Cuaderno de Cultura Científica

¿Cómo se tratan algunos de los trastornos cognitivos más frecuentes en las aulas? ¿Son efectivos los programas y herramientas del sistema educativo actual? ¿Carecen de eficacia algunas de las prácticas educativas más populares?

Estas son algunas de las cuestiones que se debatieron en la jornada “Las pruebas de la educación”, que se celebró el pasado 2 de febrero de 2018 en el Bizkaia Aretoa de Bilbao. El evento, en su segunda edición, estuvo organizado por la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU y el Consejo Escolar de Euskadi, con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT).

Las ponencias de los expertos que expusieron múltiples cuestiones relacionadas con la educación, basándose siempre en las pruebas científicas existentes. Los especialistas hicieron especial hincapié en destacar cuál es la mejor evidencia disponible a día de hoy con el objetivo de abordar las diferentes realidades que coexisten en las aulas y en el sistema educativo en general.

“Las pruebas de la educación” forma parte de una serie de eventos organizados por la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU para abordar cuestiones del día a día como la educación o el arte desde diversos ámbitos de la actividad científica. La dirección del seminario corre a cargo de la doctora en psicología Marta Ferrero.

En “Autismo y educación: Problemas y pautas en el aula”, José Ramón Alonso, neurobiólogo y catedrático de biología celular en la Universidad de Salamanca, nos acerca al concepto del autismo, sus posibles causas y los tratamientos más empleados, con el objetivo de identificar las pautas concretas que pueden ayudar a maestros y profesores a tratar en el aula este trastorno cognitivo.

José Ramón Alonso: ''Autismo y educación: Problemas y pautas en el aula''

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

El artículo Autismo y educación: problemas y pautas en el aula se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Muchos de los fármacos que conocemos son compuestos muy complejos. Esto quiere decir que están formados por muchos átomos unidos entre sí de una manera concreta. Hacer que estos átomos se unan de una forma y no de otra es una tarea complicada. Al estudio de estos procesos de ensamblaje de átomos se le llama «síntesis química».

Los átomos no se comportan como piezas de Lego. No siempre podemos ensamblarlos y desensamblarlos a nuestro antojo, ya que unos átomos tienen más afinidad por unos que por otros, tienen tendencia a colocarse en unas posiciones y no en otras, a girarse, etc. Por eso es tan importante diseñar una buena ruta de síntesis, en la que cada átomo acabe ocupando la posición deseada.

Uno de los átomos más famosos de los fármacos es el carbono. El carbono está presente en casi todos los fármacos que conocemos. Es capaz de unirse a otros átomos de forma muy diferente. El carbono es como una pieza de Lego con cuatro posiciones de ensamblaje. Desgraciadamente es muy difícil conseguir una pieza solitaria de este carbono. En la naturaleza siempre está unido a más piezas y, en el caso de tener alguna posición libre (formando lo que denominamos radicales libres) son muy inestables y enseguida encuentran a quién unirse.

Esto ha sido un quebradero de cabeza para los químicos que trabajan en síntesis. Al menos hasta ahora. Recientemente, un grupo de investigadores del Instituto Catalán de Investigación Química (ICIQ), liderado por el joven químico Marcos García Suero, acaba de encontrar un método revolucionario que permite conseguir la ansiada pieza solitaria de carbono. Esta pieza sólo tiene una de sus posiciones ocupadas por hidrógeno, el resto están listas para ensamblarse a los átomos que deseemos. Esta pieza se denomina carbino.

El carbino fue una de las primeras moléculas halladas en el espacio interestelar. Los astrofísicos lo detectaron en los años 30 del siglo pasado. Estos carbinos se detectan en eventos astonómicos muy energéticos y violentos, como en la formación de estrellas. Duran muy poco como carbinos porque tienen esa tendencia a unirse rápidamente a otros átomos. Esto es lo que los hace tan escurridizos.

Lo que han hecho los investigadores del ICIQ es sintetizar un equivalente de los carbinos. Este equivalente se llama radical diazometilo. Si seguimos con la analogía de las piezas de Lego, el radical diazometilo sería como una pieza de carbino con sus posiciones ocupadas por piezas de quita y pon, fáciles de intercambiar por piezas definitivas.

Tanto el hallazgo de este carbino equivalente, como la forma de sintetizarlo, ha llevado a estos investigadores a publicar su descubrimiento en la prestigiosa revista científica Nature. Su artículo lleva por título «Generación de carbinos equivalentes por medio de catálisis fotorredox». Para obtener carbino en el laboratorio no se pueden emular los violentos eventos astronómicos. Lo que han hecho estos investigadores es darle un empujón a la reacción de obtención de estos carbinos ayudándose de catalizadores. Los catalizadores que utilizaron son unos compuestos con rutenio sensibles a la luz, de ahí el prefijo foto de catálisis fotorredox. El catalizador, al recibir un fotón de luz LED, da el pistoletazo de salida para que se forme el carbino. Los procesos de fotocatálisis son, de hecho, una de las líneas de investigación más importantes del ICIQ.

Estos investigadores han probado la eficacia del carbino para modificar a antojo algunos medicamentos ya existentes. Así, han modificado con éxito el principio activo del ibuprofeno, del antidepresivo duloxetina, del antitumoral taxol, y del fingolimod, el primer tratamiento oral que existe para la esclerosis múltiple.

Este carbino no solo se podrá usar para mejorar los fármacos que ya conocemos, sino que podrá ayudar a acelerar el diseño y desarrollo de nuevos medicamentos. Si la química del desarrollo de fármacos fuese como jugar a Lego, la pieza más guay se llamaría carbino.

Agradezco a Fernando Gomollón Bel su ayuda con este artículo.

Sobre la autora: Déborah García Bello es química y divulgadora científica

El artículo Si hacer fármacos fuese como jugar a Lego, la pieza más guay se llamaría carbino se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Nanoestrellas de óxido de vanadio (IV)

Primero vino el interruptor. Luego el transistor. Ahora otra innovación puede revolucionar la forma en que controlamos el flujo de electrones a través de un circuito: el óxido de vanadio (IV), de fórmula VO2. Una característica clave de este compuesto es que se comporta como un aislante a temperatura ambiente, pero como un conductor a temperaturas superiores a 68 °C. Este comportamiento, también conocido como transición de aislante de metal, podría ser muy útil para una variedad de aplicaciones nuevas y emocionantes.

Los científicos conocen desde hace mucho tiempo las propiedades electrónicas del VO2, pero no han podido explicarlas hasta ahora. Resulta que su estructura atómica cambia de fase a medida que aumenta la temperatura, pasando de una estructura cristalina a temperatura ambiente a una metálica, a temperaturas superiores a 68 ° C.

Lo verdaderamente interesante es que esta transición ocurre en menos de un nanosegundo, algo que lo hace muy útil para aplicaciones electrónicas. No solo eso, además de a la temperatura, resulta que el VO2 también es sensible a otros factores que podrían hacer que cambie de fase, como la inyección de energía eléctrica, determinadas iluminaciones, o la aplicación de un pulso de radiación de terahercios (en el límite entre microondas e infrarrojo). Todo ello implica que el consumo energético del interruptor es minúsculo.

Contrariamente a lo que podamos suponer, 68ºC es una temperatura de transición demasiado baja para la electrónica de los dispositivos actuales, donde los circuitos funcionan sin problemas a unos 100 ºC. Una solución a este problema la propusieron investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) en julio de 2017 que consistía en añadir germanio a una lamina de VO2. Simplemnete con esto la transición pasaba a ocurrir a 100 ºC.

Un chip basado en dióxido de vanadio (IV) fabricado en la Escuela Politécnica Federal de Lausana. Imagen: EPFL / Jamani Caillet

Solucionado este problema, investigadores del mismo grupo suizo, que incluye a la ingeniera española Montserrat Fernández-Bolaños, han sido capaces de fabricar por primera vez filtros de frecuencia modulables ultracompactos. Esta tecnología hace uso de las características de interruptor por cambio de fase del VO2 y es especialmente eficaz en un rango de frecuencias que es crucial para las comunicaciones espaciales, la llamada banda Ka. Esta banda es la que se emplea, por ejemplo, para la descarga de datos científicos del telescopio espacial Kepler y es la que se usará en telescopio espacial James Webb. Los filtros pueden programarse para modular entre los 28,2 y los 35 GHz.

Estos primeros resultados es muy posible que estimulen la investigación de las aplicaciones del VO2 en dispositivos electrónicos de potencia ultrabaja. Además de las comunicaciones espaciales que mencionábamos, otras posibilidades podrían ser la computación neuromórfica (computación basada en circuitos analógicos que simulan estructuras neurobiológicas) y los radares de alta frecuencia para automóviles autónomos.

Referencia:

E. A. Casu , A. A. Müller, M. Fernández-Bolaños et al (2018) Vanadium Oxide bandstop tunable filter for Ka frequency bands based on a novel reconfigurable spiral shape defected ground plane CPW IEEE Access doi: 10.1109/ACCESS.2018.2795463

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

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

El artículo Óxido de vanadio (IV), un material para una revolución de ciencia ficción se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En octubre de 2002, el compositor minimalista norteamericano Tom Johnson visitó la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea. Durante dicha visita Tom Johnson ofreció dos interesantes seminarios sobre su forma de componer utilizando las matemáticas y se organizaron algunos conciertos. Una de las composiciones musicales que tuve el placer de escuchar entonces fue Las vacas de Narayana (1989), interpretada por los miembros del grupo Kuraia Ensemble (Asociación de Música Contemporánea del País Vasco), Andrea Cazzaniga (violín), Rafael Climent (clarinete) e Iñigo Ibaibarriaga (saxofón).

El compositor minimalista norteamericano Tom Johnson preparando el instrumento para ejecutar la obra “Galileo” (2001), que estrenó en la Facultad de BBAA de la UPV/EHU en 2002

Para componer la obra Las vacas de Narayama, Tom Johnson se basó en el problema homónimo propuesto por el matemático indio Narayana Pandita (1340-1400) en su tratado de aritmética Ganita Kaumudi (1356). Una de las cuestiones estudiadas por Narayana Pandita en esta obra fueron las sucesiones que él llamó “aditivas”, entre las que se encuentra la que nosotros conocemos como sucesión de Fibonacci.

El problema de las vacas de Narayana dice lo siguiente:

Si las vacas tienen una cría cada año, y cada ternera, después de los tres años que necesita para convertirse en una vaca madura, tiene una cría a principio de cada año, ¿cuántas vacas habrá después de 20 años a partir de una primera ternera?

El proyecto artístico “CowParade” es un proyecto internacional que se ha desarrollado en muchas ciudades del mundo, entre ellas Bilbao, Barcelona o Madrid. La vaca “cowculus” fue exhibida en Kansas city (EE.UU.)

Si empezamos con una ternera recién nacida, a principios de año, durante los tres primeros años solamente tendremos una (1) vaca, esa primera ternera. El cuarto año empezará realmente a crecer la población bovina, con la vaca inicial y su primera ternera, luego dos (2) vacas en total. Habrá una ternera más al principio de cada uno de los dos siguientes años, luego tres (3) el quinto año y cuatro (4) el sexto. Al inicio del séptimo, la primera ternera nacida de la vaca original ya puede tener también terneras, por lo que ese año habrá dos vacas adultas y cuatro terneras, en total, seis (6) vacas. El siguiente año una nueva ternera pasa a la madurez y tres vacas tienen una ternera cada una, luego en total hay tres vacas maduras y seis terneras, luego nueve (9) vacas. Al inicio del noveno año, habrá trece (13) vacas, cuatro adultas y nueve terneras. En el siguiente gráfico hemos representado la evolución de vacas en esos nueve primeros años.

Gráfico del problema de las vacas de Narayana en los nueve primeros años

Pero continuemos… ¿cuántas vacas habrá el décimo año? Estarán las que ya estaban el año anterior, es decir, trece (13) vacas, más las terneras de las vacas que ese año pueden tener crías, que son exactamente las vacas que había hace tres años, seis (6) vacas, en total, diecinueve (13 + 6 = 19) vacas. Como se ve en el siguiente gráfico, seis son vacas maduras y trece son terneras, pero también podemos numerarlas por generaciones, la vaca original es la primera generación, hay siete vacas de la segunda generación, diez de la tercera y una de la cuarta.

Gráfico del problema de las vacas de Narayana en el décimo año

El razonamiento que hemos realizado para obtener el número de vacas al inicio del décimo año es, de hecho, general y realmente nos da una fórmula recursiva para resolver el problema de las vacas de Narayana. Si se denota por v(n) el número de vacas que habrá en el año n, entonces

v(n) = v(n – 1) + v(n – 3),

siendo además, v(1) = v(2) = v(3) = 1.

