Ginés Morata – P4K 2019: La Biología del siglo XXI, la manipulación de la información genética y el futuro de la sociedad humana

Cuaderno de Cultura Científica - La, 2021-05-22 11:59
Fragmentación de ADN usando un gel de agarosa. Foto: National Cancer Institute / Unsplash

Las nuevas herramientas genéticas abren el camino para combatir enfermedades hasta ahora intratables, aumentar la longevidad humana o quizás incluso, para que especies humanas extintas vuelvan a la vida. Arrancando con una introducción histórica Ginés Morata nos pasea por todas estas posibilidades y lo que implican para la sociedad humana.

Ginés Morata se licenció en Ciencias Biológicas por la Universidad Complutense de Madrid donde obtuvo su doctorado en 1973. Actualmente es Profesor de Investigación del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), centro que dirigió en el periodo 1990-1991. El Prof. Morata es especialista en genética del desarrollo, concretamente en el estudio de la arquitectura biológica de la mosca Drosophila melanogaster. Ha recibido numerosos galardones, entre los que cabe destacar, el Premio Nacional de Investigación Santiago Ramón y Cajal de 2002, la Medalla de Oro de Andalucía en 2003, el Premio México de Ciencia y Tecnología de 2004 y el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica de 2007.



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

El artículo Ginés Morata – P4K 2019: La Biología del siglo XXI, la manipulación de la información genética y el futuro de la sociedad humana se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. La biología del siglo XXI, por Ginés Morata
  2. Sydney Brenner entrevistado por Ginés Morata
  3. «Las tres grandes fronteras de la biología humana» por Francisco J. Ayala
Kategoriak: Zientzia

Ezjakintasunaren kartografia #352

Zientzia Kaiera - La, 2021-05-22 09:00

Medikuntza oxigenoa modu eraginkor eta merketan lortzeko beharra argi geratu da Indiako larrialdi sanitarioarekin. Lortzeko modua egon daiteke: A cheaper way to produce medical oxygen David Fairén-Jiménezen eskutik.

Hizkuntza guztiek ez dute berdin kutsatzen. Watch your language! Linguistic factors contributing to COVID-19 spread, Natalie Grant, Lena Burkel eta Adrià Rofes.

Grafenoa bezalako bi dimentsiodun materialak ere zimurtu egiten dira. Zelan egiten duten ulertzea ezinbestekoa da etekina atera ahal izateko. Metodo ezagunak erabilita azaldu daitezke: The classical nonlinear mechanics of wrinkles in 2D materials

 

Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

The post Ezjakintasunaren kartografia #352 appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

A vueltas con el índice glucémico de los alimentos

Cuaderno de Cultura Científica - Or, 2021-05-21 11:59

Leixuri Aguirre, Helen Carr-Ugarte, Itziar Eseberri Barace y Maitane González-Arceo

Foto: Shutterstock / marilyn barbone

 

En nuestra dieta, el 50-60% de la energía debe ser aportado por los hidratos de carbono. Es decir, se recomienda que estos sean los macronutrientes más abundantes de la dieta, por delante de los lípidos y las proteínas.

Concretamente, el reparto se debería dar de la siguiente manera:

  • Como máximo, un 10% de la energía en forma de hidratos de carbono simples o azúcares
  • 40-50% de la energía en forma de hidratos de carbono complejos.

Los hidratos de carbono complejos los encontramos en cereales, pasta, pan, tubérculos, frutos secos y legumbres, mientras que los hidratos de carbono simples se encuentran en las frutas y verduras y en todo el azúcar añadido presente en los alimentos.

Más azúcar del que imaginamos

A la hora de intentar cumplir con las recomendaciones, el problema es que, por regla general, no somos conscientes de la cantidad de azúcar añadido que hay en los alimentos ultraprocesados. Además del azúcar que nosotros mismos añadimos a los alimentos que consumimos, debemos tener en cuenta el alto contenido de azúcar que podemos encontrar en productos como natillas (20 g por unidad), galletas tipo maría (1,5 g por galleta), cacao en polvo procesado (19 g por taza) o refrescos (35 g por lata), por mencionar algunos. De hecho, estudios recientes indican que consumimos hasta tres veces más azúcar que la recomendación actual de 25 gramos diarios, que no es poco.

Si se recomienda reducir el consumo de azúcar añadido (ojo, no el que aparece de forma natural en frutas o verduras), no es por capricho. Esto se debe a que es una forma eficaz de prevenir algunos problemas de salud como las caries, la obesidad, la diabetes tipo II y el hígado graso.

Un término que en los últimos años se ha puesto de moda es el índice glucémico (IG). Se trata de un indicador que clasifica a los alimentos en función del poder que tienen para aumentar la glucemia (glucosa en sangre), valorando el nivel de ese aumento y la velocidad a la que lo hace. Las personas con diabetes y los deportistas lo suelen tener más que controlado. Pero, ¿y el resto de los mortales?

Vayamos por partes. Lo primero es entender cómo se calcula. A una persona en ayunas se le dan 50 gramos del alimento y se mide su glucemia a diferentes tiempos. El área bajo la curva (AUC, siglas del término anglosajón area under the curve) de la gráfica resultante se compara con la que se crea tras la ingesta de 50 gramos de glucosa (Figura 1). Multiplicando ese valor por 100, se obtiene un valor más fácil de interpretar, ya que va de 0 a 100. A este último valor es al que se denomina IG.

Figura 1. Gráfica representativa de las curvas de glucemia tras la ingesta de glucosa (referencia), un alimento de índice glucémico bajo y otro de índice glucémico alto.

¿Debemos evitar todos los alimentos con índice glucémico alto?

Pero entonces, ¿debemos evitar todos los alimentos de IG alto? Ni mucho menos. Lo primero que hay que tener en cuenta es que el hecho de que un alimento tenga un IG alto no significa que tenga un efecto perjudicial para nuestra salud. Lo veremos más adelante con ejemplos.

Además del IG, la cantidad de hidratos de carbono presente en la ración del alimento es fundamental. Por eso, para tener una visión más realista, surgió el concepto de carga glucémica (CG), valor resultante de multiplicar el IG por la cantidad de hidratos de carbono de la ración del alimento y dividido entre 100 (Figura 2).

Este concepto es importante, ya que aunque un alimento tenga un IG alto, puede que el pico de glucemia no sea en realidad tan pronunciado. Un ejemplo es lo que ocurre con algunas frutas: pese a que la sandía sea un alimento con IG alto, su contenido en hidratos de carbono es bajo (5 gramos por cada 100 gramos de sandía), lo que hace que, a fin de cuentas, su CG sea baja. En otras palabras, la sandía es un alimento totalmente saludable y recomendable aunque su IG sea alto.

Figura 2 Fórmulas y rangos para el cálculo del índice glucémico y la carga glucémica. AUC: área bajo la curva; HdeC: hidratos de carbono.

En general, todas las personas deberíamos cuidar la CG de los alimentos que ingerimos. Si consumimos alimentos con CG baja, mantendremos los niveles de glucosa estables durante más tiempo. Por lo tanto, la sensación de hambre tardará más en volver. Por el contrario, si consumimos un alimento con una CG alta, la glucemia se dispara. El exceso de glucosa en sangre repentino hace que el metabolismo de los lípidos de active. Por lo tanto, acumulamos grasa.

Diabéticos, deportistas y carga glucémica

Si a todos nos incumben el IG y la CG, hay dos colectivos para los que son fundamentales. Por un lado, las personas con diabetes tipo I o insulinodependientes; los diabéticos tienen que controlar que su glucemia no aumente mucho, ya que no producen insulina y tienen que dosificársela ellos mismos. Por lo tanto, les interesa consumir alimentos que tengan un IG bajo.

Por otro lado, estos cálculos resultan muy valiosos para los deportistas. Antes de hacer deporte, les interesa consumir alimentos ricos en hidratos de carbono y con IG bajo. De esta manera, la glucemia no aumenta rápidamente, y se mantiene la disponibilidad de glucosa durante más tiempo.

Esto permite que puedan seguir realizando ejercicios de alta intensidad de manera más prolongada, antes de evitar una hipoglucemia (popularmente conocida como “pájara”).

Sin embargo, durante la práctica deportiva, los deportistas suelen consumir alimentos con IG alto para evitar hipoglucemias, al igual que lo hacen después del ejercicio para recuperar rápidamente las reservas de glucosa gastadas.

Como referencia, podemos decir que el IG varía según el tipo de hidrato de carbono que consumamos. En el caso de los hidratos de carbono simples o azúcares, el IG es mayor, ya que son moléculas que se digieren rápidamente o se pueden absorber directamente. En el caso de los hidratos de carbono complejos, el IG es menor por que necesitan ser digeridos antes de ser absorbidos. Esto hace que la absorción sea más escalonada y, por tanto, se produzca un aumento de la glucemia menor.

Los azúcares, mejor con fibra

Cuando en nuestra comida, aparte de hidratos de carbono también hay grasas y proteínas, el vaciamiento gástrico es más lento. Por lo tanto, se dará una digestión más lenta que resultará en un IG menor.

Lo mismo ocurre cuando el contenido de fibra en la comida es alto. La fibra se encuentra en alimentos de origen vegetal y nuestro organismo no es capaz de digerirla. Al no digerirla, no la podemos absorber, además de ralentizar la digestión del resto de los nutrientes. Si digerimos más lentamente los hidratos de carbono, como se ha comentado previamente, los absorberemos de forma más lenta y el aumento de la glucemia será menor. Por ello, los alimentos con alto contenido en fibra, poseen IG más bajos.

Patatas y zanahorias tienen bajo contenido en amilosa, lo que hace que el índice glucémico aumente. Foto: Shutterstock / Adriana Marteva

Configuración de los hidratos de carbono

Los hidratos de carbono están formados por amilosa, que es lineal, y amilopectina, que es la parte ramificada y más irregular de los hidratos de carbono. La amilopectina se digiere más rápido que la amilosa. En el caso de los tubérculos (patata, boniato o zanahoria), el contenido en amilosa es bajo. Debido a ello, su IG aumenta.

Por el contrario, en el caso de las legumbres, el contenido en amilosa es mayor además de ser ricos en fibra. Por ello, son alimentos con un IG bajo.

Grado de maduración de las frutas

Según su grado de maduración, las frutas tienen un IG más alto o más bajo. Cuando la fruta está verde, el contenido de azúcares libres es menor (por eso sabe menos dulce), y su IG es también menor.

Cuando esa fruta va madurando se produce la hidrólisis (rotura) del almidón y se van liberando azucares, por lo que aumenta el IG. Evidentemente, el contenido de hidratos de carbono no varía, pero sí su disponibilidad y su IG.

De todas formas, no hay que olvidar que la CG de las frutas suele ser baja y, por lo tanto, el consumo de fruta, ya sea verde o madura, no supone un problema.

Eso sí, consumir un zumo de naranja o la naranja entera no es lo mismo. Cuando hacemos un zumo se rompen las células y se elimina parte de la fibra, haciendo que, aunque el contenido en azúcares no varíe, sí lo haga el IG.

Cuando hacemos un zumo de naranja se rompen las células y se elimina parte de la fibra, haciendo que, aunque el contenido en azúcares no varíe, sí lo haga el Índice Glucémico. Foto: Shutterstock / Narong Khueankaew

Cocinar los alimentos modifica el indice glucémico

Cuando cocinamos los alimentos se produce una pequeña hidrólisis de los nutrientes que, en el caso de los hidratos de carbono, supone la liberación de algunas glucosas procedentes del almidón, haciendo que el IG varíe.

Unas zanahorias crudas tienen un IG de 30 (IG bajo), mientras que, una vez cocidas, el IG sube hasta 85 (IG alto). De nuevo, cabe recordar que además del IG hay que tener en consideración la CG, y que una zanahoria no es, ni mucho menos, un alimento cuyo contenido en hidratos de carbono o IG deba preocuparnos.

Otro ejemplo en el que nuestra manera de cocinar los alimentos modifica el IG es la duración del cocinado. Si cocemos la pasta lo que los italianos llaman “al dente”, el IG es de 40 (IG bajo), mientras que si la cocemos mucho sube hasta 55 (IG medio).

Si, una vez entendido que el concepto de IG es más complejo de lo que parece a simple vista, decidimos utilizarlo, conviene tener presente que no lo es todo. Es decir, también hay que tener en cuenta la cantidad de azúcares de los alimentos o la ración de alimento que consumimos. Además, en ningún caso hay que pensar que el punto de maduración de la fruta o el cocinado de los alimentos sea un factor determinante a tener en cuenta a la hora de configurar nuestra dieta.The Conversation

Sobre las autoras: Leixuri Aguirre, Helen Carr-Ugarte, Itziar Eseberri Barace y Maitane González-Arceo son profesoras e investigadoras de la UPV/EHU

 

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

El artículo A vueltas con el índice glucémico de los alimentos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Cómo conservar mejor los alimentos con una iluminación inteligente
  2. El azúcar oculto en los alimentos
  3. Resveratrol y pteroestilbeno en el control epigenético de la acumulación de grasa corporal
Kategoriak: Zientzia

Henriette Avram, liburutegietako informazioa partekatzeko sistema garatu zuen programatzailea

Zientzia Kaiera - Or, 2021-05-21 09:00

Ameriketako Estatu Batuetako Kongresuaren Liburutegian dago egoera bikainean geratzen diren Gutenbergen Bibliaren lau kopietako bat, inprentak ekarritako iraultzaren sinbolo gisa. Inprentak, izan ere, iraultza ekarri zuen ezagutzaren arloan, idatzizko letra orokortzeko eta denen eskura jartzeko aukera eman baitzuen. Seguruenera, liburutegi hartako langile guztiek jakingo dute non dagoen liburu hori, baina ezin izango du edonork eskuetan hartu, haren segurtasuna bermatzeko.

Henriette Avram1. irudia: Liburutegi batzuek ehunka kilometro lineal izan ditzakete apaletan. Liburuz beteta dauden apal horietako obrak bilatzea, sailkapen hamartar unibertsaleko sistemei esker da posible. (Argazkia: Michal Jarmoluk – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Beste liburu batzuk aurkitzea ez da horren erraza izango. Munduko liburutegi handienetako bat da hura: hiru eraikin hartzen ditu eta ia 160 milioi titulu dauzka; eta, haien artean, 37 milioi liburu inguru, 470 hizkuntzatan, gehi eskuizkribuak, liburu bitxiak, egunkariak, aldizkariak eta era guztietako dokumentu idatziak. Pentsatu zer litzatekeen haren apalategietan eta artxibategietan liburu zehatz baten bila aritzea. Edozein etxetako bilduma, bere autoreen sailkapen alfabetikoarekin edo gaikako antolamenduarekin, oso urrun geratzen da horrenbesteko informazio masatik, eta antolatzean eta handik aurrera partekatu ahal izatean datza haren balioa.

Horixe lortu zuen, hain zuzen, 1960 eta 1970 urte haietan Henriette Avram programatzaile informatiko eta sistemen analistak, MARC (MAchine-Readable Cataloging edo makinak irakur dezakeen katalogazioa) formatua garatu zuelako ospetsua egin zenak: informazio bibliografikoa kudeatzeko nazioarteko estandarra bihurtu zen hura, liburuzainen langintza erraztu zuen, eta katalogoak abiapuntutzat hartuz beste liburutegi batzuekin datuak eta iturriak partekatzeko aukerak ugaritu zituen. Haren sistemak ordezkatu egin zuen liburutegi askok erabili ohi zuten eskuz idatzitako txartelen sistema tradizionala, tiradera handitan jasota egoten ziren haiena.

Belaunaldi aitzindari bat, programatzen ikasten

New Yorken jaio zen Avram, 1919an, Henriette Davidson izenarekin, eta medikuntzarekiko grinarekin hazi zen. Maiz joaten zen auzoko liburutegira eta osasun zientziekin zerikusia zuten liburuak irakurtzen zituen. Medikuntza aurreko bi urte ere egin zituen bertako unibertsitatean, baina, garai hartako emakume askok bezala, 21 urterekin ezkondu eta gero utzi egin zituen ikasketak. Bigarren Mundu Gerraren urteak ziren.

