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María Encarnación Blanco Aurreko mendeko bigarren erdialdean iraultza handia bizi izan zen biologian. Aurrerapen teknologiko eta zientifiko handiak egin ziren (adibide ezagunena dugu DNAren helize bikoitzaren aurkikuntza), eta erredukzionismoa biologiaren arau bihurtu zen, organismo konplexuak deskonposatzen hasi baitziren haiek osatzen dituzten zatiak bakarka aztertzeko. Ondorioz, biologia molekularra asko hedatu zen. Baina, azkeneko urteetan, neurri batean esperimentala eta neurri batean filosofikoa den beste norabide-aldaketa bat ari da gertatzen biologian, sistemaren ikuspegi holistiko edo integral baterantz, osagai indibidual guztien multzoa eta haien arteko elkarrekintzak aztergai bihurtuta.

Aristotelesen esanetan, osotasuna zatien batura baino gehiago da. Aurreko mendeko ikuspegi erredukzionistaren eta gaur egungo sistemen biologiaren arteko desberdintasun horiek alderatu daitezke jakintsu itsuen eta elefantearen kondaira indiarrarekin, arazo ezezagun batetara ikuspegi indibidual edo murriztu batetik gerturatzeak berekin dakartzan mugak islatzen baititu.

1. irudia. From The Heath readers by grades liburuko ilustrazioa, D.C. Heath and Company (Boston), 1907. (Iturria: Wikimedia Commons)

Kondaira horretan, inoiz elefante bat ikusi ez duten sei jakintsu itsuk elefante baten bila joan eta ukitzea erabakitzen dute, animaliaren irudi mental bat egiteko. Lehenengoa, elefantearengana gerturatzen denean, estropezu egin eta animaliaren saihetsaren kontra erortzen da. Esperientzia horretatik ondorioztatzen du elefanteak lokatzezko pareta baten antzekoa izan behar duela. Bigarren jakintsuak elefantearen hortza ukitzen du, eta haren forma borobil eta zorrotzetik ondorioztatzen du elefanteak lantza baten antzekoa izan behar duela. Modu bertsuan, gainerako lau jakintsuek elefantearen tronpa, buztana, hanka bat eta belarri bat ukituta erabakitzen dute, hurrenez hurren, ezagutzen ez zuten animalia horrek suge, soka, zuhaitz-enbor edo abaniko baten antza izango duela. Pentsatzen dutenari buruz eztabaidatzean ez dira ados jartzen elefantearen formaren inguruan, izan ere, John Godfrey Saxe-k kondaira horri buruzko olerkian esaten duen moduan “denak neurri batean zuzen zebiltzan arren, denak oker zeuden”. Era berean, sistema biologiko konplexu guztiak behaketa partzialetan bakarrik oinarrituta ulertzen saiatzen bagara, osoak ez diren ondorioak edo ondorio okerrak atera ditzakegu.

Sistemen biologia bizkor hedatu izana teknologia omikoen ondorioa izan da neurri handi batean. Teknologia horien artean, genomika da ezagunena oraingoz, XX. mendearen amaierako eta XXI. mendearen hasierako erronka teknologiko handia Giza Genomaren Proiektua izan baita. Proiektu hori, genomaren sekuentzia osoa ezartzea helburu zuena, 2003an amaitu zen, aurreikusi baino bi urte lehenago. Horrela, zientzialarien komunitateak informazio zehatza eskuratu zuen giza geneen multzo osoaren (hots, genotipoaren) egitura, antolakuntza eta funtzioari buruz.

Genotipoa, neurri handi batean, organismo baten egoeraren arduraduna da. Baina fenotipoa, hau da, sistema biologiko baten ezaugarri fisiko guztien deskribapena (morfologia, garapena eta metabolismoa barne), ingurumen-faktoreen mende ere badago nabarmen. Metabolomika teknologia omikoen baitako azken diziplinatzat hartzen da; fenotipotik gertuen dagoen diziplina da, eta, hortaz, une jakin bateko organismoaren egoera hoberen adierazten duena.

2. irudia. Jauzi omikoa: geneetatik metabolitoetara, fenotipoaren misterioak argitzen. (Iturria: M. E. Blanco)

Oraingo aroa baino 1500-2000 urte lehenago jada garrantzi handia zuen metabolitoen azterketak fluido biologikoetan, Txinako medikuntza tradizionalean zein Indian egiten zen Ayurveda-n intsektuak erabiltzen baitziren pazienteen gernuan glukosa-maila altuak detektatzeko. Metabolomikako lehen esperimentuak Nobel saria birritan jaso zuen Linus Paulingek egin zituela esan daiteke, 1971n 250 bat metabolito analizatu baitzituen hatsaren eta gernu-lurrinaren laginetan; horrela ondorioztatu zuen fluido biologiko bateko metabolito-kopuru handi batek sortutako patroi batetik abiatuta sistema biologiko konplexu baten egoerari buruzko informazioa bil daitekeela. Baina metabolomikaren boom handia 90ko hamarkadaren amaieran gertatu zen. 1999an Jeremy K. Nicholsonek metabonomika terminoa sortu zuen “sistema biziek estimulu patofisiologikoen edo genetikoen aurrean ematen duten erantzun dinamikoaren eta multiparametrikoaren neurri kuantitatiboa” deskribatzeko, hau da, informazio genetikoaren edo kanpoko aldaketa baten eraginez izaki bizidun bat zer egoeran dagoen kuantifikatzeko metabolitoen multzoaren azterketaren bidez. Harrezkero metabolomikaren erabilera esponentzialki areagotu da (2018an 4.000 aldiz baino gehiago argitaratu zen metabolomics terminoa PubMed-en) eta hainbat arlotan aplikatzen da, hala nola gaixotasunen azterketan, sendagaien garapenean, zientzia forentsean, ingurumen-analisian, nutrizioan edo toxikologian.

Metabolomika diziplina zabal eta konplexua da, eta hainbat urrats eman behar dira emaitzak interpretatu ahal izateko galdera biologikotik hasita, hau da, arazoaren planteamendutik abiatuta (adibidez, zer alde dagoen izaki osasuntsu baten eta gaixo baten artean, zer aldaketa metaboliko eragiten dituen dieta aldatzeak, zer erlazio dagoen haur baten garapenaren eta sendagai batek harengan duen eraginaren artean, edo zer eragin duen konposatu toxiko batek sistema batean, besteak beste). Lehenengo urratsa, garrantzitsuenetako bat, azterketa diseinatzea da. Tartean sartuta dauden pertsona guztiek urrats guztietan parte hartu behar dute, laginak hartzen direnetik analisi estatistikoa eta interpretazio biologikoa egiten direnera arte. Sir Ronald Aylmer Fisherek esan zuen moduan: “esperimentua egin ondoren estatistikan adituari galdetzea eta post-mortem analisi bat egiteko eskatzea gauza bera da: ziur asko esan ahalko du zergatik hil zen esperimentua”. Esperimentua egiten hasi aurretik gainerako urratsak zehaztu behar dira (lagina hartzea eta tratatzea, lagina analizatzea, datuak tratatzea eta prozesatzea), emaitzak interpretatu ahal izateko.

3. irudia: Lan-fluxua metabolomikan, galdera biologikotik emaitzen interpretaziora. (Iturria: M.E. Blanco)

Metabolomikaren helburua da metaboloma osoa aztertzea, baina, genomarekin edo proteomarekin alderatuta, metaboloma definitzea ez da erraza. Batzuetan esaten da metaboloma dela sistema biologiko batek (organismoa, organoa, ehuna, fluidoa, zelula…) sintetizatutako metabolitoen multzoa. Baina gizakion gorputzean dauden metabolitoetan, konposatu endogenoak ez ezik, jaten dugunaren edo gurekin kontaktuan dagoenaren produktuak ere badaude, hau da, metabolito exogenoak.

Metabolito endogenoak nahiz exogenoak molekula-familia oso heterogeneo bat dira, hainbat egitura, propietate fisiko-kimiko eta kontzentraziorekin. Eta heterogeneotasun hori dela eta, momentuz ezin da metaboloma osoa batera neurtu teknika bakar bat erabiliz. Horregatik, metabolomaren ahalik eta tarte zabalena hartzeko, plataforma analitiko bat baino gehiago erabili behar dira. Bereziki metabolomikaren hasieran erresonantzia magnetiko nuklearra (RMN) erabiltzen zen batez ere. Baina masa-espektrometrian (MS) oinarritutako metabolomikaren ospea areagotzen joan da denborarekin. Ebazpen handiko tresnak garatu dira, hala nola Fourieren transformatu bidezko erresonantzia ziklotronikoa (FTICR), Orbitrapa edo hegaldi-denbora (TOF), eta, gainera, detekzio mugak txikiak direnez eta analisia bizkor egiten denez, gaur egun azterketa metabolomiko gehienetan aukeratzen den teknika MSa da.

Azterketa batzuetan lagina MSan infusio zuzenez sartzen den arren (DI-MS), ohikoena da laginean aldi berean dauden milaka molekula desberdinak ionizatzeko lehiaren ondoriozko ezabaketa ionikoa eta espektroen konplexutasuna murrizten laguntzeko banaketa-teknika bat erabiltzea espektrometroan. Interesatzen zaizkigun analitoen arabera, teknika batzuk ala besteak erabiliko ditugu. Konposatu lurrunkorrak aztertzeko, MSari akoplatutako gas-kromatografia erabiltzen da (GC-MS). MSan oinarritutako metabolomikaren hasieran gehien erabiltzen zen teknika da hori, eta batez ere landareak aztertzeko erabiltzen zen, baina badu eragozpen bat: metabolito ez-lurrunkorrak analizatzeko, deribatizatu egin behar dira, eta, horretarako, tratamendu konplexu eta aspergarri bat egin behar zaio laginari. Metabolito kargatuen kasuan, elektroforesi kapilarra (CE-MS) erabili ohi da. Gaur egun, MSari akoplatutako kromatografia likidoa (LC-MS) da, zalantzarik gabe, gehien erabiltzen den teknika, eta konposatu polarrak nahiz ez-polarrak aztertzeko aukera ematen du. Ez dagoenez metaboloma osoa analizatzeko aukera ematen duen teknikarik, guztiz gomendagarria da teknika osagarriak erabiltzea.

Analisi metabolomikoetan datu asko sortzen dira, eta softwarea eta metodologia espezifikoak behar dira datu horiek guztiak tratatzeko. LC-MS sistematik hiru dimentsioko datu-set bat lortzen dugu eta sinplifikatu egin behar da harekin lan egin ahal izateko; hala, bi dimentsioko matrize bat lortu behar da, “feature” edo ezaugarri zerrenda batekin eta haien intentsitateekin. Sinplifikatu arren, ehunka laginetan milaka feature dituen matrize bat izaten jarraitzen du, eta tratamendu gehiago egin behar zaizkio (normalizazioa, eraldaketa, zentratzea, eskalatzea…), aldagai anitzeko estatistikaren bidez azter daitekeen datu-set bat lortu arte. Datuak tratatzearen helburua da aztertzen ari diren taldeen (gaixoak vs osasuntsuak, gazteak vs zaharrak, tratatuak vs ez-tratatuak…) arteko desberdintasunen zergatiak azalduko lituzketen ezaugarrien (feature) zerrenda bat lortzea, biomarkatzile gisa erabiltzeko proposatu den hipotesiari erantzuten laguntzeko.

4. irudia: Datuak tratatuta, erraz interpreta daitezkeen grafikoak eta taulak lor daitezke datu konplexuetatik abiatuta. (Iturria: M.E. Blan

Emaitzen interpretazio biologikoa egin aurreko azken urratsa da aukeratutako feature edo ezaugarriak identifikatzea, LC-MS tresnak ematen digun informazioa erabilita (edukitze-denbora, masa zehatza, zatiketa-espektroa), biomarkatzaile gisa aukeratu diren metabolitoen izenak bilatzeko. Metabolito asko eta aniztasun kimiko handikoak daudenez, oraindik ere identifikazioa da LC-MSan oinarritutako metabolomikaren itogunea. Gizakion gorputzean oraindik identifikatu ez diren metabolito asko daude, zientzialarien komunitateak ahalegin handiak egiten dituen arren. Baina datu-baseetan (METLIN, Lipid Bank, KEGG, Lipid Maps edo HMDB, besteak beste) gero eta metabolito gehiago daude erregistratuta. Batzuetan, metabolito horiek identifikatze hutsarekin jada erantzuten zaio egindako galdera biologikoari, baina gehienetan ikerketa-bide berriak zabaltzen dira, arazoa konpontzeko. Adibidez, gaixo dauden gizabanakoetan ibilbide metaboliko berean kontzentrazio-aldaketak detektatzen baditugu zenbait konposatutan gizabanako osasuntsuen kontrolekin alderatuta, jakin dezakegu ibilbide hori hondatuta dagoela, eta, hortaz, zuzenago azter daiteke.

Metabolomika grafenotik eratorritako materialen toxikotasuna aztertzeko erabiltzen da, esate baterako. Grafenoa gaur egungo aurkikuntza handietako bat da: karbono-atomoen bi dimentsioko sare bat da (atomo baten lodierakoa), eta etorkizun handiko propietateak ditu besteak beste gogortasunari, malgutasunari edo eroankortasunari dagokienez. Horregatik, oso erakargarria da hainbat aplikaziotarako. Adibidez, biosentsore gisa edo sendagaien eroale gisa erabil ote daitekeen aztertzen ari da. Baina ia ezagutzen ez den konposatu bat denez, ez dakigu zer eragin izan dezakeen zelulekin kontaktuan jartzen denean. Eta kasu horretan oso erabilgarriak dira teknologia omikoak, haien bidez desberdintasunak bilatu baitaitezke konposatu horien eraginpean egon diren zelulen eta kontrol-zelulen artean, sisteman eragindako aldaketak modu ez-gidatuan aztertuta, aurretiko hipotesirik gabe.

5. irudia: Grafeno geruza bat osatzen duten karbono-atomoen egitura hexagonala. (Iturria: Wikimedia Commons)

Azterketa metabolomikoak konplexuak dira eta lan eta ahalegin handia egin behar da haiek gauzatzeko, baina oso erabilgarriak dira dagoen arazoa ia ezagutzen ez den kasuetan eta aurretiko informaziorik ez dagoenean analisi gidatu bat egin ahal izateko. Esan dugun moduan, gizakion gorputzean milaka metabolito daude, eta ia ezinezkoa izan daiteke haiek gidatuta aztertzea biomarkatzaile zehatz bat aurkitzeko helburuarekin; lastategi batean orratz bat aurkitzea bezain zaila izango litzateke, baina jakin gabe bilatzen ari garena orratz bat dela.

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Egileari buruz: María Encarnación Blanco UPV/EHU Zientzia eta Teknologia Fakultatean doktorea da eta gaur egun ikertzaile-lanetan dihardu Istituto Italiano di Tecnologia ikergunean. Grafenoaren konposatuek burmuinean izan dezaketen toxikotasuna aztertzeko metabolomika nola erabil daitekeen aztertzen ari da, Europako EU Graphene Flagship Project Horizon 2020 Research and Innovation Programme (Grant agreement no. 785219) egitasmoaren barruan.

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Masa-espektrometriari buruzko artikulu-sorta

1. Masa-espektrometria (I). Neoi isotopoetatik elefante hegalariengana
2. A new hero is born: Masa-espektrometria justiziaren zerbitzura
3. Nor dago icebergaren alden ezkutuan?
4. Konposatu galduaren bila
5. Metabolomika: osotasuna, zatien baturaren aurrean

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En mi anterior entrada de la sección Matemoción del Cuaderno de Cultura Científica estuvimos hablando de personas que han sido famosas en diferentes ámbitos de la sociedad y la cultura, en concreto, nos centramos en el mundo de la literatura y el cine, pero que se graduaron en matemáticas, e incluso realizaron un doctorado, Personas famosas que estudiaron matemáticas: literatura y cine. En esta entrada vamos a continuar mostrando ejemplos de otros dos ámbitos de la sociedad muy alejados el uno del otro, y a priori también del mundo de las matemáticas, como son la música y el deporte.