Por lo tanto, se pueden obtener fácilmente los primeros veinte números de la sucesión de vacas de Narayana,

1, 1, 1, 2, 3, 4, 6, 9, 13, 19, 28, 41, 60, 88, 129, 189, 277, 406, 595, 872, …

Luego, después de veinte años, es decir, al inicio del año veintiuno, habrá 406 + 872 =1.278 vacas.

Incluso, podemos hacer una tabla de la sucesión de vacas de Narayana, viendo las vacas que hay de cada generación.

Observando esta tabla con los primeros años ya podemos extraer algunas curiosas conclusiones. Por ejemplo, el número de vacas de la segunda generación son los números naturales, puesto que son las vacas que van naciendo de la vaca original, y cada año tiene una nueva ternera, luego cada año una más, 1, 2, 3, 4, 5, …

En la tercera generación se obtienen los números triangulares, ya que son las sumas de los primeros números naturales, puesto que son las vacas descendientes de las de la generación anterior. Por ejemplo, en el décimo año hemos visto que el número de vacas de la segunda generación eran 1 + 2 + 3 + 4 = 10. Recordemos que los números triangulares T(n), que se llaman así puesto que son los que se obtienen al colocar piedras o discos circulares formando un triángulo equilátero (como se ve en la imagen siguiente), son aquellos que son la suma de los primeros números naturales, T(n) = 1 + 2 + 3 + … + (n – 1) + n.

: Los números triangulares son aquellos que son la suma de los primeros números naturales, 1, 1 + 2 = 3, 1 + 2 + 3 = 6, 1 + 2 + 3 + 4 = 10, 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15, 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 = 21,…

Por el mismo motivo, las vacas de la cuarta generación serán los llamados números tetraédricos, 1, 4, 10, 20, 35, … ya que serán las sumas de los primeros números triangulares, los que aparecen en la tercera generación. Recordemos que los números tetraédricos son el número de bolas que hay en una pirámide triangular (como la de la imagen), es decir, un tetraedro, y que es igual a la suma de los primeros números triangulares, TT(n) = T(1) + T(2) + … + T(n).

Los números tetraédricos son aquellos que son la suma de los primeros números triangulares, 1, 1 + 3 = 4, 1 + 3 + 6 = 10, 1 + 3 + 6 + 10 = 20, 1 + 3 + 6 + 10 + 15 = 35, … Imagen de cults3d.com

Dejemos por un momento la sucesión de las vacas de Narayana y volvamos a la composición musical basada en este problema. Pero antes presentemos brevemente a su autor, el compositor Tom Johnson.

El compositor norteamericano Tom Johnson

Tom Johnson (Greeley, Colorado, EE.UU.), es un compositor minimalista y teórico de la música estadounidense. Se graduó en la Universidad de Yale, donde obtuvo además su grado avanzado en música. Fue alumno del compositor Morton Feldman (1926-1987), uno de los artífices, junto con John Cage (1912-1992), de la música aleatoria.

Es un compositor minimalista, ya que trabaja con formas simples, escalas limitadas y de manera general, con material reducido. Y dentro del minimalismo destaca por el uso de las matemáticas en el proceso creativo. Fórmulas matemáticas, trigonometría, simetrías, teselaciones, combinatoria, sucesiones de números enteros, teoría de números o fractales, son algunas de las teorías matemáticas que utiliza en sus composiciones.

Tom Johnson ha escrito de su música: “quiero encontrar la música, no componerla”, o como decía su maestro Morton Feldman “Deja a la música hacer lo que quiere hacer”. Mientras John Cage, o Morton Feldman, realizan esta búsqueda mediante el azar, Tom Johnson lo hace mediante las matemáticas.

Entre sus obras encontramos óperas como Riemannoper (1988), Trigonometría (1997) o la más famosa La ópera de las cuatro notas (1972), que fue representada en España en 2015 por Vania Produccions bajo la dirección de Paco Mir (que muchos conoceréis por ser uno de los miembros del trío Tricicle) o composiciones musicales muy creativas e interesantes, como Nueve campanas (1973), Simetrías (1981), Melodías Racionales (1982), Melodías infinitas (1986), Música para 88 (1988), Las vacas de Narayana (1889), Galileo (2001), Mosaicos (2002), o Ritmos de Vermont (2008), entre muchas otras.

Ha escrito libros como la colección de artículos de crítica musical The voice of the new music (Apollohuis, 1989), Self-similar Melodies (Editions 75, 1996) o Looking at numbers (Birkhauser, 2014).

En la composición musical Las vacas de Narayana, Tom Johnson realiza en esta obra una demostración musical del problema matemático. Para ello, divide la pieza en diferentes partes, cada una de las cuales se corresponde con un año del problema de las vacas, y en cada una de esas piezas hay tantas notas como el número de vacas que hay ese año, siendo una nota larga para cada vaca madura y una nota corta para cada ternera.

Aunque antes de seguir hablando de esta composición, lo que debemos hacer es escucharla. Esta pieza está incluida en el álbum Kentzy plays Johnson (2004), con el saxofonista Daniel Kientzy y en el álbum Cows, Chords and Combinations (2011), del grupo Ensemble Klang. Os traemos aquí dos conciertos que están en youtube. Uno es un concierto en Toronto en 2010, organizado por Continuum Contemporary Music.

mientras que el otro es un concierto en 2014, en el Switchboard Music Festival

Como hemos podido observar los conciertos empiezan en el cuarto año, cuando la vaca original tiene su primera ternera. Además, Tom Johnson distribuye las notas largas y cortas, que se corresponden con vacas maduras y terneras en la composición, siguiendo unas estructuras de árbol similares a los que hemos incluido más arriba para los diez primeros años del problema, y leyendo las vacas que hay, de arriba hacia abajo y de derecha a izquierda en esos diagramas de tipo árbol.

Por ejemplo, si escuchamos (o leemos la partitura, cuya primera página hemos incluido más abajo) la sucesión de notas que se corresponde con el quinto año del concierto (el octavo en el problema entero de las vacas de Narayana, o también en la partitura escrita) y miramos al diagrama de árbol de ese año, observaremos que las notas serán

larga – corta – corta – corta – larga – corta – larga – corta – corta

Primera página de la partitura de “Las vacas de Narayana” (1989), de Tom Johnson

Cuando se escucha la obra de Tom Johnson, los primeros años de la composición musical sirven para entender el problema de las vacas de Narayana y la forma en la que el compositor asocia las notas musicales con las vacas maduras y crías, mientras que según van pasando los años vamos percibiendo la estructura, que surge a partir del problema matemático, de la composición musical.

Regresemos de nuevo a las matemáticas de la sucesión numérica de las vacas de Narayana. Es un hecho muy conocido, tanto en la literatura matemática, como por las personas interesadas en la sucesión de Fibonacci (véase alguno de los libros titulados La proporción áurea, de Mario Livio o Fernando Corbalán), que si se toma el cociente entre dos miembros consecutivos de la sucesión de Fibonacci F(n + 1) / F(n), esta sucesión de cocientes, converge (al ir aumentando n) a la proporción áurea, phi = 1,6180339…

1/1 = 1; 2/1 = 2; 3/2 = 1,5; 5/3 = 1,666…; 8/5 = 1,6; 13/8 = 1,625; 21/13 = 1,615…; 34/21 = 1,619…; 55/33 = 1,617…; etc…

¿Ocurrirá algo similar si tomamos la sucesión de los cocientes de números consecutivos de la sucesión de las vacas de Narayana? La respuesta es afirmativa, como vamos a ver a continuación.

Empezamos en la fórmula recursiva de la sucesión de vacas de Narayana

v(n + 1) = v(n) + v(n – 2),

a la que le dividimos por v(n) y además, en el último sumando, multiplicamos y dividimos por v(n – 1), para obtener la expresión

v(n + 1) / v(n) = 1 + v(n – 2) / v(n – 1) × v(n – 1) / v(n).

Si llamamos κ al límite, cuando n tiene de infinito, del cociente v(n + 1) / v(n), la anterior expresión nos dice que κ satisface la ecuación de tercer grado κ 3 – κ 2 – 1 = 0, que podemos llamar la ecuación de Narayana. Esta ecuación tiene tres soluciones, dos de ellas imaginarias, y la solución real que buscamos es (calculada con WolframAlfa)

Aproximadamente, κ = 1,46557123187676802665673… que podríamos llamar la proporción de Narayana.

Kodhai. Vaca rescatada del Santuario Dakshin Vrindavan, de la artista Charlotte Gerrard

Vamos a terminar esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica mostrando algunas caracterizaciones interesantes de la sucesión de vacas de Narayana.

A. Número de embaldosados con triominós rectos de rectángulos 3 × (n – 1).

Consideremos un rectángulo de tamaño 3 × (n – 1), como el que aparece en la imagen de abajo (ese en particular es de tamaño 3 × 5), entonces el número v(n) de la sucesión de vacas de Narayana para el año n, es igual a la cantidad de embaldosados posibles con triominós rectos, fichas de tamaño 1 × 3, también llamados I-triominós (véase la entrada Embaldosados con L-triominós (un ejemplo de demostración por inducción) [https://culturacientifica.com/2014/07/16/embaldosando-con-l-triominos-un-ejemplo-de-demostracion-por-induccion/]), es decir, el número de diferentes maneras que hay de colocar triominós rectos en el rectángulo 3 × (n – 1).

El número de vacas del sexto año, v(6), es 4, al igual que el número de embaldosados con triominós rectos del rectángulo 3 × 5

Esta caracterización es una versión geométrica del siguiente resultado de la Teoría de números relacionado con las particiones de los números.

B. Número de composiciones del número n – 1, con el 1 y el 3.

Recordemos primero dos conceptos básicos de la Teoría de números, como son las particiones y las composiciones. Una partición de un número entero positivo es una forma de expresarlo como suma de números enteros positivos, donde el orden no es relevante. Por ejemplo, el número 3 puede expresarse como suma de tres formas distintas {1 + 1 + 1, 2 + 1, 3}, mientras que existen cinco particiones del número 4 {1 + 1 + 1 + 1, 2 + 1 + 1, 2 + 2, 3 + 1, 4}. Si se denota por p(n) el número de particiones de n, entonces p(3) = 3 y p(4) = 5.

Si en las particiones se tuviera en cuenta el orden, se obtendrían las composiciones, o particiones ordenadas, que se denotan c(n). Así, las particiones ordenadas de 4 son: {1 + 1 + 1 + 1, 2 + 1 + 1, 1 + 2+ 1, 1 + 1 + 2, 2 + 2, 3 + 1, 1 + 3, 4}. Luego, c(4) = 8, mientras que p(4) = 5.

La sucesión de números de Narayama, al igual que la de Fibonacci (véase, por ejemplo, el libro Cayley, el origen del álgebra moderna), se puede relacionar con ciertos tipos de composiciones de números. En particular, la anterior caracterización geométrica es equivalente a que el número v(n) de la sucesión de vacas de Narayana para el año n, es igual al número de composiciones del número n – 1 con únicamente los números 1 y 3. Así, como las composiciones, con 1 y 3, de 6 son {1+1+1+1+1+1, 1+1+1+3, 1+1+3+1, 1+3+1+1, 3+1+1+1, 3+3}, entonces v(7) = 6.

C. Número de formas de colocar n – 2 alfombras tatami en una habitación de tamaño 2 × (n – 2), sin que los vértices de 4 alfombras coincidan.

Recordemos que las alfombras tatami de las casas tradicionales japonesas tienen una relación de tamaño de 1 × 2.

Una distribución de alfombras tatami en una habitación de tamaño 2 × 7

Una distribución no válida de alfombras tatami, ya que los vértices de cuatro alfombras coinciden, en una habitación de tamaño 2 × 7

Existen 13 formas de cubrir una habitación de tamaño 2 × 7 con alfombras tatami, sin que coincidan las esquinas de cuatro de ellas, que es exactamente el número v(9). De hecho, esas 13 maneras pueden describirse de la forma 1111111, 111112, 111121, 111211, 112111, 121111, 211111, 11212, 12112, 21112, 12121, 21121, 21211.

Si lo pensamos un momento, la descripción con 1 y 2 de colocar las alfombras tatami (1 para las verticales, 2 para las horizontales) nos está diciendo realmente que podemos describir el número de la sucesión de vacas de Narayana v(n) como las composiciones de n – 2 con tan solo los números 1 y 2, pero sin que haya dos 2 juntos.

D. Número de composiciones del número n – 2, con el 1 y el 2, sin que haya dos 2 juntos.

Como despedida de esta entrada otra pieza del compositor minimalista norteamericano Tom Johnson, la primera de sus melodías racionales, en mi opinión una hermosa pieza, interpretada por el Gruppo di Musica Contemporanea Steffani, en el Conservatorio Steffani, de Castelfranco Veneto (Italia), en 2009.