Henriette Avram2. irudia: Henriette Avram (1919-2006) programatzaile informatikoa eta sistema-analistak MARC (Machine Readable Cataling) formatua garatu zuen AEBko Kongresuaren Liburutegirako. (Argazkia: Library of Congress – Iturria: Wikipedia)

1952an, senar-emazteak eta bi semeak Washingtoneko bizitegi auzo batera joan ziren bizitzera. Avramen senarra, gerrako beterano dominaduna, matematikari trebea eta xake jokalaria, han hasi zen NSA-Segurtasun Agentzia Nazionalarentzat lan egiten. Bertan, George Washington Unibertsitateko hainbat matematika ikastarotan matrikulatu zen Henriette, eta, azkenean, NSArentzat lan eginez amaitu zuen berak ere. Programatzen ikasten ari zen belaunaldi aurrendari bateko kide bihurtu zen.

«Orduan programazioa ikastea ez zen orain bezala», esan zuen 1989ko adierazpen batzuetan:

«Zeure kasa ikasi behar zenuen, egokienak ez ziren lanabesekin. […] oso gutxik lortzen zuten ikasi eta programatzaile bihurtzea».

Handik, sistemen analista edo programatzaile postuetara igaro zen, Amerikar Ikerkuntza Bulegora (American Research Bureau) eta garai hartan Estatu Batuetan softwaregintzan ziharduen Datatrol enpresa handira. Hantxe ahalegindu zen lehen aldiz liburutegi batean ordena ezartzen, hain zuzen ere enpresaren liburutegian. Jardun horretan, katalogoekin eta erreferentzia bibliografikoekin aritzera ohitu zen, eta, aldi berean, erreferentzia horiek ordenatu eta partekatu ahal izateko lanabes baten arra piztu zitzaion.

Nola antolatu egundoko liburutegi bat

Interes horri eutsiz, 1965ean, eta liburuzaintzan inolako esperientziarik izan gabe, sistemen analista moduan hasi zen lanean Kongresuko Liburutegian. Han, liburutegi guztietan zerabilten katalogo estandarra hartu, eta haren elementuak kodifikatzeari ekin zion, makina batek irakurtzeko moduko eremu eta etiketatan banatuz. Ordurako, liburutegiek bazerabilten katalogazio partekatuaren ideia. Horren arabera, elementu bakoitza behin bakarrik katalogatu behar du erakunde batek, eta gero, nahi izanez gero, beste erakunde batzuekin partekatu ahal izango du.

Eskema horretan, Estatu Batuetako liburutegi publikoen sarearen biltegi nagusia zen Kongresuko Liburutegia, eta haren katalogazio lanaren emaitzak helarazteko eta beste liburutegi batzuen eskakizunak bidaltzeko eta erantzuteko balio zuen posta zerbitzuak. Avramen sistemak aukera ematen zuen informazioa konputagailu batek irakur zitzakeen zinta zulodunetan banatzeko, eta, ondoren, FTP bidez (sarean barrena artxiboak transferitzeko protokolo bat) bidaltzen ziren artxibo handiagoetan.

Henriette Avram3. irudia: Henriette Avram programatzailea 1967. urtean, 9 300 erregistro dituen zinta magnetikoko bat aurkezten Britainia Handiko Bibliografia Nazionaleko Richard Coward arduradunari. (Argazkia: American Library Association – Iturria: Women of Library History

Avramek sortu zuen MARC sistemak eutsi egin zion liburuzainek erabiltzen zituzten kartoi mehezko txartelen xumetasunari, eta, hain zuzen ere, horregatik izan zuen halako arrakasta. Gaur egun, gainera, oraindik ere erabiltzen da estandar hori. Formatuaren aldaketa batek (disketeetatik CDetara, VHS zintetatik DVDetara, disko gogorretatik lainora…) informazio preziatua galaraz dezakeen garaiotan, informazio bibliografikoa artxibatzeko formatu estandarizatu bakarra izaten jarraitzen du MARCek.

MARC 1968an ezarri zen programa pilotu moduan, eta 1970ean txertatu zen sistema. Hamarkada bat igarotzerako, herrialdeko liburutegi handi guztiak harekin ari ziren lanean. Praktikan, Avramen lanari esker liburutegietako bildumak eskuragarriago jarri ziren nola ikertzaile eta akademikoentzat, hala publikoarentzat oro har, liburutegien arteko mailegu programak erraztu egin ziren, eta ahalbidetu zuen jendeak, ordenagailu baten aurrean eserita, mundu osoko liburutegietako bildumak arakatu ahal izatea.

«Bazuen leialtasuna eta errespetua sorrarazten zituen zerbait»

1971n, Margaret Mann Citation saria irabazi zuen Avramek, katalogazioaren arloko saririk ospetsuena. Liburuzaina ez zen norbaiti eman zioten lehen aldia izan zen hura. 1971n, nazioarteko estandarra bihurtu zen MARC.

Sistema doitzeko eta hobetzeko lanean jarraitu zuen Avramek, 1992an erretiroa hartu zuen arte. Une hartan, 1.700 pertsonako lantalde baten burua zen, eta, halaber, liburutegiaren eta haren sareen funtzio automatizatu gehienen arduraduna. Garai hartako bere lankideetako batzuek esaten dute dinamo bat bezalakoa zela. «Emakume txikitxoa zen, baina sekulako energia zuen. Bazuen leialtasuna eta errespetua sorrarazten zuen zerbait».

Erretiroa hartu ondoren, Kaliforniara lekualdatu zen familia, Maryland estatuko eskualde batera; eta han, berak eta bere senarrak maiz parte hartzen zuten St Mary’s Collegeko klaseetan, eta haietara ekarri ohi zituen hizlari Kongresuko Liburutegiko goi kargudunak.

Minbiziak jota hil zen Avram, 2006ko apirilaren 22an.

Iturriak: Egileaz:

Rocio P. Benavente (@galatea128) kazetaria da.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2021eko apirilaren 22an: “Henriette Avram, la programadora que ayudó a los bibliotecarios a organizar y compartir sus libros“.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

The post Henriette Avram, liburutegietako informazioa partekatzeko sistema garatu zuen programatzailea appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

¿Puede el virus SARS-CoV-2 integrarse en nuestro genoma?

Cuaderno de Cultura Científica - Og, 2021-05-20 11:59

Guillermo Peris

Virus SARS-CoV-2 (resaltado en amarillo) emergiendo de la superficie de células cultivadas en el laboratorio. Fuente: Wikimedia Commons

 

El pasado mes de diciembre se publicó un artículo de investigación que dio lugar a una gran polémica por sus conclusiones. En él se afirmaba haber encontrado evidencias de que el SARS-CoV-2 es capaz de integrarse en el genoma humano de los afectados por COVID-19. Según sus autores, esto explicaría que algunos infectados por este virus den positivo meses después de haber pasado la enfermedad, ya que las células de estos individuos producirían fragmentos del virus que serían detectados por una RT-PCR. Este artículo fue compartido en biorXiv, una plataforma en la que se publican investigaciones antes de pasar por un proceso de revisión por pares previo a la publicación en una revista científica. Como era de esperar, el artículo dio alas a los grupos antivacunas que lo usaron para denunciar que esta integración también podría darse con vacunas de ARN mensajero.

A principios de mayo de 2021 el artículo fue publicado online en la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, factor de impacto 9.4 en 2019) por un procedimiento no menos polémico: los socios de la National Academy of Sciences pueden enviar hasta dos artículos al año como contributed authors, en los que ellos eligen previamente a los dos revisores que evaluarán su trabajo. En este caso, el autor principal Rudolf Jaenisch siguió este camino para publicar su estudio. Además, en esta versión final intentó responder a las críticas que tuvo el artículo original en bioRxiv (y que fue rechazado por otra revista). Sin querer entrar a valorar las posibles implicaciones de esta forma sesgadas de revisión por pares (para lo que te aconsejo leer este artículo de Francis Villatoro), en este artículo quiero analizar únicamente las evidencias presentadas por los investigadores con las que pretenden respaldar su hipótesis de que el SARS-CoV-2 podría integrarse en los genomas celulares de los infectados. Para ello intentaré describir de la forma más sencilla posible los experimentos realizados y si realmente de los resultados se pueden inferir las conclusiones de este estudio.

LINE-1, el presunto compinche de SARS-CoV-2

El virus SARS-CoV-2 pertenece a la familia de los coronavirus y almacena su material genético en forma de ARN de una sola hebra (monocatenario) en el interior de una membrana formada por distintas proteínas, entre ellas la conocida como espícula o proteína S en la que se basan las vacunas de Pfizer y Moderna.

Estructura del SARS-CoV-2. Fuente: Wikimedia Commons

 

Cuando el virus infecta una célula humana utiliza la maquinaria celular del citoplasma para fabricar las proteínas necesarias para generar nuevos virus, realizar copias de su ARN y ensamblar todas estas piezas en los nuevos viriones que escaparán de la célula para seguir infectando. Durante todo este proceso, ningún componente del virus accede al núcleo celular, que es precisamente donde se encuentra el genoma en forma de ADN, así que este virus lo tendría difícil para integrarse en nuestro genoma, al menos a priori.

Ciclo de infección del SARS-CoV-2. La replicación del virus no requiere en ningún momento del acceso al interior del núcleo. Fuente: Wikimedia Commons

 

Pero a esta dificultad inicial hay que añadir otra: si algún fragmento del virus se las ingeniara para llegar al núcleo, como su material genético es ARN y el nuestro ADN, tampoco podría integrarse en nuestro genoma sin transformarse previamente a ADN. Excepto si el virus fuera capaz de fabricar una enzima retrotranscriptasa que convirtiera el ARN en ADN (como hacen el VIH y otros retrovirus, que sí se integran en nuestro genoma); pero, por suerte para nosotros, no tiene ningún gen que codifique este tipo de enzimas. Y, por supuesto, el genoma humano no tiene genes para realizar transcripción inversa. ¿O sí?

Ya os he hablado en otras ocasiones de los elementos móviles del ADN humano (también conocidos como retrotransposones) y de su papel en el desarrollo tumoral. Estos elementos serían secuencias de ADN capaces de «saltar» de una posición a otra del genoma, proceso durante el cual se crea una nueva copia de la secuencia en otra posición del genoma a partir de un intermedio de ARN mensajero (ARNm).

Proceso de retrotransposición de LINE-1. En una primera fase, el ADN del retrotransposón se transcribe a ARN mensajero. Este ARNm, tras una traducción a proteínas en el citoplasma, se integra en una nueva posición del genoma (imagen de elaboración propia). Fuente: Guillermo Peris Ripollés.

 

Para dar este salto, estos elementos móviles necesitan dos cosas: por un lado, una retrotranscriptasa que transcriba su ARNm a una copia de ADN; por otro, una enzima que corte el ADN en el lugar de integración para insertarlo allí. Pero justamente uno de estos elementos móviles, el conocido como LINE-1, tiene en su secuencia un gen que realiza ambas dos funciones. Y en nuestro genoma tenemos unas 500 000 copias de LINE-1, de las cuales en torno a un centenar son activas. En resumen, nuestras células sí son capaces de fabricar la enzima retrotranscriptasa que necesita el SARS-CoV-2 para integrar su ARN en nuestro genoma.

Mecanismo completo de retrotransposición de LINE-1. Fuente: Singer et al (2010)

 

Pero este virus no lo va a tener fácil: en la inmensa mayoría de células de nuestro cuerpo los elementos LINE-1 están reprimidos y apenas pueden expresarse, por lo que su capacidad de fabricar enzima retrotranscriptasa es enormemente baja. Sí hay otros tipos celulares en losl que hay una mayor expresión (células tumorales, embrionarias o neuronales) pero no son relevantes en la infección de COVID-19. Además, incluso en caso de expresión de LINE-1 y fabricación de retrotranscriptasa, este elemento móvil tiene «preferencia» por integrarse a él mismo en el genoma o a otros elementos móviles (como ALU o SVA).

Así que, a priori, la posibilidad de que el SARS-CoV-2 se integre en el genoma de una célula humana infectada usando la retrotranscriptasa de LINE-1 es tremendamente baja. Por eso sorprendió el estudio de Rudolf Jaenisch en el que decía tener evidencias de integración del virus en el genoma celular humano en pacientes de COVID-19.

Análisis de células humanas in vitro

En el estudio se empieza analizando la infección por SARS-CoV-2 de células humanas in vitro (en células HEK293T, derivadas de riñón de embrión humano). Previendo que la cantidad de retrotranscriptasa procedente de LINE-1 sería pequeña, los investigadores decidieron aumentar artificialmente la cantidad de LINE-1 antes de la infección con SARS-CoV-2. Tras la infección secuenciaron y analizaron el genoma encontrando que, efectivamente, algunos fragmentos del virus se habían integrado en el ADN humano. En concreto, detectaron el gen que codifica la proteína N, pero no el de la espícula, que es el usado en las vacunas de ARNm; posiblemente porque el gen de la proteína N se encuentra en un extremo del genoma del virus. Tras encontrar las secuencias de virus en la secuenciación del genoma se comprobó experimentalmente mediante PCR que efectivamente estas secuencias se encontraban en el ADN humano. Esta validación experimental es imprescindible como evidencia.

Fragmento secuenciado con Nanopore que abarca ADN humano (en azul) y del virus (en rosa). La secuencia resaltada en amarillo es una duplicación habitual cuando se integra un nuevo elemento con LINE-1. Fuente: Zhang et al (2021)

Así pues, en este experimento sí encontraron fragmentos del virus integrados en el genoma humano, pero fue con células in vitro en las que se había aumentado artificialmente la cantidad de LINE-1. Estos niveles de expresión de LINE-1 son mucho mayores que los que se encuentran en una célula normal de nuestro organismo (salvo casos concretos de células tumorales o embrionarias). Esta fue una de las críticas al artículo publicado en diciembre. Por ello, en la nueva versión del artículo publicada en PNAS analizaron si había inserciones del virus en el genoma de células HEK293T en las que no se había aumentado previamente la cantidad de LINE-1 y, pese a afirmar haberlas encontrado, no informan de que las hayan validado experimentalmente. En resumen, no presentan evidencias suficientes de que el SARS-CoV-2 se integre en el genoma humano sin un aumento previo y artificial de LINE-1. Y esto, obviamente, todavía en células in vitro.

Análisis de células humanas de pacientes infectados

Con tal de comprobar si eran capaces de encontrar si el virus se había integrado en el genoma celular de pacientes con COVID-19, el equipo de investigadores usó bases de datos publicadas con secuenciaciones de ARN de personas infectadas. Es importante destacar que no tuvieron acceso a células reales sino sólo a las secuenciaciones en bases de datos, por lo que no pudieron validar sus hallazgos experimentalmente.

En estas secuenciaciones de ARN buscaron quimeras virus-humano, es decir, fragmentos de ARN en el que una parte de la secuencia fuera humana y otra del SARS-CoV-2. ¿Por qué? Si el virus se hubiera integrado en el genoma humano, al transcribirse el ADN a ARN mensajero, se hallarían fragmentos de ARN con secuencias de ambas especies.

Si el virus se integrara en el genoma humano, al transcribirse a ARNm y fragmentarse para la secuenciación se encontrarían quimeras virus-humano (figura modificada de Linheiro & Bergman (2012)).

 

El porcentaje de fragmentos del virus que encontraron se hallaba por debajo del 0.14 %. Según los autores, esto es coherente con una integración del virus en el ADN humano y su transcripción posterior a ARN mensajero (que es lo que detecta la secuenciación de ARN). Y aquí está una de las grandes pegas del estudio, así que vamos a intentar explicarla con calma.

El proceso de secuenciación de ADN ha avanzado enormemente desde la publicación del primer borrador del Proyecto Genoma Humano, hace ya 20 años. Actualmente podemos secuenciar el genoma de una persona (es decir, leer las más de 3 000 millones de letras de su ADN), procesarlo y analizarlo en menos de 24 horas. Pero esta técnica se ha optimizado para la lectura del ADN, no de ARN, así que cuando analizamos el conjunto de secuencias de ARN celular (el denominado transcriptoma) debemos realizar primero la conversión de ARN a ADN (denominado ADN complementario, ADNc). Ya hemos hablado de esto unos párrafos atrás, cuando comentábamos que para poder integrarse el SARS-CoV-2 en nuestro genoma necesitaba primero convertir su material genético a ARN con enzimas retrotranscriptasas. Por ello, para la secuenciación de ARN un primer paso es añadir estas enzimas a la muestra a analizar.