Efectivamente, dentro de la música también nos encontramos personas que sorprendentemente están relacionadas con las matemáticas. Uno de los más conocidos es el músico estadounidense Art Garfunkel, del famoso dúo musical Simon and Garfunkel, que fueron muy populares en la década de 1960. Algunas de sus canciones más conocidas son The sound of silence (el sonido del silencio), Mrs Robinson (Señora Robinson) o Bridge over troubled water (Puente sobre aguas turbulentas). Simon y Garfunkel empezaron a cantar juntos en 1955, bajo el nombre de Tom y Jerry (como los dibujos animados), pero fue en 1963 cuando inician el dúo Simon and Garfunkel, con el que estuvieron en activo hasta su separación en 1970, aunque se volverían a reunir para conciertos puntuales en varias ocasiones.

Fotografía de Simon and Garfunkel en un concierto en Rotterdam (Holanda) en 1982, realizada por Rob Bogaerts, de la Agencia de Fotografía ANEFO. Imagen de Wikimedia Commons

Arthur (Art) Garfunkel (Nueva York, 1941) estudió en la Universidad de Columbia. Se graduó en Historia del Arte y obtuvo el master en Matemáticas, en 1967. Empezó a realizar su tesis doctoral sobre enseñanza de las matemáticas, pero la música le desvió de ese camino. Tras la ruptura del dúo, en 1970, Garfunkel además de intentar iniciar su carrera en solitario en la música, estuvo dando clase de geometría en un instituto de secundaria en Connecticut durante dos años. Fue una pequeña laguna docente en su larga vida profesional, en la que compaginaría su trabajo como cantante, actor y poeta. En algunas entrevistas habla de ese corto período como docente de geometría, como un momento “extraño”, ya que había alcanzado un enorme éxito en el mundo de la música, con Simon and Garfunkel, y ahora enseñaba matemáticas en un instituto. Por ejemplo, comenta “Yo intentaba explicarles un problema de matemáticas y cuando les decía si tenían alguna pregunta, ellos me preguntaban cómo eran los Beatles”.

Pero vayamos a un cantante más actual, el músico inglés Jon Buckland¸ guitarrista y fundador del grupo Coldplay, conocido por álbumes como Parachutes (2000), A Rush of Blood to the Head (2002), X&Y (2005) o Viva la Vida or Death and all his Friends (2008).

Jon Buckland (Londres, 1977) estudió astronomía y matemáticas en el University College de Londres, allí conoció al otro miembro de la banda Chris Martin, quien estudiaba Cultura Antigua, se hicieron amigos y juntos montarían la banda Coldplay. Algunos títulos de la banda hacen referencia a las matemáticas, como Twisted Logic, Square One, Proof, Major Minus y 42.

Jonny Buckland, en el concerto de Coldplay en el Fuji Rock Festival (2011), en Niigata (Japan). Fotografía de Christopher Johnson, en Wikimedia Commons, originalmente en Flickr

Otro de los músicos muy conocidos relacionados con las matemáticas, aunque más con la astrofísica, es el músico británico Brian May, guitarrista y compositor de la banda de rock QUEEN. Algunas de las grandes canciones de esta mítica banda están firmadas por Brian May, como “Now I’m Here”, “We Will Rock You”, “Fat Bottomed Girls”, “Save Me”, “Flash”, “Hammer to Fall”, “Who Wants to Live Forever”, “I Want It All”, “The Show Must Go On”, “Headlong”, “Too Much Love Will Kill You” o “No-One but You (Only the Good Die Young)”.

Brian May, junto a Freddy Mercury y John Deacon, en el concierto de New Heaven de noviembre de 1977. Fotografía de Carl Lender, en Wikimedia Commons, originalmente en Flickr

Brian H. May (Londres, 1947) estudió matemáticas y física en el Imperial College de Londres, graduándose en física en 1968. Empezó su tesis doctoral en astrofísica en 1971 (realizó sus primeras observaciones del espacio, para su tesis, en el observatorio del Teide en Tenerife), pero la música se cruzó en su camino y abandonó su carrera científica. Aunque no de forma definitiva, ya que la retomaría treinta años más tarde, terminando su tesis doctoral en 2007.

Participó en varias ocasiones en el programa de televisión The Sky at Night, presentado por Sir Patrick Moore, con quien ha publicado un libro de astronomía en 2012, Bang! The complete history of the Universe.

Seguimos añadiendo personajes dentro del mundo de la música. El compositor minimalista estadounidense Philip Glass, quien ha compuesto más de 20 óperas, entre ellas La Bella y la Bestia (1994), Einstein on the Beach (1976), en la cual los números son muy importantes, solo se cantan en ella números y nombres de notas musicales, o sus óperas Galileo Galilei (2002) y Kepler (2009), un montón de bandas sonoras de películas, entre ellas Kundun (1997), de Martin Scorsese, El show de Truman (1998), de Peter Weir, Las horas (2002), de Stephen Daldry o El ilusionista (2006), de Neil Burger, así como muchos otros álbumes, por ejemplo, de composiciones para piano, entre otras. Su música se enmarca dentro del estilo de música New Age.

Philip Glass, en cuatro momentos, durante un concierto en Aarhus (Dinamarca), en 2017. Fotografía de Hreinn Gudlaugsson, en Wikimedia Commons

Con 15 años, Philip Glass (Baltimore, Maryland, 1937) empezó a estudiar matemáticas y filosofía en la Universidad de Chicago, y se graduó a los 19 años. En una entrevista sobre la ópera Einstein on the Beach a Philip Glass, quien compuso la música y el texto, y a Robert Wilson, director y productor de la ópera, este contó que cuando se conocieron le preguntó a Philip Glass como componía y este le puso un ejemplo de una fórmula matemática. Y es que las matemáticas son importantes en la obra de Philip Glass, puesto que suele utilizar estructuras matemáticas para componer algunas de ellas.

La cantante estadounidense Barbara Hendricks, soprano lírica y también cantante de jazz, que en los últimos 20 años es también conocida por su activismo por los derechos humanos, se graduó en matemáticas y en química en la Universidad de Nebraska-Lincoln. Cuando en 2009 estuvo en Bilbao, en una entrevista afirmó lo siguiente:

“Las matemáticas sirven para todo en la vida, ya que te enseñan a razonar, a resolver problemas. Pero sobre todo me han dado disciplina para mí misma, una disciplina que no es para nada opresiva, sino que me facilita ser libre”.

Fotografía, realizada por Anders Henrikson, de Barbara Hendricks en un concierto en Estocolmo (Suecia), en 2014. Imagen de Wikimedia Commons

Una opinión diferente de las matemáticas tiene la cantante británica ESKA. Nacida en Londres (1971), pero cuya familia procedía de Zimbabue, Eska Mtungwazi estudió el grado de matemáticas en la prestigiosa London School of Economics. En esa época ya empezó a adentrarse en el mundo de la música, pero la presión por tener una carreara más convencional la llevó a empezar un master en matemáticas y estadística, después en enseñanza de las matemáticas, antes de empezar a trabajar como maestra de educación primaria.

Ella les da poca importancia a sus estudios de matemáticas. En una entrevista en la Revista Yorokobu afirma:

“La educación superior no tiene por qué ser ilustradora, esa educación sirve si ayuda a la persona a seguir interesada en aprender. Yo estoy agradecida a mis padres por haberme facilitado esa educación superior, eso lo llevo conmigo, pero, claro, ¿hasta qué punto tiene esto que ver con lo que estoy haciendo ahora?”.

Portada del álbum ESKA (2015), de la cantante británica ESKA

El compositor y letrista estadounidense Stephen Sondheim, conocido y premiado, en particular, por sus contribuciones al género del musical, aunque no posee un título en matemáticas, si está muy relacionado con esta ciencia. Stephen Sondheim ha recibido un Oscar de la Academia (por la canción Sooner or Later de la película Dick Tracy, interpretada por Madonna), 8 premios Tony de teatro (por musicales como A Funny Thing Happened on the Way to the Forum, Companies, Follies, A Little Night Music o Sweeney Todd, y uno a toda su carrera), 8 premios Grammy de la academia de la música, un Pulitzer (por el drama Sunday in the Park with George), y muchos premios más.

Fotografía de Stephen Sondheim de alrededor de 1970 y cartel de la obra musical Sweeney Todd, el barbero diabólico de la calle Fleet, de la producción del National Youth Music Theatre, en el Teatro Rose de Kingston, Nueva York, en 2011. Imágenes de Wikimedia Commons

Las matemáticas, así como los problemas y juegos de ingenio, fueron su primera pasión en su juventud, antes que la música, aunque ya tocaba el piano desde niño, y la literatura.

Stephen Sondheim empezó a estudiar el grado de matemáticas en el Williams College, de Williamson, Massachusetts, pero pronto empezó a interesarse solo por la música a raíz de un curso de música del primer cuatrimestre en el que se había matriculado y abandonó las matemáticas. En una entrevista sobre esos años afirma “Yo era matemático por naturaleza, y aún lo soy, pero sabía que no quería ser matemático”. Aunque en otra entrevista afirma en relación a las matemáticas, quizás por esa parte natural matemática que llevaba dentro, “me habría encantado trabajar en el teorema de Fermat”.

Y existen muchos más ejemplos, como el trompetista estadounidense de los años 1950, Clifford Brown, quien se graduó en matemáticas en el Delaware State College y en música en el Maryland State College; el músico canadiense Dan Snaith, cuyos nombres artísticos son Caribou, Manitoba o Daphni, realizó su tesis doctoral (cuyo título era Overconvergent Siegel Modular Symbols) sobre temas de álgebra, bajo la dirección del matemático Kevin Buzzard, en el Imperial College de Londres; el guitarra y vocalista del grupo de punk californiano Angry Samoans, Greg Turner, se graduó en matemáticas Claremont Graduate University e imparte clases de matemáticas en la New Mexico Highlands University; o el cantante y compositor, Phil Alvin, de la banda de rock and roll formada en 1978 en California, The Blasters, obtuvo su grado de master en matemáticas e inteligencia artificial en la California State University, en Long Beach, y después realizó su tesis doctoral en UCLA, donde también impartió clases de matemáticas. Incluso, hubo quien empezó, pero se quedó en el camino, como la cantante Carole King, que realizó solo un año de matemáticas.

La cantante Carole King interpretando la canción “(You Make Me Feel Like) A Natural Woman” en el Madison Square Garden de Nueva York. Fotografía de Jonathan Schilling, en Wikimedia Commons

Para terminar con la música me gustaría añadir a la pionera de la música electrónica Delia Derbyshire. La música y compositora británica Ann Delia Derbyshire (1937-2001) obtuvo una beca para estudiar matemáticas en el Girton College de la Universidad de Cambridge, y finalmente se graduaría en matemáticas y música. Y salvo tres meses dando clases de matemáticas y música para el cónsul general británico en Ginebra, no volvería a tener relación con el mundo académico matemático.

Sin embargo, su relación con las matemáticas no termina ahí, ya que estas eran fundamentales para la composición de sus obras, como ella misma afirmaba en una de las pocas entrevistas que concedió. Por ejemplo, utilizó la sucesión de Fibonacci 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, … para la creación de sus composiciones (para información sobre esta sucesión pueden leerse las entradas Póngame media docena de fibonaccis o El origen poético de la sucesión de Fibonacci, entre otras).

La música y compositora Delia Derbyshire. Imagen de la página web Mujeres y música

También nos encontramos en este grupo de personas relacionadas con las matemáticas a algunos deportistas.

Empecemos con un ejemplo curioso, ya que fue una persona conocida tanto dentro del fútbol, como de las matemáticas, es el danés Harald Bohr (1887-1951), hermano del premio Nobel de Física, Niels Bohr.

Harald Bohr estudió matemáticas en la Universidad de Copenhague, donde se licenció en 1909 y obtuvo su doctorado un año más tarde. Su área de trabajo fue el Análisis Matemático. Empezó estudiando, para su tesis doctoral, la conocida serie de Dirichlet, luego en colaboración con el matemático alemán Edmund Landau obtuvo el conocido como teorema de Bohr-Landau y fundó, junto con el matemático inglés G. H. Hardy, el campo de las funciones casi periódicas. Entre 1915 y 1930 fue profesor en Universidad Tecnológica de Dinamarca y después catedrático en la Universidad de Copenhague, durante 21 años, hasta su muerte.

Fotografía de la asistencia al International Congress of Mathematicians de Zurich en 1932, entre la que se encuentra Harald Bohr (rodeado en azul). Imagen de Wikimedia Commons

Pero resulta que además de un buen matemático, fue un buen jugador de fútbol. En 1903, con dieciséis años, debutó en el club Akademisk Boldklub, del norte de Copenhague. En 1908 fue seleccionado para jugar con la selección danesa de fútbol en los Juegos Olímpicos de Londres, donde obtuvieron la medalla de plata. Volvería a jugar con la selección danesa en 1910 contra Inglaterra. Se convirtió en una celebridad como jugador de fútbol, hasta el punto de que cuando defendió su tesis doctoral dentro del público asistente a la misma había más fans de fútbol que personas del ámbito de las matemáticas.

Fotografía del equipo danés de fútbol que compitió en los Juegos Olímpicos de Londres en 1908. El matemático Harald Bohr es el segundo, empezando por la izquierda, de la fila superior. Imagen de Wikimedia Commons

El jugador inglés de fútbol Glen Johnson (Greenwich, Londres, 1984), quien jugó, entre los años 2002 y 2019, en seis clubs ingleses distintos, entre ellos el Chelsea y el Liverpool, y fue internacional en 54 partidos, entre ellos, los mundiales de Sudáfrica (2010) y Brasil (2014), empezó en 2012, en paralelo a su carrera en el fútbol, a estudiar el grado de matemáticas en la Open University, la universidad a distancia.

Fotografía del jugador inglés Glen Johnson en 2011, cuando jugaba con el Liverpool. Imagen de Badudoy en Wikimedia Commons

El exfutbolista camerunés, nacionalizado francés, Jean-Alain Boumsong (Douala, Camerún, 1979), que jugó en diferentes clubes europeos, como el francés Le Havre, el Glasgow Rangers escocés, el Newcastle United inglés, la Juventus de Turín, el Olympique de Lyon, y el Panathinaikos, así como en la selección francesa, se graduó en matemáticas por la Universidad de Le Havre.

Casi podríamos decir que también se graduó en matemáticas el mítico jugador de baloncesto de la NBA Michael Jordan (Nueva York, 1963), jugador de los Chicago Bulls, quizás el mejor jugador de baloncesto de la NBA de la historia, ya que empezó el grado de matemáticas, pero lo abandonó en su penúltimo año. Aunque sí terminó sus estudios de matemáticas el también jugador de baloncesto de la NBA David Robinson, apodado “el almirante”, que jugó durante 14 temporadas en los San Antonio Spurs. Al terminar del instituto, David Robinson ingresó en la Academia Naval de Estados Unidos, donde se graduó en matemáticas.

Fotografía de uno de los míticos mates del jugador de Baloncesto de la NBA, de los Chicago Bulls, Michael Jordan

Un jugador de baloncesto español que también es matemático es el alicantino Sergio Olmos (Elda, 1986). En un curso de verano Xpheres College, para profesionales del Baloncesto, Sergio Olmos se presentaba como “el matemático más alto del mundo” y es que este jugador de baloncesto, de 2,13 metros de altura, se graduó en matemáticas en la Universidad de Temple en Philadelphia, a donde se marchó con 17 años para continuar su carrera dentro del baloncesto. Después de los cuatro años jugando a baloncesto en la Universidad de Temple, y estudiando matemáticas, continuó su carrera de baloncesto en España, jugando en diferentes clubs, como el Valencia Basket, el Club Basquet Coruña o la Fundación Club Baloncesto Granada, en el que juega en la actualidad. Sin embargo, no abandonaría su carrera académica. Interesado por la estadística se graduó en Ciencias Económicas y Matemáticas en la británica Open University y realizó Máster de Bioestadística y Bioinformática de la Universitat de Barcelona. La empresa de bioestadística y estadística aplicada Biostatech, le incluye en su página web como uno de sus colaboradores. Y recientemente ha empezado a escribir un blog sobre matemáticas llamado Mínimos cuadrados.

El jugador de Baloncesto Sergio Olmos, hacia el año 2016, jugando en el Club Basquet Coruña

El jugador de fútbol americano John Urschel que jugó en la NFL en los Baltimore Ravens, durante tres temporadas hasta que se retiró en 2017. Por otra parte, se graduó en matemáticas en la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State University) en 2012, y obtuvo el grado de master en 2013. En 2014 entró como profesor adjunto en esa misma universidad, donde continúa trabajando y en 2016 empezó a realizar su tesis doctoral en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), sobre teoría de grafos espectral, álgebra lineal numérica y machine learning (aprendizaje automático).