Portada del disco Rational Melodies/Bedtime stories, de Tom Johnson, con Roger Heaton al clarinete. El diseño de la portada es la obra de Esther Ferrer, “Project Drawing With Prime Number Series, Spiraling Out From 19.000.041”

Bibliografía

1.- Página web de Editions 75

2.- Tom Johnson, Kientzy plays Johnson (álbum), 2004.

3.- Jean-Paul Allouche, Tom Johnson, Narayana’s Cows and Delayed Morphisms, Cahiers du GREYC Troisiemes Journées d’Informatique Musicale (JIM 96) 4, p. 2-7, 1996.

4.- Parmanand Singh, The so-called Fibonacci Numbers in Ancient and Medieval India, Historia Mathematica 12, p. 229-244, 1985.

5.- Krishnamurthy Kirthi, Subhash Kak, The Narayana Universal Code, ArXiv, 2016.

6.- Tom Johnson, Self-Similar Melodies, Editions 75, 1996.

7.- Tom Johnson, Looking at numbers, Birkhäuser, 2014.

8.- Fernando Corbalán, La proporción áurea, El lenguaje matemático de la belleza, RBA, 2010.

9.- Mario Livio, La proporción áurea, La historia de phi, el número más sorprendente del mundo, Ariel, 2006.

10.- Página web de la artista Charlotte Gerrard

11.- N. J. A. Sloane, La sucesión de vacas de Narayana, A000930 [https://oeis.org/A000930], Enciclopedia on-line de sucesiones de números enteros.

12.- Raúl Ibáñez, Cayley, el origen del álgebra moderna, colección Genios de las matemáticas, RBA, 2017.

13.- Frank Ruskey, Jennifer Woodcock, Counting Fixed-Height Tatami Tilings, The Electronic Journal of Combinatorics 16, 2009.

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 Las vacas de Narayana, la versión hindú de los conejos de Fibonacci se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En diferentes especies animales y bajo diversas circunstancias, la transferencia de oxígeno desde el medio externo hasta su destino final en las mitocondrias se produce a través de dos pigmentos respiratorios diferentes. En tales casos, los pigmentos suelen mostrar diferente afinidad por el oxígeno y esa diferencia constituye un elemento clave de su funcionamiento. Repasaremos aquí algunos de esos sistemas pigmentarios sin ánimo de exhaustividad.

Sangre fetal y sangre materna

Cuando se comparan las curvas de disociación de la sangre fetal y la sangre materna en mamíferos placentarios, se observa que la curva de la sangre fetal se halla desplazada hacia la izquierda en relación con la de la sangre materna. Quiere decir que la sangre fetal tiene una mayor afinidad por el oxígeno que la materna o, lo que es lo mismo, que para una tensión parcial de oxígeno dada, la fetal se encuentra saturada en un porcentaje mayor que la sangre materna.

Esa diferencia en la afinidad obedece a dos razones. Por un lado, la hemoglobina fetal es algo diferente de la hemoglobina de los adultos, y esa diferencia determina una mayor afinidad. Y además, la concentración de fosfatos orgánicos en los eritrocitos de la sangre fetal es menor que en los de sangre de adultos, por lo que en estos el efecto de esas sustancias moduladoras es mayor. Tras el nacimiento, la hemoglobina fetal es sustituida de forma gradual por hemoglobina de adultos y en los eritrocitos tiende a elevarse la concentración de los fosfatos orgánicos.

La diferente afinidad de las dos hemoglobinas tiene una utilidad evidente para el feto, puesto que de otro modo, la transferencia de oxígeno de la sangre materna a la sangre fetal en la placenta se vería limitada en cierto grado. Y debe tenerse en cuenta que el feto, por su pequeño tamaño y por estar formado por tejidos en pleno desarrollo, tienen una alta demanda de oxígeno.

Función de las mioglobinas

Las mioglobinas son pigmentos musculares muy similares a las hemoglobinas sanguíneas. La diferencia es que son de pequeño tamaño puesto que están formadas por una única cadena de aminoácidos. La mioglobina tiene mayor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina.

Gracias a esa diferencia de afinidad capta el O2 sanguíneo y facilita su difusión a las mitocondrias musculares. Se ha comprobado experimentalmente la importancia de esta función con ratones a los que se les privó de la posibilidad de sintetizar mioglobina; aunque los ratones pudieron desarrollar una vida normal, hubieron de compensar la falta de mioglobina elevando de forma significativa la densidad de capilares sanguíneos en los músculos. De otra forma no habrían podido suministrar a los músculos el oxígeno necesario para mantener niveles adecuados de metabolismo aerobio.

La mioglobina sirve, además, de almacén de oxígeno. En especies que respiran con normalidad en medios con suficiente disponibilidad de oxígeno, ese almacén garantiza el suministro de O2 a las mitocondrias durante los breves periodos de tiempo (segundos o fracciones de segundo) que, tras iniciarse una actividad muscular intensa, el sistema cardiovascular necesita para hacer llegar a los músculos el oxígeno necesario. Y también cuando los capilares se ocluyen transitoriamente por efecto de las contracciones musculares. La función de almacén es mucho más importante en las especies –como los mamíferos marinos- que dejan de respirar durante periodos de tiempo relativamente prolongados al sumergirse para ir en busca de alimento. De estas especies, no obstante, nos ocuparemos con más detalle en otra ocasión.

La mioglobina no solo se encuentra en la musculatura de vertebrados. El músculo radular del molusco Cryptochiton también tiene mioglobina, y lo llamativo de este caso es que su pigmento vascular no es hemoglobina, sino hemocianina. Es muy probable que este no sea el único caso en que esto ocurre.

Pigmento vascular y pigmento celómico

Se conocen varios sistemas pigmentarios en invertebrados aunque, quizás, el mejor conocido es el del sipuncúlido Dendrostomum. Este sipuncúlido tiene hemeritrina, tanto en su sangre como en el fluido celómico. Los tentáculos rodean la boca y se encuentran bien irrigados de sangre; el gusano vive dentro de la arena y los tentáculos se proyectan hacia el exterior –hacia la masa de agua circundante- y cumplen una función respiratoria. La hemeritrina celómica de Dendrostomum tiene una mayor afinidad por el oxígeno que la sanguínea, lo que quiere decir que el oxígeno captado por la sangre de los tentáculos es transferido con facilidad al fluido celómico. Y del fluido celómico pasa a las células.

———————————————–

Como se ha podido ver aquí, existen en el mundo animal diversas disposiciones anatómicas y funcionales en las que es necesario el concurso de más de un pigmento para que el O2 pueda ser transferido desde el exterior hasta su destino final (feto, músculos, u otros tejidos) y en todas esas disposiciones el juego de afinidades es clave para que tal transferencia pueda cursar con suficiencia y normalidad. En algunos casos, además, uno de los pigmentos cumple funciones de almacenamiento de oxígeno, lo que constituye una garantía de provisión constante ante la existencia de fluctuaciones de diferente intensidad y duración en el suministro al animal (su órgano respiratorio) o a los músculos.

Fuentes:

John D. Jones (1972): Comparative physiology of respiration. Edward Arnold, Edinburgh

Knut Schmidt-Nielsen (1997): Animal Physiology. Adaptation and Environment. Cambridge University Press; Cambridge

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

El artículo Sistemas respiratorios: almacenamiento y transferencia de oxígeno se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El USS Enterprise en 1964 durante la operación “Sea Orbit” en la que dio la vuelta al mundo en 65 días sin repostar, demostrando la capacidad de la tecnología basada en la equivalencia entre masa y energía.

Después de que Einstein completara su artículo sobre la teoría especial de la relatividad en 1905 descubrió una consecuencia más de los postulados de la relatividad que presentó, como una idea de último momento, en un artículo de solo tres páginas posterior ese mismo año. Desde el punto de vista del efecto de la física en la historia mundial, resultó ser el más significativo de todos sus hallazgos: la quivalencia entre masa y energía.

Sabemos que cuando se realiza trabajo sobre un objeto, como golpear una pelota de tenis con una raqueta, el objeto adquiere energía. En la teoría de la relatividad, el aumento de la velocidad y, por lo tanto, el aumento de la energía cinética de una pelota de tenis o de cualquier otro objeto, da como resultado un aumento de la masa (o inercia), aunque en el día a día suele ser solo un aumento infinitesimal.

Al examinar esta relación entre velocidad relativa y masa efectiva con más detenimiento Einstein descubrió que cualquier aumento en la energía de un objeto debería producir un aumento de la masa medida; este incremento de energía daría igual si se hace acelerando el objeto, o calentándolo, o cargándolo con electricidad, o simplemente realizando trabajo elevándolo en el campo gravitacional de la Tierra. En resumen, Einstein descubrió que un cambio en la energía es equivalente a un cambio en la masa.

No solo eso. Descubrió además que la equivalencia funciona en ambos sentidos: un aumento o disminución de la energía en un sistema aumenta o disminuye correspondientemente su masa, y un aumento o disminución de la masa corresponde a un aumento o disminución de la energía. En otras palabras, la masa en sí misma es una medida de una cantidad equivalente de energía.

Dicho de otra manera, un cambio (recordemos que los cambio se expresan con la letra griega delta mayúscula, Δ) en la cantidad de energía, E, de un objeto es directamente proporcional a un cambio en su masa, m. Lo que Einstein hizo en su articulito de tres páginas es demostrar que esa constante de proporcionalidad es el cuadrado de la velocidad de la luz en el vacío, c2. En símbolos, ΔE = Δm·c2, o de forma más genérica, E = m·c2, probablemente la ecuación más famosa de todos los tiempos.

Significa que un cambio de masa observado es equivalente a un cambio de energía, y viceversa. Pero también significa que la propia masa de un objeto, incluso si no cambia, es equivalente a una enorme cantidad de energía, ya que la constante de proporcionalidad, c2, el cuadrado de la velocidad de la luz en el vacío, es un número enorme.

Por ejemplo, la energía contenida en un solo gramo de materia es de E = 0,001 kg · (299792485 m/s)2 = 8,988·1013 kg·m2/s2≈ 9·1013 J. Esta enorme cantidad de energía es aproximadamente la misma que libera la explosión de 20 toneladas de TNT.

La transformación de masa en energía es Es la fuente de las energías liberadas por las sustancias radiactivas, por nuestro Sol y otras estrellas, por las armas nucleares y por los reactores nucleares que producen energía eléctrica.

No solo masa y energía son “equivalentes”, podemos afirmar que la masa es energía. Esto es exactamente lo que concluyó Einstein en 1905: “La masa de un cuerpo es una medida de su contenido energético”. Nada impide que consideremos la masa como “energía congelada”, congelada en el momento en que el Universo se enfrió poco después del Big Bang y la energía se agrupó formando “bolas” de materia, las partículas elementales de las que se compone la materia ordinaria.

Por lo tanto, cualquier energía adicional que se añada a una masa aumentará su masa aún más. Por ejemplo, a medida que aceleramos los protones en el laboratorio a casi la velocidad de la luz, su masa aumenta de acuerdo con la fórmula relativista para mm. Este aumento también se puede interpretar como un aumento en el contenido de energía de los protones.

Estas dos deducciones diferentes de la teoría de la relatividad -aumento de masa y equivalencia de masa de energía- son consistentes entre sí. Esta equivalencia tiene un significado muy importante. Primero, dos grandes leyes de conservación se convierten en dos formas alternativas de una sola ley. En cualquier sistema cuya masa total se conserve, la energía total también se conserva. En segundo lugar, surge la idea de que parte de la energía en reposo podría transformarse en una forma de energía más familiar. Dado que el equivalente energético de la masa es tan grande, una reducción muy pequeña en la masa en reposo liberaría una enorme cantidad de energía, por ejemplo, energía cinética o energía electromagnética.

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

El artículo Equivalencia entre masa y energía se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Los británicos R. Lynn y J. Harvey, y el danés H. Nyborg, se preguntaron si la idea que Richard Dawkins expresa en The God Delusion de que no es inteligente creer en la existencia de Dios es o no correcta. Y la respuesta a esa pregunta la publicaron en abril de 2008 en la edición digital (en 2009 en papel) de la revista Intelligence en un artículo titulado Average intelligence predicts atheism rates across 137 nations. El estudio da cuenta de la existencia de una correlación negativa significativa entre la inteligencia (expresada mediante el índice “g” de inteligencia general) y el grado de religiosidad de la población de diferentes países.