Esquema de secuenciación de ARN (RNA-seq). Las secuencias de ARN (en azul) se fragmentan y convierten a ADN (marrón) usando enzimas retrotranscriptasas. El ADN así conseguido se amplifica y secuencia. Fuente: Labome.com

 

Tal y como se muestra en la imagen anterior, de la secuenciación se obtiene la cadena de nucleótidos de cada uno de las secuencias obtenidas al fragmentar el ARN. Hay que tener en cuenta que en este proceso se analiza todo el ARN celular, así que si hay otro tipo distinto del humano (por ejemplo, procedente de una infección vírica como SARS-CoV-2) también lo encontraremos en nuestro análisis pero, al provenir de ARN inicial distinto (el punto de partida señalado en la figura anterior como (1)) deberíamos localizarlo en fragmentos diferentes: es decir, deberíamos encontrar fragmentos de ARN relacionado con genes humanos o virus, pero no esperar encontrar fragmentos de ARN con mezclas de ambos.

El problema radica que en la técnica de secuenciación de ARN, al transformar mediante enzimas todos los fragmentos de ARN a ADNc, puede ocurrir que se «peguen» fragmentos de ARN de distintas procedencias, así que las quimeras encontradas en el estudio de Jaenisch podrían no ser más que un artefacto de la preparación de las muestras. De hecho, un estudio recientemente publicado en BiorXiv por Yan et al. (y que todavía no se ha publicado en una publicación revisada por pares) estima que en la secuenciación del ARN de una muestra de células humanas de pacientes con COVID-19 se obtienen durante el procesado de las muestras hasta un 1 % de quimeras virus-humano derivadas del propio procedimiento experimental. Es decir, las quimeras que encuentran los autores (recordemos, un 0.14 %) puede que no sean más que errores de la preparación de muestras.

Durante el proceso de transcripción inversa previo a la secuenciación puede ocurrir que se «peguen» fragmentos de ARN de distintas procedencias. En la imagen vemos cómo durante la formación del híbrido ARN-cADN se cuela un fragmento (en verde). Imagen modificada de Tang et al (2018).

Tras recibir estas críticas en la versión inicial del artículo, los investigadores trataron de buscar en los datos alguna pista que reforzara su teoría de que las quimeras observadas no eran un artefacto del procedimiento experimental y provenían de una integración real del virus SARS-CoV-2 en el genoma humano. Y formularon la siguiente hipótesis: el ARN quimérico procedente de una integración en el ADN celular (que recordemos tiene dos hebras con la misma información pero en sentidos opuestos) daría lugar a quimeras también en ambos sentidos a partes iguales; mientras que si el ARN quimérico procedía de un artefacto experimental (obtenido del virus con una sola hebra en un sentido específico) las quimeras tendrían el ARN del virus en un solo sentido. Un análisis de las muestras de pacientes reveló que, como ellos esperaban, las secuencias de las quimeras tenían el ARN vírico como una mezcla de ambos sentidos.

El problema es que esta idea no es más que una hipótesis. Esta mezcla en distintos sentidos podría deberse a causas todavía no exploradas, por lo que no representa una evidencia suficiente de integración del virus en el genoma celular. Además, hay que recordar que este análisis de muestras de pacientes reales se hizo a partir de secuenciaciones obtenidas de bases de datos online, por lo que no se pudo validar experimentalmente ninguna de las inserciones detectadas.

En resumen, en el estudio de Jaenisch no se demuestra inequívocamente la presencia de integraciones del virus SARS-CoV-2 en el genoma humano, ya que los únicos casos de inserciones validadas experimentalmente se dan en células humanas in vitro en las que se ha sobreexpresado LINE-1 para aumentar la cantidad de enzima retrotranscriptasa. Es decir, reitero, no se ha encontrado experimentalmente que el virus se encuentre integrado en ningún genoma celular humano. Al menos por ahora. Porque se están mejorando las técnicas de secuenciación de ARN para evitar la aparición de quimeras; en el artículo de Yan et al. anteriormente citado ya se propone un método experimental que evita el enriquecimiento de quimeras durante la secuenciación de ARN.

Conclusión

¿Significa esto que es absolutamente imposible que el SARS-CoV-2 se integre en una célula infectada? No, ni mucho menos. El elemento LINE-1, muy de vez en cuando, integra en el genoma celular secuencias de ARNm de cualquier tipo que encuentre en el citoplasma. Y también muy muy muy de vez en cuando lo hace en células germinales, las que dan lugar a espermatozoides y óvulos, las que transmiten esa inserción a su descendencia. Justamente por eso, tenemos nuestro genoma plagado de pseudogenes, copias de fragmentos de genes en una posición distinta a su localización original. Y si pueden integrar muy muy muy de vez en cuando cualquier ARN mensajero, ¿por qué iba a ser distinto con el ARN del SARS-CoV-2? Este artículo polémico demuestra que, en las líneas celulares y sobreexpresando LINE-1, el mecanismo de integración es posible. Estoy convencido de que que se acabarán confirmando integraciones de SARS-CoV-2 tarde o temprano. Pero esa no es la pregunta que nos debemos hacer. Lo que nos interesa es si es relevante, si va afectar a muchas personas (con lo que, como apuntan los autores, podría dar positivos en PCR de personas sanas) o va a ser completamente irrelevante. En mi opinión, no creo que este fenómeno sea excesivamente relevante, pero mientras no se investigue no lo sabremos.

En cuanto al uso que hacen los negacionistas de este artículo, no hagamos caso y no les demos más voz. Así que cuando podáis, vacunaos.

Referencias

  • Zhang L, Richards A, Khalil A, Wogram E, Ma H, Young RA, Jaenisch R. SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome. bioRxiv [Preprint], 2020. doi: 10.1101/2020.12.12.422516.
  • Zhang L, Richards A, Barrasa M, Hughes SH, Young RA, Jaenisch R. Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(21), 2021. doi: 10.1073/pnas.2105968118
  • Yan B, Chakravorty S, Mirabelli C, Wang L, Trujillo-Ochoa JL, Chauss D, Kumar D, Lionaki MS, Olson MR, Wobus CE, Afzali B, Kazemian M. Host-virus chimeric events in SARS-CoV2 infected cells are infrequent and artifactual. bioRxiv 2021.02.17.431704; doi: 10.1101/2021.02.17.431704
  • Cohen J. Further evidence supports controversial claim that SARS-CoV-2 genes can integrate with human DNA. Science, May, 6, 2021. doi: 10.1126/science.abj3287

Sobre el autor: Guillermo Peris es doctor en química cuántica, profesor del Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos de la Universitat Jaume I e investigador de GENYO (Centro Pfizer – Universidad de Granada – Junta de Andalucía de Genómica e Investigación Oncológica).

El artículo ¿Puede el virus SARS-CoV-2 integrarse en nuestro genoma? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. ¿En manos de quién ponemos nuestro genoma?
  2. Conseguir ver, y quizás ayudar a entender, al SARS-CoV-2 usando electrones y mucho frío
  3. Relación entre genoma y las formas graves de COVID-19
Kategoriak: Zientzia

Chagasen gaixotasuna Europan, endemikoa ez izan arren kontuan hartzekoa

Zientzia Kaiera - Og, 2021-05-20 09:00

Chagasen gaixotasuna, tripanosomiasi amerikarra bezala ere ezaguna dena, 1909. urtean Carlos Chagas mediku brasildarrak aurkitu zuen eritasun tropikala da. Gaitz hau parasito-infekzio kroniko eta sistemikoa da eta Latinoamerikan 8 milioi pertsona ingururi eragiten dio.

1. irudia: Trypanosoma cruzi parasitoak sortzen du Chagas gaixotasuna, intsektu bektoreak baliatuta.

 

Populazio honen % 30 eta % 40 inguruk kalte organiko desberdinak pairatuko ditu. Eritasuna hainbat ornodun basatitatik triatomino deituriko intsektuen bitartez gizakira transmititzen da Chagasen gaixotasuna endemikoa da Amerikako 21 herrialdetan eta Estatu Batuetako hegoaldetik argentinar Patagoniara zabaltzen da. 70 milioi pertsona baino gehiago daude eritasun hau pairatzeko arriskuan, batez ere landa ingurunean. Azken 40 urteetan, mundu mailako osasun-arazo bilakatu da Latinoamerikatik Europa, Estatu Batuak, Kanada eta Japoniara gertatu diren migrazio-fluxuen ondorioz.

2. irudia: Trypanosoma cruzi-en bizi-zikloa. (Irudia: AEBko CDC erakundearen irudia, moldatua).

Lan honetan, hain zuzen ere, gaixotasun honek Europan dituen ezaugarriak eta bere prebentzio eta kontrolerako dauden neurrien berrikuspena aurkezten dugu. Europa bezalako eremu ez endemikoetan parasitoa transmititzeko moduak:

  • Sortzetiko transmisioa (amak umekiari).
  • Organoen transplantea.
  • Odol-transfusioa.

Europan, zonalde endemikoetako etorkin gehienak Espainiako Erresuma, Italia, Frantziako Errepublika, Erresuma Batua eta Suitzan biltzen dira. 2008. urtean, 38 milioi etorkin baino gehiago bizi ziren Europan (horien erdiak inguru Espainiar erresuman) eta horien % 11 latinoamerikarra zen.

Euskal Herrian, zehazki, zonalde horretako jatorria duten 110.000 lagundik gora daudela kalkulatu dugu. Europan burutu diren seroprebalentziaren ikerketa konbinatuek % 4,2 inguruko prebalentzia orokortua adierazten dute eta prebalentzia altuena (% 18,1) jaioterria Bolivian duten banakoei dagokie. Hala eta guztiz ere, Europako herrialde gehienetan gaixotasuna ez da kontuan hartzen eta honen adierazgarri dira detekzio-programen gabezia eta diagnosi eta tratamendua izateko aukera eskasia. Etorkin latinoamerikar gehien dituzten Europako herrialdeek beraien legedia aldatu eta jokaera protokolo desberdinak garatu dituzte.

Sortzetiko transmisioari dagokionez, orokorrean ez dago baheketa edo jagoletza eskatzen duen legedirik Europako herrialdeetan. Salbuespenak bost dira: Espainiako Erresumako hiru autonomia erkidego (Katalunia, Galizia eta Valentzia), Italiako eskualde bat (Toskana) eta Suitzako hiri bat (Geneva).

Odol-transfusioei dagokionez, hainbat herrialdetan egiten da kutsatuta egoteko arriskua duen odolaren analisi sistematikoa. Neurri hau inplementatu zuen lehenengoa Erresuma Batua izan zen, 1999. urtean. Ondoren, Espainiako Erresuma, Frantziako Errepublika, Suedia, Suitza; eta, azkenik, Belgika gehitu ziren araudi honetara.

Azkenik, organo solidoen transplanteari dagokionez, ez dago legerik. Hiru dira beraien gidalerroetan Chagasen gaixotasuna nola kontrolatu gomendatuz atal espezifikoa gehitu duten transplanteen erakundeak; eta horiek Espainiako Erresuma, Italia eta Erresuma Batuko erakundeak dira. Ondorioz, herrialde hauetako organo-emaileak modu erregularrean aztertzen dira. Azpimarratzekoa da neurri hauek guztiak ez direla nahikoak, ez baitute bermatzen etorkizunean transmisio kasurik ez izatea.

Amaitzeko, ezaugarri epidemiologikoei dagokienez, nahiz eta populazioaren heterogeneotasuna nabaria den, gaixoen gehiengoa adin ertaineko emakumeak direla ikusi da. Beraz, populazioa gaztea izateak arazo larriak ekar ditzake osasun-sistemarentzat, hainbat ikerketatan paziente asintomatiko ehuneko oso altua behatu delako. Gaixo horietako batzuk kalte organikoa dagoen fasera igaroko dira eta aldi honetan tratamendua ez da batere eraginkorra.

Hori dela eta, kasuen detekzio goiztiarra ezinbestekoa da osasun-sistemaren etorkizuneko arazoak saihesteko. Gainera, adin ugalkorrean daudenez, sortzetiko transmisioa ekiditeko protokoloaren berebiziko premia dago. Laburbilduz, gauza batzuk egin diren arren, oraindik asko dago egiteko. Prebentzioan eta lehen mailako arretan oinarritzen den legedi europar komunean dago gakoa.

Iturria:

Gomez, Gorka; Olasagasti, Felix (2019). «Chagasen gaixotasuna Europan, endemikoa ez izan arren kontuan hartzekoa»; Ekaia, 36, 2019, 311-330. (https://doi.org/10.1387/ekaia.20704). Artikuluaren fitxa:
  • Aldizkaria: Ekaia
  • Zenbakia: Ekaia 36
  • Artikuluaren izena: Chagasen gaixotasuna Europan, endemikoa ez izan arren kontuan hartzekoa
  • Laburpena: Chagasen gaixotasuna, tripanosomiasi amerikarra izenez ere ezagutzen dena, Carlos Chagas mediku brasildarrak 1909. urtean aurkitu zuen eritasun tropikala da. Intsektu bidez transmititzen da eta morbimortalitate-tasa altua du. Infekzioa endemikoa da Latinoamerikan, batez ere landa-ingurunean. Azken 40 urteetan, mundu-mailako osasun-arazo bilakatu da Latinoamerikatik Europa, Estatu Batuak, Kanada eta Japoniara izan diren migrazio-fluxuen ondorioz. Lan honetan, hain zuzen ere, gaixotasun honek Europan dituen ezaugarriak eta haren prebentziorako eta kontrolerako dauden neurrien berrikuspena aurkezten dugu. Europa bezalako eremu ez-endemikoetan parasitoa transmititzeko moduak sortzetiko transmisioa (amak umekiari), organoen transplantea eta odol-transfusioa izan daitezke. Europan, eskualde endemikoetako etorkin gehienak Espainiako Erresuma, Italia, Frantziako Errepublika, Erresuma Batua eta Suitzan biltzen dira. Europan egin diren seroprebalentziaren ikerketa konbinatuek % 4,2 inguruko prebalentzia orokortua adierazten dute, eta prebalentzia altuena (% 18,1) jaioterria Bolivian duten banakoei dagokie. Hala eta guztiz ere, Europako herrialde gehienetan gaixotasuna ez da kontuan hartzen eta honen adierazgarri dira detekzio-programen gabezia eta diagnosia eta tratamendua izateko aukera eskasia. Etorkin latinoamerikar gehien dituzten Europako herrialdeek beren legedia aldatu eta jokaera-protokolo desberdinak garatu dituzte; baina, hala ere, neurri hauek ez dira nahikoak, ez baitute bermatzen etorkizunean transmisio kasurik ez izatea. Azkenik, ezaugarri epidemiologikoei dagokienez, gaixo gehienak adin ertaineko emakumeak direla ikusi da. Beraz, populazioa gaztea izateak arazo larriak ekar ditzake osasun-sistemarentzat, hainbat ikerketatan paziente asintomatikoen ehuneko oso altua behatu delako. Gaixo horietako batzuk kalte organikoa dagoen fasera igaroko dira eta aldi horretan tratamendua ez da batere eraginkorra. Hori dela eta, kasuen detekzio goiztiarra ezinbestekoa da osasun-sistemaren etorkizuneko arazoak saihesteko.
  • Egileak: Gorka Gomez eta Felix Olasagasti
  • Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
  • ISSN: 0214-9001
  • eISSN: 2444-3255
  • Orrialdeak: 311-330
  • DOI: 10.1387/ekaia.20704

————————————————–
Egileaz:

Gorka Gomez eta Felix Olasagasti UPV/EHUko Farmazia Fakultateko Biokimika eta Biologia Molekularra Sailekoak dira.

———————————————–
Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

The post Chagasen gaixotasuna Europan, endemikoa ez izan arren kontuan hartzekoa appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

Calcular el área contando puntos

Cuaderno de Cultura Científica - Az, 2021-05-19 11:59

 

En más de una ocasión hemos hablado en esta sección del Cuaderno de Cultura Científica, Matemoción, de la belleza de algunos resultados matemáticos y de sus demostraciones. En esta entrada vamos a centrar nuestra atención en uno de esos hermosos resultados matemáticos, en concreto, perteneciente al área de la geometría, el teorema de Pick, que permite calcular el área de una cierta región sin más que contar una serie de puntos.

