. Miope y bajito, Wiener hablaba ocho idiomas, aunque un chiste decía que no se le entendía en ninguno. Prototipo del sabio distraído, casó con Margaret Engerman (“Fue como criar trillizos”, diría ella de su matrimonio). Un perfil similar en carisma, sentido moral y excentricidad al de la otra celebridad científica de la época, Albert Einstein.

Wiener dando clase en el MIT.

De la artillería antiaérea a la ataxia

La Segunda Guerra Mundial arrancó a Wiener de las matemáticas abstractas: “Quiso desarrollar un cañón antiaéreo guiado por radar que corrigiera automáticamente la puntería, pero no tuvo éxito”, refiere Dormido. Fue un fracaso fecundo, pues orientó su atención a los circuitos de retroalimentación. Por eso, cuando un neurofisiólogo le habló de la ataxia, un trastorno muscular debido a un retraso en la transmisión de señales nerviosas, tuvo una intuición genial: explicarla en función del feed back, la retroalimentación circular que garantiza el equilibrio de un sistema. De allí concluyó “que el cuerpo humano es un sistema de retroalimentación homeostático y que muchos problemas en los seres vivos se deben a fallos de feed back”, apunta el catedrático de la UNED.

“El concepto de feed back no lo inventó Wiener, pero solo él percibió su relevancia en los sistemas biológicos y tecnológicos”, observa a SINC Manuel Armada, especialista en robótica del CSIC. “Supuso que esos mecanismos de control son muy similares en los seres humanos y en las máquinas. En nuestro organismo son ubicuos y se distribuyen horizontalmente, regulando la temperatura o la presión sanguínea”. Su otro gran hallazgo fue ver en la información el idioma universal que permitiría la comunicación entre los seres vivos y las máquinas, al igual que su control (llegó a fantasear con transmitir personas como mensajes. Este escenario de Star Trek era para él teóricamente posible: el reto consistía en diseñar un aparato emisor que tradujera los individuos a datos y un receptor que los reconstruyera a partir de la información recibida).

Su enfoque tendió puentes entre el orden natural y el artificial, granjeándole un enorme prestigio. Pero a Wiener la gloria intelectual no le bastaba. Su espíritu progresista se sublevaba contra los crímenes del fascismo, la división del mundo en bloques irreconciliables y el secretismo impuesto a la investigación por razones militares. Concluyó que el mayor enemigo de la humanidad era la entropía, entendida como pérdida, bloqueo o incomprensión de la información. La guerra favorecía la entropía, al igual que los totalitarismos, pues ambos obstaculizan los flujos informativos.

Portada del libro de Wiener ‘El uso humano de seres humanos: Cibernética y sociedad’

En Cibernética y Sociedad presentó su receta contra la entropía. Imaginó una sociedad descentralizada cuyos dispositivos de feed back la adaptarían automáticamente a las circunstancias cambiantes. Su “sistema nervioso”, los ordenadores, asegurarían que todo funcionase conforme a decisiones racionales. La transparencia resultante del mejor control y tratamiento de la información permitiría una vigilancia social recíproca, que atajaría las conductas negativas. El feliz mundo cibernético se compondría de pequeñas comunidades pacíficas y autogestionadas, y como no habría guerras ni conflictos internos, ni el Estado ni las fuerzas armadas tendrían en él un lugar relevante.

Decantado por el pacifismo, el profesor del MIT se negó a colaborar con la I+D al servicio de la destrucción masiva. Su negativa le convirtió en la personificación de la “ciencia con conciencia”, y se dedicó a alertar a la ciudadanía mediante una serie de ensayos relativos “al mal uso que el poder hace de las máquinas en perjuicio de nuestros congéneres y del planeta”.

El paradigma de moda

En paralelo, la cibernética se irradiaba a los campos más diversos. Haciendo sinergias con la teoría de la información de Claude Shannon, influyó en la biología, la neurociencia y la ecología, entre otros saberes. El politólogo Karl Deustch la aplicó en su modelo de los “nervios del gobierno”; y en el terreno de la salud mental ayudó a ver los trastornos psicológicos como fallos comunicativos en la familia. A los ingenieros les atraía su énfasis en el control de procesos; y a los soviéticos su utilidad de cara a la gestión económica, si bien su aplicación más lograda fue el sistema Cybersyn, que gestionó las empresas nacionalizadas por el gobierno chileno de Salvador Allende.