Su primer artículo fue “Inestabilidades en el problema de los tres cuerpos de Sol-Jupiter-Asteroide” publicado en 2013 en la revista Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. Ha día de hoy, ya tiene 11 artículos publicados en revistas de investigación. Tiene número de Erdös 4. Recordemos que el número de Erdös es la distancia, en co-autoría de artículos de investigación matemática entre una persona que investiga en esta ciencia y el matemático húngaro Paul Erdös (1913-1996), así él mismo tiene número de Erdös 0, alguien que ha publicado un artículo con Erdös tiene número de Erdös 1, quien ha publicado con una persona con número de Erdös 1, tiene número de Erdös 2, y así se continúa (para más información El número de Erdös-Bacon-Sabbath).

Fotografías de John Urschel, una como jugador de futbol americano en los Baltimore Ravens en 2015 (fotografía de Jeffrey Beall en Wikimedia Commons) y la otra frente a una pizarra en la Tufts University en 2018 (fotografía del propio John Urschel, en Wikimedia Commons)

Aunque no es el único jugador de fútbol americano con un grado en matemáticas. Por ejemplo, el jugador de los New York Giants y los Carolina Panthers, y en la actualidad entrenador de este último equipo, Chase Blackburn (Ohio, 1983), se graduó en matemáticas en la Universidad de Akron, en Ohio. O el jugador de las décadas de 1950 y 1960, Frank Ryan (Texas, 1936), que jugó en los equipos Los Ángeles Rams, Cleveland Browns o Washington Redskins, no solo es doctor en matemáticas por la Universidad de Rice (el título de su tesis doctoral es “A Characterization of the Set of Asymptotic Values of a Function Holomorphic in the Unit Disc”), sino que continuó su carrera como profesor e investigador en matemáticas, y tiene número de Erdös igual a 3.

Terminamos con otro deporte, como es el tenis. La tenista británica Virginia Wade, que ganó el torneo abierto de EEUU en 1968, el abierto de Australia en 1972 y el torneo de Wimbledon en 1977, estudió matemáticas y física en la Universidad de Sussex.

Fotografía de Virginia Wade jugando al tenis. Imagen de la página web de la BBC

Estos no son todos los ejemplos que existen, pero es una buena muestra.

Bibliografía

1.- Entrada en la Wikipedia sobre Art Garfunkel

2.- Página web de Art Garfunkel

3.- Entrada en la Wikipedia sobre Jon Buckland

4.- Entrada en la Wikipedia sobre Brian May

5.- Página web de Philip Glass

6.- Entrada en la Wikipedia de Philip Glass

7.- Marta Macho, Barbara Hendricks y las matemáticas, Mujeres con ciencia, 2014.

8.- Página web de ESKA

9.- Entrada en la Wikipedia de Delia Derbyshire

10.- Página web de Delia Derbyshire

11.- Entrada en la Wikipedia de Harald Bohr

12.- Entrada en la Wikipedia de Glen Johnson

13.- Entrada en la Wikipedia de Jean-Alain Boumsong

14.- Entrada en la Wikipedia de Michael Jordan

15.- Entrada en la Wikipedia de John Urschel

16.- Entrada en la Wikipedia de Sergio Olmos

17.- Entrada en la Wikipedia de Virginia Wade

18.- David Richeson, Look who majored in mathematics, blog Division by zero, 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 Personas famosas que estudiaron matemáticas: música y deporte se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Personas famosas que estudiaron matemáticas: literatura y cine
2. Con ‘n’, música ‘casi’ infinita
3. Las dos culturas de las matemáticas: construir teorías o resolver problemas

Juanma Gallego Zenbait erle espeziek elikagaiak non dauden deskribatzeko darabilten “dantza” ikertu dute zientzialariek, portaera bitxi horren atzean egon daitezkeen abantailak ezagutzeko. Atera duten ondorioa espero zutenaren kontrakoa izan da: dantzarik gabe hobeto moldatu dira.

Langile bikainak izateko ospea dute erleek, baina, beste hainbatetan bezala, hau ez da guztiz egia. Hala zioen, bederen, Jürgen Tautz zoologia katedradunak 2009an GEO aldizkarirako Horst Güntheroth-ek idatzitako artikulu batean. Erle batzuk zinez langile trebe eta arduratsuak diren arren, badira ere erlauntzetik bizpahiru aldiz baino ateratzen ez direnak. Baina, orokorrean, izugarrizko ahalegina egiten dute, eta lan hori aitortu behar zaie: 50.000 erleko kolonia batean 600 kilogramo nektar eta 30 kilogramo polen jasotzen dituzte urte bakoitzeko, eta, horretarako, 7,5 milioi ateraldi egin behar dituzte. Orotara, 20 milioi kilometro egiten dituzte, Apollo 11k ilargira egin zuen bidaia halako 26, hain zuzen.

1. irudia: Guzti-guztiak langile trebeak ez badira ere, komunean izugarrizko lana egiten dute erleek. Urte bakoitzeko, 50.000 erleko kolonia batek 20 milioi kilometro egiten ditu hegan. (Argazkia: Boris Smokrovic / Unsplash)

Wurzburgoko Unibertsitateko ikertzaile da Tautz, eta ongi ezagutzen du gaia. Unibertsitate horretan erle arrunta (Apis mellifera) ikertzeko estazio bat daukate. 70 erlauntz inguru dituzte bertan, eta mota guztietako trikimailuak erabiltzen dituzte izaki ñimiño horiek ikertzeko: kristalak, kontrolpeko baldintzetan dauden inkubazio habiak, erleei atxikitako txip elektronikoak edo infragorrian zein abiadura geldoan grabatzeko gai diren kamerak, esaterako. Beti bezala, mitoak beharrean, ezagutza eskuratzen da metodo zientifikoaren bitartez.

Guzti-guztiak langile sutsuak direnekoa ez da dagoen mito bakarra. Bigarren mitoa da erle guztiek burutzen dutela “dantza” baten antza duen mugimendua janaria non dagoen gainerako kideei azaltzeko. Baina ez da hala. Halako dantzak baliatzen dituzten hamar bat erle espezie badira, baina erle gehienek ez dute dantzarik egiten (eta 500 espezie baino gehiago dira munduan). Baina, zalantzarik ez dago, dantzarena guztiz liluragarria den portaera da. Ez soilik etologoentzat: gutxieneko kuriositatea duen edozeinentzat ere.

Mainzeko (Alemania) eta Lausanako (Suitza) Unibertsitateetako ikertzaileek ere hainbat urte eman dituzte erleekin esperimentuak egiten. Proba horien bitartez saiatu dira argitzen dantzaren lengoaiak koloniaren arrakastan duen eragina. Atera dituzten ondorioak azaltzeko ikerketa artikulu bat argitaratu dute Science Advances aldizkarian.

Bereziki, ikertzaileek argitu nahi izan dute zein den dantzak erleei ematen dien abantaila ebolutiboa —horrelakorik egotekotan—. Zientzialariek azaldutakoaren arabera, dantza horietako batzuek segundo bakar batzuk iraun badezakete ere, bost minutu arteko luzera izan dezakete. Horrelako portaera bat mantentzeko, noski, arrazoi bat egon behar da.

2. irudia: 500 erle espezie inguru daude munduan, eta, horietatik, hamar espezie inguruk baino ez dute “dantza” egiten informazioa trukatzeko. Irudian, dantzan ari den erle bat. (Argazkia:Christoph Grüter)

Esperimentuetan, erlauntz barruko baldintzak aldatu dituzte, erleak nahasi aldera, eta haiengan desorientazioa eragiteko. Besteak beste, argia kendu diete eta abaraskak posizioaz aldatu dituzte, intsektuei grabitatearen bitartez orientatzeko aukera kenduta. Baina hauek ez dira izan erleak zirikatzeko erabili dituzten amarru bakarrak. Bazka bila atera diren erleei informazioa zabaltzeko dantza egitea galarazi diete, 18 egunez. Modu horretan ziurtatu nahi dute gero ez zirela oroituko janaria zegoen lekuez.

“Gure harridurarako, aurkitu dugu elikagaiak biltzerakoan erleen koloniak eraginkorragoak direla dantzaren lengoaia kendu zaienean”, azaldu du prentsa ohar batean Mainzeko Unibertsitateko ekologo Christoph Grüter-ek. Dantzaren informazioa jaso ez duten erleak aktiboagoak direla egiaztatu dute, eta ezti gehiago sortzen dutela ere. Egoera behatzeaz gain, izan den gehikuntza kuantifikatu dute: batez bestean, dantza egiten ez duten erleek zortzi minutu gehiago eman dute janari bila, eta %29 ezti gehiago ekoiztu dute.

Aurkitu duten egoera bitxi honi azalpen bat emateko, gizakiak sorraraziko habitaten aldaketak abiapuntuan egon litezkeela proposatu dute. Esku artean duten hipotesiaren arabera, “dantzaren ohitura” ez da oraindik egokitu inguru berri horietara. Iradoki dute ere dantzaren bidez informazioa jaso ezin izan duten erleek haien kabuz atera direla, janari bila.

Ez da atera duten irakaspen bakarra. Ikusi dute ere orientaziorik gabeko dantzaren aurrean, “ikusle” diren erleek interesa galtzen dutela, eta hau etologiaren ikuspuntutik zeharo harrigarria da: nolabait, intsektu horiek dantzaren bitartez jasotzen duten informazioaren kalitatea kontuan hartzeko gai izan dira, zentzurik gabekoa zela ikusi dutenean interesa galdu dutelako. “Badirudi denbora bat pasata konturatu egiten direla zerbait gaizki dagoela”, iradoki du Grüterrek. Ikertzaileek aurreratu dute hau izango dela etorkizunean sakonkiago ikertuko duten kontua: erleak benetan informazioaren kalitatea “neurtzeko” gai ote diren.

Erreferentzia bibliografikoa:

Price, R. I’Anson, Dulex, N., Vial, N., Vincent, C., Grüter. C., (2019). Honeybees forage more successfully without the “dance language” in challenging environments. Science Advances, 5 (2): eaat0450. DOI: 10.1126/sciadv.aat0450

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Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Ío con Júpiter de fondo. Fuente: NASA

Dado que podemos considerar que la luz viaja en línea recta, ¿podemos decir a qué velocidad lo hace? Galileo abordó este problema en sus Discorsi e Dimostrazioni Matematiche Intorno a Due Nuove Scienze, publicado en 1638. Señaló que las experiencias cotidianas podrían llevarnos a concluir que la luz se propaga instantáneamente. Pero que estas experiencias, cuando se analizan más de cerca, solo muestran que la luz viaja mucho más rápido que el sonido. Por ejemplo, “cuando vemos disparar una pieza de artillería a gran distancia el destello llega a nuestros ojos sin que transcurra tiempo; pero el sonido llega al oído solo después de un intervalo perceptible”.

Pero, ¿cómo sabemos realmente si la luz se movió “sin que transcurra tiempo” a menos que tengamos alguna forma precisa de medir el lapso de tiempo? Galileo continúa describiendo un experimento mediante el cual dos personas que se encontrasen en colinas distantes y usando linternas podrían medir la velocidad de la luz. Concluyó que la velocidad de la luz era probablemente finita, no infinita. Galileo, sin embargo, no estima un valor definido concreto.

Las pruebas experimentales se relacionaron con éxito por primera vez con una velocidad finita para la luz por un astrónomo danés, Ole Rømer. Las observaciones detalladas de los satélites de Júpiter habían mostrado una irregularidad inexplicable en los tiempos registrados entre los eclipses sucesivos de los satélites por el planeta. Se esperaba que un eclipse del satélite Ío ocurriera exactamente 45 s después de las 5:25 de la mañana del 9 de noviembre de 1676 (calendario juliano). En septiembre de ese año, Rømer anunció a la Academia de Ciencias de París que el eclipse observado llegaría 10 minutos tarde. El 9 de noviembre, los astrónomos del Observatorio Real de París estudiaron cuidadosamente el eclipse. Aunque escépticos, informaron que el eclipse ocurrió tarde, tal como lo había previsto Rømer.

Ilustración empleada por Rømer en su informe Demonstration tovchant le mouvement de la lumiere trouvé par M. Römer de l’ Academie Royale des Sciences, fechado el 7 de diciembre de 1676. A: Sol; B: Júpiter; DC: Ío

Más tarde, Rømer reveló la base teórica de su predicción a los desconcertados astrónomos en la Academia de Ciencias. Explicó que el tiempo originalmente esperado del eclipse se había calculado a partir de observaciones hechas cuando Júpiter estaba cerca de la Tierra. Pero ahora Júpiter se estaba más lejos. El retraso en el eclipse ocurrió simplemente porque la luz procedente de las inmediaciones de Júpiter, donde ocurría el eclipse, necesita un tiempo para llegar a la Tierra. Obviamente, este intervalo de tiempo debe ser mayor cuando la distancia relativa entre Júpiter y la Tierra en sus órbitas es mayor. De hecho, Rømer estimaba que la luz necesita alrededor de 22 minutos para cruzar la propia órbita de la Tierra alrededor del Sol.

Poco después, el físico holandés Christian Huygens utilizó los datos de Rømer para realizar el primer cálculo de la velocidad de la luz. Huygens combinó el valor de Rømer de 22 minutos para que la luz cruzara la órbita de la Tierra con su propia estimación del diámetro de la órbita de la Tierra. Huygens obtuvo un valor para la velocidad de la luz en el espacio que, en unidades modernas, es de aproximadamente 200.000 km/s. Esto es, aproximadamente dos tercios del valor actualmente aceptado. El error en el valor de Huygens se debió principalmente a que Rømer sobrestimó el intervalo de tiempo. Ahora sabemos que la luz solo necesita unos 16 minutos para cruzar la órbita de la Tierra.

La velocidad de la luz se ha medido de muchas maneras diferentes desde el siglo XVII. El desarrollo de dispositivos electrónicos en el siglo XX permitió mediciones muy precisas, haciendo de la velocidad de la luz una de las constantes físicas medidas con mayor precisión. Debido a la importancia del valor de la velocidad de la luz en las teorías físicas modernas*, en la actualidad su valor no se mide, sino que está definido a consecuencia de la definición de metro y es, exactamente, de 299,792,458 metros por segundo. La velocidad de la luz suele estar representada por el símbolo c.

Nota:

* Sobre esto puedes leer La velocidad de las ondas electromagnéticas y la naturaleza de la luz de la serie Electromagnetismo y El principio de constancia de la velocidad de la luz de la serie Teoría de la invariancia

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

El artículo La velocidad finita de la luz se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El principio de constancia de la velocidad de la luz
2. La velocidad de las ondas electromagnéticas y la naturaleza de la luz
3. La relatividad del tiempo (y 3)

Josu Lopez-Gazpio Ipurtargiak koleoptero bitxiak eta liluragarriak dira. Gauean argi berdexka egiteko gai dira -gaitasun xelebrea, hasiera batean-, baina, helburu eta funtzio biologikoa duena. Orain dakigunez, gorteatzeko tresna izateaz gain harrapakarietatik babesteko tresna ere bada. Alabaina, nola liteke argia eginez harrapakariek ez ikustea? Bada, aurkakoa da ideia: ikusgarriago egiten dira haiek jatea kaltegarria eta toxikoa izan daitekeela ohartarazteko. Biolumineszentzia horren atzean luziferina izeneko molekula dago eta, hari esker lortzen dute sasien arteko gau ilunak puntutxo berdez betetzea.

1. irudia: Ipurtargiak gauean. Holandan hartutako argazkia dunen ingurunean, behe-laino eta haizerik gabeko gau sargori batean. (Argazkia: Herky – domeinu publikoko irudia. Iturria: commons.wikimedia.org

Lanpirido edo ipurtargiak kakalardo motak dira eta 2.000 espezie desberdin baino gehiago daude gure planetan. Espezie gehienek bi hegal txiki dituzte eta guztiek dute biolumineszenteak izateko gaitasuna, alegia, erreakzio kimiko baten bidez argia igortzeko gaitasuna. Ipurtargiak ez dira, jakina, luminiszenteak diren intsektu bakarrak. Hedabide honetan bertan kontatu den moduan ere, badira argi propioa duten beste zenbait espezie, onddoak kasu. Oinarrian, ipurtargiek organo luminiko izenekoak dituzte sabel azpian eta haiei esker gai dira luminiszentzia sortzen duten erreakzio kimikoak egiteko. Zein da, baina, horren helburua?