Imaginemos que queremos calcular el área de una región como la anterior. Un razonamiento rápido que podemos hacer es el siguiente. Contando los cuadrados de la retícula que están dentro de la región sabemos que su superficie va a ser mayor que el área de los 22 cuadrados interiores, es decir, mayor que 22 unidades cuadradas (si los cuadrados de la retícula son de un metro de lado, la región tendría más de 22 metros cuadrados), como se ve en la siguiente imagen.

Por otra parte, contando los cuadrados de la retícula que encierran a nuestra región sabemos que la superficie de la misma va a ser menor que 48 unidades cuadradas.

Pero, ¿cuál es el área exacta de esa región? Lo curioso de la respuesta a esta cuestión es que se puede calcular simplemente contando puntos. Miremos a la siguiente imagen. En ella hemos pintado los puntos que son vértices del retículo (las intersecciones de las líneas horizontales y verticales) que están en la frontera de nuestra región (los puntos verdes, B = 13) y los puntos que están en el interior de la misma (los puntos azules, I = 29).

El resultado del que vamos a hablar en esta entrada, el teorema de Pick, nos dice que el área de esa región es igual a

A = I + B/2 – 1 = 29 + 13/2 – 1 = 34,5 u.c.

Veamos, con un poco de geometría básica, es decir, utilizando simplemente que el área de un rectángulo es base por altura y que la de un triángulo es base por altura dividido entre dos, que es así. Como vemos en la siguiente imagen, en la que se ha descompuesto la región en rectángulos y triángulos, el área es efectivamente 34,5 unidades cuadradas.

Pero vayamos con el teorema de Pick. Este bello y curioso resultado geométrico se debe al matemático austriaco Georg Alexander Pick (1859-1942) –matemático judío que introdujo a Albert Einstein en la geometría del cálculo tensorial que este necesitaba para la teoría de la relatividad y que murió en el campo de concentración de Theresienstadt– quien lo publicó en 1899 en la revista Sitzungsberichte des deutschen naturwissenschaftlich-medicinischen Vereines für Böhmen «Lotos» in Prag. (Neue Folge) bajo el título Geometrisches zur Zahlenlehre (algo así como Resultados geométricos para la teoría de números). Aunque el resultado empezó a llamar la atención después de que fuese recogido en la edición de 1969, en inglés, del libro de divulgación matemática Mathematical Snapshots (publicado originalmente en polaco en 1938) del matemático polaco Hugo Steinhaus (1887-1972). Desde entonces se ha convertido en un resultado geométrico muy conocido, del que se han publicado diferentes demostraciones.

Dos de las páginas del artículo Geometrisches zur Zahlenlehre publicado en 1899 por el matemático austriaco Georg A. Pick

 

El teorema de Pick es sorprendente ya que nos permite calcular el área de una cierta región simplemente contando puntos, de la frontera y del interior, sin tener en cuenta otras cuestiones más directamente conectadas con la geometría de la región. El enunciado de este resultado es el siguiente.

Teorema de Pick: Sea P un polígono reticular y simple, entonces el área de la región encerrada por el polígono es igual a

A = I + B/2 – 1,

donde I son los puntos del retículo que están en el interior del polígono y B son los puntos del retículo que están en la frontera, es decir, en el polígono.

Antes de nada, vamos a explicar brevemente los conceptos que aparecen en este resultado. Un polígono reticular es un polígono trazado sobre una retícula, como en nuestro ejemplo, de forma que los vértices del polígono están sobre los vértices del retículo (como ya hemos comentado, los puntos intersección de las líneas horizontales y verticales de la retícula).

Por otra parte, un polígono reticular es simple si su frontera –los lados del polígono– no se intersecan entre sí. Para los polígonos reticulares no simples, como el del siguiente cuadrilátero de la imagen, no se verifica el resultado de Pick.

A continuación, veamos una idea de la demostración. El primer paso es observar que la fórmula del teorema de Pick, I + B/2 – 1, es aditiva, es decir, que si tenemos una región S cuya frontera es un polígono reticular simple y esta región es la unión de dos regiones más pequeñas –S es la unión de S1 y S2– cuyas fronteras son polinomios reticulares simples que verifican la fórmula de Pick, entonces también se verifica la fórmula para la región grande, unión de las regiones 1 y 2.

En la siguiente imagen tenemos un ejemplo de una región S que es unión de las regiones más pequeñas S1 y S2.

Además, hemos asumido que la fórmula del teorema de Pick se verifica para las regiones pequeñas S1 y S2,

A1 = I1 + B1/2 – 1,

A2 = I2 + B2/2 – 1,

veamos entonces que también se verifica para la región S, unión de las dos anteriores.

Para empezar, el conjunto de los puntos interiores de la región grande S está formado por los puntos interiores de las regiones pequeñas S1 y S2, más los puntos que están en la frontera poligonal común de las dos regiones S1 y S2, y que no están en la frontera poligonal de S (los puntos rojos de la imagen). Por lo tanto, la cantidad de puntos interiores de S es igual a

I = I1 + I2 + K,

donde K es la cantidad de esos puntos que están en la frontera poligonal común de las dos regiones S1 y S2, pero que no están en la frontera poligonal de S.

Respecto a los puntos que están en la frontera poligonal de la región S, son los puntos de la frontera poligonal de cada una de las dos S1 y S2, menos los K puntos que están en la frontera común. Aunque hay que tener cuidado de no contar dos veces los dos puntos que están en la frontera S1 y S2, pero también en la de S. Por lo tanto,

B = B1 – K + B2 – K – 2 = B1 + B2 – 2K – 2.

Ahora computemos la fórmula del teorema de Pick para la región S,

I + B/2 – 1 = (I1 + I2 + K) + (B1 + B2 – 2K – 2)/2 – 1,

que trivialmente es igual a

(I1 + B1/2 – 1) + (I2 + B2/2 – 1) = A1 + A2,

es decir, el área A de la región S.

El siguiente paso de la demostración para probar el teorema de Pick es que cada región cuya frontera es un polígono reticular simple se puede descomponer en triángulos (reticulares). Este resultado se puede probar por inducción sobre el número de vértices del polígono simple (considerando una diagonal interior del polígono).

Teniendo en cuenta los dos pasos anteriores, bastará probar que el teorema de Pick es verdadero para los triángulos reticulares, ya que si el resultado es cierto para los triángulos y todo polígono simple se puede dividir en triángulos, por la propiedad aditiva de la fórmula de Pick se concluye.

Veamos, por lo tanto, que la fórmula de Pick se cumple para los triángulos reticulares. Para empezar, consideremos un rectángulo, como el de la imagen, entonces la fórmula se cumple trivialmente. Si el rectángulo (reticular) tiene lados de longitudes a y b, entonces el número de puntos de la frontera es B = 4 + 2(a – 1) + 2(b – 1) = 2 (a + b) y el número de puntos del interior es I = (a – 1) x (b – 1) = abab + 1, luego

I + B/2 – 1 = ab,

el área A del rectángulo de lados a y b.

De aquí se va a deducir que también es verdad para triángulos rectángulos. Para lo cual se pueden considerar tres casos posibles: i) el cuadrado, ii) rectángulo con a y b son pares, y iii) rectángulo con al menos uno de los lados, a y b, impares. Por ejemplo, para este último caso, que es el que se corresponde con la siguiente imagen, se tiene que B = a + b + 1 e I = (abab + 1) / 2, para los que se comprueba que

I + B/2 – 1 = ab/2,

el área A del triángulo rectángulo de lados a y b.

Finalmente, habría que demostrar que la fórmula de Pick es válida para cualquier triángulo reticular. Para probarlo se empieza inscribiendo el triángulo en una zona rectangular, quedándonos una de las siguientes situaciones.

Ahora, que la fórmula de Pick se verifica para estos triángulos es una consecuencia de la propiedad aditiva de la fórmula y de que la misma se cumpla para los rectángulos y los triángulos rectángulos. Por ejemplo, para el primer caso, como la fórmula de Pick se cumple para el rectángulo en el que está inscrito nuestro triángulo, así como para los tres triángulos rectángulos de la imagen, entonces, por la propiedad aditiva de la fórmula de Pick, se tiene que cumplir también para la región que falta del rectángulo, que no es otra que la dada por nuestro triángulo inicial. Y de forma similar se actuaría para el segundo caso.

En consecuencia, ha quedado demostrado el teorema de Pick, puesto que toda región cuya frontera es un polígono reticular simple puede descomponerse en triángulos reticulares, para los cuales se cumple el teorema de Pick, deduciéndose el resultado para el polígono reticular inicial por la propiedad aditiva de la fórmula de Pick.

Ancestral Retro Mirage (Yakutsk, Rusia, 2019), del pintor, escultor y diseñador español Okuda San Miguel, en cuya obra tienen una importancia destacada las triangulaciones de color. Imagen de la página web de Okuda San Miguel

 

Existen varias demostraciones del teorema de Pick, algunas muy interesantes y hermosas, como las basadas en la fórmula de Euler o en el peso del polígono definido a través de los ángulos del mismo, pero de ellas ya hablaremos en otra ocasión.

Vamos a terminar esta entrada cuestionándonos si el resultado será cierto para el volumen de una región tridimensional similar, es decir, encerrada en un poliedro reticular. En 1957 el matemático británico John Reeve demostró, con el llamado tetraedro de Reeve, que no es posible un resultado análogo.

El tetratedro de Reeve es un tetraedro del espacio coordenado tridimensional cuyos vértices están en los puntos de coordenadas (0, 0, 0), (1, 0, 0), (0, 1, 0) y (0, 0, r), para r un número natural, como se muestra en la imagen (para r = 2, 3, 4).

Tetraedro de Reeve. Imagen del artículo de Alexaner Belyaev y P. A. Falloye, Counting Parallel Segments: New Variants of Pick’s Area Theorem, The Mathematical Intelligencer 41 (4), 2019

 

El volumen de estos tetraedros es r/6, es decir, varía con los diferentes valores de r. Sin embargo, todos estos tetraedros no tienen puntos interiores y tienen siempre cuatro puntos en su frontera, el tetraedro. Por lo tanto, no es posible un teorema de Pick ya que la cantidad de puntos interiores y frontera de esta familia de tetraedros reticulares no varía, pero sí el volumen de los mismos.

Bibliografía

1.- Martin Aigner, Günter M. Ziegler, El libro de las demostraciones, Nivola, 2005.

2.- Keith Ball, Strange Curves, Counting Rabbits and other Mathematical Explorations, Princeton University Press, 2003.

 

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 Calcular el área contando puntos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. El triángulo de Pascal para calcular tangentes
  2. Área = perímetro
  3. Paradojas: contando peces, pesando patatas y… detectando agujeros
Kategoriak: Zientzia

Ez naiz behar bezain ona

Zientzia Kaiera - Az, 2021-05-19 09:00

8 urtera arte, ez dago alderik nesken eta mutilen arteko konfiantza mailetan; hala ere, adin horretatik aurrera, % 30 murrizten da neskek beren gaitasunetan duten ziurtasuna. Ondorio esanguratsu hori atera zuten Katty Kay eta Claire Shipman kazetariek 8 eta 18 urte bitarteko 1 400 neska-mutil elkarrizketatu ostean. Lagineko 800 neskatoen gurasoek zer gertatu ote zen galdetzen zioten beren buruari, beren alabek beren buruaz orain lehen baino zalantza gehiago izateko.

Kattyren eta Claireren ikerketak argi eta garbi erakusten du, neskak azken urteetan asko murrizten ari direla beren buruengan duten konfiantza eta erronkei aurre egiteko segurtasunak behera egiten duela nerabezarora hurbiltzean.

Prozesu horretan, norberarengan konfiantza izateak dakarren arriskuarekiko irekitasuna seinale biologiko eta kultural pilo baten azpian ezerezten da, eta seinale horiek esaten diete kontuz ibiltzeko, perfekzioa baloratzeko eta kosta ahala kosta porrot egitea ekiditeko. Gurasoek eta gizarteak mezu eta jokabide horietako asko indartzen dituzte, eta, aldi berean, nesken garunak estrogenoz gainezka daude; horrek emozioen intentsitatea areagotu, eta arriskurako joera moteltzen du. Sentsibilitate afektibo horrek inguruan duten egoera emozionala hobeto irakurtzeko aukera ematen die, baina, era berean, gehiago behatzen dute, zuhurragoak izaten dira eta gauza berriei ekiteko beldur handiagoa izaten dute.

ona1. irudia: Ikasturtea zaila bada, guraso asko izutzen dira eta seme-alabek bidean aurkitzen dituzten erronkak konpontzen saiatzen dira, batez ere neskatoenak. Hau ez egitea gomendatzen dute adituek eta seme-alabak uztea arazoari aurre egiten. Izan ere, zulo asko dituen bide bati aurre egiteak konfiantza handiagoa sortzen du norberarengan, arazorik gabeko bideari ekiteak baino.  (Argazkia: Rudy and Peter Skitterians – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Arlo askotan, neskak inoiz ez bezala nabarmentzen ari dira, eta, bereziki, alor akademikoan, mutilek baino gehiago egiten dute lan. Aldi berean, neskatoen antsietate tasak nabarmen egin du gora azken hamar urteetan. Hainbat arrazoi daude: alde batetik, familiak eta irakasleek dituzten lorpen itxaropenak, eta, bestetik, haurtzarotik buruan iltzatuta duten helburua: “neska zintzoak” izatea.

Mutilak erraztasun handiagoa dute ausartu eta porrot egiteko, eta, horrela, beren buruarenganako konfiantza garatzen dute. Neskengan, ordea, askotan joera perfekzionistak sustatzen dira hainbat alderditatik, eta positibotzat jotzen da besteen gustuko izateko egiten duten ahalegina.

Badakigu erronkei aurre egiteak, balizko porrotak eta osatzeko prozesuak konfiantza sortzen duela norberarengan. Baina, benetan, ez diegu horrelakorik egiten uzten nerabe gehienei (eta ez hain nerabeei). Etapa horretan, arriskuak nonahi daude eta gurasoak ia guztiaren beldur dira. Inguruan tentazioak, bizipen berriak eta seme-alaben haurtzaroan ez zeuden erronkak daude. Baina neska-mutilek beren buruengan segurtasuna eraikitzea nahi badugu, garrantzitsua da haiei bidea etengabe errazteko bultzada kontrolatzea. Estrategiak eta baliabideak, babesa eta maitasuna behar dituzte, eta horiek eskaintzea izan beharko litzateke familiaren funtsezko zeregina. Behin funtsezko tresna horiek edukita, utzi egin behar diegu hanka sartzen, akatsak egiten eta, gero, nola osatu jakiten.

Kattyren eta Claireren ikerketetan, badirudi neskek ez dutela beren buruenganako konfiantza hori sortu; izan ere, emaitzek erakusten dutenez, nerabezaroaurrean eta nerabezaroan, neskek beren buruarengan sinesteko duten gaitasuna % 71tik % 38ra jaisten da. Gainera, neska nerabeen erdiek baino gehixeagok perfektuak izateko presioa sentitzen dute. Estatistika horiek ikusita, ondoriozta dezakegu nesken ehuneko handi batek zailtasunak dituela bere burua den bezala onartzeko, buruan sartuta baitute besteek nahi duten bezalakoak izan behar direla. Ildo horretan, garrantzitsua da adi egotea haurrek eta nerabeek sare sozialak erabiltzeko moduari. Egia da abantaila asko dituztela: konektatuta egoteko, talde bateko kide sentitzeko eta beren interesak birtualki aztertzeko aukera ematen diete, eta beste aukera ugari eskaintzen dizkiete. Baina nonahikotasuna dela eta, nerabeek beren buruengan duten konfiantzan eragina izan dezakete, oso zaila baita sare sozialek identitateak sortzeko duten eraginetik ihes egitea. Lagunekin edo etsaiekin erraz sortzen dira arazoak, zalantzak eta gaizki-ulertuak, eta komunikazio onaren ñabardurak galdu egiten dira, besteak beste, WhatsApp, Twitter, Facebook edo Instagrameko hitzen eta irudien artean. Irudi birtual perfektua izateaz gehiegi kezkatzeak ere perfekzionismo kezkagarri bat sustatzen du, nesken artean batez ere. Gainera, perfektuak izateko presioa larrigarria izatera irits daiteke, etengabe konparatzen baitute beren burua erabat moldatuta dauden perfekziozko emakumeen irudiekin.