Al final de su vida, Wiener se horrorizó de los excesos de la automatización. Le espantaban los ordenadores diseñados para lanzar por su cuenta misiles nucleares, a los que calificada de “máquinas ajedrecistas dentro de armaduras”. Anticipando el impacto laboral de las tecnologías de la información, advirtió a los sindicalistas que la introducción de ordenadores en las cadenas de montaje provocaría un desempleo desastroso. Le gustaba comparar a las computadoras que se construyen a sí mismas con el Golem, ese Frankestein de la tradición judía que se vuelve contra su creador. Temía que su teoría “fuera mal utilizada por élites corruptas y egoístas para crear nuevas formas de gobiernos que solo serían eficaces como maquinarias de opresión y manipulación. De modo que se concentró en el desarrollo de miembros prostéticos, que juzgaba más benéficos para la sociedad”, observa Mathew Gladden, experto en Inteligencia Artificial de la Universidad de Georgetown (Estados Unidos). La muerte le sorprendió en 1964 trabajando en un “brazo biónico”.

Una utopía tecnológica

“La palabra cibernética se populariza y luego cae en desuso”, observa Dormido. Efectivamente, en los años siguientes, las aportaciones de Wiener pasaron de moda. Sus sueños de reforma social parecían irrealizables, al igual que su pretensión de fundar un paradigma transversal a todas las ciencias. El protagonismo pasó a desprendimientos de la cibernética como la inteligencia artificial o la teoría de los sistemas autopoiéticos de Maturana y Varela. Pero su núcleo duro, el procesamiento de señales correctoras de errores, “se mantiene vivo en las ingenierías, en los controles de servomecanismos en automóviles, aviones y cohetes, en los sistemas robóticos, en la teoría de la información y la señal, y en el hardware de la telefonía móvil y las redes inalámbricas”, enumera Peter M. Asaro, filósofo de la ciencia de la New School de Nueva York, “aunque ya nadie le llama cibernética”. Y su legado es palpable en la tesis de Donna Haraway de que todos somos organismos cibernéticos (cyborgs), mezclas de materia viva y máquinas unidas por la información.

Su herencia es aún más visible en internet. “La cibernética es el hecho histórico y tecnológico que hizo posible la Red”, declara a SINC Eduardo Grillo, semiólogo de la Academia de Bellas Artes de Nápoles. “La asimilación del pensamiento a los procesos comunicativos entre máquinas, la visión del hombre como el eslabón de una cadena informacional global, el rechazo al secreto y la confianza en que las conexiones posibilitan la auto-regulación de las conductas son ideas de Wiener que inspiraron a la ideología de Internet. Y otro tanto puede decirse de la importancia que atribuía a los canales comunicativos, al poder descentralizador y democratizador de la información y a estar todos conectados, valores que transmitió a los internautas”, apunta Grillo.

Wiener con Torres Quevedo, creador del primer autómata capaz de jugar ajedrez de la historia

 

Pero muchas de sus expectativas se malograron: “Temía que la información se volviese mercancía, contribuyendo a aumentar la ‘entropía social’, y es lo que sucedió. Su esperanza en que la sociedad se autorregulase tampoco se cumplió”, afirma el semiólogo italiano. Igual de frustrantes le hubieran parecido la práctica del secreto y el acceso desigual a la información que caracterizan a nuestra esfera digital, comenta Armand Mattelart, el historiador de la comunicación. “Y si bien su exaltación de la transparencia, las aplicaciones tecnológicas y la conectividad se ha integrado al imaginario de la Red, lo ha hecho subordinada a la lógica de la competencia”, precisa Grillo.

En España el nombre de Wiener es poco conocido, señala Armada, pese a que “nos visitó alguna vez y trató con Leonardo Torres Quevedo a propósito de su ajedrecista automático”. En su país natal su memoria está siendo rescatada del olvido. Creador de una tecnoutopía que se oponía a las tecnologías inhumanas, inventor de máquinas contrario a tratar a las personas como máquinas, es recordado como un profeta. Y aunque su confianza en que la comunicación por sí sola llevaría a la transparencia y al consenso se demostró desmedida, su exhortación a la responsabilidad moral de los científicos e ingenieros tiene más vigencia que nunca, indican sus biógrafos Flo Conway y Jim Siegelman, “La utopía de Wiener era demasiado racional, optimista, ingenua y parcial”, resume Grillo, convencido de “que nos sigue haciendo falta un impulso utópico, ya que las inmensas oportunidades que ofrece la Red dependen también de la idea de sociedad que la inspire”.