Frogatu berri denez, argiak ez dauka helburu sexuala bakarrik. Brian C. Leavell eta bere lankideek argitaratuko ikerketaren emaitzen arabera, saguzarretatik babesteko tresna ere izan daiteke. Argi distiraren bidez, harrapakariak diren saguzarrek abisua jasotzen dute: ipurtargiak ez dira elikagai atsegina -saguzarrentzat toxikoak diren substantziak dituzte eta botaka egiten dute ipurtargiak janez gero-. Hortaz, biolumineszentziak abantaila ebolutiboa da bai saguzar eta bai ipurtargientzat. Biolumineszentziaren erabilera hori frogatzeko, ikertzaileek espezieen arteko borroka gertatzeko lekua diseinatu zuten. Bertan saguzarrak, ipurtargiak, sitsak, kakalardoak eta bestelako intsektuak jarri zituzten. Ikertzaileek ikusi zutenaren arabera, ipurtargiek argiaren bidez saguzarrei ohartarazten zieten toxikoak zirela. Era berean, saguzarrek ipurtargien hegazkada kopuruarekin lotzen zuten seinale hori eta, horrela, ipurtargiak ez jaten ikasten zuten. Denborarekin, saguzarrek beste intsektuak jaten zituzten eta ez ipurtargiak.

Biolumineszentziaren oinarria

Luminiszentzia sortzen duen erreakzioak oxigenoa behar du. Horretaz gainera, beste hiru osagai ere beharrezkoak dira: luziferina molekula, luziferasa entzima eta ATPa -adenosina trifosfatoa, alegia, energia ekarpena-. Oxigenoak luziferina oxidatzen du eta luziferasak prozesuari laguntzen dio. Guzti hori gerta dadin, energia behar da eta energia hori ATP molekuletatik dator -zelulen metabolismoan ohikoa den bezala-. Luziferina oxidatzen denean argia igortzen da eta hori da, hain zuzen ere, ikusten duguna.

3. irudia: Luziferina molekula da ipurtargien bioluminiszentziaren erantzule nagusia. (Argazkia: Yikrazuul – domeinu publikoko irudia. Iturria: commons.wikimedia.org)

Erreakzioa pausoka aztertuta, lehenik eta behin luziferina adenosina trifosfatoarekin elkartzen da luziferina adenilatoa eta pirofosfatoa emanez. Hori luziferasa entziman gertatzen da; erreakzio hori gauzatzeko espezifikoa dena. Jarraian, luziferina adenilatoa oxigenoarekin elkartzen da eta adenosina monofosfatoa eta oxiluziferina -luziferina oxidatua- sortzen dira. Erreakzioaren bigarren zati horretan argia ekoizten da, 510-670 nanometroko uhin luzera duena. Horren ondorioz, kolore hori-berdexka ikusten da. Esan bezala, biolumineszentzia organismo askoren ezaugarria da, ez bakarrik intsektuena. Hain zuzen ere, sakonera handiko uretan bizi diren izakien ezaugarria ere bada. Aipatzekoa da, esaterako bonbilletan gertatzen ez den bezala, biolumineszentzia erreakzioetatik sortutako argiak ez duela beroa ekoizten, alegia, argi hotza da. Modu horretan, intsektuek ez dute alferrikako energia xahutzen luminiszentzia sortzean.

Edozein kasutan, erreakzio kimiko konplexuak daude koleoptero berezi horien argiaren atzean eta argiak zentzua ere badu. Babesteko, gorteatzeko eta identifikatzeko modua da; izan ere, bestela zertarako xahutuko dute lortzea hainbeste kosta den energia argia ekoizten? Bada, honatx galdera horren erantzunari emandako argia.

Erreferentzia bibliografikoa:

Leavell, Brian C., Rubin, Juliette R., McClure, Christopher J.W., Miner, Krystie A., Branham, Marc A., Barber, Jesse R. (2018). Fireflies thwart bat attack with multisensory warnings. Science Advances, 22 (4). DOI: 10.1126/sciadv.aat6601

Informazio osagarria:

• How and why do fireflies light up? Scientificamerican.com

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Egileaz: Josu Lopez-Gazpio (@Josu_lg) Kimikan doktorea, irakaslea eta zientzia dibulgatzailea da. Tolosaldeko Atarian Zientziaren Talaia atalean idazten du eta UEUko Kimika sailburua da.
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Escultura metálica de “Bluebelle”, una ballena azul capturada en el Atlántico sur en 1912, expuesta en la ribera del Sena durante la Cumbre del Clima de París en 2015. Fuente: Bluebird Marine Systems

Como miembro de una especie que habitualmente se cree el centro del universo, considero personalmente muy importante recibir de vez en cuando una bofetada de humildad ecológica. Una cosa que nunca falla, son las ballenas. Pensar en esos enormes mamíferos viviendo (o, bueno, sobreviviendo) en la inmensidad del océano siempre me recuerda lo insignificante que soy.

Y sin embargo, no tenía ni idea hasta hace poco de cómo las ballenas se hicieron tan grandes, ni por qué. Ni siquiera me lo había preguntado hasta que me topé con la respuesta. Por eso yo soy periodista científica, y no científica, supongo. No me hago las preguntas, pero me encanta contar las respuestas. Aquí voy con esta respuesta, por si ustedes tampoco la conocen.

¿Cuándo se hicieron enormes las ballenas?

No tenemos del todo claro cómo las ballenas se hicieron tan enormes, si les tengo que ser sincera, aunque es un debate abierto desde hace tiempo. En 2010, Graham Slater, biólogo evolucionista de la Universidad de Chicago, propuso una hipótesis según la cual los cetáceos (ballenas y delfines) se dividieron en grupos de distintos tamaños muy pronto en su evolución, hace aproximadamente 30 millones de años. En ese momento, los delfines quedaron como los más pequeños de la familia, las ballenas barbudas se convirtieron en gigantes y los zifios evolucionaron a un tamaño intermedio. Los tres grupos y sus descendientes se han mantenido más o menos estables en esos rangos de tiempo.

No todo el mundo está de acuerdo con esta teoría. Nicholas Pyenson, del Museo de Historia Natural perteneciente al Smithsonian, en Washington, decidió utilizar la enorme colección de fósiles del museo para aclarar las dudas. Tras determinar que el tamaño total de una ballena se puede inferir del tamaño de los huesos de su mandíbula, midió o obtuvo ese dato de los cráneos de 63 especies de ballena ya extinta, además de 13 especies actuales, y las fue colocando en una línea temporal que mostrase la evolución del árbol familiar de las ballenas.

Los datos obtenidos demostraban que las ballenas no aumentaron de tamaño tan pronto como Slater había sugerido en un principio, y también que no fue algo progresivo en el tiempo, sino que se habían vuelto moderadamente grandes y se habían mantenido así durante millones de años hasta hace unos 4,5 millones de años, según un estudio que publicaron después conjuntamente Pyenson, Slater y Jeremy Goldberg, de la Universidad de Stanford en Palo Alto.

En ese momento pasaron de relativamente grandes a gigantescas. La ballena azul que conocemos a día de hoy mide hasta 30 metros de largo, mientras que hace 4,5 millones de años las ballenas más grandes que existían medían solamente 10 metros.

¿Cómo fue posible?

Vale, ya sabemos cuándo. ¿Cómo pasó esto? Slater y compañía pasaron entonces a estudiar qué estaba ocurriendo en el mundo en aquel momento para que tuviese lugar este importante cambio de tamaño en las ballenas. Descubrieron que el estirón coincidió con el principio de la primera edad de hielo. En ese momento en que los glaciares se expandían, los deshielos de primavera y verano vertían enormes cantidades de nutrientes a las costas oceánicas que causaron una proliferación masiva del krill, los organismos microscópicos de los que se alimentan las ballenas.

Esto creó un nuevo patrón de alimentación: los deshielos estacionales creaban épocas de comida abundante separadas a lo largo del año, disponible para aquellos que pudiesen aprovecharla y con menos competencia debido a la desaparición de muchos otros peces y animales marinos.

Esto fue una ventaja para las ballenas: las ballenas que se alimentan cazando krill y filtrando el agua a través de sus barbas podían en este ambiente alimentarse de forma más eficiente que otros competidores. Y cuando mejor alimentadas, más grandes y rápidas eran para desplazarse de una zona de caza a otra.

¿Por qué ese tamaño gigantesco?

Quizá ahora sepamos un poco mejor, aunque todavía no de forma definitiva, cuándo y cómo las ballenas se hicieron descomunales, pero ¿por qué?

Tampoco aquí la respuesta está del todo clara. Algunos expertos postulan que pudo ser una respuesta evolutiva a los ataques de los megatiburones que poblaron los océanos hace millones de años. Pero la mayoría de las hipótesis se centran en el agua como un medio liberador: con la gravedad atenuada, los cuerpos de los mamíferos marinos, especialmente los de las ballenas, son capaces de manejar muchas más toneladas de peso. Además, es más fácil acceder a grandes territorios donde alimentarse y el menú es más variado.

Sin embargo, esta idea del océano como liberación también tiene sus detractores, y en 2018, William Gearty, de la Universidad de Stanford, propuso una explicación diferente: las ballenas y otros mamíferos marinos son tan grandes no por el alivio que el agua pone a sus limitaciones, sino porque impone otras nuevas.

A medida que entras en el agua, empiezas a perder un calor corporal que no estabas perdiendo sobre la tierra, y la forma más eficiente contrarrestar esa pérdida de temperatura es volverse más grande: a medida que crece cuerpo de un animal (de estos animales marinos concretamente cuyo cuerpo tiende a adoptar la forma de un globo), el volumen aumenta más rápido que su superficie, de forma que se genera más calor, pero se pierde menos en comparación. Claro que el volumen de un animal no puede aumentar infinitamente, ya que un cuerpo mayor también requiere más alimento, y hay un límite en la comida que un animal puede encontrar, atrapar y comer.

Según esta teoría, el tamaño de una especie se encuentra limitada por abajo por su necesidad de mantenerse caliente (demasiado pequeño y perderá demasiado calor) y por arriba por su necesidad de alimentarse (demasiado grande y no podrá comer lo suficiente). Y ese límite es mucho más estrecho en el mar que en la tierra, según el científico, que calculó que los mamíferos marinos (focas, cetáceos, manatíes…) han alcanzado de forma independiente una masa media óptima de unas 5 toneladas.

Las ballenas y las focas, en los extremos

Espera, ¿qué? ¿5 toneladas? Pero eso está muy, muy lejos de las 140 toneladas que puede pesar una ballena azul adulta, el animal más grande del mundo y con el que hemos abierto esta historia.

Sí, bueno, recordemos que se trata de una media. En el otro extremo estarían las focas, que pueden pesar, dependiendo de la especie, entre 100 y 250 kilos aproximadamente en su edad adulta. Diferencias evolutivas y de características podrían explicar como ambas especies han conseguido saltarse esos límites que propone Gearty, cada una por un lado. Las focas tienen una gruesa piel y pelo, y pasan mucho tiempo fuera del agua. Así podrían hacer frente a una pérdida de calor que en principio su pequeño tamaño facilita.

Y las ballenas azules y otras barbadas son los cazadores más eficaces del mundo y, si la explicación de Slater y sus colegas es cierta, supieron aprovechar una oportunidad que pocas especies coetáneas pudieron ver en un momento de rápidos cambios climáticos. Así han podido evolucionar y mantener esos cuerpos masivos allí donde los demás mamíferos marinos han conseguido ser grandes, pero no tanto. Gigantes de verdad, solo ellas.

Referencias:

Diversity versus disparity and the radiation of modern cetaceans – The Royal Society Publishing

Independent evolution of baleen whale gigantism linked to Plio-Pleistocene ocean dynamics – Proceedings of the Royal Society B

Why whales grew to such monster sizes – Science

Energetic tradeoffs control the size distribution of aquatic mammals – Proceedings of the National Academy of Science

Why whales got so big – The Atlantic

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

El artículo ¿Por qué son tan grandes las ballenas? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El pueblo que hablaba con las ballenas, ¿podría enseñarnos su idioma a los demás?
2. Cómo usar a las ballenas como detectores de radiación
3. Eran nuestras ballenas

Ziortza Guezuraga Nahasmendu bipolarra duten pertsonengan depresio-aldiak prebenitzeko litio gatzek duten efektibitatea aztertu dute.

1. irudia: Litio tratamenduak nahasmendu bipolarra duten pertsonengan depresioa prebenitzeko gaitasuna aztertu da.

Bizitza errealean efektu prebentiboa dute epe luzean litio gatzak erabiltzea, ikerketaren emaitzen arabera. Bizitza errealaren testuinguruan depresioa prebenitzeko litioak duen efektibotasuna aztertzea izan da helburua eta, horretarako, nahasmendu bipolarra duten 72 pazienteri jarraipena egin zaie hamar urtez.

Tratamenduari atxikidura ona izan duten pazienteek depresio aldi gutxiago izan dituzte eta baita aldi maniako eta hipomaniako gutxiago. Horretaz gain, depresio aldietan edota aldi maniako/hipomaniakoetan berriz erortzeko denbora ere motzagoa izan da atxikimendu gutxi izan duten pazienteengan.

Nahasmendu bipolarraren gaixotasun kostearen analisiaren arabera, minbizia baino kostu handiagoa izan dezake. Depresioa, aldi maniakoak, aldi hipomaniakoak eta aldi mistoak izaten dituzte nahasmendu bipolarra duten pertsonek.

Sintoma afketiboen artean, sintoma depresiboak eta mistoak dira morbositate maila altuenekin, ospitalizazio tarte luzeagoekin eta bai epe laburrean bai epe luzeaan emaitza kaskarragoekin lotuta daudenak.

Ikerketa bizitza errrealeko testuinguruan

Arabako Unibertsitate Ospitalean egin da ikerketa, psikiatria ospitaleratutako zerbitzua eta psikiatria larrialdi aretoa duen eremuko ospitale bakarra. Litio karbonatoarekin tratatutako 72 gaixo izan dira ikerketaren parte eta hamar urtez egin zaie jarraipena.

Hiru dira neurtu diren parametroak:

• Birgaixotzea. Zortzi astean behin ebaluatu dira morbilitateari begira (aldiak, ospitalizazio mota) eta alkohol eta drogen erabilerari begira.

Gaixoen %80,5 (58 gaixo) depresio aldi edo aldi mistoak izan dute gutxienez. 58 gaixoetatik 44 (%75,9) atxikimendu ona izan dute. Atxikimendu ona izan duten litioarekin tratatutako gaixoek depresio sintomekin nabarmen gertakari gutxiago izan dituzte, atxikimendu txarra izan duten gaixoekin konparatuta. Aldi maniako eta hipomaniako gutxiago ere zenbatu dira atxikimendu ona duten gaixoetan.

Birgaixotze denbora depresio edo aldi mistoan 713,07 egun izan da atxikimendu ona izan duten gaixoen kasuan eta 376,07 atxikimendu eskasekoetan. Aldi maniako edota hipomaniakoei dagokienez, 705,6 eta 462,3 egun izan dira atxikimendu ona eta kaskarra izan duten gaixoetan, hurrenez hurren.

• Atxikimendua. Tratamenduari atxikimendua ere neurtu da.

Ikertutako gaixoen %77,8 kontsideratu dira litio tratamenduari atxikiak. Alkohola neurriz gabe erabili duten edo alkoholarekiko dependentzia duten gaixoek atxikimendu maila baxuagoa izan dute alkoholik edaten ez duten edo noizean behin edaten duten gaixoekin konparaturik. Patroi bera ikusi da drogen erabilerari dagokionez.

• Kostua. Ospitaleratzearen kostuak ere izan dira kontuan.

Ospitaleratze kostuei dagokienez, atxikimendu ona izan duten pazienteen kasuan 10.349 eurokoa izan da eta 44.547 eurokoa atxikimendu txarreko gaixoen kasuan, ikerketaren 10 urteetan zehar.