Los autores, en su introducción, revisaron los trabajos anteriores sobre este mismo tema, e indicaron que las evidencias de la existencia de una relación negativa entre inteligencia y fe religiosa proceden de cuatro fuentes diferentes: 1) Existencia de correlación negativa entre las dos variables; como ejemplo, en un estudio realizado con más de 14.000 norteamericanos jóvenes el IQ varió de la siguiente forma: no religiosos = 103’09; algo religiosos = 99’34; bastante religiosos = 98’28; muy religiosos = 97’14. 2) Menores porcentajes de personas con creencias religiosas entre las personas más inteligentes que en el conjunto de la población. 3) Disminución de las creencias religiosas de niños y adolescentes conforme crecen y desarrollan sus habilidades cognitivas. 4) Disminución de la creencia religiosa durante el siglo XX conforme aumentaba la inteligencia de la población.

Los resultados del estudio se resumen en que la correlación entre el nivel de inteligencia general “g” y la variable “incredulidad religiosa” (religious disbelief) era de 0’60 para un conjunto de 137 países. Si se analizaban por separado los segmentos superior e inferior en que puede dividirse el conjunto de datos (para comprobar si la relación es consistente en todo el rango) se obtenían correlaciones positivas en ambos, aunque esa correlación era alta en el tramo superior y baja en el inferior. O sea, la máxima variación se producía entre los países con mayor nivel de inteligencia y mayor “incredulidad religiosa”.

Un último elemento de interés de ese trabajo es que los autores atribuían las diferencias observadas a factores de naturaleza genética e indicaban que la religiosidad (o creencias religiosas) es altamente heredable (heredabilidad de 0’4-0’5)1.

Los resultados comentados en los párrafos anteriores no constituyen ninguna excepción, sino que se han visto confirmados en diferentes ocasiones y en contextos muy diferentes. Por otro lado, se ha comprobado también que la religiosidad influye en el estilo cognitivo. De acuerdo con la denominada “hipótesis del procesamiento dual”, la cognición tiene una componente intuitiva (rápida) y otra componente lógica (lenta). Y recientemente se han obtenido pruebas experimentales que demuestran un vínculo entre religiosidad y estilo cognitivo. Por ello, se ha sugerido que el efecto de la religiosidad sobre la inteligencia se sustenta en sesgos cognitivo-comportamentales que dan lugar a dificultades al detectar situaciones en las que la intuición y la lógica entran en conflicto. En otras palabras, los individuos religiosos tienden a hacer uso de la componente lógica de la cognición en menor medida que los no religiosos y detectan peor contradicciones entre el razonamiento y la intuición. Y por esa razón obtendrían peores resultados en los test psicométricos.

Richard E. Daws y Adam Hampshire, del Imperial College de Londres, han publicado hace unas semanas en la revista Frontiers of Psycology las conclusiones de un trabajo en el que han sometido a contraste empírico la hipótesis recogida en el párrafo anterior; y sus resultados parecen avalarla.

Su investigación confirma que, en promedio, las personas no religiosas realizan mejor las tareas cognitivas que las religiosas. La magnitud del efecto es pequeña pero significativa, y es acorde con una diferencia de 2-4 puntos en el cociente de inteligencia (CI), tal y como habían puesto de manifiesto estudios psicométricos anteriores a gran escala. La comparación entre ateos y creyentes más dogmáticos llega a arrojar una diferencia de 6.45 puntos en el CI.

Según los autores del estudio, el sesgo cognitivo-comportamental antes descrito sería el causante del efecto de la religiosidad sobre los resultados de los test de inteligencia y no obedecería, por lo tanto, a una menor inteligencia por sí misma. Esa conclusión se ve reforzada por el hecho de que el efecto de la religiosidad se relaciona de forma significativa con los componentes de los test relativos al razonamiento y apenas tiene relación con la memoria de trabajo. Los fallos de razonamiento surgirían cuando los procesos intuitivos rápidos no son contrarrestados por los procesos lógicos lentos. Las diferencias en la calidad del razonamiento serían, por lo tanto, relativas a la capacidad y estilo cognitivo de los individuos, no a su inteligencia.

En conclusión, de acuerdo con el trabajo reseñado, la religiosidad estaría asociada con un peor desempeño en las tareas que provocan un conflicto cognitivo. Ese efecto puede reflejar sesgos cognitivos-comportamentales aprendidos que propician una toma de decisiones basada en mayor medida en intuiciones; y no sería consecuencia de una menor capacidad para entender reglas lógicas complejas o para mantener información en la memoria de trabajo.

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

Nota:

1 Se entiende por heredebailidad el porcentaje de la variabilidad observada en un rasgo dado que es atribuible a la herencia genética.

El artículo Inteligencia y ateísmo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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La novela Frankenstein o El moderno Prometeo, de Mary W. Shelley, se publicó en Londres el 1 de enero de 2018. Celebremos, a nuestra manera, el 200 aniversario de un evento que es crucial en la relación de la ciencia con la sociedad en nuestro tiempo.

“Tu eres mi creador, pero yo soy tu dueño: ¡obedece!”
Mary W. Shelley, Frankenstein o El moderno Prometeo, 1818.

Una definición del síndrome de Frankenstein aparece en Wikipedia: es el temor de que los descubrimientos de la ciencia se vuelvan contra la especie humana y la dañen o, incluso, la destruyan. Es, en último término, el temor patológico hacia las creaciones humanas. Así, en nuestro tiempo, nos asustan las vacunas, los móviles, la electricidad, las ondas electromagnéticas, las centrales nucleares o, como veremos, las plantas transgénicas.

Entre los descubrimientos más recientes que tanto temor provocan están las organismos modificados genéticamente (GMO, del inglés Genetically Modified Organism), llamados, con propiedad y acierto, Frankenfoods. Es un término que se puede juzgar peyorativo, y que se aplica, sobre todo, a las plantas y animales modificados genéticamente en el laboratorio. El término apareció por primera vez el 16 de junio de 1992, en el New York Times, en una carta al director, firmada por Paul Lewis, profesor de inglés del Colegio Boston, y enviada en respuesta a un artículo de Edmund Andrews, publicado el 13 de junio, que presentaba la patente del primer alimento modificado genéticamente, en este caso, un tomate. Era una patente de la empresa DNA Plant Technology Corporation que, en el grupo dirigido por Pamela Dunsmuir, había insertado en el tomate los genes que dirigían la síntesis de péptidos anticongelantes en el lenguado de invierno. Este pez, de nombre científico Pseudopleuronectes americanus, resiste el frío en su área de distribución de la costa este de Estados Unidos, en el Atlántico Norte. Así se conseguía un tomate resistente al frío, tanto en el campo como luego en el almacenamiento y transporte refrigerados. A este tomate le llamaron Flav Savr.

Consiguieron la patente en 1992, la noticia apareció en el New York Times en junio y provocó la respuesta de Paul Lewis que, en su carta al director, decía:

“Desde que el barón de Mary Shelley liberó de su laboratorio a su creación que mejoraría la especie humana, los científicos no han parado de traer a la vida novedades parecidas. Si ellos quieren vendernos Frankenfoods, quizá es el momento de convocar a los campesinos, prender las antorchas y asaltar el castillo.”

La realidad es que, en estos momentos, el 75% de los alimentos procesados que se consumen en Estados Unidos tienen alguno o varios de las ocho GMO que se comercializan en la actualidad: maíz, soja, alfalfa, remolacha azucarera, colza, algodón, papaya y calabacín.

Precisamente ahora, en las últimas semanas, el salmón gigante transgénico se ha puesto a la venta en Canadá. La empresa que lo comercializa ha declarado que ya ha vendido unas cuatro toneladas y media en filetes. En Estados Unidos también tienen permiso para comercializar este salmón desde 2015, pero todavía no ha llegado al mercado.

Era inevitable que a este salmón se le llamara Frankenfish, y es la primera especie animal GMO que llegará, y ha llegado en Canadá, a nuestra cocina y nuestra mesa.

Y, de nuevo recientemente, Sánchez y Parrott, de la Asociación Gremial ChileBio CropLife, de Santiago de Chile, y de la Universidad de Georgia, respectivamente, han publicado un meta-análisis sobre los trabajos que tratan de los riesgos de las GMO.

Un 5% de los estudios publicados sobre riesgos de plantas transgénicas concluyen que representan algún peligro. En total, son 35 artículos de un total de casi 700. Es curioso que, de esos 35 trabajos, el 43% venga de Italia o el 17% de Egipto y, en cambio, solo uno trate de investigaciones hechas en Estados Unidos, aunque la publicación venga de Australia.

Son investigaciones puntuales con GMO concretas, aunque, cuando llegan a los medios y al público, lo que es típico y habitual, el riesgo para una sola especie se amplia a todos los cultivos de transgénicos.

En general, los estudios vienen de pocos laboratorios y se publican en revistas no muy importantes. Además, presentan problemas metodológicos que invalidan sus conclusiones. Después de 20 años de cultivos comerciales de GMO, los autores del meta-análisis destacan que todavía no se ha publicado ningún trabajo que demuestre efectos peligrosos para la salud humana.

Termino, por ahora, sobre este asunto con la recomendación de repasar el blog de José Miguel Mulet y, ya que parece que hay tantas publicaciones interesantes en los últimos meses sobre las GMO, y lean la entrada titulada “AntiOGM, si no tienes argumentos: invéntalos”.

Vamos a profundizar en la acción de los medios en relación con el síndrome de Frankenstein. Son importantes para difundir la ciencia entre los ciudadanos y crear una cultura científica que ayude a tomar decisiones. En Estados Unidos, Mary Nucci y Robert Kubey, de la Universidad Estatal de Nueva Jersey, han repasado las noticias sobre las GMO en las tres cadenas nacionales de televisión más vistas: ABC, CBS y NBC.

Ya sabemos que la televisión es un medio esencial para difundir noticias con rapidez y a grandes audiencias. Sin embargo, el tratamiento de las GMO en estas tres cadenas es menor y más ligero que en la prensa escrita. Solo se le concede más tiempo en momentos puntuales de crisis. En general, el público sabe poco de las GMO, lo que no impide que, en muchos casos, tenga fuertes convicciones a favor o en contra.

Además, no hay que olvidar que, como escribe José Miguel Mulet, los periodistas aplican un exagerado principio de equidistancia en asuntos, como el de las GMO, que van desde un consenso científico extendido a declaraciones de falsedad manifiesta. Aunque también es cierto que, por lo menos en Estados Unidos, lo que llega de los científicos profesionales al público no influye mucho cuando se forman una opinión, basada más en creencias que en evidencias.

El mismo grupo, liderado por Mary Nucci, también analiza las noticias sobre GMO en la prensa escrita entre 1992 y 2002. Después de repasar cientos de referencias en periódicos y revistas de tirada nacional en Estados Unidos, destacan que el enfoque es muy variado así como el número de noticias, con picos en 1999 y 2000.

Sin embargo, el resultado final es confuso, los debates son continuos, las exageraciones abundan y, en último término, el ciudadano no sabe si las GMO suponen un riesgo o no. Así, un 31% de los consumidores no pueden nombrar un caso concreto sobre los riesgos de las GMO y, algunos, como mucho, recuerdan que es “algo relacionado con el maíz”. En el estudio de Kami Silk y sus colegas, de la Universidad Estatal de Michigan, encuestan a 958 ciudadanos, con 482 mujeres, con edades de 18 a 73 años, y edad media de 29.5 años. El grupo mayor, con 357 voluntarios, no tiene muchos conocimientos sobre las GMO y, también, su respuesta es emocional y tibia. Están a la espera de más información para tomar una decisión. En el otro extremo, otro grupo, con 50 voluntarios, son anti-GMO y las consideran peligrosas, sobre todo porque son parte de nuestros alimentos y las ingerimos. Es más, la mayoría de los encuestados no es consciente de que ya come GMO. Recordar que, en Estados Unidos, el 75% de los alimentos llevan algún GMO. Incluso algunos, quizá muchos, se asustan pues tienen asumido que con los GMO ingerimos “genes”, lo que, creen, es imposible cuando comemos los alimentos de siempre.

El término Frankenfood entró rápidamente en el debate sobre las GMO, siempre con una base psicológica importante en el síndrome de Frankenstein. Evoca profundas respuestas emocionales, como las provocaba la criatura de la novela de Shelley y, sobre todo, la película dirigida por James Whale en 1931. Frankenfood aparece con la incertidumbre que crea la continua polémica sobre las GMO. Es una metáfora que nos ayuda a comprender lo que para muchos supone el peligro de las GMO. Y refleja el miedo que la ciencia y la tecnología provocan en muchas personas y, todavía más, si se considera que la ciencia sobrepasa lo que algunos consideran sus límites. Ese límite es, como en la novela y se repite con las GMO, crear vida.