Sare sozialen munduaren onura oso interesgarri bat azpimarratu behar dugu; izan ere, neskek interes zientifikoak, literarioak, eta abar partekatzen dituzten emakumeei jarraitzen dietenean, beren ikuspegia zabaltzen dute. Aurretik imajinatu ez zituzten aukerak ikusteko gai dira, eta horrek ikuspegi murriztutik ateratzen laguntzen die, eta alde batera uzten dute onespena bilatzea, itxura zaintzea, pertsona famatua izateko nahia, eta abar.

ona2. irudia: Sozializatzeko eta entretenitzeko beharrak nerabeak onlineko zerbitzuak eta plataformak erabiltzera bideratzen ditu. (Argazkia: Marco Wolff – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Orduan, mugikorren eta sare sozialen aurka maldan gora borrokatu beharrean, alabei interesatzen zaizkien arloetan lanean ari diren hiruzpalau emakumeren jarraitzaile izateko esan diezaiekete gurasoek. Horrela, ahalegintzen eta huts egiten duten emakumeek iradokitako helburu ilusionagarri eta errealista berriak ezagutuko dituzte.

Alferkeria hutsagatik genero estereotipo eta dimentsioak alde batera uzten dituen beste faktore bat eskola da. Askotan, neskatoei dena ondo egitea eskatzen zaie. Baina kontua ez da perfektua izatea eta txaloen zain egotea. Kontua saiatzea eta egitea, huts egitea eta aurrera jarraitzea da. Irakasle bikainak daude irizpide horri jarraitzen diotenak, uste osoz baina beti ikasleen ondoan daudenak.

Ikusten dugu aldagai asko elkartzen direla, baina zergatik lortu nahi dute hainbeste neskek perfekzionismoa? Berria da ala beti hor egon da?

Ikuspuntu biologikotik, emakumeen garunak lehenago garatzen du kortex prefrontala, eta, beraz, hobeak izaten dira inferentziak egiten eta estrategiak lantzen. Askotan, emakumeek ondorioak aurreikusteko joera dutenez, aukera seguruak hautatzen saiatzen dira, arriskutsuenak hautatu ordez. Aurreko kortex zingulatua ere, kezkaren erdigune ere esaten zaiona, garatuago dago emakumeen burmuinean, eta horrek esan nahi du emakumeek edozein ekintzaren ondorio posibleak azkar hautematen dituztela, baita negatiboak ere. Beraz, larritasun sentsazioa agertzen da, ondorio guztiak batera kontuan hartzen baitituzte.

Pentsamendu errepikakorrek eta etengabeko hausnarketek itzali egiten dute neskatoen konfiantza eraikitzeko borondatea, eta porrot eginarazi diezaieketen oro saihesten dute. Perfekzioa lortzen saiatzen badira –ezinezko zeregina da hori–, horrek esan nahi du ezin dutela huts egin, eta, beraz, ez dute arriskurik hartuko.

Esku artean dugun ikerketaren datuek erakusten dutenez, huts egin ezin dutela uste duten nesken ehunekoa % 150 handitzen da 12 eta 13 urte bitartean, eta 13 urteko nesken % 45ek diote ez direla gai sentitzen porrota jasateko.

Badakigu funtsezkoa dela erronkei aurre egitea, horixe balioetsiko baita positiboki mundu errealean, arlo akademikoaren eremu segurua utzi ondoren. Beraz, oso komenigarria da neskak arrisku osasungarri baten eraginpean jartzea eta beren buruei eguneroko bizitzan akatsak egiteko baimena ematea. Konfiantza ekintzaren araberakoa da. Gure pentsamenduak ekintza bihurtzen dituen nolakotasuna da; hau da, ausazko bulkada mentalak ekintza erreal bihurtzen ditu. Eta prozesu horrek, oro har borroka eta porrota ere barne hartzen dituen arren, segurtasun handiagoa sortzen du. Neskek gauza berriak, gauza zailak probatzen dituztenean, beren konfiantza handitu egiten da. Erraztasunez egin ditzaketen gauzak bakarrik egiten badituzte, ez dute asertibitatea eta ekimena areagotuko.

Kattyren eta Claireren ikerketak erakusten duenez, nerabeen gurasoei zailagoa egiten zaie neskek porrot egin dezaketela onartzea neskato txikiagoen gurasoei baino; dirudienez, hazi ahala, ez zaizkie hainbeste akats onartzen edo haiengandik nolabaiteko jokabide femeninoa espero da.

3. irudia: Iruzurgilearen sindromea fenomeno psikologikoa da. Hau dela eta, jendea ez da gai bere lorpenak barneratzeko, eta beldur dira besteek iruzurgiletzat ikusiko ote dituzten. (Argazkia: Blake Carpenter – Unsplash lizentziapean. Iturria:  unsplash.com)

Edonola ere, alaben konfiantza zehatz neurtzeko orduan aitak amak baino hobeak dira. Izan ere, % 26 aukera gehiago dute konfiantza hori zuzen neurtzeko. Amentzat, beren konfiantza arazo propioek eta autoexijentziak eragina dute alabak epaitzeko gaitasunean. Pertzepzio diferentzia bat da. Konfiantza arrakalaren ondorioz, emakumeek alabengandik gehiago espero dute, beraiengandik besteek ere gehiago espero baitzuten, eta alabak gehiago ebaluatzen dituzte, beraiek ere gehiago ebaluatu baitzituzten.

Emakumeek, amek, inoiz ez badituzte beren porrotak onartzen edo partekatzen, neskek beren burua estandar faltsu baten oinarrituta neurtuko dute (eta estandar faltsu asko daude bizitzako edozein esparrutan). Oso garrantzitsua da alabei erakustea zer esan nahi duen hanka sartzeak eta zein aberasgarria den gero osatzea. Amak oso lanpetuta badaude perfektuak izaten, hori nabarituko dute gehien alabek; alferrik da konfiantzari buruzko liburu mordoa ematea.

Emakumeak, oraindik asko, arriskuetatik urruntzen dira. Baina arriskua sentimendu unibertsal bat da? Clairek –kazetaria bera– ikusi zuen, adibidez, telebistako saioak egiten ari zenean, bere buruari esan behar ziola lan gehiena ona izango zela eta noizean behin bakarrik izango zela perfektua. Horrek aukera eman zion gauza gehiago egiteko eta zeregin gehiago bere gain hartzeko, gauero goizaldera arte gidoi batean lanean aritu beharrean; uste zuen gobernuko goi funtzionarioekin egiten zituen elkarrizketetan ez zuela behar bezala jardungo; kezkatu egiten zuen behar bezain “aditua” ez izateak. Baina ikusi zuen inor ez zela konturatzen haren ezgaitasunaz. Ez zuen gehiago iruzurtiaren sindromerik izan, eta konturatu zen ez zuela dena jakin behar parte hartu ahal izateko.

Berak dio pentsatzeko modu ona eguneroko erabakien % 10 erabaki okerrak izango direla pentsatzea dela; eta hori ondo dago, ondorioei aurre egingo zaielako eta ikasteko prozesu aberasgarri bat egongo delako. Baina eguneroko erabakien % 90 zuzenak izango dira, eta hori asko da aurrera egiteko.

Claireri bezala, agian adierazpen hauek ezagunak egingo zaizkigu: “Ez naiz behar bezain ona”, “Ez dut jakingo nola egin”, “Nire iritzia ez da garrantzitsua”. Pentsatzeko modu hori iruzurtiaren sindromearen ezaugarri argi bat da. Iruzurtiaren sindromea jasaten duten pertsonek, kasu honetan emakumeek, autoexijentzia maila oso altua dute eta beren gaitasunak eta trebetasunak zalantzan jartzen dituzte, iruzur egiten ari direla sentitzen dute eta zenbait esparrutan espero bezala jokatzen ez dutela sentitzen dute.

Sindrome horren okerrena da pairatzen duenaren erabakiak baldintzatzen dituela, aukera asko galdarazten dituela: ez du jendaurrean hitz egiten, ez du taldeetan iritzirik ematen, ez du eztabaida interesgarrietan parte hartzen, ez du ideia berririk proposatzen edo ekarpenik egiten, proiektu garrantzitsuak, lankidetzak, sustapenak eta abar baztertzen ditu.

Laburbilduz, neska nerabeei ikusarazi behar diegu ona dela arriskuak hartzea eta, are gehiago, garrantzitsua dela porrot egitea konfiantza eraiki dezaten, osatzeko gaitasuna dutela egiaztatu ondoren. Diren modukoak izan daitezela esan behar diegu behin eta berriz, akatsetatik ikas dezatela, eta, batez ere, ausartak izan daitezela esan behar diegu behin eta berriro, ez perfektuak.

Erreferentzia bibliografikoak:
  • Voyer, D., Voyer, S.D. (2014). Gender differences in scholastic achievement: A meta-analysis. Psychological Bulletin 140(4), 1174-1204. DOI: 10.1037/a0036620
  • Gillies, G., Flett, G.L. (1991). Estrogen Actions in the Brain and the Basis for Differential Action in Men and Women: A Case for Sex-Specific Medicines. Pharmacological Reviews 62(2), 155–198. DOI: 10.1124/pr.109.002071
  • Hewitt, P.L., Flett, G.L. (1991). Perfectionism in the self and social contexts: Conceptualization, assessment, and association with psychopathology. Journal of Personality and Social Psychology 60(3), 456-470. DOI: 10.1037/0022-3514.60.3.456
  • Kay, Katty, Shipman, Claire, Riley, Jill Ellyn (2019). The Confidence Code for Girls. A Guide to Embracing Your Amazingly Imperfect, Totally Powerful Self. Glasgow, Erresuma Batua: Harper-Collins.
Egileaz:

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

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2021eko apirilaren 13an: “No soy lo suficientemente buena“.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

The post Ez naiz behar bezain ona appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

Actúa localmente: electrónica de papel

Cuaderno de Cultura Científica - Ar, 2021-05-18 11:59
Foto: Thomas Renaud / Unsplash

La digitalización del mundo parece a estas alturas un hecho irreversible. Internet es ya accesible desde casi cualquier rincón del planeta y, donde no lo es, pronto será posible con proyectos como Starlink. Teléfonos móviles, tabletas, ordenadores y lo que se ha dado en llamar wearables, esto es, cosas que vestimos, como relojes o gafas inteligentes, cada vez serán más omnipresentes. La internet de las cosas será la guinda.

Un mundo hiperconectado, sí, pero también de recursos limitados.

Todos estos dispositivos se basan en el uso de materiales no renovables, algunos son reciclables es verdad, como la mayoría de los metales, pero eso es algo complicado y lo que es complicado es caro. Llegará un momento en que solo lo reciclado será económicamente viable, y eso ocurrirá cuando los recursos naturales se vuelvan tan difíciles de extraer que compense el proceso de reciclar.

Por tanto, la digitalización tal y como la conocemos implica a la larga un problema grave de materias primas. En estos días estamos viviendo en el mundo una situación similar con el suministro de chips, lo que conlleva que no se puedan fabricar coches suficientes para satisfacer la demanda, lo que dispara el mercado de los coches de segunda mano, lo que a su vez, dispara la inflación.

¿Será el futuro uno distópico en el que solo unos pocos privilegiados podrán permitirse el uso de los últimos dispositivos espintrónicos, de precio desorbitante, mientras el resto de la humanidad reutiliza componentes? No necesariamente. Los que ya tenemos una edad recordamos unos argumentos similares con el papel, hablo de justo antes de Internet. Periódicos y libros iban a acabar con los bosques del planeta. Pero no, sistemas inteligentes de gestión de los bosques industriales ha conseguido que hoy haya más superficie forestal en algunos países que hace tres décadas.

La gran diferencia con los materiales para la electrónica es que no pueden plantarse como los árboles, puede parecer un argumento definitivo. Pero, ¿y por qué no? Bastaría con que el soporte de la electrónica fuese papel y cartón. En vez de usar hilos de metal como conductores, el papel podría imprimirse con tintas conductoras. Parece de ciencia ficción, pero la solución es tan real como el problema global al que se enfrenta la humanidad.

El proyecto Innpaper, coordinado por Cidetec, se basa precisamente en esas características del papel que lo harían el soporte electrónico perfecto: barato, flexible, renovable y reciclable. Las fibras de celulosa del papel se pueden adaptar a casi cualquier propósito imaginable: conducir electricidad, repeler el agua, proteger de los campos magnéticos. El objetivo de Innpaper es desarrollar tintas y papeles funcionales con los que imprimir baterías, antenas, circuitos y hasta monitores; esto es, utilizar el papel no solo como sustrato sino también como componente activo en dispositivos electrónicos.

Los primeros usos de estos nuevos dispositivos podrían encontrarse en las industrias del envase y embalaje, la seguridad, la alimentación y la salud en forma de etiquetas inteligentes o dispositivos de detección de presencia de drogas, sustancias indeseadas, contaminaciones o enfermedades.

Como demostración de que la idea es viable, Innpaper pretende contruir tres dispositivos operativos concretos orientados a los sectores alimentario, de seguridad y médico. Los tres casos de uso integrarán diferentes sensores en la plataforma electrónica en papel, adaptada a los requisitos de la industria. Para el sector alimentario, etiquetas inteligentes para envasado de alimentos que incluyen sensores de humedad, temperatura y presión; para el de seguridad, un dispositivo para la detección de cafeína y drogas en bebidas y saliva; y, para el médico, un sistema para la detección de la presencia del virus de la gripe y de bacterias estreptococos.

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

El artículo Actúa localmente: electrónica de papel se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Actúa localmente: convertidores de potencia basados en carburo de silicio
  2. Actúa localmente: la espintrónica que viene
  3. Actúa localmente: simulaciones hiperrealistas
Kategoriak: Zientzia

Mikatz babeslea

Zientzia Kaiera - Ar, 2021-05-18 09:00

Oinarrizko bost zapore daudela esaten dugu, baina agian baten bat gehiago egongo da. Zapore horietako bakoitzarentzat errezeptore bat edo gehiago identifikatu dira. Zapore gozoa –bi sentsore ezagutzen dira– jaiotzen garenetik gustatzen zaigu, elikagaiek energia kopuru handia dutela adierazten digulako. Horien artean azukre naturalak daude, eta, neurri txikiagoan, molekula batzuen –ogiaren edo pataten almidoia eta sasoiko muskuiluen glukogenoa, kasu– ahoko digestio partzialaren ondorioz sortzen direnak. Eta edoskitzean ematen diguten esnea.

Umamia glutamatoaren eta antzeko molekula batzuen zaporea da. Haragiak, arrain batzuek, barrengorriek, gazta eta tomate batzuek eta saltsa hartzituek –adibidez, soja saltsa, misoa eta arrain saltsak, garuma kasu– glutamato kopuru handia izaten dute. Horrez gain, amaren esneak umami zapore bizia du eta hori da umamiarekiko joera handiarekin jaiotzearen beste arrazoietako bat.

Zapore gazia konplexuagoa da: janari gazia neurri bateraino bakarrik gustatzen zaigu; gatz gehiegi izanez gero, desatsegina iruditzen zaigu. Plasmako sodio kontzentrazioa tarte nahiko estu baten barruan mantendu behar dugulako gertatzen da hori. Zapore gaziaren harreran bi motatako zelula-populazioek esku hartzen dute: batzuk gatz kontzentrazio txikikoak dira eta plazera iradokitzen duten eremu entzefalikoekin lotuta daude; beste batzuk, berriz, kontzentrazio handikoak dira eta nazka ematen duten eremuekin lotuta daude. Kontzentrazio handiaren sentsorea ezaguna da, ENaC (Epithelial Sodium (Na) Channel) edo sodio-kanal epiteliala  deitzen zaio, baina baxuarena ezezaguna da.

mikatzaIrudia: (Argazkia: Tỉnh Vũ – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Zapore garratzak nazka eman ohi du, batez ere bizia bada, hartzitzea adierazten duelako –esne garratzaren kasuan adibidez– eta, beraz, elikagaiak baldintza txarretan daudela. Digeritzeko zailak diren elikagaiek ere zapore hori izaten dute, adibidez: fruta heldugabeak. Jaioberriek zapore garratza baztertu egiten dute, ezer ikasi behar izan gabe. Zapore garratzak sentsore bakarra du, berau estimulatzen duen substantzia, protoia, bakarra delako.