2. irudia: 10 urtean zehar aztertutako gaixoek izandako aldiak, depresibo eta mistoak, alde batetik, eta maniako eta hipomaniakoak, bestetik.

Emaitzen arabera, beraz, litioa erabilgarria da eta eraginkorra da nahasmendu bipolarrean depresio sintomak prebenitzeko bizitza errealaren testuinguruan. Gaixoek birgaixotzeak eta depresio sintomak dituzte, litio tratamenduari atxikimendu ona izanik ere, atxikimendu eskasa dutenek baino maila baxuagoan, hala ere.

Litioaren eraginkortasuna

Nahasmendu bipolarra tratatzeko botikarik garrantzitsuena. Epe luzera suizidioaren kontrako efektu prebentiboa ere badu. Aldi maniako eta maniakoetan litioak duen efektua oso ondo ikertuta dago, aldi depresiboetan eta mistoetan, baina, ebidentzia ez da hain sendoa.

Garrantzitsua da litioaren efektua bizitza errealeko testuinguruan aztertzea, nahasmendu bipolarrerako mantentze-tratamendu aukera gutxi daude eta, bereziki, depresioaren prebentziorako. Oso ikerketa gutxi daude aldi mistoetan eta depresioan litio gatzek duten efektuaren ingurukoak. Eztabaida dago depresio bipolarraren tratamendurako antidepresiboen erabilerari dagokionez, maniara aldatzeko arriskuagatik eta eraginkortasunaren inguruko kezka dela eta.

Litio gatzekin egindako tratamenduen arazo nagusietariko bat, bestelako tratamenduetan bezala, atxikimendu falta da. Tratamenduari atxikimendu faltak prebalentzia handia du nahasmendu bipolarrean, ikerketen arabera, %23,4 eta %32 artekoa. Zorroztaasun faltari, albo ondorioei eta serum litio mailaren monitoriazio beharrari egozten zaie atxikimentu falta.

Erreferentzia bibliografikoa

González-Pinto, Ana, et al., (2018). Can lithium salts prevent depressive episodes in the real world?. European Neuropsychopharmacology, 28, 12, 1351-1359. DOI: https://doi.org/10.1016/j.euroneuro.2018.09.008

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Egileaz: Ziortza Guezuraga (@zguer) kazetaria da eta Euskampus Fundazioko Kultura Zientifikoko eta Berrikuntza Unitateko zabalkunde digitaleko teknikaria.

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Fuente: REUTERS / Peter Nicholls

Una investigación dirigida por Christopher Millett del Imperial College de Londres y publicada en la revista British Medical Journal, ha llegado a la conclusión de que la salida del Reino Unido de la Unión Europea provocará un aumento del número de muertes debidas a enfermedades cardiovasculares. El estudio analiza los efectos que tendría sobre la salud cardiovascular la previsible disminución del consumo de frutas y verduras que ocasionará el también previsible encarecimiento de esos alimentos. Dependiendo de la forma en que se produzca la salida, las estimaciones de fallecimientos adicionales entre los años 2.021 y 2.030 se encuentran entre un 0,6 y un 1,7% del total de muertes por enfermedad cardiovascular.

Los investigadores han analizado cuatro posibles escenarios. El primero es el que se derivaría de un acuerdo con la UE y terceros países en virtud del cual no se aplicarían tarifas aduaneras a los estados de la Unión ni a la mitad de aquellos con los que existen acuerdos comerciales en la actualidad. En el segundo también se produciría un acuerdo de libre comercio con la UE, pero sí se aplicarían aranceles a los vegetales procedentes de terceros países. El tercer escenario es el más desfavorable pues supondría una salida sin acuerdo y la implantación de barreras comerciales con los países de la Unión y aquellos con los que esta mantiene tratados de libre comercio. El cuarto es el que se produciría si el Reino Unido eliminase los aranceles comerciales con todos los países. En todos los casos se asume que se producirían subidas de precios derivados de un aumento en los costes de transacción originados por los mayores controles fronterizos. Los costes arancelarios variarían en función de los acuerdos que se alcanzasen.

Los investigadores han contado con las herramientas estadísticas necesarias para estimar la magnitud de la reducción en el consumo de los alimentos frescos de origen vegetal en función de los aumentos de precios. Y también disponen de modelos que relacionan el riesgo cardiovascular con el consumo de esos alimentos. A partir de todo ello han estimado que se producirían entre 4160 muertes adicionales (0,6% de las provocadas por enfermedad cardiovascular) en el supuesto de una eliminación de todos los aranceles (mejor escenario), y 12400 (1,7% de las debidas a enfermedad cardiovascular) en el de un Brexit sin acuerdo y con barreras arancelarias a la importación de alimentos vegetales (peor escenario).

Habrá quien ponga en duda que el precio de los alimentos tenga efectos sobre la salud. Pero los tiene. De hecho, ya sabíamos, por ejemplo, que los aumentos del precio de frutas y verduras provocan elevaciones en la concentración sanguínea del colesterol de baja y muy baja densidad, el conocido como “colesterol malo”. Esto no es anecdótico. Y no debe extrañar que esos efectos tengan incluso mayor alcance.

Como era previsible, el estudio ha generado debate entre los partidarios del Brexit y sus adversarios, y los propios autores han opuesto sus argumentos a las críticas recibidas. No obstante, consideraciones de este tipo no van a provocar cambios en la opinión del público británico y sus representantes políticos acerca del Brexit.

Con todo, lo interesante del estudio es el constatar que los sistemas de salud y la comunidad científica disponen de información sobre el efecto que pueden tener las decisiones políticas y económicas que toman los gobiernos en aspectos relevantes de la salud y la vida de las personas. Las políticas sanitarias afectan a la salud de la población, por supuesto. Pero las decisiones que inciden en el precio de los alimentos también lo hacen. Constatar este hecho es importante.

Referencias:

Seferidi P, Laverty AA, Pearson-Stuttard J, et al: Impacts of Brexit on fruit and vegetable intake and cardiovascular disease in England: a modelling study. BMJ Open 2019; 9:e026966. doi: 10.1136/bmjopen-2018-026966

Rahkovsky I & Gregory C A: Food prices and blood cholesterol. Economics and Human Biology 2013; Vol 11 (1): 95-107. https://doi.org/10.1016/j.ehb.2012.01.004

El artículo El Brexit dañará el sistema cardiovascular de los británicos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Regulación de la circulación (1): control del sistema cardiovascular
2. Respuesta de los sistemas respiratorio y cardiovascular al ejercicio físico
3. ¿Demuestran el Brexit y Trump que vivimos en una simulación por ordenador?

Uxue Razkin

Mikrobiologia eta osasuna

Albiste itxaropentsua ekarri digu asteon Juanma Gallegok: aurrenekoz, zientzialariak gai izan dira ulertzeko DNA suntsitzeko eta minbizia abiatzeko gai den molekula kartzinogeno baten portaera argitzeko, maila molekularrean. Oro har, bazekiten E. colli bakterioaren andui zehatz batzuek kolon eta ondesteko minbiziarekin harremana zutela, kolibaktina izeneko molekulak genotoxikoa sortzen dutelako. Ikerketan parte hartu duen Emily Balskus ikertzaileak dio kolibaktinak ziklopropano-eraztuna duela. Ikertzaileek sumatzen dute egitura kimiko hori “arma” gisa erabiltzen duela kolibaktinak.

Artikulu honen bitartez, mikrobiota zer den azaldu digute. Hasteko, mikroorganismoen komunitateari deritzo, eta gure gorputzeko hainbat ataletan (ahoa, azala, hesteak,..) mikrobiota desberdinak ditugula azaltzen digu Asier Fullaondok, Genetika irakaslea UPV/EHUn. Ildo horri jarraiki, berriki argitaratu den lan bati egiten dio erreferentzia autoreak, zehazki, gure hesteetako mikrobiotaren eta depresioaren arteko erlazioa azaltzen duenari. Ikerketa horretan aurkitu dute Coprococcus eta Dialister bakterio kantitatea txikiagoa aurkitzen dela depresioa duten gaixoetan, pertsona osasuntsuekin alderatuz. Horretaz gain, ikusi dute hesteetako bakterioek sortzen dituzten hainbat konposatu kimikok eragina dutela gure nerbio sisteman.

Kimika

2016ko negutik 2017ko negura 41 konposatu organiko kutsatzaileren denbora-banaketa eta banaketa espaziala aztertu du ikerketak batek hiru estuarioetan: Bilbon, Plentzian eta Gernikan. Antiinflamatorioak, hipertentsiboak, kafeina, gozagarri artifiziala eta korrosio inhibitzaileak izan dira presentzia handiena izan dutenak. Adibidez, kafeina aztertutako lagin guztietan topatu da.

Masa-espektometriari buruzko beste kapitulu bat daukagu irakurgai honetan. Bertan, kontatzen digute duela zenbait urte, landare-nahastura batzuk agertu zirela merkatuan, eta intsentsuak zirela esaten zen arren, errez gero kalamuaren antzeko efektua zutela. Produktu horiek kontsumitzen ari ziren baina haietan ez zen aurkitzen toxikologia forentsearen laborategietako ohiko analisietan detektatzen diren drogetatik bakar bat ere. Hortaz, analisi-modu gidatuarekin ikusi ezin ziren konposatuak ikertzeko, masa-espektronomia erabili zuten. Ikusi zuten landare-nahastura horretan kannabinoide sintetikoak zeudela. Irakur ezazue osorik!

Ingurumena

Tenperatura altuen eta egonkortasun atmosferikoaren ondorioz, airearen kutsadurak gora egin du. Munduko Osasun Erakundearen irizpideen arabera, gehienez 50 mikrogramo PM10 partikula antzeman beharko lirateke metro kubo bakoitzeko. Azken egunetan, Euskal Herri osoko hogei bat neurgailuk gainditu dute kutsadura maila hori, eguneko uneren batean. Berriak azaltzen digu normalean ibilgailuak eta fabrikak izaten direla partikula kutsagarriak isurtzen dituztenak baina kasu honetan tenperatura altuek eta prezipitaziorik ezak ekarri dute kutsadura airean pilatzea.

Eboluzioa

Elhuyar aldizkariak jakinarazten digunez, duela 200.000 urte inguru Praileaitz I kobazuloan (Deba, Gipuzkoa) gizakiak egon zirela erakusten duten aztarnak topatu dituzte. Horien artean, haiek erabilitako harrizko tresnak eta jandako animalien fosilak, tartean elefanteen familiako ugaztun handi baten hezurrak. Xabier Peñalver Iribarren Aranzadiko arkeologoak eman ditu aurkikuntza honen xehetasunak.

Geologia

Arantza Aranburu geologoari egin diote elkarrizketa Baleiken. Azken milaka urteotako klima nolakoa izan den zehaztasun handiz jakin dezakete ikertzaileek kobazuloetako estalagmitei esker. Zehazki horretan dihardu Aranburuk, inguruko kobazulotan. Ikertzaileak dioen moduan estalagmitak iraganeko klimaren “kutxa beltzak” dira: “Estalagmitek gordetzen dute ondoen kanpoko batezbesteko tenperaturaren erregistroa”. Estalagmitek gordetzen duten informazioa ezagutzeko, jo ezazue artikulura!

Dibulgazioa

Josu Lopez Gazpiok orain arte Zientzia Kaieran idatzi dituen artikuluak laburbildu ditu honetan. Bertan, zientziaren dibulgazioan egin dituen piezak ikusteko aukera izango du irakurleak. Askotariko gaiak izan ditu mintzagai eta testu ugaritan baliatu du umorea. Oro har, kimikaria izanda, elikaduran eta elikagaien osagaiak izan ditu dibulgazio-gai nagusi. Uste okerrei ere lekua egin die, homeopatiak ezkutatzen dituen datuei buruz aritu izan da, adibidez. Baina badira beste hainbat. Artikulu honetan bilduma interesgarri honen esteka guztiak topatuko dituzue! Ez galdu!

Hizkuntzalaritza konputazionala

Itziar Gonzalez-Dios, Ixa taldeko ikertzailea eta Euskal Hizkuntza eta Komunikazioa saileko irakaslea EHUn, elkarrizketatu du Ana Galarragak. Hizkuntzalari konputazionala da bera baina hasieran letretatik jo zuela kontatzen du. Geroztik, letrak eta matematikak osagarriak izan daitezkeela ikusi zuen. Adibide bat jartzen du Gonzalez-Diosek: “Adibidez, hitz baten maiztasuna neurtzeko. Imajinatu eskuz zenbatu beharko banu zenbat aldiz agertzen den hitz jakin bat corpus batean… Horretarako daude makinak”.

Medikuntza

Sansar C. Sharma New Yorkeko Medical Collegeko ikertzailea elkarrizketatu dute Berrian. Munduko glaukoma aditurik handienetakoa da eta berriki UPV/EHUk honoris causa doktore izendatu du, arlo horretan egindako ikerketengatik. Otsailaren hasieran Sopelako hondartzan aurkitu zuten baleari buruz mintzatu da, izan ere, bere ikasle izandako Vecino doktoreak begi bat erauzi zion animaliari, UPV/EHUn ikertzeko. Sharmak balearen begiak glaukoma sendatzen nola lagundu dezakeen azaldu du tartean. Glaukomari buruz gehiago jakiteko, ez galdu elkarrizketa interesgarri hau!

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

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Egileaz: Uxue Razkin kazetaria da.

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Si cerrásemos los ojos para visualizar la imagen de un geólogo, probablemente imaginaríamos a una persona descubriendo fósiles y recopilando y coleccionando minerales. No obstante, esta disciplina académica cuenta con muchísimas más aplicaciones desconocidas para gran parte de la sociedad.

Con el objetivo de dar visibilidad a esos otros aspectos que también forman parte de este campo científico nacieron las jornadas divulgativas “Abre los ojos y mira lo que pisas: Geología para miopes, poetas y despistados”, que se celebraron los días 22 y 23 de noviembre de 2018 en el Bizkaia Aretoa de la UPV/EHU en Bilbao.

La iniciativa estuvo organizada por miembros de la Sección de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU, en colaboración con el Vicerrectorado del Campus de Bizkaia, el Ente Vasco de la Energía (EVE-EEE), el Departamento de Medio Ambiente, Planificación Territorial y Vivienda del Gobierno Vasco, el Geoparque mundial UNESCO de la Costa Vasca y la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Los invitados, expertos en campos como la arquitectura, el turismo o el cambio climático, se encargaron de mostrar el lado más práctico y aplicado de la geología, así como de visibilizar la importancia de esta ciencia en otros ámbitos de especialización.

Raoul Servert, geógrafo y paisajista, consultor privado (Araudi), perito judicial en medio ambiente y ordenación del territorio, y miembro de la junta directiva de Fundicot, trata en esta ponencia sobre el papel de la geomorfología como base para los estudios integrales del paisaje.

Edición realizada por César Tomé López

El artículo Geomorfología y paisaje: la piel del territorio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Geología, ver más allá de lo que pisamos
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Irudia: Material topologiko batean uhin kuantikoek osatzen dituzten interferentzia patroiak (konputagailu batek moldatuak). (Iturria: A. Yazdani/SPL)

Antzeman dezakegunarengatik gerta daiteke etorkizunean bateriak izatea hainbat konturen oinarri. Bateria hauek egun diren baino seguruagoak izan beharko dute eta horretarako, erabiltzen diren elektrolito organikoak ezabatu beharko dira toxikoak eta sukoiak baitira. Egokiena elektrolito solidoak erabiltzea litzateke baina horretarako hauen funtzionamendua zehatz ezagutu beharko da. Horretan dabiltza BCAMeko ikertzaileak: How lithium ions move in substituted ceramic solid electrolytes.

Gero eta agerikoagoa da korrelazioa dagoela gure esteetan bizi diren mikroorganismo eta gure entzefaloaren funtzionamenduaren artean. Baina, azken ikerketen arabera badirudi mikroorganismo batzuen faltak depresioarekin zerikusia duela. José Ramón Alonsok azaltzen digu: Microbiota and depression.

2017an material topologikoen inguruko teoria garatu zutenean, Nature aldizkariak azala eskaini zien eta ikerketari buruzko iruzkina ere. Orain, teoria hartan oinarrituta, material topologikoen datu-base interaktiboa sortu dute eta Nature aldizkarian argitaratu dute berriz emaitza. Horrez gain aldizkariak podcast bat ere eskaini dio ikerketari. DIPCko ikertzaileen lan hau aparta da: 27% of all materials in nature are topological. And now there is a catalogue.