Además, es un debate que no es fácil simplificar pues, como tantos otros desacuerdos en nuestra complicada sociedad actual, incluye ciencia, política, ideología, salud humana y ambiental, patentes, economía, grandes multinacionales y la opinión pública de una cultura globalizada. Solo con mencionar Frankenfood ya sentimos creencias, emociones e ideología.

Referencias:

Andrews, E.L. 1992. Patents: Keeping ice out of flood that’s frozen. New York Times June 13.

Glass-O’Shea, B. 2011. The history and future of genetically modified crops: Frankenfoods, superweeds, and the developing world. Journal of Food Law and Policy 7: 1-33.

Hightower, R. et al. 1991. Extression of antifreeze proteins in transgenic plants. Plant Molecular Biology 17: 1013-1021.

Maximen, A. 2012. Politics holds back animal engineers. Nature 490: 318-319.

Mazanek, C. 2016. Frankenfoods: Conceptualizing the Anti-GMO argument in the Anthropocene. News Errand’s: The Undergraduate Journal of American Studies 3: 1-12.

McInnery, C. et al. 2004. The flow of scientific knowledge from lab to the lay public. The case of genetically modified food. Science Communication 26: 1-31.

Nucci, M.L. & R. Kubey. 2007. “We begin tonight with fruits and vegetables”. Genetically modified food on the evening news 1980-2003. Science Communication 29: 147-176.

Sánchez, M.A. & W.A. Parrott. 2017. Characterization of scientific studies usually cited as evidence of adverse effects of GM food/feed. Plant Biotechnology Journal DOI: 10.1111/pbi.12798

Shelley, M.W. 2001 (1818). Frankenstein o El moderno Prometeo. Cátedra. Madrid. 356 pp.

Silk, K. et al. 2005. Gene cuisine or Frankenfood? The theory of reasoned action as an audience segmentation strategy for messages about genetically modified foods. Journal of Health Communication 10: 751-767.

Van Ennennaam, A.L. & W.M. Muir. 2011. Transgenic salmon: a final leap to the grocery shelf? Nature Biotechnology 29: 706-710.

Wikipedia. 2016, Síndrome de Frankenstein. 16 febrero.

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

El artículo El síndrome de <i>Frankenstein</i> (o de <i>Frankenfood</i> ) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En #Naukas17 nadie tuvo que hacer cola desde el día anterior para poder conseguir asiento. Ni nadie se quedó fuera… 2017 fue el año de la mudanza al gran Auditorium del Palacio Euskalduna, con más de 2000 plazas. Los días 15 y 16 de septiembre la gente lo llenó para un maratón de ciencia y humor.

José Miguel Viñas: Me río yo del cambio climático

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

El artículo Naukas Bilbao 2017 – José Miguel Viñas: Me río yo del cambio climático se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto del biosistema con la tinción calceína-etidio tras la congelación (células vivas teñidas de verde y muertas de rojo).

Las células madre mesenquimales son células adultas y pluripotentes con morfología fibroblastoide y capacidad de diferenciarse a diversos linajes celulares como condrocitos, osteocitos y adipocitos entre otros. Su uso para el tratamiento de enfermedades de diverso carácter se está incrementando de manera considerable en la última década.

Una de las aplicaciones en las que se están utilizando (todavía en ensayos clínicos) es el tratamiento de la osteoartritis, la cual se caracteriza por una degeneración paulatina del cartílago articular y el tejido circundante. Las últimas investigaciones parecen mostrar que estas células son capaces de regenerar el tejido dañado y cambiar la comunicación circundante del tejido inflamado, pudiendo reducir el dolor causado por esa enfermedad. En el caso de tratar tejidos cartilaginosos, diversas investigaciones han descrito que las células madre derivadas del líquido sinovial poseen características superiores a las extraídas de otros tejidos.

La Unidad de Cirugía Artroscópica (UCA) ubicada en el Hospital Vithas San José de Vitoria-Gasteiz, dirigida por Mikel Sánchez, ha elaborado un andamio o matriz que ha mostrado unas propiedades muy favorables para el cultivo y crecimiento de esas células. La matriz se elabora a partir de plasma rico en plaquetas, líquido sinovial y células madre mesenquimales derivadas del líquido sinovial de un mismo paciente.

La formación de este biosistema es simple y tiene la ventaja de que no necesita del aislamiento celular del líquido sinovial, lo que incrementaría el coste y el tiempo de producción del mismo. Los pacientes con osteoartritis necesitan tratamiento más de una vez durante la enfermedad y se ha demostrado que esas células, con el incremento de la edad del paciente, pierden algunas de sus propiedades beneficiosas. Por ello, la preservación de ese biosistema con las células madre mesenquimales después de su primera extracción podría tener un gran potencial terapéutico para el tratamiento de la osteoartritis en un mismo paciente en el futuro.

Es en ese ámbito donde el grupo NanoBioCel de la Facultad de Farmacia de la UPV/EHU, dirigida por el catedrático José Luis Pedraz, participa. La preservación de diversas células en biomateriales es una nueva línea de investigación impulsada en ese grupo y ha propiciado su colaboración con la UCA para poder preservar ese biosistema para su futuro uso.

Existen diferentes métodos para la preservación de células en biomateriales, pero en NanoBioCel se han especializado en la criopreservación lenta, donde las muestras han de ser tratadas previamente y son congeladas siguiendo un perfil de congelación concreto, permitiendo recuperar su función y características tras su descongelación. El trabajo conjunto de los dos grupos ha propiciado que este innovador estudio para la preservación de una de las terapias celulares más investigadas haya sido posible.

En el trabajo, se han utilizado muestras de diferentes pacientes para realizar la matriz viva y ha sido realizado en pequeña escala. En primer lugar, se demostró que la matriz optimizada por la UCA era la adecuada para la preservación de las células madre mesenquimales.

En una segunda parte del trabajo, se quiso determinar la composición óptima de esa solución y, combinando diferentes moléculas, se obtuvieron diferentes soluciones con notables efectos protectores durante la congelación.

Por último, para poder estar seguros de cuál era la mejor combinación para preservar el biosistema, se realizaron ensayos más específicos para determinar la funcionalidad de las células que se encargarían de reparar los tejidos, confirmando que sus características no se perdían durante su almacenamiento a bajas temperaturas.

Todo apunta, pues, a que con ese biosistema es posible preservar las características beneficiosas de las células y de la matriz en la que se encuentran. Este trabajo abre una nueva puerta para la preservación de las células madre mesenquimales reduciendo tanto el coste como la complejidad de los procesos, dos de los obstáculos que suelen frenar el paso al uso clínico.

Referencia:

Haritz Gurruchaga at al (2017) Cryopreservation of Human Mesenchymal Stem Cells in an Allogeneic Bioscaffold based on Platelet Rich Plasma and Synovial Fluid Scientific Reports doi: 10.1038/s41598-017-16134-6

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

El artículo Cómo criopreservar células madre se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Cuando en 2013 Timothy Treuer, investigador del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Princeton, buscaba una zona en la que un colega le había mencionado que realizaron un experimento 15 años antes, tuvo que volver a pasar una segunda vez para dar con ella. Fue incapaz de ver a la primera la señal de más de dos metros con brillantes letras amarillas que señalaba la zona. Estaba casi oculta por la vegetación. ¿Qué pasó hace dos décadas en ese lugar?

En 1997 un matrimonio de investigadores de la Universidad de Pensilvania, Daniel Janzen y Winnie Hallwachs, se encontraban trabajando como consultores para el Área de Conservación de Guanacaste en Costa Rica que por aquel momento buscaba ser reconocida por la UNESCO. Esta pareja de ecólogos tuvieron una brillante idea: proponer a la empresa de zumos Del Oro que, a cambio de que estos donaran parte de sus terrenos forestales a la futura zona protegida, les dejarían depositar gratuitamente sus restos de materia orgánica en una zona del parque degradada por la sobreexplotación ganadera. Un win-win en toda regla.

Restos de naranjas en Guanacaste. Fuente: Universidad de Princeton

Más de 1000 camiones depositaron 12.000 toneladas de pieles y pulpa de naranja en una zona delimitada de tres hectáreas. La idea era realizar un seguimiento anual de este aporte de materia orgánica pero una empresa rival, TicoFruit, pleiteó contra el acuerdo. El juez consideró que Del Oro estaba contaminando un parque nacional y lo revocó. El área cubierta de restos de naranja cayó en el olvido hasta que en el verano de 2013, cuando Treuer discutía líneas de investigación con Janzen, este mencionó la historia y le dijo que esa zona nunca había sido estudiada a fondo más que para identificar especies por parte de los taxónomos del parque.

Treuer decidió acercarse a echar un vistazo en un viaje que tenía que realizar a Costa Rica y ver si de verdad valía la pena estudiar ese lugar. Lo que se encontró al llegar fue una frondosa vegetación de árboles y lianas que lo cubrían todo, nada que ver con el otro lado de la carretera que constituía la zona control del experimento. Supo inmediatamente que tenía que volver a estudiarlo para cuantificar lo que estaban viendo sus ojos y determinar si realmente el muro verde que tenía delante se debía a los desperdicios depositados allí lustros antes.

El resultado de 12.000 toneladas de restos de naranjas y 16 años de lluvias tropicales. Fuente: Universidad de Princeton

El estudio de biodiversidad y suelo fue realizado recogiendo muestras y analizando las especies tres metros alrededor de transectos de 100 metros que se replicaron en el área de control. Las muestras de suelos fueron combinadas con otras realizadas y analizadas en el año 2000 por una de las co-autoras de la investigación, la Dr. Laura Shanks, cuyos resultados nunca fueron publicados.

Las conclusiones fueron espectaculares. La biodiversidad era tres veces mayor en la zona fertilizada respecto a la zona control y la diferencia de biomasa superficial era del 176 %. El suelo contenía mas riqueza en nutrientes, tanto macro como micro, y las fotografías mostraban que el dosel de copas de arboles era significativamente superior.

Estos datos abren una vía de colaboración entre las industrias alimentarias de la zona que no saben que hacer con sus residuos orgánicos (las opciones son pagar por su incineración o enterramiento) y las áreas de conservación natural dentro de lo que se llama economía circular o de residuo cero.

Al fin y al cabo la mayoría de los problemas ambientales están producidos por industrias que fabrican lo que la gente necesita y es necesaria una mayor colaboración entre estos entes y los gestores de la conservación para que los restos de estas compañías puedan convertirse algo aprovechable.

Estos casos de economía circular exitosa no solo son un win-win para los agentes implicados sino para el resto de la sociedad.

Este post ha sido realizado por Txema Campillo (@Txemacg) y es una colaboración de Naukas con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Referencias:

Treuer, T. L. H, et al. (2017), Low-cost agricultural waste accelerates tropical forest regeneration. Restor Ecol. doi:10.1111/rec.12565

Orange is the new green: How orange peels revived a Costa Rican forest. Servicio de noticias de la Universidad de Princeton.

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Walter Vannini

Michael/Flickr

La programación [1] de ordenadores es pan comido. O eso es lo que los gurús de las habilidades digitales del mundo nos quieren hacer creer. Desde la promesa de la entidad sin ánimo de lucro Code.org de que “¡Cualquiera puede aprender!” hasta el comentario del director ejecutivo de Apple, Tim Cook, de que escribir código es “divertido e interactivo”, el arte y la ciencia de hacer software ahora son tan accesibles como el alfabeto.

Desafortunadamente, este mundo ideal no tiene relación con la realidad. Para empezar, el perfil de la mente de una programadora [2] es bastante raro. Además de ser altamente analíticas y creativas, las desarrolladoras de software necesitan una concentración casi sobrehumana para administrar la complejidad de sus tareas. La atención maníaca al detalle es imprescindible; las chapuzas están verboten [3]. Alcanzar este nivel de concentración requiere un estado mental llamado estar “in the flow” [4], una relación casi simbiótica entre la humana y la máquina que mejora el rendimiento y la motivación.

Programar no es el único trabajo que exige una intensa concentración. Pero nunca escucharás a nadie decir que la neurocirugía es “divertida”, o que la ingeniería estructural es “fácil”. Cuando se trata de la programación, ¿por qué los encargados de diseñar las políticas y los tecnólogos pretenden lo contrario? Por un lado, ayuda a atraer gente al campo en un momento en el que el software (en palabras del capitalista de riesgo Marc Andreessen) está “devorando al mundo”, por lo que, al aumentar la reserva de trabajadores, se mantiene la industria funcionando y los salarios bajo control. Otra razón es que la misma palabra “programación” suena rutinaria y repetitiva, como si hubiera algún tipo de clave que las desarrolladoras apliquen de memoria para resolver cualquier problema. No ayuda que Hollywood haya descrito al ‘programador’ como un pirata informático socialmente cuestionado, que teclea primero y piensa después, inevitablemente blanco y masculino, con el poder de frustrar a los nazis o introducirse en la CIA.