Hala, zapore horiek errezeptore bat edo bi besterik ez dituzte behar bereizi ahal izateko. Horregatik, zapore mikatzetarako 25 errezeptore izatea oso deigarria da. Batzuk substantzia askorekin lotuta daude; beste batzuk, berriz, bakarrarekin. Mikatzak iruditzen zaizkigun gehienak landareetatik datoz eta horietako askoren funtzioa, kafeinarena –kafearena– eta isozianatoena –brokoliarena– esaterako, landarea bakterio edo onddo infekzioetatik babestea da, edo harrapakariengandik babestea –intsektuengandik, nagusiki–. Beste osagai mikatz batzuk bakterioek sortzen dituzte. Hala, landareek toxinak edo infekzio bakterianoak dituztela adierazten du zapore mikatzak eta, beraz, dagokion elikagaia baztertzea eragiten du. Jaioberriek substantzia mikatzak baztertu egiten dituzte, nazka aurpegiera argia jarriz, mihia aterata. Berezkoa da.

Elkarren artean egiturazko harremanik ez duten milaka substantzia daude, zapore mikatza eragin dezaketenak. Ikus ditzagun bi adibide. T2R38 errezeptoreak bakterioetatik datozen substantzia mikatzak detektatzeko ahalmena du, baita glukosinolatoetatik datozenak ere –landare kruziferoen ezaugarria izaten da, adibidez, brokoliarena eta Bruselako azena–. Eta T2R1 errezeptoreak, beste batzuek bezala, isohumulonak detektatzen ditu; hau da, lupuluaren loreari eta, hedaduraz, garagardoari zapore mikatza ematen dioten substantziak. Horrek guztiak gauza bat erakusten digu: inguruan dabiltzan substantzia arriskutsu ugariak detektatzea interesatzen zaigula. Baina brokolia edo garagardoa gustatzea beste logika batekin lotuta dago eta neurri batean kulturala da, gustua hezi egiten delako, denbora eta aukera emanez gero.

Erreferentzia bibliografikoa:

Linden, David (2020). Unique: The New Science of Human Individuality. New York, AEB: Basic Books.

Egileaz:

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

The post Mikatz babeslea appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

Viaje al corazón de la transición ecológica

Cuaderno de Cultura Científica - Al, 2021-05-17 11:59

María Larumbe / GUK

Trabajos de campo en la mina Gonçalo (Portugal). En la parte inferior puede observarse un dique subhorizontal de pegmatita enriquecida en lepidolita (mena de litio), de tonos rosados. El dique está encajado en roca granítica (material gris). En la imagen el doctor Jon Errandonea Martin señala hacia la mena mientras con el metro provee de escala a la fotografía.

Desde la prehistoria, el hombre ha explotado la tierra para la fabricación de herramientas, armas y material de construcción extrayendo piedras, materiales cerámicos y metales. La minería es, de facto, una de las profesiones más antiguas del mundo y, pese a todos los avances tecnológicos, el ser humano sigue siendo muy dependiente de los minerales en su día a día.

De hecho, algunos de los elementos, como el litio, que se encuentran en minerales concretos, son la base de los teléfonos móviles, tablets y otros dispositivos electrónicos, así como de las baterías de coches eléctricos, imprescindibles para realizar la transición ecológica y minimizar la huella de carbono. Su extracción, que se hace principalmente a partir de dos tipos de depósitos: salmueras y pegmatitas, paradójicamente, no siempre es todo lo ecológica que cabría esperar: pudiendo impactar de forma negativa en la flora y fauna de los alrededores, contaminar el aire, las aguas superficiales y provocar daños en la superficie de la tierra.

En este contexto, desarrollar nuevas técnicas menos invasivas de exploración de metales que se utilizan en la tecnología verde se ha convertido en una prioridad. Este es uno de los principales objetivos de GREENPEG, un proyecto europeo que busca desarrollar tecnologías de exploración avanzada que se puedan utilizar en la búsqueda de pegmatitas. Se trata de rocas ígneas de composición granítica, principalmente constituidas por cuarzo, feldespato y mica, que pueden contener otros minerales enriquecidos en metales como litio, cesio o tantalio, con importantes aplicaciones en el desarrollo de dispositivos electrónicos o en el coche eléctrico.

La doctora Idoia Garate Olave observando algunas de las muestras de lepidolita (en la pantalla), por medio de un microscopio petrográfico.

Dentro de este proyecto participan varias empresas de exploración y minería y diferentes universidades de Europa. Entre ellas, el grupo de investigación que dirige la doctora Encarnación Roda-Robles, geóloga e investigadora principal de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU. Desde su grupo, VARISBLIP, se encargan de una parte muy destacada del proyecto, el diseño de las herramientas de exploración de las rocas pegmatíticas de tipo LCT (Litio-Cesio-Tantalio), que contienen estos minerales, para la explotación de material relacionado con las energías verdes. “Estas herramientas que vamos a diseñar queremos que sean fáciles y rápidas en el uso, económicas y poco invasivas para el medio ambiente”, explica la doctora Roda-Robles.

Cristales de lepidolita (mena de litio) vistos al microscopio petrográfico.

Otro de los objetivos de este proyecto es reducir la dependencia de Europa de otros países como China y Australia, pioneros en la explotación del litio, y favorecer la explotación de los recursos minerales que tiene Europa de una forma más sostenible, económica y menos invasiva. Para ello, el grupo de investigación está centrado en el estudio de las rocas pegmatíticas que, como indica la doctora, “pueden ser particularmente ricas en metales tecnológicos, aunque a menudo presentan pequeñas dimensiones y son difíciles de encontrar por medio de técnicas de exploración tradicionales”.

Pegmatitas, el “cerdo” de la tierra

Cristales de espodumena (mena de litio) en una masa de roca pegmatítica (mina Alberto, Salamanca)

Las pegmatitas son unas rocas muy interesantes ya que de ellas se extraen elementos poco abundantes en la corteza terrestre, y también piedras preciosas como pueden ser el aguamarina o la turmalina. Según explica la doctora y responsable del grupo de investigación, de estas rocas “se puede aprovechar todo, como del cerdo: desde la obtención de minerales industriales como el cuarzo y el feldespato o las micas, pasando por metales como el litio, tantalio o estaño, o incluso piedras preciosas para la industria joyera y para colecciones de minerales, tanto de museos o de particulares”.

Cristales de espodumena (mena de litio) vistos al microscopio petrográfico.

Estas rocas tienen una gran importancia para realizar la transición ecológica. De las pegmatitas se pueden extraer metales como el litio, el cesio, o el tantalio, que son elementos indispensables en la fabricación de dispositivos de energía verde como, por ejemplo, dispositivos para el almacenamiento de energía, en células fotovoltaicas, para la fabricación de turbinas eólicas y condensadores o en los móviles, cámaras y tablets.

En este sentido, como explica la doctora Rodas-Robles, “Europa es muy dependiente del exterior para poder fabricar estas baterías de litio. Son ya conocidos algunos depósitos de litio de la Península Ibérica, y hay un buen número de indicios geológicos que señalan que este es un territorio muy rico en este elemento. Ahora tenemos que buscarlo”. Dentro del proyecto, desde el grupo de investigación están trabajando en Arribes del Duero (Salamanca), Almendra y Gonçalo (Portugal), Tres Arroyos (Badajoz) y en distintas localidades de Cáceres. Su objetivo es abordar la exploración de estas rocas a distintas escalas: desde la localización, el muestreo y el análisis de rocas. El proyecto se inició hace un año, en mayo de 2020, y se desarrollará durante cuatro años y medio.

Hacia una minería más ecológica

La investigación que está llevando a cabo el equipo de la doctora Rodas-Robles tiene dos partes principales. La primera es realizar un estudio litogeoquímico, es decir, investigar la huella que ha dejado la pegmatita dentro de la roca donde está encajada. En concreto, su trabajo consiste en el muestreo y análisis de rocas mineralizadas en litio de la Península Ibérica con el objetivo de determinar la extensión y cuantía de la huella química dejada por los diques pegmatíticos mineralizados en litio en las rocas que los albergan.

“Una vez obtengamos estos datos, los complementaremos con estudios de sedimentos de arroyos y suelos, ya que siempre que se produce una anomalía química en una roca, el aumento en la concentración de los elementos implicados se va a reflejar no solo en las rocas cercanas, sino también en los suelos que se forman a partir de esas rocas y en los depósitos de los ríos.”

Al no necesitar de la realización de sondeos ni excavaciones en roca, esta herramienta de exploración tendrá la ventaja de ser más rápida y económica, al mismo tiempo que menos invasiva, con un impacto mínimo en las zonas de estudio, que en el caso de la Península Ibérica se desarrollará a pequeña escala, en áreas con un radio limitado a 25 kilómetros.

Aunque la dependencia de los minerales siga siendo evidente, si el ser humano quiere mantener su estilo de vida y garantizar un futuro para las generaciones que están por llegar, es necesario pensar en verde. O al menos eso se deduce de la Agenda 2030 de la Organización de las Naciones Unidas para transformar el mundo durante esta década. O de iniciativas como GREENPEG que tratan de recuperar la competitividad del sector de la minería desde una perspectiva sostenible y con la mirada puesta en reducir las emisiones de CO2, apostando por el coche eléctrico en detrimento de los combustibles fósiles.

Foto de todos los miembros del equipo de investigación VARISBLIP, tomada en una zona de estudio (Alburquerque, Badajoz). De izquierda a derecha: Pedro Pablo Gil Crespo, Jon Errandonea Martin, Idoia Garate Olave, Alfonso Pesquera Pérez y Encarnación Roda Robles.

Encarnación Roda-Robles es geóloga e investigadora principal del grupo de investigación VARISBLIP de la Universidad del País Vasco UPV/EHU.

El artículo Viaje al corazón de la transición ecológica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. La variedad de residuos madereros y la riqueza ecológica de los hayedos
  2. Un viaje al pasado a lomos del coltán
  3. Nivel formativo y transición demográfica
Kategoriak: Zientzia

Berreskurapena Bilboko itsasadarrean: fauna

Zientzia Kaiera - Al, 2021-05-17 09:00

Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita

Fauna da Bilboko itsasadarrak izandako garrantziaren erakusle. Gizakien esku-hartzearen ondorioz, Ibaizabal itsasadarrean eta bere ingurunean bizi den faunak hainbat aldaketa jasan ditu. Kanalizazioek, ibilgu aldaketak eta lur altxaketek eragina izan bazuten ere, industrializazioak ekarri zuen aldaketarik bortitzena. Eta, honekin batera, egoera leheneratzeko abian jarritako saneamendu plana.

Industrializazioaren ondoren Bilboko itsasadarreko fauna ez zegoen egoera onean. Kutsadura maila oso altua zen eta fauna komunitate oso pobrea zuen: kutsadura onartzen duten espezieak baino ez zeuden, aingirak, karramarro berdeak edota zenbait poliketo, esaterako.

Itsasadarreko uraren arazketa hasi eta gutxira uraren egoera hobetu eta fauna berreskuratzen hasi zen. Izan ere, uretako oxigeno disolbatua zen fauna faltaren faktore nagusia. 1990. urtean arazketa hasi zen Galindoko araztegian eta gaur egun oxigeno disolbatua ez da faktore mugatzailea.

2000. urterako fauna barietate handiagoa aurki zitekeen itsasadarrean: korrokoiak, mihi-arrainak, gasteropodoak, kaio hankahoriak…

2001. urtean tratamendu biologikoa hasi zen eta efektu oso handia izan du. 2018rako saneamendu plana amaitutzat jo zen. Gaur egun dibertsitate handia dago itsasdarrean. Besteren artean txangurroa, muskuiluak, lupinak, txopak, txitxarroak, margolak, ofiurak, mikak, ubarroiak, e.a. aurki daitezke.

Zientziaren eta teknologiaren ikuspuntutik begiratuta Ibaizabal itsasadarraren eta bere leheneratzearen prozesua, garrantzia eta ondorioak ikus daitezke.

Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita

Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita / La Ría del Nervión a vista de ciencia y tecnología proiektua infografia sorta bat izan zen hasieran, Ibaizabal itsasadarra eta bere inguru metropolitarra zientziaren eta teknologiaren begiez erakusten duten infografia bilduma batekin osatutako erakusketa.

Ondoren, zientziaren arlotik landutako artikulu sorta etorri zen euskaraz blog honetan bertan irakurgai eta gaztelaniaz Cuaderno de Cultura Científica blogean.

Proiektu honen (orain arteko) azken atala dugu honakoa, azalpen bideoak.

Bilboko itsasadarreko fauna eta bere berreskurapena

The post Berreskurapena Bilboko itsasadarrean: fauna appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

Obesidad y adicción a la comida: un problema emergente de salud pública

Cuaderno de Cultura Científica - Ig, 2021-05-16 11:59

Gabriel Rubio Valladolid y Francisco López-Muñoz

Foto: Shutterstock / Creativa Images

 

La obesidad representa un importante problema de salud pública, no solamente por el número de personas afectadas, sino por las severas complicaciones médicas y los costes sanitarios que ocasiona. Se considera obesidad cuando una persona tiene tiene un índice de masa corporal (IMC) igual o superior a 30 kg/m². Un IMC igual o mayor de 40 kg/m² se considera obesidad extrema. El sobrepeso queda definido entre 25 y 29,9 kg/m².

Según la Organización Mundial de la Salud, desde la década de 1980 hasta la actualidad se ha duplicado la prevalencia mundial de la obesidad. En países como España, el 39,4 % de la población adulta tiene sobrepeso y el 22,9 %, obesidad. Si esta tendencia continúa en incremento, se estima que en 2030 la cantidad de personas con exceso de peso aumentará un 16 % más, lo que supondría un coste añadido de 3 100 millones de euros anuales, solo de costes médicos.

¿Qué es la adicción a la comida?

La adicción a la comida es una propuesta teórica con importantes apoyos experimentales y clínicos. Esta considera que algunos individuos pueden sufrir una respuesta similar al consumo de drogas cuando ingieren alimentos con alto contenido de grasa o carbohidratos refinados como el azúcar (Figura 1).

Una reciente revisión sistemática analizó 52 estudios sobre obesidad y adición a la comida publicados entre 1999 y 2017, tanto clínicos como realizados en animales de experimentación. Sus resultados pusieron de manifiesto que los criterios que estaban presentes en ambos trastornos eran:

  • Preocupación por la comida.
  • Comer en exceso a pesar de los riesgos para la salud.
  • Perder el control sobre la ingesta.
  • Malestar cuando se hace régimen de adelgazamiento.
  • Deterioro de la vida social debido al sobrepeso.
  • Cronicidad del trastorno.
  • Tendencia a las recaídas.

Esta teoría sigue siendo controvertida, sobre todo porque las investigaciones que pretenden identificar el agente adictivo en los alimentos (por ejemplo, el azúcar añadido) están en sus fases iniciales.

Sin embargo, cada vez hay más apoyo a que la adicción a la comida podría relacionarse con un fenotipo presente en un subgrupo de personas con obesidad. Cuando se ha utilizado la escala de Yale para la adicción a la comida se ha constatado la presencia de este trastorno en pacientes que presentan atracones de comida, en quienes sufren frecuentes ciclos de adelgazamiento y engorde debido a las dietas, y en personas con obesidad.

Entre las personas con obesidad, la prevalencia de la adicción oscila entre el 15 y el 25 % y se considera el factor causal del desarrollo del sobrepeso. En un reciente trabajo realizado en población general norteamericana se ha confirmado que, de los 986 individuos representativos de ese país, el 15 % cumplía criterios de la adicción y se asociaba a la presencia de obesidad, edad joven, mujeres con elevado índice de masa corporal y a menores ingresos económicos.

Modelo de adicción a la comida

Como se observa en la Figura 1, la comida, y de forma más clara la comida rica en hidratos de carbono o grasas agradables al paladar (como los que aparecen en el lado izquierdo de la figura), interaccionan con el organismo a través de tres sistemas.