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

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La Facultad de Ciencias de Bilbao comenzó su andadura en el curso 1968/69. 50 años después la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU celebrará dicho acontecimiento dando a conocer el impacto que la Facultad ha tenido en nuestra sociedad. Durante las próximas semanas en el Cuaderno de Cultura Científica y en Zientzia Kaiera se publicarán regularmente artículos que narren algunas de las contribuciones más significativas realizadas a lo largo de estas cinco décadas. Comenzamos con la serie “Espectrometría de masas”, técnica analítica que supone el ejemplo perfecto del incesante avance de la Ciencia y la Tecnología.

La espectrometría de masas es una poderosa técnica analítica que permite determinar la identidad de las moléculas a partir del dato de su masa. Para la aplicación de la técnica de espectrometría de masas, la muestra, independientemente del estado en que se encuentre, debe ser transferida intacta y cargada eléctricamente a fase gas. Por supuesto, esta definición es una supersimplificación de los principios físico-químicos que subyacen a la técnica. Sin embargo, de ella se desprenden varios datos importantes: la técnica permite analizar muestras muy complejas sin marcado previo (es decir, sin necesidad de marcar las moléculas que se quieren detectar). Estas dos características, junto con la de su enorme precisión, sensibilidad y velocidad, la hacen especialmente útil para el análisis de muestras biológicas. Sin embargo, se necesitó del desarrollo de las denominadas técnicas de ionización blanda, para poder transferir las moléculas biológicas intactas a fase gas.

La técnica de MALDI (Matrix Assisted Laser Desoption/Ionization, Figura 1) es una de las más utilizadas para la introducción de moléculas termolábiles en un espectrómetro de masas. Comienza depositando una porción representativa de la muestra biológica en una placa de acero y recubriéndola con una sustancia orgánica (la matriz), que absorbe la luz en la zona de emisión de los láseres comerciales (normalmente en el UV, en torno a los 335-350 nm). Las moléculas biológicas son, normalmente, transparentes a esta radiación, por lo que no se ven afectadas por el láser. Sin embargo, la matriz sí absorbe la radiación láser, se fragmenta, y libera el analito ionizado en fase gas.

Figura 1. Esquema de la espectrometría de masas por MALDI. Fuente: José A. Fernández

En los años 90, surge un refinamiento de esta técnica: la imagen por espectrometría de masas, que permite la exploración directa de tejidos (Figura 2). Efectivamente, la aplicación de la metodología MALDI no tiene por qué restringirse a muestras sólidas, sino que se puede aplicar directamente sobre secciones de tejido congelado en fresco. De este modo, se obtienen los mapas de distribución de todas las moléculas biológicas (detectables) a lo largo del tejido. La técnica de MALDI-IMS (MALDI-Imaging Mass Spectrometry), es capaz no sólo de dar la identificación de cientos de biomoléculas en un solo experimento, sino que aporta su localización dentro del tejido (información espacial), permitiendo asociar los cambios a estructuras histológicas o incluso a células individuales.

Figura 2. Protocolo de un experimento de MALDI-IMS. Fuente: José A. Fernández

Estudio de células de colon

En metabolómica la información espacial es de enorme relevancia, ya que cada tipo celular presenta un perfil metabólico propio, que cambia con el ciclo celular. Por ejemplo, la técnica de IMS ha sido de gran utilidad para estudiar la maduración de células en el colón, la última parte del sistema digestivo. La pared de este órgano (Figura 3), está recubierta de unas invaginaciones, denominadas criptas, que están formadas por una única capa de células epiteliales (vamos, de piel). Como todos los epitelios, el del colon también sufre un desgaste, por lo que las células deben reemplazarse continuamente. En el fondo de las criptas, existe un nicho de células madre en constante división, que son las encargadas de abastecer de nuevas células a la cripta. La presión de estas nuevas células, empuja hacia arriba a la anteriores, que van madurando para adoptar papeles especializados, hasta que, al llegar a la parte exterior, descaman.

Figura 3. A) Esquema de una cripta colónica. B) Imagen óptica de una sección de colon humano, donde se aprecian varias criptas; C) Imágenes de distribución de algunas especies representativas de lípidos en secciones de biopsias de colon humano sano y adenomatoso. Fuente: José A. Fernández

Gracias a nuestros experimentos de MALDI-IMS en colaboración con el grupo de la Dra. Barceló-Coblijn (IdisPa, Palma), hemos demostrado que todo el proceso de división y maduración de las células, está acompañado por un cambio en su perfil lipídico o lipidoma (el conjunto de los lípidos que contiene la célula): a medida que el colonocito va madurando, las especies lipídicas que contienen ácido araquidónico (un ácido graso con funciones señalizadoras), van reemplazándolo por otros ácidos grasos de cadena más corta y con menor número de insaturaciones. En resumen, los lípidos están tan estrictamente regulados, que se puede deducir a qué altura de la cripta se encuentra un colonocito, simplemente observando su perfil lipídico. Más aún, las imágenes nos permitieron determinar que este cambio en el lipidoma se da en la parte central y terminal del colonocito, mientras que el núcleo del mismo no presenta cambio alguno en su lipidoma con la maduración.

Las criptas colónicas se encuentran rodeadas de otro tejido denominado lámina propia, que le da soporte y que está altamente infiltrado por células del sistema inmune, siempre vigilantes ante posibles invasiones bacterianas. No debemos olvidar que, del otro lado del epitelio, existe una inmensa población bacteriana que nos ayuda a procesar los alimentos y a aprovechar los nutrientes. Mientras las bacterias estén del lado correcto, son beneficiosas. Lo impresionante de la técnica de MALDI-IMS es que nos permitió demostrar que las células de la lámina propia siguen un patrón completamente diferente: presentan una enorme cantidad de ácido araquidónico, que está relacionado con la inflamación, y que éste es más abundante cerca de la parte luminal del colon. Es decir, células contiguas, colonocito y fibroblasto, presentan lipidomas completamente distintos y regulan su expresión lipídica de manera independiente. Es decir, cada célula tiene una composición de lípidos propia y exclusiva, que permite su identificación

Una aplicación directa y evidente de todo este conocimiento es la detección temprana del cáncer de colon. Si el perfil lipídico de una célula está tan estrictamente regulado, la alteración metabólica que el proceso de malignización produce, debería tener un impacto dramático en el perfil lipídico celular. De hecho, nuestros resultados demuestran que el tejido alterado de colon, presenta alteraciones significativas, tanto morfológicas como metabólicas. La Figura 3 muestra imágenes histológicas de una sección de biopsia de colon neoplásico. Claramente, las criptas han perdido su morfología típica, debido a que las células madre se reproducen descontroladamente, produciendo demasiados colonocitos, que además no maduran. Tal y como esperábamos, la huella lipídica de estos colonocitos coincide con la huella lipídica de las células madre en el fondo de la cripta, demostrando desde un punto de vista molecular, que son colonocitos inmaduros que se siguen reproduciendo y que no llegan a diferenciarse. Mientras tanto, las células de la lámina propia, siguen ajenas al proceso de malignización y siguen presentando un perfil lipídico similar al que presentan en tejido sano.

Este ejemplo demuestra la importancia de la utilización de técnicas con localización espacial para el estudio del metaboloma, y más concretamente, del lipidoma, ya que los cambios se producen a nivel celular. Sin la resolución espacial, los cambios producidos en los colonocitos, quedarían diluidos entre el lipidoma del resto de las células.

Estudio del cerebro

La aplicación de la técnica de MALDI-IMS está suponiendo una revolución no sólo en el campo de la lipidómica, sino también en proteómica y en campos más aplicados como la anatomía patológica. Efectivamente, del mismo modo que en los ejemplos expuestos en este artículo se presentan mapas de distribución de lípidos, también es posible la detección de proteínas y péptidos directamente en tejido y realizar las imágenes correspondientes. Realmente, la técnica es aplicable a cualquier molécula detectable por MALDI y permite al patólogo ver la histología de un tejido, desde un punto de vista molecular. Como cada tipo de tejido o incluso de célula tiene su perfil lipidómico/proteómico propio, se pueden utilizar herramientas de análisis estadístico para visualizar los píxeles en base a su huella molecular, como se muestra en la Figura 4, donde se muestra el resultado de un experimento de MALDI-IMS sobre una sección sagital (a lo largo, desde el bulbo olfatorio hasta el cerebelo) de cerebro de rata: los espectros de cada pixel se han analizado mediante un algoritmo de análisis estadístico y se han proyectado después sobre una red neuronal, utilizando el patrón de colores mostrado en la imagen: aquellos píxeles con un perfil metabólico más parecido, presentan colores más próximos en la escala. Se observa que la imagen resultante reproduce fielmente la histología del tejido. Cualquier alteración del metabolismo de un tipo de célula, resultaría en la alteración del patrón de colores, permitiendo fácilmente su identificación.

Figura 4. Análisis estadístico de la huella lipídica de una sección sagital de cerebro de rata, con un tamaño de píxel de 100 μm.

En resumen, la técnica de MALDI-IMS permite añadir una dimensión extra al análisis de muestras biológicas: la localización espacial dentro de un tejido de los metabolitos y proteínas que lo componen, abriendo un abanico de futuras aplicaciones en el estudio de las enfermedades metabólicas.

Sobre el autor: José A. Fernández es investigador en el Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo Cartografiando territorio inexplorado: imagen por espectrometría de masas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. A new hero is born: La espectrometría de masas al servicio de la justicia
3. Metabolómica: el todo sobre la suma de las partes

Ana Galarraga / Elhuyar Zientzia Itziar Gonzalez-Dios Ixa taldeko ikertzailea eta Euskal Hizkuntza eta Komunikazioa saileko irakaslea da EHUn, eta kontrako jo ohi diren bi mundu batzen ditu bere jardunean: hizkuntzalaritza (Letrak) eta informatika (Zientziak).

Lehenengotik abiatu zen: “Nik beti jo dut letretatik, ez zientzietan ez nintzelako ondo moldatzen, baizik eta gustatu egiten zitzaizkidalako”. Hala, Alemaniar Filologian lizentziatu zen UPV/EHUn. Orduan, beste esparruarekin bat egiteko aukera sortu zitzaion: “Donostian Hizkuntzaren Azterketa eta Prozesamendua masterra eskaintzen zutela ikusi nuen, eta erakarri egin ninduen. Oso berria iruditu zitzaidan, ordura arte egin nuenarekiko desberdina, eta, gainera, etxetik hurbil zegoen. Beraz, probatzea erabaki nuen; ez baitzitzaidan gustatzen, urtebete galduko nuen, asko jota”, onartu du Gonzalez-Diosek.

Irudia: Itziar Gonzalez-Dios, hizkuntzalari konputazionala.

Gustatu egin zitzaion, ordea, eta asko. “Niretzat erabat ezezaguna zen dena. Ez nekien non ari nintzen sartzen; hortaz, ez nion beldurrik. Batxilergoan ez nuen Matematikarik eman, eta, agian, beste adar batetik zetorren bati baino pixka bat gehiago kostatzen zitzaizkidan gauza batzuk ulertzea. Baina, azken finean, masterrean denok ginen hizkuntzalariak ala informatikariak, elkarri laguntzen genion. Elkarlan hura oso polita izan zen”.

Dioenez, txikitatik erakusten digute bi mundu daudela, Letrak eta Matematikak, erabat aparte egongo balira bezala, baina, berez, osagarriak dira. Tesian, esaterako, konputazioa, estatistika eta halako baliabideak erabili zituen, eta funtsezkoak izan ziren hizkuntzalaritzan aurrera egiteko: “Adibidez, hitz baten maiztasuna neurtzeko. Imajinatu eskuz zenbatu beharko banu zenbat aldiz agertzen den hitz jakin bat corpus batean… Horretarako daude makinak”.

Baina ez bakarrik potentzia edo eraginkortasunaren aldetik; gauzak nola egin planteatzeko ere balio dio. Izan ere, makinari zer egin agintzeko, zehatz eman behar zaizkio aginduak. Hala, programatzen ikasi behar izan du. “Eta jarraitzen dut ikasten, etengabe”, dio Gonzalez-Diosek.

Hibridoa naiz (eta harro nago)

Hibrido bat dela aitortzen du, umoretsu: “Hala deitzen diogu gure buruari Ixa taldeko kideok”. Egun, Bilboko Ingeniaritza eskolako Euskal Hizkuntza eta Komunikazioa sailean ari da. Hain zuzen, duela hiru urte aurkeztu zuen tesia. Doktoretza-osteko ikertzaile zenean, ordezkapena eskaini zioten, eta ordezkapen batzuk egin ondoren, irakasle atxiki plaza atera zuen iaz. Geroztik, irakaskuntzan eta ikerketan dabil.

Ez da erraza biak uztartzea, batez ere, denbora-faltagatik. Irakasteak ikertzeko denbora kentzen diola iruditzen zaio, baina aitortzen du irakastean asko ikasten dela: “Adibidez, edozein azalpen eman ondoren, batek botatzen dizu: ‘eta hori zergatik da horrela eta ez hala’? Horrek pentsarazi egiten dizu, eta beste aukera batzuk aintzat hartzera behartzen zaitu. Eta hori ona da gero ikerketan ere irekia izateko”.

Orain, hizkuntzaren bitartez makinei “sen ona” izaten irakasten dabil. Adimen artifizialaren esparruko gaia da, eta onartu du oraindik hastapenetan daudela. Etorkizunean, hasitako bidean aurrera egiten ikusten du bere burua. Baina ez du zalantzarik hortik kanpo geratuko balitz zerbait topatuko zukeela: “Ez dakit ezer egin gabe egoten”.

Fitxa biografikoa:

Itziar Gonzalez Dios Pasai San Pedron jaio zen, 1998an. Aleman Filologian lizentziatu ondoren, Hizkuntzaren Azterketa eta Prozesamendua masterra egin zuen. Jarraian, tesia egin zuen (Euskarazko egitura sintaktiko konplexuen analisirako eta testuen sinplifikazio automatikorako proposamena), María Jesús Aranzabe eta Arantza Díaz de Ilarrazaren zuzendaritzapean. UPV/EHUko Ixa taldean ikertzaile 2010etik, eta, gaur egun, irakasle atxikia Bilboko Ingeniaritza Eskolan, Euskal Hizkuntza eta Komunikazioa sailean.

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Egileaz: Ana Galarraga Aiestaran (@Anagalarraga1) zientzia-komunikatzailea da eta Elhuyar Zientzia eta Teknologia aldizkariko erredaktorea.

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Elhuyar Zientzia eta Teknologia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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En el antiguo Ayuntamiento de Leipzig se encuentra el que es, sin duda, el retrato más conocido de Johann Sebastian Bach. Fue pintado en 1746 por Elias Gottlob Haussmann. En él, Bach posa vestido de gala, con su mejor peluca, mirando fijamente al espectador. Su expresión es bastante seria, sí… pero, a la vez, parece contener una medio sonrisa, como si fuese a levantar una ceja. Es más me gustaría argumentar el siguiente parecido expresivo razonable:

Esa es la sonrisilla de “ya sabes a qué me refiero” aquí, en Leipzig y en Pekín. O igual no, y me lo estoy inventando yo. Quizás sea todo pura sugestión pero enseguida entenderéis por qué.

Resulta que, en este cuadro, Bach no posa solo. Si uno baja la mirada, descubre que hay un trozo de papel entre sus manos. Y ese trozo de papel está caído casualmente de manera que el espectador puede leer perfectamente su contenido:

Canon triple a 6 voces. Ya sabes a qué me refiero.

El subtítulo es mío. El hecho de que faltan la mitad de las voces del dichoso canon, no: eso forma parte del retrato (podéis contar los 3 pentagramas de la partitura). Bach mira a cámara y nos reta con su último puzle: ya sabes a qué me refiero, a ver si puedes sacarlo.

Pero es que esta era, precisamente, la gracia del canon como forma musical. Hoy todos conocemos los cánones como melodías que se copian a sí mismas después de cierto número de compases. Pero si está sonando “arde Londres” ahora mismo en tu cabeza, dale al pause. Los cánones de los que voy a hablarte eran mucho más interesantes.