Sobre el autor: Pablo Francescutti es sociólogo, profesor e investigador en el Grupo de Estudios Avanzados de Comunicación de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) y miembro del Grupo de Estudios de Semiótica de la Cultura (GESC).

Una versión de este artículo se publicó originalmente en SINC. Artículo original.

El artículo Cibernética utópica: el plan de la sociedad perfecta que sentó las bases de internet se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Números naturales de cero a cien. Los números primos están marcados en rojo. Imagen: Wikimedia Commons.

 

¿Existe el primo morada de cualquier número entero?

Elije un número entero n mayor que 1. Enumera sus factores primos (con la multiplicidad que corresponda) de menor a mayor y escríbelos concatenados. Al número obtenido aplícale el mismo procedimiento y continúa de este modo. Terminarás cuando obtengas un número primo. Este número primo alcanzado (si existe) se denota por HP(n) y se denomina el primo morada (en inglés, home prime) de n.

Por ejemplo, si n=14, sus factores primos ordenados son (2,7) y obtendríamos el número 27. Sus factores primos son (3,3,3) y conseguiríamos así el número 333. Los factores primos de 333 son (3,3,37), y lograríamos el número 3337. El anterior número factoriza en (47,71), obteniendo al concatenarlos 4771, que es el producto de los primos 13 y 367. Y 13367 es primo, con lo cual habríamos terminado. Así HP(14)=13367. Y, por cierto,

HP(14) = HP(27) = HP(333) = HP(3337) = HP(4771) = H(13367) = 13367.

Observa, además, que si n es un número primo, es HP(n)=n.

Se ha calculado el valor HP(n) para todos los números menores o iguales a 48. Pero aún no se conoce el primo morada (si es que existe) del número 49. Los primeros cálculos no son complicados de realizar:

HP(49) = HP(77) = HP(711) = HP(3379) = HP(31109) = HP(132393) = HP(344131) =…

Como se puede observar, en cada paso las factorizaciones se hacen más complicadas ya que los números intermedios que van apareciendo en este proceso van creciendo.

En agosto de 2016, en la búsqueda de HP(49) se llegó a un número compuesto para factorizar que constaba de 251 dígitos; este número se consiguió tras 118 iteraciones del proceso descrito arriba. Por supuesto, para realizar todos los cálculos involucrados, ha sido necesaria la utilización de recursos computacionales.

El cálculo del primo morada de un número dado se reduce al problema de factorización de números enteros para el cual no existe ningún algoritmo eficiente que lo resuelva.

Además de los problemas computacionales relacionados con la solución de este problema, aún se desconoce si existe el número primo morada de cualquier entero positivo. Aunque se conjetura que sí.

Los detalles de la historia de esta búsqueda se mantienen en el sitio web World of Numbers de Patrick De Geest.

¿Son todos los números afortunados primos?

Multiplica los n primeros números primos. Encuentra el menor entero (mayor que 1) que produce un número primo cuando se añade al anterior producto. Ese número, a(n),se llama un número afortunado (en inglés, Fortunate number, por el antropólogo social Reo Fortune, quien fue el primero es estudiar este tipo de números).

Por ejemplo, si n=6, hacemos el producto:

2 × 3 × 5 × 7 × 11 × 13 = 30030.

El menor entero (mayor que 1) que sumado a 30030 da un número primo es 17. Efectivamente, 30030 + 17 = 30047 es primo y 30030 + m no es primo si m es menor que 17. Así, 17 (= a(6)), es un número afortunado.

Los primeros números afortunados (cada número en la lista, a(n), corresponde al producto de los n primeros números primos) son:

3, 5, 7, 13, 23, 17, 19, 23, 37, 61, 67, 61, 71, 47, 107, 59, 61, 109, 89, 103, 79, 151…

Observar que algunos de ellos se repiten. Además, ¡todos ellos son primos!

De hecho, Reo Fortune conjeturó que a(n) es siempre un número primo. De momento, la conjetura sigue abierta…

Referencias:

Home primes, Futility Closet, 29 diciembre 2020

Home primes (A037274), The OEIS Foundation

Home Prime, Wikipedia

Open Sequences for Home Prime Base 10 (HP10) with n ≤ 11500Fortunate Numbers, Futility Closet, 24 diciembre 2020

Fortunate numbers (A005235), The OEIS Foundation

Fortunate primes in numerical order with duplicates removed (A046066), The OEIS Foundation

Fortunate number, Wikipedia

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 Dos conjeturas sobre números primos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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