Por un lado, la ingesta provoca la liberación de hormonas producidas en diferentes órganos, como el estómago o el páncreas, o el tejido adiposo. Estos mediadores interaccionan con el hipotálamo para modular la sensación de hambre o de saciedad.

Por otro lado, también estimulan el sistema hedónico implicado en la recompensa cerebral, a través de la dopamina, como ocurre con sustancias como el alcohol o la cocaína.

La historia de aprendizaje previo que cada sujeto haya realizado con la ingesta de diferentes alimentos, en circunstancias y estados emocionales diversos, facilita el aprendizaje por condicionamiento. De esta manera el sujeto vuelve a querer ingerir dichos alimentos cuanto se repiten esos contextos.

La interacción con esos sistemas pone en marcha los mismos tres estadios que ocurren en la adicción a drogas. Inicialmente, la persona asocia determinados alimentos con una sensación placentera inducida por la dopamina en el circuito de la recompensa.

Posteriormente, el sujeto percibe que echa de menos la ingesta de esos alimentos, y con el tiempo experimenta el deseo o ansia por los mismos. De esa forma, y con mayor frecuencia, cuando atraviesa estados emocionales negativos (aburrimiento, ira o ansiedad) o está expuesto a esos alimentos, siente una importante ansia. Esto provoca la compulsión por ingerirlos.

Los estudios de imágenes cerebrales indican que los circuitos alterados en personas con obesidad son los mismos que se encuentran alterados en personas con adicción a drogas de abuso y pone en evidencia un desequilibrio entre los que motivan las conductas (por su implicación en la recompensa y el condicionamiento) y los que controlan e inhiben las respuestas de alimentación.

El modelo de la Figura 2 muestra estos 4 circuitos: (i) recompensa-saliencia; (ii) motivación-impulso; (iii) aprendizaje-memoria; y (iv) circuito de control inhibitorio.

En los individuos vulnerables, el consumo de alimentos apetecibles, en grandes cantidades, puede alterar el equilibrio normal entre estos circuitos. Esto da lugar a un mayor valor hedónico de los alimentos y a un debilitamiento del control inhibitorio. La exposición prolongada a dietas hipercalóricas también puede alterar directamente el aprendizaje condicionado y, por tanto, reajustar los umbrales de recompensa en esas personas. Los cambios en las redes corticales descendentes que regulan las respuestas prepotentes conducen a la impulsividad y a la ingesta compulsiva de alimentos.

¿Qué importancia tiene esto en el tratamiento de la obesidad?

El hecho de desconocer que al menos un subgrupo de personas con obesidad pueda tener adicción a la comida tiene graves repercusiones para la planificación del programa de tratamiento.

En primer lugar, en ellos el adecuado seguimiento del tratamiento dietético no es un problema de voluntad. Las dificultades de estas personas para resistir el valor motivacional de la comida constituyen una barrera que los profesionales deben conocer para evitar la injusta culpabilización y el consiguiente estigma de las personas con obesidad. Muchos de ellos lo expresan con frases como: “No como para disfrutar, sino para evitar encontrarme mal”.

Una idea muy extendida es que todas las personas deben perder peso si ingieren menos calorías de las que gastan. Este planteamiento lineal no se sostiene en personas con obesidad y adicción a la comida, donde el estado de estrés crónico es la norma.

En esas condiciones, la activación del eje hipotálamo-hipófisis-adrenal provoca una elevación del cortisol y de los glucocorticoides, que favorece la producción de tejido adiposo visceral y la ingesta de alimentos. Además, decrece la producción de leptina y se incrementa la producción de grelina, aumentando las sensaciones de hambre.

Asimismo, se produce un aumento de la insulina y del neuropéptido Y, el cual incrementa la ingesta de alimentos, especialmente aquellos con alto contenido en azúcares y grasas. La sobreingesta de azúcares, en esas circunstancias, puede interrumpir las señales de saciedad, modificando los mecanismos fisiológicos homeostáticos que regulan la ingesta energética y llevan a los individuos a un aumento de la misma (comer hedónico).

Si el efecto de las dietas “yo-yo” (adelgazamiento y pronta recuperación del peso) es muy frecuente, más lo es todavía en personas con adicción a la comida, y de hecho estos altibajos suelen agravarla.

En los casos de personas que se someten a cirugía bariátrica, los equipos de tratamiento deberían adaptar el programa de tratamiento posterior y llevar a cabo intervenciones psicoterapéuticas orientadas a la adicción, así como tener en cuenta la tendencia de estas personas a desarrollar otras, como por ejemplo al alcohol.

Otro elemento a tener en cuenta es la elevada prevalencia de trastornos depresivos y de ansiedad entre los sujetos obesos. La creencia de que estas personas suelen estar contentas es otro error y el infradiagnóstico de estos trastornos la norma.

Finalmente, otro asunto relevante es el de la exclusión o no de los alimentos con elevada capacidad adictiva (chocolate, hamburguesas, bollería industrial). En bastantes dietas se permite que las personas puedan ingerir, al menos un día a la semana, los alimentos que deseen. Sin embargo, en las personas con adicción a la comida se debe tener un exquisito cuidado con este tipo de recomendaciones.

Como en otras conductas adictivas (alcohol, juego), la publicidad alienta al consumo de este tipo de comida (basura). En este sentido, la Administración debería incluir advertencias en el etiquetaje o informar sobre los riesgos de determinados alimentos sobre la salud.The Conversation

Sobre los autores: Gabriel Rubio Valladolid es catedrático de psiquiatría en la Universidad Complutense de Madrid y Francisco López-Muñoz profesor titular de farmacología en la Universidad Camilo José Cela

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

El artículo Obesidad y adicción a la comida: un problema emergente de salud pública se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Campañas de salud pública con efecto bumerán
  2. La obesidad infantil podría iniciarse antes de la concepción
  3. Obesidad y delgadez también se heredan
Kategoriak: Zientzia

Asteon zientzia begi-bistan #350

Zientzia Kaiera - Ig, 2021-05-16 09:00

nautilus

Akustika

Akustika fisikaren adarra da eta soinuak, infrasoinuak eta ultrasoinuak aztertzen ditu eredu fisiko eta matematikoen bidez. Fisikak baditu tresnak soinua bera kuantifikatzeko modu objektiboan, izan ere soinua, soinu-iturri bateko bibrazioak sortzen duen uhina da. Baina ezin du alde subjektiboa neurtu. Izan ere, soinuak badu subjektiboa den beste alde bat, jenagarritasuna (edo sortzen duen deserosotasuna), eta hori, antza, norberak soinuaz duen pertzepzioan oinarritzen da. Ainize Madariaga kazetariak landu du gaia Berrian: Zergatik dira soinuak atseginak edo jasangaitzak?

Genetika

Azeriaren ahaide hurbila da baina mapatxeekin duen antzagatik mapatxe txakurra deitu zaio. Kanidoen familiakoa da eta jatorria Ekialdeko Asian du baina XX. mendearen hasieran Errusiara ekarri zuten haren larrua erabiltzeko asmoz. Gizakiari kalte egin diezaioketen zenbait gaixotasunen ostalaria izan daiteke, horregatik, haren genoma eskuratu dute, aztertu eta hobeto ezagutzeko. Arabako Alean datuak, Juanma Gallego kazetariaren eskutik: “Mapatxe txakurraren genoma eskuratu dute“.

Astronomia

“Parsec” astronomian erabiltzen den neurri-unitatea da eta argi-urtea baino handiagoa da. Unitate hori honela definitzen da: Lurraren orbitaren batez besteko erradioak arku-segundo bateko angelua hartzen duen distantzia. Adiera hertsian, unitate astronomiko batek (UA) arku-segundo bateko angelua (1 µ) igotzen duen distantzia da parseca. Horren haritik tiraka egin du asteon César Tomé dibulgatzaileak “Paralaxiaz” artikuluan.

Geologia

Nautilus izena jarri zion Jules Verne idazle frantsesak “Hogei mila legoako bidaia itsaspetik” eta “Irla misteriotsua” eleberrietan agertzen den fikziozko itsaspekoari. Nautilus hitza grekotik dator eta marinela esan nahi du, eta molusku zefalopodoen genero bat izendatzen du. Egun, 3 bat espezie bizi dira. Amoniteak, esaterako, desagertutako molusku zefalopodoen azpimota bat dira eta Mutrikun amonite erraldoi fosilen etxea zabaldu dute,  Nautilus. Bertan tailerrak eta bestelako ekintzak gauzatuko dituzte ondare geologikoaren transmisioa bermatzeko. Ane Insausti kazetariak azaldu digu Berrian: “Amonite erraldoiek etxea“.

Martin Ladrón de Guevara ikertzailea elkarrizketatu dute Unibertsitatea.net atarian. Martinek Kretazeo garaiko Euskokantauriar arroaren zabaltzeari loturiko prozesu hidrotermalak ikertzen dihardu EHUko Geologia Sailean. Egun, Andoainen hasi eta Oiartzun ekialdera arte iristen den zonaldean ari da lanean. Haren ikerketaren xehetasun guztiak elkarrizketan: “Hiperluzaturiko arroen ikerketa pil-pilean dagoen gaia da; kontinenteen apurketa ulertzeko modu berritzaile bat aurkezten du“.

Mikrobiologia

Leku itxien aireztapenaren garrantziaz ohartu gara azken hilabeteotan. Besteak beste, airean esekita gelditzen diren aerosolen ondorio kaltegarriak saihesteko. Eta kontu berria badirudi ere, 1975. urtean Charles P. Gerba mikrobiologoaren ikerketak agerian utzi zuen komuneko ponpa tiratu ondoren sortzen den zipriztin gandorrak  bi metroko distantziaraino sakabanatzen den bioaerosola eratzen duela. Josu Lopez-Gazpio kimikariak gairen inguruko gogoetak ekarri dizkigu asteon: “Tronuko gogoeten gogoetak“.

Afrikako hominidoaren ahoko mikrobiomaren eboluzioa aztertu du ikerketa-talde batek, azken 100 000 urteetako gizakien eta neandertalen hortzetako biofilmak txinpantze, gorila eta tximino orrolarienekin konparatuz.  Ikerketaren datuak Aitziber Agirreren eskutik Elhuyar aldizkarian: Giza ahoko mikrobiomaren eboluzioa ikertu dute.

Osasuna

Elhuyar aldizkariak Ana Galarragak jakitera eman digu, etorkizuneko pandemiei aurre hartzeko estrategia aurkeztu duela OMEren lantalde independente batek. Adituek bi multzotan aurkeztu dituzte gomendioak. Alde batetik, berehalako gomendio batzuk COVID-19aren kutsatze-arriskua murrizteko. Bestalde, nazioarteko prestakuntza- eta pandemien aurrean erantzun-sistema eraldatuko dituzten gomendioak, etorkizunean gaixotasun infekziosoen agerraldia pandemia bihur ez dadin.

Ekologia

Basque Centre for Climate Change – BC3 zentroak adimen artifiziala erabiliz, naturaren balioa eta ekosistemek gizakien ongizatean duen eragina neurtzeko kode irekiko teknologia bat garatu du. Aries du izena plataformak eta kapital naturala neurtzeko nazioarteko estandarra dela azaldu du Ferdinando Villa ikertzaileak. Hainbat herrialdetan erabiltzen den baliabide honen nondiko-norakoak jorratu ditu Jakes Goikoetxeak Berrian: Naturaren ekarpena eta balioa zenbatzeko tresna.

1995. urtean FAOk Arrantza Arduratsurako Jokabide Kodea onartu zuen eta handik hogeita bost urtera, arrantza- eta akuikultura-baliabideak arduraz erabiltzearen garrantzia onartu eta lehenetsi da. Kodeak nazioarteko tresna, politika eta programen garapenari buruzko informazioa eskaintzen du, mundu mailan, eskualde mailan eta nazio mailan kudeaketa ahalegin arduratsuak bultzatzeko. FAOren txostena oinarri hartuta Juan Ignacio Pérez biologoak munduko akuikultura ekoizpenari so egin dio “Arrantza eta akuikultura munduan” artikuluan.

Adimen artifiziala

Stanfordeko Unibertsitateko ikertzaile talde batek “idazketa mentala” deskodetu eta testu bihurtzeko software bat garatu du. Honen bidez, lepotik behera paralisia duen pertsona batek, letra edo sinbolo bat idazten zuela imajinatzen zuen bitartean, bere garunean ezarritako sentsoreek jarduera elektrikoaren ereduak hauteman zituzten, eta algoritmo batek interpretatu zituen ordenagailuko pantailan idatziz letrok. Egoitz Etxebestek kontatu du Elhuyar aldizkarian: Eskuz idaztea, garunetik ordenagailura.

Fisika

Argiaren Nazioarteko Eguna da gaur, maiatzaren 16a. 2015. urtea Argiaren Nazioarteko Urtea izan ondoren, izendatu zuen UNESCOk gaurko eguna argiaren aurrerapenek eta ekarpenek gizakien bizitzaren eremu eta alderdi guztietan duten garrantzia ezagutarazteko. Izan ere, argia ezinbestekoa da bizitzarako, gizakion ongizaterako eta zientzia zein teknologiaren garapenerako. Elhuyar aldizkarian Simone Eizagirre Barkerren eskutik: Argiaren nazioarteko eguna: argitasunari eusteko ospakizuna.

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako atala da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna erreparatuz, Interneteko “zientzia” antzeman, jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Egileaz:

Uxune Martinez (@UxuneM), Euskampus Fundazioko Kultura Zientifikoko eta Berrikuntza Unitateko Zabalkunde Zientifikorako arduraduna da eta Zientzia Kaiera blogeko editorea.

The post Asteon zientzia begi-bistan #350 appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

Iñaki Úcar – Naukas 19: Aprendiendo de las máquinas

Cuaderno de Cultura Científica - La, 2021-05-15 11:59
Imagen: Pixabay

La inteligencia artificial es la ciencia de conseguir que las máquinas hagan cosas que, si las hiciesen los humanos, requerirían de eso que llamamos inteligencia. En esta definición no se dice que las máquinas piensen, ni que las metáforas asociadas (algoritmo genético, red neuronal) tengan que ver con la realidad biológica, ni siquiera que tengan que aprender de los humanos. De hecho, aprender de las máquinas puede ser uno de los principales hitos del presente siglo.

Iñaki Úcar es doctor en telemática por la Universidad Carlos III de Madrid e investigador postdoctoral del UC3M-Santander Big Data Institute. Podeís leerle en Aprendiendo de las máquinas.



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

El artículo Iñaki Úcar – Naukas 19: Aprendiendo de las máquinas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Aprendiendo de las máquinas
  2. Las máquinas moleculares que han ganado un Nobel
  3. Máquinas inteligentes (II): Inteligencia artificial y robótica
Kategoriak: Zientzia

Ezjakintasunaren kartografia #351

Zientzia Kaiera - La, 2021-05-15 09:00

 

2017an Eduardo Angulok Cuaderno de Cultura Científica -n “Preparados para matar” (Hiltzeko prestatuak) artikulu sorta idatzi zuen, non espeziearen jokaera bortitza analizatzen zuen. Julio Ozores psikiatraren eskutik ingelesezko bertsio moldatua dugu: Prepared to kill: Some ideas to debate.

Giza gorputzaren kinada nagusietako bat dira elektromekanikoak. Gorputzean eragiteko material piezoelektrikoak diseinatzeko erabili dezakegu. Electroactive microenvironments as a major driver of cell behavior BCMaterialseko Unai Silván eta Senentxu Lanceros-Méndez.

Grafenoa gora, grafenoa behera, espintronika eta grafeno zintak etorkizuna direla… Ultrahutsetik ateratzean zinten intereseko kontua pikutara doa, baina. Airean jartzean zehazki zer gertatzen den dakigu DIPCri esker: Graphene nanoribbons need to be protected from oxygen to remain functional

 

Mapping Ignorance bloga lanean diharduten ikertzaileek eta hainbat arlotako profesionalek lantzen dute. Zientziaren edozein arlotako ikerketen azken emaitzen berri ematen duen gunea da. UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedraren eta Nazioarteko Bikaintasun Campusaren ekimena da eta bertan parte hartu nahi izanez gero, idatzi iezaguzu.