Veréis, hemos dicho que la repetición y los patrones forman parte indisoluble de eso que percibimos como música. En general, estos patrones operan a nivel inconsciente. No necesitamos prestar atención a qué partes de una melodía se repiten, o medir la duración de ciertos sonidos para saber si siguen algún orden regular. Simplemente, hay ciertas melodías que nos parecen pegadizas y hay ciertos sonidos que llamamos ritmo. Simplemente, funciona porque nos suena musical. Del mismo modo, un compositor no necesita dictar cada patrón o repetición que va a regir la estructura de su obra. A veces, sólo un análisis posterior puede encontrar todos los espejos que se esconden en una partitura. Y hay veces que sucede exactamente lo contrario.

Hay veces que el patrón no surge de la música sino que da lugar a la música de manera prescriptiva. Este es el caso del canon y esto es, de hecho, lo que significa su nombre: canon era la regla (las instrucciones) que permitía a los cantantes generar distintas voces a partir de una única melodía escrita. “Arde Londres” es, efectivamente, un canon: hay varias personas cantando distintas voces que se coordinan entre sí. En este caso, la melodía de todos ellos es exactamente la misma solo que desplazada en el tiempo (la regla sería “empieza un compás más tarde”). Pero este es el tipo más sencillo de canon, existen muchos otros: se pueden generar voces no sólo desplazadas en el tiempo, sino también en la escala (“empieza más tarde, desde otra nota”), o invertidas de arriba a abajo (“si la melodía sube, tú baja”), o de atrás a adelante (“lee la melodía desde el final”), o cambiando su duración (“canta lo mismo más despacio”), o cualquier combinación de las anteriores. Las posibilidades son ilimitadas.

Este tipo de juegos existen, probablemente, desde que la música es música, pero en el Renacimiento se hicieron especialmente populares. En muchas ocasiones, el canon ni siquiera se hacía explícito: la simetría se ocultaba en la música, como un tesoro por descubrir para el analista atento. Pero la propia música no debía perder expresividad a costa de este juego de ingenio. Hoy, por otra parte, es posible generar cánones por ordenador con música ejecutada en el momento. Es el caso Dan Tepfer: este pianista programa su instrumento para que responda a la música que él interpreta según ciertas pautas. Por ejemplo: el piano puede invertir la melodía, o ejecutarla cierto tiempo después, o introducir ciertas disonancias. De este modo, sus improvisaciones se convierten en un canon, en el sentido más estricto de la palabra: es el mismo código el que dicta la regla.

El puzle que nos ofrece Bach es ligeramente distinto. No se trata de generar música a partir de una norma dada. Al revés: en este caso, es el canon lo que se plantea como incógnita y el reto consiste en jugar con las voces ausentes hasta lograr un dibujo simétrico que además, suene bien. Son los oídos los que deben validar el resultado final. Las tres voces escritas, de hecho, ya son armónicas entre sí. Por esto decimos que es un canon triple. Pero faltan otras tres voces y cada una debe originarse mediante alguna simetría a partir de las ya hay. Para ello, la única pista que nos ofrece Bach es una pequeña indicación sobre cuándo estas voces deben comenzar a sonar.

Bien, el problema es abrumador pero, si debemos creer a los musicólogos, su solución pasa por invertir las tres voces escritas y trasladarlas en altura. Es lo que se conoce como un canon en movimiento contrario, o en espejo y, que lo validen vuestros oídos, suena así:

Con todo, no es esta la única sorpresa escondida en estos tres pentagramas. El último encierra una melodía familiar para cualquier fan de la música de Bach: se trata del bajo Goldberg, el mismo sobre el que se construyen las variaciones que llevan su nombre.

Extrañamente, el canon del retrato no forma parte de esta partitura de Bach. Se diría que, después de 30 variaciones (más de una hora de música, que se dice pronto), 9 de ellas cánones, Bach se quedó con ganas de más: aún le quedaban ideas en el tintero, aún había simetrías por explorar.

Así debió de ser, efectivamente. En 1974, de manera inesperada, se encontró una copia impresa de las variaciones Goldberg que debió de pertenecer a su compositor. La última página del libro estaba cubierta de anotaciones a mano: tras su publicación, Bach había añadido otros 14 cánones basados en el mismo bajo y en la esquina inferior derecha, al más puro estilo Fermat, un “etcétera”. De esos 14 cánones, el número 13 llevaba más de dos siglos posando junto a Bach en su retrato.

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

El artículo El último puzle de Bach se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Tema y variaciones
2. El meme más antiguo de la historia
3. Otra pieza en el puzle de la fotosíntesis

Nerea Ferreirós Polizien eta ikertzaileen telesailek laborategi zientifikoa ekarri dute gure bizitzara eta, harekin batera, baita masa-espektrometria ere. Errealitatean eta fikzioan gertatzen dena ez da guztiz berdina, baina bi kasuetan ere oso ohikoa da masa-espektrometria erabiltzea molekulak bilatu behar direnean; badakigunean zeren bila gabiltzan, eta baita ez dakigunean ere.

Masa-espektrometria funtsezkoa izan den kasu baten adibidea jarriko dut. Denok dakigu debekatuta dagoela substantzia estupefazienteen eraginpean gidatzea. Susmoa dagoenean edo, besterik gabe, ohiko kontroletan, test bat egiten da “in situ”. Listuaren lagin bat hartzen da eta, erreakzio entzimatiko baten bidez (immunosaiakuntza), emaitza negatiboa ala positiboa lortzen da. Batzuetan, bilatzen ari garenen antzekoak diren molekula ez debekatuak egoten dira, erreaktibotasun gurutzatuak dituztenak, eta, hortaz, emaitza positiboak laborategian baieztatu behar izaten dira, batez ere masa-espektrometriaren bidez. Kasu horietan, garrantzitsua da zer molekula den berrestea (analisi kualitatiboa deritzona egitea). Ondoren, analisi kuantitatiboa egiten da, hau da, organismoan dagoen konposatu-kontzentrazioa kalkulatzen da.

Baina, zer gertatzen da lehenengo testaren emaitza negatiboa bada, baina pertsonaren portaeragatik argi ikusten bada drogak hartu dituela? Kasu horretan, burua eta makinaria zientifikoa lanean jarri behar dira.

Duela zenbait urte, landare-nahastura batzuk agertu ziren merkatuan, eta intsentsua zirela esaten zen arren, errez gero kalamuaren antzeko efektua zuten (1. irudia). Poliziak bazekien produktu horiek kontsumitzen ari zirela, baina haietan ez zen aurkitzen toxikologia forentsearen laborategietako ohiko analisietan detektatzen diren drogetatik bakar bat ere. Pare bat nerabe larrialdietara eraman behar izan zituzten, eta argi zegoen bilaketa-estrategia aldatu beharra geneukala.

1. irudia: Zorro bat Spice, “intsentsu” gisa erabilitako landare-nahastura. (Argazkia: Wikimedia Commons)

Toxikologiako laborategi gehienetan, analisiak estrategia gidatu batean (“target”) oinarritzen dira, hau da, bilatzen ari dena bakarrik ikusten da. Eta hori masa-espektrometriaren hizkuntzara itzultzen badugu, esan nahi du guk analisi-metodoan sartu ditugun masa/karga (m/z) erlazioak bakarrik erregistratzen dituela espektrometroak. Gainerako guztirako, tresna itsu dago. Hori da estrategia honen desabantaila nagusia. Eta abantaila nagusia metodoaren sentikortasuna da, hots, kontzentrazio baxuetan dauden konposatuak detekta daitezkeela eta, horrela, emaitza negatibo faltsuak saihesten direla.

Lehen puntua: aukerak irekitzea

Kontuan hartuta zerbaitek ihes egiten zigula, landareen estraktuaren lagin bat kontzentratzea lortu genuen eta analisi-modu ez gidatu bat erabili genuen, analisi-modu gidatuarekin ikusi ezin genituen konposatuak aurkitu ahal izateko masa-espektrometriaren bidez.

Molekula baten hatz-marken modukoak diren masa-espektroak (2. irudia) alderatuta, konposatu nagusietako batzuk identifikatzea lortu genuen. Beste batzuetarako, ordea, informazio osagarria erabili behar izan zen, hala nola erresonantzia magnetiko nuklearra. Analisi horiei esker, egiaztatu genuen landare-nahastura horretan kannabinoide sintetikoak zeudela; industria farmazeutikoak garatu izan arren, hainbat arrazoigatik sendagaien merkatura iritsi ez ziren substantziak. Kannabinoide sintetikoek kalamuaren antzeko efektua dute, baina ez zeuden sartuta datu-baseetan eta, horregatik, ez ziren detektatzen ohiko analisietan. Gainera, ez zegoen haien toxikotasunari edo albo-ondorioei buruzko daturik.

2. irudia: CP 47,497 kannabinoide sintetikoaren masa-espektroa. (Argazkia: Toxikologia forentsearen laborategia, Freiburg, Alemania)

Bigarren puntua: helburu berriak jartzea

Molekulek eta hartzaileek elkarri eragiten diete, giltza-sarraila erako lotura baten bidez. Hortaz, hartzailearekin interakzioan dagoen atal estrukturala ezagutuz gero, molekularen gainerako ataletan aldaketak egin daitezke haren funtzioa aldatu gabe. Printzipio horretan oinarritzen da sendagaien garapena, eta aldaketa gehienen helburua da disolbagarritasuna edo iragazkortasuna handitzea edo farmakozinetika hobetzea. Baina “intsentsu” haietan erabilitako kannabionoide sintetikoen kasuan, aldaketa horien bidez lortu zen molekulak ezin detektatu izatea ohiko analisietan, nerbio-sistema zentralean duten efektua aldatu gabe. Aldaketa horiek arriskutsuak izan daitezke, substantzien efektu zentralak areagotu egin daitezkeelako eta ez dagoelako azterketa toxikozinetikorik. Eta hemen, masa-espektrometria agertzen da berriro. Beharrezkoa da substantzia horiek kuantifikatzea eta erlazioak ezartzea substantzia-kontzentrazioen eta substantzien efektuen artean.

Konposatu baten kontzentrazioa kalkulatzeko, kalibratze-kurba bat egin behar da. Kurba horretan grafikoki irudikatzen dira geuk aukeratu eta prestatu dugun lagin-multzo batek emandako seinaleak lagin horietako konposatu-kontzentrazioaren arabera. Masa-espektrometrian, kalibratze-kurba egitea apur bat konplexuagoa da, beste substantzia bat (barne-estandarra) gaineratu behar baita teknikaren efektuak zuzentzeko. Hala, kontzentrazio ezezaguneko lagin baten seinalea ezagutzen badugu, haren kontzentrazioa jakin daiteke (gezi urdina). Kannabinoide sintetikoen kasuan, kontzentrazioak kalkulatuta, substantzia horien dosien eta organismoan duten efektuaren arteko erlazioa ezar daiteke, eta profil toxikozinetikoa egin daiteke; hau da, jakin dezakegu substantzia horien zer kontzentraziotik aurrera hasten diren agertzen efektu toxikoak eta giza gorputzak zer abiaduran kanporatu ditzakeen organismotik.

3. irudia: Kalibratze-kurba baten adibidea. (Grafikoa: Nerea Ferreirós)

Masa-espektrometria sendagaien garapenean ere erabiltzen da, aztertzen ari diren substantzien profil farmakozinetikoak ezartzeko. Hau da: jakiteko zer gertatzen zaioen sendagai bati organismoan (ahotik, bide parenteraletik…) sartzen den unetik bertatik hasi eta organismotik kanporatzen den arte. Gogoan izan behar da sendagai bat aktiboa dela haren odoleko kontzentrazioa leiho terapeutiko jakin baten baitan mantentzen den bitartean. Sendagaiaren kontzentrazioa leiho terapeutikoaren beheko muga baino txikiagoa bada, sendagaia ez da aktiboa izango, eta kontzentrazioa leiho terapeutikoaren goiko muga baino handiagoa bada, sendagaia toxikoa izango da.

Bizi-konstanteak monitorizatzen diren bezalaxe, sendagaien kontzentrazioak ere monitorizatu daitezke. Jardunbide klinikoan prozesu hori ohikoa da, eta sendagaien dosi egokiak kalkulatzeko erabiltzen da, batez ere konposatuek leiho terapeutiko estua dutenean edo pazienteak espero zen moduan erantzuten ez duenean. Sendagaien garapenean ezinbestekoa da haiek monitorizatzea, merkaturatu aurretik. Profil farmakozinetikoak egiteko ere balio du monitorizazioak, hau da, konposatu jakin baten odoleko kontzentrazioa neurtzeko, aplikatzen denetik kanporatzen denera arte; izan ere, sendagaiaren portaera ulertzeko ezinbestekoak diren parametroak ezagutu daitezke era horretan (4. irudia). Horretarako batez ere masa-espektrometria erabiltzen da, bi ezaugarri hauek dituelako: selektibotasuna eta sentikortasuna. Gainera, analisi-metodo bizkorrak eta sendoak garatzen laguntzen du. Jakintza hori guztia funtsezkoa da sendagaiak edo bestelako edozein substantzia modu seguruan erabili ahal izateko.

4. irudia: Kurba farmakozinetikoa. (Argazkia: Wikimedia Commons)

Hirugarren puntua: lastategian orratza bilatzea

Zer bilatzen ari garen jakitea garrantzitsua da, baina, horrez gain, analizatu beharreko konposatuen kantitate oso txikiekin lan egin behar izaten da sarritan, batez ere ahalmen oso handiko konposatuen kasuan. Gidari batek drogak hartu dituen analizatzen denean, adibidez, emaitza positiboa ala negatiboa izatearen arabera erabakiko da zigor mota eta haren zenbatekoa. Eta gauza bera gertatzen da kirolean. Substantzia debekatuak agertzen direnean, kirolaria dopatu egin dela esan nahi du, eta horrek hainbat ondorio ditu. Horregatik guztiagatik, substantziak ahal den modurik fidagarrienean kuantifikatu behar dira eta, batzuetan, teknologiaren mugetatik gertu dauden kontzentrazioak neurtu behar dira. Eta masa-espektrometria analisi-teknika selektibo bat da eta ppb-tako (mila milioiko parte) kontzentrazioak neur ditzake, analizatu beharreko konposatuen eta horiek dauden matrizearen arabera. Uler dadin, metro kubiko bat harean ale jakin bat aurkitzea bezala izango litzateke.

Azken batean, esan daiteke masa-espektrometroak ikertzailearen begiak direla eta galduta dauden konposatu guztiak ikusten laguntzen dutela; ezagutzen ditugun konposatuak nahiz ezezagunak zaizkigunak. Horrela, informazioa lor dezakegu prozesuak hobeto ulertzeko eta hainbat galderari erantzuteko, jakintza zientifikoak aurrera egin dezake.

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Egileaz: Nerea Ferreirós Bouzas UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultatean doktorea eta Frankfurteko (Alemania) Goethe Universität-eko Farmakologia Klinikoaren Institutuko ikertzailea da.
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Masa-espektrometriari buruzko artikulu-sorta

1. Masa-espektrometria (I). Neoi isotopoetatik elefante hegalariengana
2. A new hero is born: Masa-espektrometria justiziaren zerbitzura
3. Nor dago icebergaren alden ezkutuan?
4. Konposatu galduaren bila.

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Una fracción egipcia es una suma de fracciones unitarias positivas distintas, por ejemplo 1/2+1/3+1/12 es una de ellas. ¿Por qué ese nombre? Porque los antiguos egipcios calculaban precisamente usando ese tipo de fracciones-

El ojo de Horus contiene los símbolos jeroglíficos de los primeros números racionales. Imagen: Wikimedia Commons.

El famoso papiro del Rhind contiene una tabla de representaciones de 2/n en forma de fracciones egipcias para números impares n entre 5 y 101.

Puede probarse que cualquier número racional r=p/q (donde p es un entero y q es un entero positivo) puede escribirse como fracción egipcia, y además de infinitas maneras. En efecto, cualquier fracción puede expresarse como suma de fracciones unitarias de manera trivial siempre que se permitan repetir términos. Por ejemplo: 2/5=1/5+1/5. Si se exige que todos los denominadores sean distintos, esta representación siempre es posible gracias a la siguiente identidad descubierta por los antiguos egipcios:

1/q= 1/(q+1) + 1/(q(q+1)).