Insistir en el glamur y la diversión de programar es la forma incorrecta de familiarizar a las niñas con la informática. Insulta su inteligencia y planta la noción perniciosa en sus cabezas de que no necesitas disciplina para progresar. Como sabe cualquier persona con una exposición mínima a crear software, tras un minuto de teclear hay una hora de estudio.

Es mejor admitir que programar es complicado, técnica y éticamente. Los ordenadores, por el momento, solo pueden ejecutar órdenes, en diversos grados de sofisticación. De modo que depende de la desarrolladora ser clara: la máquina hace lo que tú dices, no lo que quieres decir. Cada vez se confían más ‘decisiones’ al software, incluidas las de vida o muerte: piensa en automóviles que conducen por sí mismos; o en armas semi-autónomas; o en Facebook y Google haciendo inferencias sobre tu estado civil, psicológico o físico, antes de venderlo al mejor postor. Sin embargo, rara vez interesa a las empresas y a los gobiernos alentarnos a investigar qué ocurre tras estos procesos.

Todas estas situaciones se construyen sobre cimientos exquisitamente técnicos. Pero no podemos reaccionar ante ellas respondiendo preguntas exclusivamente técnicas. La programación no es un detalle que pueda dejarse a las “técnicas” bajo el falso pretexto de que sus elecciones serán “científicamente neutrales”. Las sociedades son demasiado complejas: lo algorítmico es político. La automatización ya ha asestado un golpe a la seguridad laboral de los trabajadores poco cualificados en fábricas y almacenes de todo el mundo. Las oficinistas son las siguientes en la fila. Los gigantes digitales de hoy funcionan con una fracción de las empleadas de los gigantes industriales de ayer, así que la ironía de alentar a más personas a trabajar como programadores es que ellas mismas se están movilizando lentamente para quedarse sin trabajos.

En un mundo cada vez más intrincado y conectado, donde el software desempeña un papel cada vez más importante en la vida cotidiana, es irresponsable hablar de programar como una actividad liviana. El software no es simplemente líneas de código, ni es simplemente técnico. En unos pocos años, entender de programación será una parte indispensable de la ciudadanía activa. La idea de que programar ofrece un camino sin problemas para el progreso social y la mejora personal funciona en beneficio de la creciente tecno-plutocracia que se está aislando tras su propia tecnología.

Sobre el autor: Walter Vannini es consultor e investigador digital y reside en Milán (Italia).

Texto traducido y adaptado por César Tomé López a partir del original publicado por Aeon el 23 de septiembre de 2016 bajo una licencia Creative Commons (CC BY-ND 4.0).

Notas del traductor:

[1] Traducimos “coding” como “programar”, pensando que es mejor y más simple que “codificar” o “escribir código”.

[2] Todas las palabras que hacen referencias de género este texto se traducen en femenino ya que, en definitiva, se refieren a persona o personas. Así, por ejemplo, “programadora” se refiere a “persona programadora”. Solo existe una excepción obligada por el contexto.

[3] “Prohibidas”. En alemán en el original.

[4] Literalmente, “en el flujo”.

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Vivimos en tiempos de magia y hechicería en los que mucha gente cree que el universo, de una u otra forma, tiene voluntad y querencia y atiende a las necesidades y los ruegos de los humanos. Abundan las teorías mágicas sobre vibraciones, cristales, memoria del agua o la capacidad de curar cualquier enfermedad mediante plantas; millones de personas sinceramente creen que llevando un determinado tipo de mineral o tomando agua azucarada según un retorcido y complejo ritual mejorará su salud, su vida, o su suerte. En un mundo en el que la tecnología lleva a cabo prodigios y la ciencia ha avanzado hasta lo inimaginable en la comprensión del cosmos un significativo porcentaje de la población escoge rechazar estos avances y explicaciones para refugiarse en lo místico, lo desconocido y lo ignoto prefiriendo creer que las reglas del Universo son optativas y están sujetas de alguna manera a nuestra voluntad.

Los defensores de las pseudociencias a menudo usan como explicación de sus creencias el rechazo a la arrogancia de la ciencia, la tecnología y la sociedad a la que pertenecen. En su discurso el conocimiento de la medicina, la ingeniería o la física son insuficientes para explicar por completo el cosmos, pero aun así se arrogan ser la única explicación. En las justificaciones de la efectividad de una pseudoterapia o en la explicación de complejas conspiraciones como los chemtrails siempre hay un elemento de desconfianza y rechazo a lo que se presenta como una aplastante maquinaria tecnocientífica asociada a mecanismos sociales y políticos opresivos. Para sus partidarios las teorías alternativas que subyacen bajo terapias ancestrales o naturales o bajo prácticas pseudomágicas como el uso de cristales, colores o Flores de Bach son teorías de la liberación: un modo de resistirse a la aplastante conformidad de la sociedad, un sustrato teórico para la oposición y la revolución contra una sociedad tiránica que rechaza al disidente y aplasta las alternativas. En su mente los defensores de la magia forman parte de la resistencia contra la opresión.

Y sin embargo cuando se analizan sus argumentos en realidad lo que subyace es justo lo contrario: una especie de retorcida sensación de superioridad moral sobre los ‘pobres creyentes’ que aceptan las explicaciones de la ciencia. Los antivacunas se consideran víctimas de la perversa industria farmacéutica, y no les falta razón cuando denuncian la existencia de abusos en ciertas compañías y circunstancias. Pero cuando rechazan vacunar a sus hijos porque temen efectos secundarios graves su actitud es de superioridad: yo conozco algo que tú no sabes, y por tanto estoy más capacitado que tú para tomar decisiones. Lo mismo ocurre con los defensores de la sensibilidad química múltiple, la alergia a las ondas electromagnéticas, los chemtrails o la homeopatía: una buena parte de sus razonamientos destilan la superioridad del que desconfía de la ‘versión oficial’, una especie de ‘cuñadismo científico’ que desprecia la explicación estándar porque él mismo está por encima y sabe más.

En muchas ocasiones esta arrogancia está acompañada de una actitud francamente aprovechada que consiste en usar las ventajas de la explicación ‘oficial’ pero sin asumir los costes. Un ejemplo está en los antivacunas, cuyos hijos están protegidos por la inmunidad grupal proporcionada por los hijos de los demás que sí están vacunados y que según la ideología ‘anti’ corren por tanto con los riesgos. A menudo los tratamientos homeopáticos que acompañan a una terapia ‘convencional’ son los únicos que sus defensores recuerdan cuando se produce una curación, que achacan al agua azucarada olvidando convenientemente el medicamento alopático.

Los creyentes en las explicaciones alternativas no son por tanto oprimidos miembros de la resistencia que luchan contra la aplastante persecución de una maquinaria implacable, sino convencidos de su propia virtud que piensan estar en un plano superior de conocimiento y consciencia. No se trata de denunciar la arrogancia ajena sino de ejercer la propia, convencidos de que su conocimiento es superior al de los demás y de que su razón está por encima de la ajena. Buena es la crítica, el escepticismo y la desconfianza; nadie tiene por qué aceptar religiosamente explicaciones o conocimientos., Pero mucho ojo cuando esa sana desconfianza se convierte en celo proselitista y arrogante, porque nada ciega más a las personas que la fe en su propia superioridad: una trampa en la que resulta demasiado fácil caer.

Sobre el autor: José Cervera (@Retiario) es periodista especializado en ciencia y tecnología y da clases de periodismo digital.

El artículo Pseudociencia y arrogancia se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Si a la pregunta de cómo nacen las estrellas masivas alguien dijese que una forma de averiguarlo sería estudiando el metanol, ese alcohol que puede conseguir que te quedes ciego si tomas una bebida alcohólica destilada de aquella manera, diríamos probablemente que no coordina demasiado bien. Salvo que supiésemos del último resultado de Boy Lankhaar, de la Universidad Tecnológica Chalmers (Suecia) y sus colaboradores, claro.

Imagen: Wolfgang Steffen/Boy Lankhaar et al. (2018)

Durante el último medio siglo se han descubierto muchas moléculas en el espacio. Utilizando radiotelescopios los astrónomos han podido, con la ayuda de estas moléculas, investigar lo que sucede en las oscuras y densas nubes donde nacen nuevas estrellas y planetas.

Los científicos pueden medir la temperatura, la presión y los movimientos del gas cuando estudian la firma (las señales características) de las moléculas en los datos que detectan. Pero especialmente donde nacen las estrellas más masivas hay otra variable importante que es más difícil de medir: los campos magnéticos.

El uso de mediciones de metanol (CH3OH) en el espacio para investigar los campos magnéticos se sugirió hace muchas décadas. En el gas denso que rodea a muchas estrellas recién nacidas, las moléculas de metanol brillan intensamente como láseres de microondas, los llamados máseres, naturales. Las señales que podemos medir de los máseres de metanol son fuertes y emitidas a frecuencias muy específicas. Debido a su ocurrencia en las partes más densas de las regiones de formación de estrellas, los máseres son la principal fuente de mediciones de fuerza y morfología del campo magnético alrededor de estrellas en formación.

Los primeros intentos de medir las propiedades magnéticas del metanol en condiciones de laboratorio, algo necesario para poder interpretar las señales espaciales, no han tenido todo el éxito esperado. Por ello Lankhaar y sus colegas decidieron construir un modelo químico teórico, a partir de primeros principios, asegurándose de que fuera consistente tanto con la teoría anterior como con las mediciones de laboratorio disponibles.

Este modelo arrojan unos nuevos resultados, que incluyen la compleja estructura hiperfina debida a la rotación interna de la molécula, que abren nuevas posibilidades para comprender los campos magnéticos en el universo a base de estudiar las señales del metanol en las regiones en las que se están formando estrellas.

Estos resultados también muestran cómo la química teórica puede ayudar a resolver los problemas en astroquímica. Se requieren cálculos teóricos sumamente detallados para poner de manifiesto en qué señales se traduce la complejidad molecular, y necesitamos esta traducción para interpretar las medidas muy precisas que hacemos con los mejores radiotelescopios actuales. Es en cierto modo paradójico que se necesiten expertos en la muy planetaria ciencia química en sus aspectos más teóricos para conseguir nuevos descubrimientos futuros sobre la formación de las estrellas.

Referencia:

Boy Lankhaar et al (2018) Characterization of methanol as a magnetic field tracer in star-forming regions Nature Astronomy doi: 10.1038/s41550-017-0341-8

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

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

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Athanasius Kircher (1602-1680) fue uno de los científicos más importantes de la época barroca. Él y sus cinco hermanas y hermanos ingresaron en diversas órdenes religiosas, ya que la familia era demasiado pobre para costearles los estudios. Él fue ordenado sacerdote jesuita en 1628, en cuyas instituciones se formó en humanidades, ciencias naturales y matemáticas, lenguas clásicas y filosofía, entre otras.

Estudió e investigó en campos tan diversos como la vulcanología, el chino, el magnetismo o una posible escritura universal. Tenía reputación como experto en resolver jeroglíficos, en parte por su conocimiento de la lengua copta. Tal era su fama que el alquimista Georgius Barschius, uno de los primeros propietarios del famoso Manuscrito Voynich, le escribió en varias ocasiones para que intentara descifrarlo, aunque no tuvo ningún éxito.

A lo largo de su obra describió diferentes artilugios e inventó varias máquinas, con éxito diverso. El Organum Mathematicum fue precisamente uno de sus inventos: fue descrito completamente en el monumental y póstumo Organum Mathematicum : Libris IX Explicatum (1668) escrito por Gaspar Schott (1608-1666), ayudante del jesuita.

Era un dispositivo diseñado para ayudar a realizar cálculos matemáticos y de otro tipo. Se inspiró en otros instrumentos como el ábaco de Napier, algunos almanaques y su propia Arca Musarithmica. –dispositivo inventado por el jesuita para componer música eclesiástica: a través de simples técnicas combinatorias era capaz de producir millones de piezas de música polifónica en cuatro partes–.

El Organum Mathematicum de Athanasius Kircher ilustrado en el libro Organum Mathematicum de Gaspar Schott (1668). Imagen: Wikimedia Commons.

El Organum Mathematicum era una especie de caja, un cofre de madera divido en nueve o más compartimentos, cada uno de los cuales contenía unas varillas de madera –Kircher las llamaba tariffa– que ayudaban a realizar diferentes cálculos de matemáticas y otras ciencias o artes.

Como hemos comentado, cada compartimento estaba dedicado a un tema: aritmética, geometría, fortificaciones, cronología, orografía, astronomía, astrología, esteganografía y música. Y, a su vez, cada uno de ellos contenía unas veinticuatro varillas de madera –coloreadas en su parte superior y en forma triangular– con definiciones e información sobre el tema correspondiente.