The post Ezjakintasunaren kartografia #351 appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

El grafeno, un caballo de Troya contra los peces

Cuaderno de Cultura Científica - Or, 2021-05-14 11:59
Foto: UPV/EHU

El grafeno es un nanomaterial bidimensional compuesto por carbono, formado por una sola capa de átomos de carbono densamente empaquetados. Su elevada resistencia mecánica y sus importantes propiedades eléctricas y térmicas hacen que el grafeno sea muy apropiado para muchas aplicaciones nuevas en los campos de la electrónica, los sensores biológicos, químicos y magnéticos, los fotodetectores y el almacenamiento y la generación de energía. Debido a sus potenciales aplicaciones, se espera que la producción de grafeno aumente considerablemente en los próximos años, pero dada su escasa implantación en el mercado y las limitaciones para el análisis de sus efectos, en la actualidad todavía no se dispone de mucha información sobre las concentraciones de nanomateriales de grafeno en los ecosistemas.

Como consecuencia de las características superficiales del grafeno, una vez en el medio acuático, el grafeno podría actuar como portador de contaminantes orgánicos, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos, para los organismos acuáticos. En este sentido, el grupo de investigación CBET (Biología Celular en Toxicología Ambiental) ha evaluado la capacidad del óxido de grafeno para adsorber hidrocarburos aromáticos policíclicos y la toxicidad del óxido de grafeno solo y en combinación con ciertos hidrocarburos aromáticos policíclicos en embriones y adultos de pez cebra. La investigación ha sido realizada en colaboración con la Universidad de Burdeos.

“Los resultados han puesto de manifiesto que el óxido de grafeno puede portar hidrocarburos aromáticos policíclicos al interior del pez cebra (mediante una especie de efecto de caballo de Troya) y producir efectos subletales. En las condiciones que empleamos, los efectos tóxicos no han sido enormes, no han muerto peces ni embriones, pero en algunos biomarcadores hemos detectado efectos que nos ponen sobre aviso”, ha señalado Amaia Orbea, doctora del grupo CBET de la UPV/EHU.

Por un lado, han detectado que en los embriones puede haber malformaciones a altas concentraciones, “lo que significa que en exposiciones más largas y en concentraciones más altas es posible que nazcan animales inviables”, explica Orbea. Por otro lado, en esta investigación han comprobado que “a largo plazo, en una exposición de tres semanas, la enzima acetilcolinesterasa, que frena los estímulos nerviosos, estaba inhibida en todos los peces tratados, por lo que a pesar de no utilizar concentraciones muy altas, hemos visto que al aumentar el tiempo de exposición empiezan a aparecer efectos neurotóxicos”, ha señalado la investigadora.

“Nosotros hemos utilizado unas concentraciones y unos plazos concretos, pero desconocemos la evolución que tendrán estas concentraciones a partir de ahora en la naturaleza y su posible influencia en relación con otros contaminantes. Los resultados nos han demostrado que las concentraciones que pueden existir en este momento en el medioambiente no son muy peligrosas, pero tenemos que tener cuidado: no sabemos qué efectos pueden tener estas concentraciones bajas en exposiciones más largas. Los resultados obtenidos están relacionados con las condiciones aplicadas en nuestros experimentos. Normalmente no encontramos grafeno solo en el medio ambiente; junto al grafeno hay muchos otros contaminantes que también afectan a los animales… Deberíamos considerarlos todos a la vez”, ha concluido.

Referencia:

Ignacio Martínez-Álvarez, Karyn Le Menach, Marie-Hélène Devier, Iranzu Barbarin, Radmila Tomovska, Miren P. Cajaraville, Hélène Budzinski, Amaia Orbea (2021) Uptake and effects of graphene oxide nanomaterials alone and in combination with polycyclic aromatic hydrocarbons in zebrafish Science of the Total Environment doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.145669

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

El artículo El grafeno, un caballo de Troya contra los peces se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Construcción de heteroestructuras de grafeno con precisión atómica
  2. Una fuente de radiación terahertz usando grafeno
  3. Un gigantesco efecto espín-órbita confina a los electrones del grafeno en islas de plomo
Kategoriak: Zientzia

Zuriñe Baña: “Itsas zabaleko mikroorganismoen azterketak aldaketa klimatikoa aurreikusteko aukera ematen du” #Zientzialari (153)

Zientzia Kaiera - Or, 2021-05-14 09:00

Itsas zabalaren aktibitate eta masa gehiena mikroskopikoa da. Beraz, komunitate mikroskopikoen ezaugarriak eta hauek baldintzatzen dituzten faktoreak ezagutzea garrantzitsua da. Esaterako, prokarioto-komunitateen konposizioa, dibertsitatea eta aktibitatea aztertzeak, itsasoko materia organikoaren eraldaketan zerikusia duten prozesuen arteko erlazioa ezagutaraz dezake.

Itsasoko materia organikoaren eraldaketa ekosistemaren araberakoa da. Besteak beste, mikroorganismoak dira aldaketa hori eragiten duten faktore nagusienetakoak. Izan ere, bakterioek konplexutasun maila desberdina duen materia organikoa eralda dezakete.

Lurrazalaren portzentaje handi bat urez estalita dago. Hortaz, mikroorganismo itsastarren jarduera eta aniztasunaren azterketak, ziklo biogeokimikoan egon daitezkeen mugimenduak eta aldaketa klimatikoari buruzko datu zehatzagoak ezagutzeko aukera eman dezake. Horregatik da garrantzitsua prokarioto-komunitatearen ikerketa.

Itsasoko prokarioto-komunitatearen eta materia organikoaren eraldaketa lantzen duen ikerketari buruzko xehetasunak ezagutzeko, Zuriñe Baña UPV/EHUko Mikrobio Itsastarrak ikerketa-taldeko ikertzailearekin elkartu gara.  

Zientzialari” izeneko atal honen bitartez zientziaren oinarrizko kontzeptuak azaldu nahi ditugu euskal ikertzaileen laguntzarekin.

The post Zuriñe Baña: “Itsas zabaleko mikroorganismoen azterketak aldaketa klimatikoa aurreikusteko aukera ematen du” #Zientzialari (153) appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

Kepler y la simetría de los copos de nieve

Cuaderno de Cultura Científica - Og, 2021-05-13 11:59
Foto: Olga Sytina & Alexey Kljatov

En enero de 1611, Johannes Kepler le hizo un regalo verdaderamente peculiar a su amigo y benefactor, Johannes Matthaeus Wacker von Wackenfels. Para celebrar el Año Nuevo le entregó una carta en la que explicaba por qué los copos de nieve tienen forma hexagonal.

Kepler, que en aquel momento ejercía como matemático imperial en la corte del emperador Rodolfo II, había empezado a reflexionar sobre este tema después de un paseo de invierno por Praga. Al observar los copos de nieve que caían sobre su abrigo, “todos con seis esquinas y radios emplumados”1, pensó que aquel era un motivo perfecto para escribir un ensayo con el que sorprender a su amigo:

“Algo más pequeño que cualquier gota, pero con un patrón subyacente. Aquí estaba el obsequio de Año Nuevo ideal para quien no necesita nada, justo lo que un matemático puede regalar […] puesto que procede del cielo y parece una estrella».

Hoy, la simetría de los copos de nieve nos resulta tan familiar, que sus seis puntas se han convertido en un icono del invierno, y de los festejos navideños que acompañan a esta época del año en nuestro hemisferio. Pero, por sorprendente que pueda parecer, Kepler fue el primer europeo en escribir sobre esta cuestión a comienzos del siglo XVII —en China, en cambio, varios siglos antes de nuestra era, T’ang Chin ya había propuesto una explicación de numerológica; argumentaba que “dado que el seis es el verdadero número del agua, cuando el agua se congela en flores, estas han de tener seis puntas”2.

El físico alemán intenta averiguar los motivos que subyacen a este número. «Debe haber una causa por la cual la nieve tiene la forma de una estrella de seis esquinas», escribió en su breve ensayo. “No puede ser casualidad. ¿Por qué siempre seis?”. Esta pregunta, tan sencilla en apariencia, aún tardaría varios siglos en encontrar una respuesta precisa. Pero la curiosidad de Kepler le lleva a intuir, hace cuatrocientos años, las bases de lo que hoy constituye la ciencia de la cristalografía.

Según describe en El copo de seis puntas, «la unidades naturales más pequeñas de un líquido como el agua» (eso que hoy entendemos como átomos o moléculas) se agrupan a escala infinitesimal de la manera más compacta posible. En un tono siempre poético y recreativo, Kepler imagina esas partículas como pequeñas esferas microscópicas y argumenta que el hexágono es, precisamente, la figura que optimiza su empaquetamiento. Aquí estaba en deuda con el matemático inglés Thomas Harriot, quien había resuelto este mismo problema geométrico en 1585. Lo había hecho a bordo de un navío. Como asesor científico de una expedición a las Américas, le encargaron encontrar la manera más compacta de apilar las balas de cañón en la cubierta de los buques, y la simetría hexagonal no tardó en aparecer.

Hoy sabemos que esta explicación peca un poco de simplista. Si bien es cierto que la materia está formada por partículas elementales, diminutas e idénticas entre sí, las moléculas de agua tienen una forma más compleja que la de una esfera, en realidad. A falta de este dato, Kepler no consigue entender por qué, al apilarse, acaban dando lugar a cristales planos, como los copos de nieve. Tampoco puede explicar la diversidad de otro tipo de cristales, cuyas formas no siempre son hexagonales. El mismo Kepler se da cuenta de esta limitación y termina su ensayo aclarando que aún queda investigación por delante:

“He llamado a las puertas de la química y veo cuánto queda por decir antes de que podamos comprender nuestra causa».

Pero incluso en esta claudicación aparente, Kepler termina estando en lo cierto. A fin de cuentas, la clave de esta hermosa simetría se encuentra en la química de las moléculas. Los átomos de oxígeno del agua ocupan un volumen mayor y tienden a empaquetarse en una red hexagonal, pero son los enlaces que forma el hidrógeno entre las moléculas los que facilitan que el crecimiento del cristal en seis direcciones de forma regular. Gracias a estas fuerzas invisibles, podemos admirar una pequeña escultura de agua que, como decía Kepler “procede del cielo y parece una estrella”.

Referencias:

1Kepler, Johannes. The Six-Cornered Snowflake. Oxford University Press, 1966.

2Schlichting, H. Joachim. “La belleza cristalina de los copos de nieve.” Investigación y Ciencia, 2017, pp. 88-89. Investigación y Ciencia, https://www.investigacionyciencia.es/revistas/investigacion-y-ciencia/la-observacin-de-ondas-gravitacionales-695/la-belleza-cristalina-de-los-copos-de-nieve-14944.

Para saber más:
Copos de nieve, Frankenheim o el nuevo Euclides

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

El artículo Kepler y la simetría de los copos de nieve se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Cristalografía (5): Copos de nieve, Frankenheim o el nuevo Euclides
  2. El microondas es seguro, lo que hace es calentar
  3. Presión y volumen de un gas
Kategoriak: Zientzia

Paralaxiaz

Zientzia Kaiera - Og, 2021-05-13 09:00

Paralaxia objektu baten posizioa behatzailearen posizioaren araberakoa izateari deritzo eta angelu moduan adierazi ohi da.

Paralaxia, astronomian, izar baten −nahiz bestelako gorputz baten− eta Lurraren arteko distantzia adierazteko modu bat da: behatutako gorputzak lur-orbitaren erradioarekiko daukan aurkako angelua da (astronomia-unitate bat, 1 AU). Angelu hori segundo batekoa denean, gorputza parsec (pc) bateko distantzian dagoela esaten da, edo, beste era batera esanda, 3,2616 argi-urtera.

Arku-segundoen neurriko paralaxiak neurtzea kontu arazotsua zen Kopernikoren jarraitzaileentzat, garai hartako tresnak erabilita egiteko, baina haiek tinko eutsi zioten Lurrak Eguzkiaren inguruan −eta ez alderantziz− biratzen zuela defendatzeari. Horretarako, izarrak distantzia itzeletara zeudela argudiatzera behartuta ikusten zuten euren burua.

Galileo zuzeneko neurketaz bestelako aukera batzuen bila aritu zen. Paralaxiaren antza zuen zerbait proposatu zuen: izarren posizio erlatiboan jartzea arreta. Horretarako, izar guztiek argitasun berdina daukatela zioen (egun badakigu ez dela hala), eta, ondorioz, uste zuen zeruan ahulago antzematen zen izar batek beste distiratsuago batzuk baino urrutiago egon behar zuela; horrela, izarra behatzen nahikoa denbora emanez gero, aldaketak hauteman ahalko ziren haren posizio erlatiboan.

paralaxiaIrudia: Parsec, astronomian erabiltzen den neurri-unitatea definitzen duen diagrama geometrikoa. (Iturria: Wikipedia)

Robert Hooke zientzialaria, Londresko Royal Society elkarteko esperimentuen arduraduna, konturatu zen auzi horrek ospea eskuratzeko aukera emango ziola paralaxia neurtzeko modua aurkituko zuenari; izan ere, Lurra mugitu egiten dela frogatuko zukeen aurkikuntza horrek. Hauxe idatzi zuen 1674an: «[…] Kopernikok auzia berpiztu zuenetik, Lurra mugitzen den ala geldi dagoen ikertzeak geure astronomo zein filosofo moderno onenen zorroztasuna findu du». Hookek elkarteari bidaltzen zizkion txostenak soilik ikusita, bazirudien saiakerak arrakastatsuak zirela, baina ez zuten interes handiegirik sorrarazi, segur aski inork ere ez zituelako sinesgarritzat jotzen.

XVIII. mendeko hogeiko hamarkadara arte itxaron behar izan zen saiatze horretan beste urrats bat ikusteko: garai horretan James Bradley astronomoa saiatu zen Hookek 1669ko txostenean baieztaturikoa egiaztatzen. Aitzitik, argiaren aberrazioa aurkitu zuen ustekabean; alegia, izar batek duen itxurazko posizio-aldaketa Lurra mugitzen den norabidean; Lurraren mugimendu horren froga, beraz. Paralaxia hautematea, ordea, ezinezkoa zitzaien oraindik ere.

Tresneria hobetzearekin batera baino ez zen lortu paralaxia antzematea. Hautemate hori astronomoen arteko berebiziko lasterketa bilakatu zen, bai aurkikuntzak zekarren izen onagatik, bai neurriari buruz lor zitekeen informazio interesgarriagatik ere. Izar ezberdinak ikertzen zihardutela, paralaxia ikusi zuten 1838. urtean Friedrich Bessel eta Fredrich Struve astronomoek, Königsberg (egungo Kaliningrad) eta Dorpat (egungo Tartu) hirietako behatokietatik, hurrenez hurren (Struvek geroago Polkovo-tik ere bai, San Petersburgotik gertu). Hala ere, Thomas Henderson astronomoak hautatu zuen, Esperantza Oneko Lurmuturreko Behatokian lanean zebilenean, paralaxia zehazteko zegoen izarrik onena, Lurretik gertuen dagoena izan ere: Alpha Centauri. Hendersonek 1833an hautemango zuen paralaxia beranduenez, baina bere neurketak ez ziren Bessel eta Struverenak bezain zehatzak izan. Ziurgabetasunak jota, Henderson izan zen datuak argitaratzen azkena eta Struve lehena. Bessel, berriz, fenomenoa behatzen bigarren baino ez zen izan, baina berak eman zuen xehetasun gehien, eta zehaztasun handiaz. Hortaz, beraren lana izan zen sinesgarriena.

Badugu izar-paralaxia, beraz, –edo paralaxi trigonometrikoa, bestela deituta– baina paralaxi espektroskopikoa ere badago. Izarren ezaugarri espektroskopikoen eta magnitude absolutuen (hau da, 10 parsec-eko distantzian balego izar batek edukiko lukeen itxurazko magnitudearen) arteko korrelazio enpiriko batetik abiatuta —Hertzprung-Russel diagrama deritzon korrelazioa–, posible da izar batekiko distantzia zehaztea haren itxurazko magnitudea izar ezagunen magnitude absolutuekin konparatuta.

Egileaz:

Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena:

Lamia Filali-Mouncef Lazkano

Hizkuntza-begiralea:

Xabier Bilbao

The post Paralaxiaz appeared first on Zientzia Kaiera.

Kategoriak: Zientzia

Orriak