Las varillas aritméticas eran capaces de realizar la multiplicación de números de varios dígitos y divisiones; las geométricas ayudaban a determinar alturas; las de fortificaciones apoyaban el diseño de planos de baluartes; las varillas de la sección de cronología podían usarse para determinar las fechas de festividades eclesiásticas como la Pascua; las correspondientes al compartimento de orografía contenían la información necesaria para construir relojes de sol; las de la sección de astronomía proporcionaban, para cada día del año, información sobre la duración del día y la noche, los horarios de salida y puesta del sol y la duración de los crepúsculos matutino y vespertino –todo ello basado en mediciones tomadas a 48 grados de latitud (Viena) –; las de astrología contenían tablas describiendo los movimientos de los planetas, la constelación Draco y también daba interpretaciones astrológicas de los doces signos del zodiaco; las de esteganografía se usaban para encriptar y descifrar textos –usando un cifrado de transposición cíclica basado en una palabra clave–; finalmente, en el compartimento de música, las varillas ayudaban a personas sin formación a componer música eclesiástica, de la misma manera que en su Arca Musarithmica –contenían conjuntos de frases que podían combinarse aleatoriamente para componer versos acordes a la música y produciendo millones de himnos. En las referencias 4, 5 y 6 se dan ejemplos de composiciones musicales usando esta máquina–.

Para usar el Organum Mathematicum se tomaban los listones correspondientes al tema elegido, y se reordenaban para efectuar la operación requerida. Por ejemplo, en el de aritmética, para multiplicar 74 por 8, se elegía la varilla negra del compartimiento de aritmética y se colocaba junto a los listones numerados 7 y 4. La octava línea de la varilla de punta negra devolvía el producto deseado.

Organum Mathematicum en el Museo Galileo en Florencia (Italia). Imagen ´compuesta a partir de dos extraídas de Wikimedia Commons.

El Organum Mathematicum servía para componer música de manera automática, para efectuar operaciones… era una pequeña enciclopedia portátil, un sistema global de organización del conocimiento, un ancestro de nuestros modernos ordenadores.

Más información:

1. Organum Mathematicum, Museo virtual Galileo

2. Das Organum mathematicum aus München

3. The Organum Mathematicum: A 17th Century Computer, Neatorama, 2015

4. Jim Bumgardner, Kircher’s Mechanical Composer: A Software Implementation, Crazy Dad

5. Organum Mathematicum, Crazy Dad, 2006

6. Christophe Robert, A. Kircher : Organum Mathematicum – Mode d’emploi, MusicAlgo, 2017

7. Wikipedia

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

El artículo El <i>Organum Mathematicum</i>: una enciclopedia portátil se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Las características básicas del pigmento respiratorio de un mismo individuo pueden experimentar importantes variaciones como consecuencia de la acción de varios agentes moduladores. La más importante de esas modulaciones es la conocida como efecto Bohr, pero no es la única.

El efecto Bohr

El efecto Bohr se llama así por Christian Bohr, padre de los Bohr más famosos, Niels (físico) y Harald (matemático) Bohr .

El efecto Bohr lo experimentan algunos pigmentos respiratorios y consiste en una reducción de la afinidad por efecto de la concentración de CO2 o de H+ en la sangre. En términos gráficos se puede decir que la elevación de la concentración de protones y de CO2 sanguíneos provoca un desplazamiento de la curva de disociación del pigmento hacia la derecha. El efecto fue dado a conocer en 1904 por un trío encabezado por Christian Bohr del que formaba parte August Krogh, quien posteriormente recibiría el premio Nobel de Fisiología por otros hallazgos muy relevantes en fisiología respiratoria.

Hoy sabemos que el CO2 ejerce un efecto doble sobre la afinidad del pigmento. Hay por un lado un efecto directo, ya que se puede combinar con el pigmento y funcionar como modulador alostérico. Y por otro lado, al disolverse en el plasma sanguíneo una parte del CO2 reacciona con el agua para dar iones bicarbonato, iones carbonato y protones. Y esos protones, al combinarse con el pigmento, actúan también como moduladores alostéricos. En ambos casos aumenta la dificultad para que el pigmento y el O2 se unan, o lo que es lo mismo, se reduce su afinidad. Por otra parte, la concentración de protones en la sangre se puede elevar no sólo al aumentar la de CO2 sino también por otras causas. En los vertebrados, cuando la musculatura esquelética realiza un ejercicio físico intenso no es raro que se produzca lactato, que pasa a la sangre para ser reciclado posteriormente en el hígado; pues bien, ese ácido láctico es también una fuente de protones que puede, a su vez, reducir la afinidad de la hemoglobina.

El efecto Bohr amplía la descarga de oxígeno del pigmento y se cree que esa es la razón por la que se ha seleccionado en ciertas especies. Para entender de dónde viene la ventaja que reporta hay que pensar que la sangre, al salir del órgano respiratorio, va cargada de oxígeno, contiene muy poco CO2 y su pH es relativamente alto. Al llegar a los tejidos el oxígeno pasa de los capilares a las células y, a la vez, el CO2 sale de estas y pasa a la sangre. CO2 y protones se combinan con la hemoglobina y la afinidad de esta por el O2 disminuye. Como consecuencia, se facilita la liberación de más oxígeno, por lo que su transferencia a las células resulta favorecida.

En una ballena jorobada (“Megaptera novaeangliae”), uno de los animales más grandes del planeta, el efecto Bohr tiene una magnitud similar a la que tiene en el conejillo de indias.

El efecto Bohr no se produce en todos los pigmentos y su magnitud es muy variable, seguramente porque las circunstancias de cada especie son también distintas. En mamíferos, el tamaño del animal, por ejemplo, influye: cuanto más pequeño es el animal y, por lo tanto, mayor es su tasa metabólica, el efecto es de mayor intensidad. Tortugas, lagartos y serpientes experimentan un efecto Bohr de menor magnitud que los mamíferos, pero en los cocodrilos es muy intenso. Se cree que ese intenso efecto ayuda a los cocodrilos a ahogar a sus presas bajo el agua: al atraparlas y sumergirlas ha de dejar de respirar, por lo que su única fuente de O2 es la sangre; y su liberación hacia las células se ve favorecida por tal efecto.

El efecto Root

Algunas especies de peces, teleósteos principalmente, tienen más de un tipo de hemoglobina en su sangre; se denominan isoformas. Unas son muy sensibles a la concentración de CO2 y a la de protones, y las otras no. La peculiaridad de las sensibles consiste en que experimentan una pérdida de su capacidad para combinarse con el O2 no solo porque disminuya su afinidad, sino porque se reduce de forma importante su capacidad de oxígeno o capacidad de carga. A ese fenómeno se le denomina efecto Root, por el nombre de su descubridor1.

Gracias al efecto Root las especies que lo experimentan elevan la tensión parcial de oxígeno en el entorno de dos órganos, la vejiga natatoria y los ojos. La acidificación de la sangre en esos entornos provoca que una parte importante del oxígeno pase a estar en forma disuelta. Aumenta así la tO2 en ese entorno y, como consecuencia de ello, el O2 disuelto pasa al interior de la vejiga o de los globos oculares. De ese modo pueden aumentar el contenido gaseoso de la vejiga natatoria y actuar sobre la flotabilidad. Y en lo relativo a los globos oculares, la retina de algunos peces necesita altas tensiones parciales de oxígeno para funcionar correctamente.

Las isoformas insensibles, por su parte, son una especie de seguro anti-asfixia: sin ellas podría ocurrir que un exceso de CO2 y H+ en sangre por efecto de una actividad física muy intensa provocase una pérdida de la capacidad del pigmento para captar O2 del exterior tal que llegase incluso a asfixiarse.

Moduladores orgánicos

La afinidad de la hemoglobina de muchos vertebrados varía en función de la concentración de ciertas sustancias orgánicas fosfatadas. En mamíferos (seres humanos, caballos, perros, o ratas) se trata del 2,3-bifosfoglicerato (2,3-DPG), en aves es el inositol pentafosfato (IIP) y en peces es el adenosina trifosfato (ATP) (predominante en salmónidos, tiburones y rayas) y el guanosina trifosfato (GTP) (predominante en anguilas, carpas y carpas doradas). Esas sustancias se encuentran en el interior de los eritrocitos, puesto que son productos de su metabolismo, y se combinan de forma reversible con el pigmento reduciendo su afinidad. La reducción de la afinidad no se limita, como ocurría con la provocada por la acidificación y el CO2 propios del efecto Bohr, a la sangre que se encuentra en los tejidos, sino que es un efecto permanente, ya que se encuentran en el interior de los glóbulos rojos en todo momento.

Al parecer, la concentración de los moduladores orgánicos citados aumenta en el interior de los eritrocitos en respuesta a condiciones de hipoxia (ya sea de origen ambiental o por razones patológicas), lo que facilita la descarga de O2 a los tejidos; sin embargo, también dificulta su captación desde el órgano respiratorio, aunque el balance neto de estos efectos favorece el suministro de oxígeno a los tejidos en esas condiciones.

Temperatura

La elevación de la temperatura provoca un desplazamiento de la curva de disociación del pigmento hacia la derecha y, por lo tanto, un descenso de su afinidad por el O2. Quiere esto decir que a igualdad de tO2, el pigmento contiene menos oxígeno a altas que a bajas temperaturas. Por lo tanto, un aumento de temperatura facilita la descarga de O2 del pigmento. Las consecuencias prácticas de este efecto térmico son evidentes; los aumentos de temperatura -incluso los que ocurren localmente en tejidos especialmente activos de animales homeotermos- están asociados a una mayor actividad metabólica, de manera que al facilitarse la descarga por efecto térmico, se favorece el suministro de oxígeno a las células que más lo necesitan o cuando lo necesitan en mayor medida.

Fuentes:

Richard W. Hill, Gordon A. Wyse & Margaret Anderson (2004): Animal Physiology. Sinauer Associates, Sunderland

Knut Schmidt-Nielsen (1997): Animal Physiology. Adaptation and Environment. Cambridge University Press; Cambridge

Lauralee Sherwood, Hillar Klandorf & Paul H. Yancey (2005): Animal Physiology: from genes to organisms. Brooks/Cole, Belmont.

Nota:

1 Según algunos autores el efecto Root no es sino un fuerte efecto Bohr.

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

El artículo Sistemas respiratorios: moduladores de la afinidad de los pigmentos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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No existe tecnología que pueda conseguir que un motor genere la fuerza suficiente como para llevar a una nave a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, mucho menos igualarla.

La segunda ley de Newton establece que la aceleración de un objeto es inversamente proporcional a la masa del objeto. Cuanto mayor sea la masa de un objeto, menor será su aceleración si se le aplica una fuerza neta dada. A veces se llama masa inercial, para enfatizar que mide la inercia, esto es, la resistencia a alterar el estado de movimiento o reposo del objeto. En otras palabras, la masa es una propiedad de los objetos que se opone a la aceleración cuando se aplica una fuerza. Todo esto se reúne en una expresión tan simple como F = m·a., donde F es la fuerza neta que actúa sobre el objeto, m es la masa (inercial) y a la aceleración resultante.

A partir de la segunda ley de Newton podemos afirmar que una fuerza constante producirá una aceleración constante. Por tanto, si una vez que un objeto se está moviendo, se le continúa empujando con la misma fuerza, seguirá acelerándose, yendo más y más rápido. Y, según la fórmula de Newton, no existe límite a la velocidad que puede alcanzar.

Pero esto es inconsistente con la teoría de la relatividad, que impone un límite de velocidad para objetos en el espacio de c = 299.792.458 m/s, la velocidad de la luz en el vacío. Hay que alterar pues la expresión de la segunda ley de Newton para que tenga en cuenta este hecho.

Einstein lo hizo afirmando que m, la masa inercial, no permanece constante sino que aumenta a medida que aumenta la velocidad, un hecho que se observa experimentalmente, por ejemplo, en partículas elementales a alta velocidad.

Si la masa inercial aumenta con la velocidad eso quiere decir que se requiere cada vez más fuerza para conseguir la misma aceleración, y finalmente haría falta una fuerza infinita para intentar alcanzar la velocidad de la luz. Einstein dedujo de los dos postulados de la teoría de la invariancia que la inercia de un objeto en movimiento aumenta con la velocidad, y lo hace de forma completamente análoga a la que empleó para la dilatación del tiempo. Como cabía esperar, llega a una expresión equivalente a la que encontró para el tiempo: mm = me/√(1-v2/c2), donde mm es la masa del objeto en movimiento relativo, y me es la masa del mismo objeto antes de que empiece a moverse, estático. Muy a menudo a me se la llama masa en reposo.

De forma similar a nuestro análisis de la expresión para los intervalos de tiempo, encontramos que, a medida que aumenta la velocidad de un objeto, la masa observada a partir de un marco de referencia estacionario también aumenta. Alcanzará una masa infinita (o indefinida) si alcanza la velocidad de la luz. Esta es otra razón por la cual no puede hacerse que algo que posea masa alcance la velocidad de la luz; requeriría, como decíamos antes, aplicar una fuerza infinita para acelerarla a esa velocidad.

Por el mismo argumento, los objetos que sí se mueven a la velocidad de la luz, como la luz misma, deben tener masa en reposo cero. Siguiendo el resultado de Einstein de que la masa de un objeto aumenta cuando está en movimiento en relación con un observador estacionario, la ecuación de Newton que relaciona la fuerza y la aceleración puede escribirse como una ley más general de la sigiente forma: F = me·a /√(1-v2/c2).

Démonos cuenta de que para velocidades muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz, como las de nuestro mundo ordinario, esta fórmula se convierte de forma continua en F = m·a. De nuevo vemos que la física de Einstein no es una ruptura con la de Newton, sino una continuación de la misma.

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

El artículo La relatividad de la masa se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Quedan dos minutos para medianoche en el Reloj del Apocalipsis (Foto: Bulletin of the Atomic Scientists)

“El fracaso de los líderes mundiales para hacer frente a las amenazas para el futuro de la humanidad es lamentable”. Así, sin delicadeza ni paños calientes, comenzaba el comunicado anual del Bulletin of the Atomic Scientists en el que nos avisa de cuánto tiempo falta en el Reloj del Apocalipsis para que llegue la medianoche que simboliza el fin del mundo. Dos minutos, aseguran, lo más cerca que hemos estado nunca de causar nuestra propia destrucción.

Este reloj del Apocalipsis nació en 1947, en plena Guerra Fría, como una metáfora visual de lo cerca que estaba el desastre de la Destrucción Mutua Asegurada. Los autores, miembros del Comité de Seguridad del Bulletin, situaron el minutero a 7 minutos de la medianoche.

Aunque la aguja ha avanzado y retrocedido desde entonces, solamente una vez habíamos estado tan cerca del final: fue en 1953, cuando Estados Unidos desarrolló la bomba de hidrógeno, un arma mucho más poderosa que cualquier otra bomba nuclear creada hasta el momento. En octubre de 1952, EEUU ponía a prueba su primer artefacto termonuclear, borrando completamente del mapa un islote del Pacífico en el proceso, y nueve meses después los soviéticos hacían lo mismo con su propia bomba H. “Las manecillas del reloj del Final se han movido de nuevo. Unas oscilaciones más del péndulo y de Chicago a Moscú, las explosiones nucleares traerán la medianoche a Occidente”.

Han pasado 65 años y volvemos a estar a esas pocas oscilaciones de cargárnoslo todo. Sin la tensión de la Guerra Fría y de sus superpotencias apuntándose directa y mutuamente a la cabeza con misiles nucleares, ¿cómo hemos llegado hasta aquí? La respuesta es compleja, y igual que lo es el mundo en comparación con cómo era hace unas cuantas décadas.

La guerra nuclear está a un error de distancia

Por un lado, sigue existiendo una amenaza nuclear latente en la que ya no hay solamente dos jugadores involucrados. Los autores del reloj señalan el progreso nuclear de Corea del Norte en 2017 como un aumento del riesgo para la propia Corea, los países de la región y Estados Unidos.

Por otro, existe un riesgo nuevo añadido: que las armas nucleares terminen utilizándose por accidente o por un fallo de cálculo. La retórica matona, ostentosa y provocadora de ambos bandos hace temer que un mal movimiento termine desencadenando un ataque no planeado por puro accidente.

Claro que no es solo Corea la que nos pone nuclearmente nerviosos: Estados Unidos y Rusia continúan enfrentados, haciendo ejercicios militares en las fronteras de la OTAN, ignorando los tratados nucleares, aumentando sus arsenales y evitando las negociaciones para el control de armas. Por primera vez en muchos años, no hay actualmente en marcha negociaciones para el control de armas nucleares entre Rusia y Estados Unidos.

Las tensiones en el Mar de China entre China y Estados Unidos han aumentado, las relaciones diplomáticas entre ambos países han demostrado ser insuficientes para restablecer una situación segura; Pakistán e India siguen aumentando el tamaño de sus arsenales nucleares, que ahora son más grandes que nunca, y en Oriente Medio, la incertidumbre sobre el avance nuclear de Irán solo suman más oscuridad a un panorama que pinta negro.

Tan negro que cuando la Campaña Internacional para la Abolición de las Armas Nucleares obtuvo el Nobel de la Paz 2017, para muchos fue interpretado como un gesto de apoyo y también de frustración por los escasos y lentos progresos realizados hasta ahora por tantos países.

Trump desanda lo andado contra el cambio climático

El segundo argumento de los científicos nucleares para declarar inminente el fin del mundo es un guantazo a mano abierta a la administración de Donald Trump: el cambio climático y una respuesta insuficiente. Esta amenaza global avanza imparable y no parecemos saber o querer hacer algo para detenerla.

“El año pasado, el gobierno de EEUU llevó a cabo políticas poco inteligentes e ineficaces en materia del cambio climático, cumpliendo la promesa de descarrilar las políticas climáticas previas. La administración Trump, que incluye negacionistas climáticos declarados en posiciones de mando, ha anunciado su intención de retirarse del Acuerdo de París. En su prisa por desmantelar políticas energéticas y climáticas racionales, el gobierno ha ignorado análisis económicos bien fundamentados en datos científicos”, denuncian los científicos.

Desconfianza en la información, el conocimiento y los datos

El desprecio de la administración Trump por los datos y las evidencias, sumado un clima general de incertidumbre tecnológica, forman el tercer punto del informe, quizá el más importante porque apela al efecto directo sobre todos nosotros del entorno de información/desinformación en el que estamos envueltos: “El Comité de Ciencia y Seguridad está profundamente preocupado por la pérdida de confianza en las instituciones políticas, los medios, la ciencia y los propios datos, una pérdida que la propia tecnología de la información ha alentado”.

La democracia, siguen los autores, depende en definitiva de que un electorado bien informado tome decisiones racionales sobre políticas públicas, incluidas aquellas que afectan al armamento y desarme nuclear, el cambio climático y otras amenazas globales.

Cómo detectar si una noticia es falsa. (Fuente: International Federation of Library Associations and Institutions)

Pero eso está en peligro, amenazado por intentos de interferir en procesos electorales a través de sofisticadas operaciones de hackeo, dispersión de desinformación a través de las redes, descrédito del conocimiento y los datos empíricos… “Mientras, los líderes de las corporaciones que dominan la información, incluidos los medios de comunicación pero también compañías como Facebook o Google, están siendo demasiado lentos en la adopción de protocolos que prevengan el mal uso de sus servicios y así proteger a los ciudadanos de la desinformación”.

“Hacer un mundo más sano, y más cuerdo”

Por todas estas razones, el reloj ha avanzado 30 segundos y si en año 2017 nos encontrábamos a 2 minutos y medio del desastre, ahora son solo 2 minutos. Sin embargo, hay una nota de esperanza en todo esto: ya estuvimos aquí una vez y conseguimos volver atrás.

La humanidad creó los caminos hacia el apocalipsis, así que también puede eliminarlos, nos animan los científicos, que además de leerle la cartilla a los políticos, apelan a nuestra responsabilidad y poder ciudadano para forzar un cambio que ya es urgente.

“El mundo ha visto la amenaza que supone el mal uso de la tecnología de información, y ha sido testigo de lo vulnerable que es la democracia ante la desinformación. Pero hay un lado positivo en el abuso de las redes sociales: los líderes reaccionan cuando los ciudadanos insisten en que lo hagan, así que lo ciudadanos pueden usar ese poder que les da internet para mejorar las perspectivas a largo plazo para sus hijos y nietos. Pueden insistir en los datos y descartar los disparates. Pueden exigir medidas que reduzcan las amenazas para la existencia que son la guerra nuclear y el cambio climático descontrolado. Pueden utilizar esta oportunidad para hacer un mundo más sano, y más cuerdo”.

Sobre la autora: Rocío Pérez Benavente (@galatea128) es periodista

El artículo Es el fin del mundo tal y como lo conocemos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En 1921 John Augustus Larson, estudiante de medicina y miembro del Departamento de Policía de Berkeley (California, EEUU), inventó el polígrafo, también conocido como detector de mentiras. Se trata de un instrumento que registra variables fisiológicas tales como presión arterial, frecuencia cardiaca, frecuencia respiratoria y conductancia de la piel (relacionada esta última con la sudoración) mientras una persona se encuentra respondiendo a las preguntas que se le hacen para poner a prueba su sinceridad. El recurso a este instrumento se basa en el supuesto de que al mentir, el registro combinado de las variables citadas ofrece un perfil característico, y ello permitiría detectar las mentiras dichas por la persona investigada. En la actualidad los polígrafos son utilizados en más de noventa países por diferentes entidades y con distintos propósitos: servicios de inteligencia y seguridad en investigaciones, tribunales de justicia para obtener pruebas, y empresas para contratar empleados.

Sin embargo, su eficacia no cuenta con pruebas consistentes que respalden su uso. Varios de los supuestos teóricos en que se basa no han podido verificarse experimentalmente o han sido, incluso, refutados. No se ha encontrado ningún patrón común en las respuestas fisiológicas de las personas cuando se inclinan por una u otra opción, mentir o decir la verdad; y ni siquiera se ha podido comprobar que todas las personas respondan de forma diferenciada en uno y otro caso. Por todo ello, el uso del polígrafo ha concitado el rechazo de buena parte de la comunidad científica.

Dada la gran oposición que provoca su uso y la utilidad que podría tener el disponer de una tecnología realmente válida para detectar mentiras, no es extraño que se estén barajando alternativas. Es el caso de la Truthful Brain Corporation, una empresa que se ha propuesto conseguir que el sistema judicial norteamericano incorpore la utilización de imágenes obtenidas por resonancia magnética funcional (IRMf) como técnica para la detección de mentiras en los juicios.

La IRMf se utiliza para obtener imágenes que muestran la actividad de diferentes regiones encefálicas cuando la persona examinada se encuentra realizando una tarea, que puede ser manual o intelectual. Se basa en que la hemoglobina oxigenada y la desoxigenada tienen diferentes características magnéticas (la desoxigenada se comporta como un microimán) y que al activarse una región encefálica se producen cambios en la proporción de las dos formas de hemoglobina como consecuencia de la mayor afluencia de sangre y consumo de oxígeno por las regiones más activas. La técnica permite localizar las zonas que reciben un mayor flujo sanguíneo.

Truthfull Brain Corporation esgrime a favor de sus pretensiones las investigaciones científicas que avalan la hipótesis de que la IRMf sirve para detectar mentiras. El problema es que esas investigaciones se han hecho en un único laboratorio y haría falta que, para tener mayor credibilidad, sus conclusiones fuesen corroboradas por otros equipos de investigación. Y por otro lado, ni siquiera ese requisito sería quizás suficiente. Porque una cosa es mentir en condiciones experimentales acerca de cuestiones relativamente triviales, y otra muy diferente es hacerlo cuando se encuentra uno sometido a juicio acusado de haber cometido un delito grave.

Es demasiado pronto para saber si las imágenes obtenidas mediante resonancia magnética funcional se harán un hueco en los sistemas judiciales. No es descartable que eso llegue a ocurrir, pero si así fuera, seguramente no se tratará de la prueba que determine el resultado de un proceso, sino que servirá para, junto con otros elementos de juicio, llegar a un veredicto mejor fundamentado. No necesitaría demasiados méritos para superar a los “detectores de mentiras” que se usan hoy.

El artículo Detectores de mentiras de ayer, hoy y mañana se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En #Naukas17 nadie tuvo que hacer cola desde el día anterior para poder conseguir asiento. Ni nadie se quedó fuera… 2017 fue el año de la mudanza al gran Auditorium del Palacio Euskalduna, con más de 2000 plazas. Los días 15 y 16 de septiembre la gente lo llenó para un maratón de ciencia y humor.

Hay muchas ramas de la ciencia que son interesantísimas, pero pocas pueden aspirar al título de ser la leche como la física de la materia condensada. Calderón y Valenzuela, investigadoras del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid-CSIC, lo explican.

María José Calderón y Belén Valenzuela: Esta física es la leche

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

El artículo Naukas Bilbao 2017 – María José Calderón y Belén Valenzuela: Esta física es la leche se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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