Así, en el caso anterior: 2/5=1/5+1/6+1/30. Y aplicando el mismo procedimiento a cada una de las fracciones unitarias, 2/5 posee una infinidad de representaciones en fracción egipcia.

La sucesión de Sylvester proporciona un algoritmo voraz para representar un número racional r=p/q entre 0 y 1 como fracción egipcia. ¿Cómo se utiliza? Se empieza encontrando la mayor fracción unitaria 1/a que es menor que r. Basta con dividir q entre p (observar que si r está entre 0 y 1, q es mayor o igual a p), ignorar el resto, y sumar 1. Así se obtiene el denominador d de esta fracción unitaria. Se vuelve a realizar este proceso para r-(1/d), y se repite hasta que el resto resulte ser nulo. Veamos un ejemplo. Vamos a expresar 19/20 en fracción egipcia:

1. 20/19=1,05…, así que la primera fracción unitaria es 1/2.

2. Ahora hacemos lo mismo con 19/20-1/2=9/20. Tenemos 20/9=2,22…,. Así, la segunda fracción unitaria es 1/3.

3. Ahora 9/20-1/3=7/60. Calculamos 60/7=8,57…, con lo que la tercera fracción unitaria es 1/9.

4. Continuamos con 7/60-1/9=1/180, que ya es una fracción unitaria.

Concluimos que 19/20 puede representarse en fracción egipcia como

19/20=1/2+1/3+1/9+1/180.

El sistema de Sylvester no siempre proporciona la fracción más corta o más sencilla: por ejemplo 19/20=1/2+1/4+1/5.

Hemos cambiado de ejemplo para que se entendiera mejor el proceso. En efecto, en el caso de 2/5 aludido al principio, con este procedimiento se obtiene el resultado en un paso: 5/2=2,5, así que la primera fracción unitaria sería 1/3. Y como 2/5-1/3=1/15, ya tendríamos directamente la igualdad 2/5=1/3+1/15.

Un número práctico (su nombre se debe Srinivasan, ver 4.) es un número entero positivo ntal que todos los enteros positivos menores que él se pueden escribir como sumas de distintos divisores de n. Por ejemplo, 12 es un número práctico, porque todos los números entre el 1 y el 11 pueden escribirse como sumas de los divisores de 12 (1, 2, 3, 4 y 6). En efecto:

1=1, 2=2, 3=3, 4=4, 5=3+2, 6=6, 7=6+1, 8=6+2, 9=6+3, 10=6+3+1 y 11=6+3+2.

Fibonacci usó estos números en su Liber Abaci al tratar el problema de representación de números racionales en fracción egipcia. Aunque no los definió de manera formal, dio una tabla de expansiones en fracción egipcia con denominadores números prácticos

En teoría de números existen diferentes problemas ligados a fracciones egipcias, incluyendo problemas de cotas para la longitud o de denominadores máximos en las representaciones en fracciones egipcias, la búsqueda de algunas formas especiales de desarrollo o con denominadores de cierto tipo. Pueden encontrase algunos problemas y conjeturas sobre este tema en la referencia 2.

Referencias

1. Fracción egipcia, Wikipedia (consultado el 24 de febrero de 2019)

2. Fraction egyptienne, Wikipédia (consultado el 24 de febrero de 2019)

3. Eric W. Weisstein, Egyptian Fraction, MathWorld

4. A.K. Srinivasan, Practical numbers, Current Science 17,179-180, 1948

5. Practical numbers, Wikipedia (consultado el 24 de febrero de 2019)

6. Listado de los primeros números prácticos en A005153 de la OEIS

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 Sobre fracciones egipcias se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Fracciones sorprendentes
2. Una conjetura sobre ciertos números en el ‘sistema Shadok’
3. La insoportable levedad del TRES, o sobre la existencia de sistemas numéricos en base 3

Juanma Gallego E. colli bakterioaren andui zehatz batzuek kolon eta eta ondesteko minbiziarekin harremana dutela bazekiten zientzialariek, kolibaktina izeneko molekula genotoxikoa sortzen dutelako. Orain ikertzaileek argitu dute zein den kolibaktinak DNA apurtzeko erabiltzen duen mekanismoa.

Egunkari baten azalean zer albiste irakurtzea gustuko lukeen galdetzean, jende askok erantzun ohi du minbiziaren aukako sendabidea aurkitu dutela litzatekeela gustukoen irakurriko luketena. Izan ere, guztiz samingarriak dira minbizia eta horren ondorio latzak. Baina gaixotasun horren kontra ari direnek ondo dakite arras zaila izango dela lerroburu hori irakurtzea, gaixotasun bakarra baino, gaixotasun multzoa delako minbizia, eta zio asko egon daitezke tartean. Hortaz, aurrerapauso erraldoi bat baino, aurrerapauso ñimiño asko behar dira sendabidea topatzeko. Horietako bat egin berri dute, hedabideetan barra-barra zabalduko ez den arren. Aurrenekoz, zientzialariak gai izan dira ulertzeko DNA suntsitzeko eta minbizia abiatzeko gai den molekula kartzinogeno baten portaera, maila molekularrean.

1. irudia: Hesteetako ohiko anfitrioia da Escherichia coli bakterioa, eta normalean arazoak ematen ez baditu ere, andui batzuk gaixotasunak eragin ditzakete. Minbiziaren sorreran duen rola aztertzen dabiltza adituak. (Argazkia: NIAID, CC BY 2.0)

Oraingoan ere, Escherichia coli bakterio ezaguna dago tartean. Hamarkada inguru daramate ikertzaileek E. coli bakterioak sortutako konposatu baten eta kolon eta ondesteko minbiziaren arteko lotura argitzen saiatu nahian. E. coli-ren zenbait anduik sortzen duten kolibaktina da konposatu hori. Zehazki, 2006an frogatu zen bakterio horietako batzuek DNA kaltetzeko gai diren molekulak sortzen dituztela: DNA kateak apurtzen dituzte, eta horrek gene mutazioen kopurua igotzen du, tumoreak sortuta. Gizakietan, hesteetan halako bakteria asko izatearen eta minbiziaren arteko korrelazioa frogatu dute, eta arratoiekin egindako esperimentuetan ikusi dute bakterio horretako gene zehatz batzuk tartean daudela.

Prozesua ondo ulertzeko beharrezkoa zen konposatu hori isolatzea, baina, momentuz, ezinezkoa izan da hori lortzea, nahiko konposatu ezegonkorra omen delako. Dena dela, norabide horretan aurrerapauso garrantzitsua aurkeztu dute: ikertzaile talde bat prozesua nola gertatzen den argitzen saiatu da, konposatu horrek zehazki DNAri nola eragiten dion ulertzen saiatzeko. Emaitzak Science aldizkarian aurkeztu dituzte.

Zehazki, bakterioak sortzen duen kolibaktina tartean dagoenean DNAren aduktuak nola sortzen diren argitu dute. “Nire laborategian hau ikertzeari ekin genion, isolatu ezin den molekula bat ulertu nahi genuelako”, azaldu du, prentsa ohar batean, ikerketan parte hartu duen Emily Balskus ikertzaileak. “Eta kolibaktina ulertzeko aurreko lan batean guk eta beste hainbat lantaldek ezustean aurkitu genuen produktu natural honek ziklopropano-eraztuna duela”. Ikertzaileek susmatzen dute hau dela “arma” gisa kolibaktinak erabiltzen duen egitura kimikoa, beste hainbat molekulatan ere zuzenean DNA kaltetzeko gai diren antzeko egiturak daudelako.

2. irudia: Harvardeko Unibertsitateko (AEB) ikertzaileek aurrera eraman dute ikerketa, Emily Balskus biokimikariaren laborategian. (Argazkia: Kris Snibbe/Harvard)

Hau ikusita, estrategia berri bati ekin diote. Molekula bera isolatu beharrean, DNArekin erreakzionatzean sortzen diren aduktuak edo DNAren aduktuak beraiek ezaugarritzeari ekin diote. Ez da bide erraza izan, eta bereizmen handiko masa espektrografo bat erabili behar izan dute DNA aduktuak identifikatzeko. Horretarako, esperimentu bat prestatu dute: kolibaktina sortzeko moduko geneak zituzten zein gene horiek ez zituzten bakterio anduiak inkubatu dituzte; ondoren, masa espektrografoaren bitartez, ikusi dute zeintzuk izan diren andui bakoitzak sortutako aduktuak. Modu horretan, bereizi ahal izan dituzte genotoxinak sortzen dituzten bakterioen aduktuak eta besteak.

Hurrengo erronka aduktu horien egitura kimikoa argitzea izan da. Kolibaktinatik eratorriak zirela ematen bazuen ere, ez zuten biderik jakiteko zehazki horien egitura zein zen. Amore eman beharrean, sintesi kimikoaren aukera jorratu dute. Modu artifizialean aduktuak sortu dituzte, eta horiek zeluletan sortutako aduktuekin alderatu dituzte; orduan ikusi dute bi taldeak bat zetozela. Sintesiaren bitartez egindako proba horiek, gainera, animalia ereduetan ere probatu dituzte, eta ikusi dute bertan ere sortzen direla DNA aduktu horiek. “Horrek erakusten du guk eta beste hainbatek ex vivo egin dugun kimikak eta in vivo gertatzen diren prozesuek zerikusirik izan dezaketela”, azaldu du Balskusek.

Ikerketa artikuluaren iruzkin gisa idatzitako beste artikulu batean, Rachel M. Bleich eta Janelle C. Arthur ikertzaileek nabarmendu dute mikrobiotaren garrantzia minbiziaren aurkako irtenbideak bilatzerakoan. “Sistema gastrointestinalean dagoen mikrobiotak ehunka molekula txiki eta bigarren mailako metabolitoak sortzen dituztela uste da”, idatzi dute. “Ikerketa hau aurrerapauso garrantzitsua da ulertzeko kolibaktinaren izaera kimikoa eta haren jarduera kartzinogenoa”.

Ikerketaren arlo praktikoari dagokionez, espero dute aduktu hauek kolon eta ondesteko minbiziaren diagnosia egiteko baliagarria izatea, biomarkagailu gisa erabilita. Baina, seguruenera, etorkizunean prozesu osoa ulertzeak gaitzari aurre egingo dion atea irekitzen lagundu dezake. Momentuz, minbiziaren aurkako gerraren baitan kokatutako bataila txiki batean guda zelaia hobeto ikustea lortu da; ez da gutxi.

Erreferentzia bibliografikoa:

Matthew R. Wilson et al., (2019). The human gut bacterial genotoxin colibactin alkylates DNA. Science, 363 (6428), eaar7785. DOI: 10.1126/science.aar778

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Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Una prueba de que la luz se propaga en línea recta. Las sombras que produce un objeto que interfiere con la luz del Sol están tan definidas que se puede construir un reloj de sol como este de Bütgenbach (Bélgica) con una precisión de 30 segundos. Fuente: Wikimedia Commons

Existen muchas pruebas de que la luz viaja en línea recta. Una sombra proyectada por un objeto que intercepta la luz del sol tiene contornos bien definidos, por ejemplo. Del mismo modo, las fuentes de luz más cercanas y mucho más pequeñas también provocan sombras nítidas. Tanto el Sol distante y como la pequeña fuente cercana son aproximadamente fuentes puntuales de luz. Por tanto, el que las fuentes puntuales produzcan sombras nítidas indica que la luz se desplaza en línea recta.

El efecto de camara oscura del que hablaba Leonardo pero producido por un agujero en una teja, que tiene como resultado la proyección en la pared de la habitación de una imagen del Castillo de Praga, situado enfrente del edificio donde está la habitación. Fuente: Wikimedia Commons

Las imágenes también pueden demostrar que la luz viaja en línea recta. Antes de la invención de la cámara moderna con su sistema de lentes, estaba relativamente extendido 3l uso de una caja hermética con un agujero en el centro de una de las caras. Conocido como cámara oscura, el dispositivo fue muy popular en la Edad Media. Leonardo da Vinci y otros muchos pintores después de él, probablemente lo usó como ayuda para confeccionar sus bocetos. En uno de sus manuscritos, dice que “una pequeña abertura en una persiana de la ventana proyecta en la pared interior de la habitación una imagen de los cuerpos que están más allá de la apertura”. Incluye un boceto para mostrar cómo la propagación de la línea recta de la luz explica la formación de una imagen.

Los principios de la cámara oscura que Leonardo recogió en el Codex Atlanticus (1515). Fuente: Massimo Guarnieri (2016) The Rise of Light—Discovering Its Secrets Article Proceedings of the IEEE 104(2):467-473 doi: 10.1109/JPROC.2015.2513118

Si bien la luz se propaga en línea recta es necesario tener algunas ideas muy claras para no confundir representación con realidad. Así, el recurso gráfico de un rayo de luz infinitamente delgado es útil para pensar en la luz. Pero en realidad no los rayos no existen. Un haz de luz que emerge de un agujero de buen tamaño en una pared es tan ancho como el agujero. Podríamos esperar que si hacemos el agujero extremadamente pequeño obtendríamos un rayo de luz muy estrecho y, en última instancia, únicamente un solo rayo. Esto ya sabemos que no es así.

La difracción de las ondas, como la que se observan en el agua y las ondas de sonido, se hace evidente cuando el haz de luz pasa a través de un pequeño agujero. Por lo tanto, un rayo de luz infinitamente delgado, aunque es gráficamente útil, no se puede producir en la práctica. Pero la idea todavía se puede utilizar para representar la dirección en la que viaja un tren de ondas en un haz de luz.

Un haz láser en dirección a la Luna emitido desde el Apache Point Observatory. Fuente: Jack Dembicky / Apache Point Observatory

El haz de luz producido por un láser es lo más cerca que podemos estar del caso ideal de un haz de rayos fino y paralelo. La luz se produce en muchos casos por la acción de los electrones dentro de los átomos de la fuente. Los láseres están diseñados de tal manera que sus átomos producen luz al unísono, en lugar de individual y aleatoriamente como ocurre en otras fuentes de luz. Como resultado un láser puede producir un haz de intensidad considerable, y uno que es mucho más monocromático, es decir, de un solo color (de una sola longitud de onda), que la luz producida por cualquier fuente convencional. Además, dado que las ondas individuales de los átomos de un láser se producen simultáneamente, pueden interferir entre sí de manera constructiva para producir un haz de luz que es fino y casi paralelo. De hecho, una luz así se dispersa tan poco que los rayos emitidos por láseres en la Tierra hacia la superficie lunar, a unos 400,000 km de distancia, producen manchas de luz de solo 1 m de diámetro en la Luna.

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

El artículo La luz se propaga en línea recta pero los rayos de luz no existen se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. Leyes, teorías y modelos (y III): ¿Existen los paradigmas?
3. Reflexiones sobre la gravedad

Josu Lopez-Gazpio Askotariko kontakizunak ekarri ditut hedabide honetara. Guztien asmoa zerbait berria, bitxia, ezezaguna, jakin beharrekoa, kontatzea izan da. Zenbaitetan ez da lan erraza intereseko gaiak aurkitzea. Zenbaitetan ez da lan erraza hitz ulergarriekin buruan dudan nahaspila modu ordenatuan kontatzea, baina, horretan nabil. Zientzia-gaiak dibulgatzea atsegin dut eta horretan jarraituko dut ahal dudan bitartean, zuen bertxioak eta iruzkinak eskertuz. Zientzia Kaieran berrogeita hamargarrena idazten dudan honetan, orain arte egin dudanaren bilduma berezia ekarriko dizuet.

1. irudia: Zikoina batekin hasi zen guztia. (Argazkia: blickpixel – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

2014an, duela bost urte eta 49 ekarpen, Zikoinaren Teoria kontatzeko idatzi nuen lehen aldiz Zientzia Kaieran. Estatistika modu okerrean edo maltzurrean erabiliz ia edozer froga zitekeela azaldu nahi nuen eta, horretarako, umeak zikoinek ekartzen dituztela frogatzeko teoria proposatu nuen. Horren atzean, jakina, zentzu kritikoaren garrantzia azpimarratu nahi izan nuen eta, zehazki, korrelazioaren eta kausalitatearen arteko desberdintasuna. Artikulu arraro bakarra ez da hori izan eta, ergelkeriaren azalpen zientifikoa ematen ere saiatu nintzen, Carlo Maria Cipollaren Allegro ma non troppo lana oinarri hartuta. Artikulu bitxia eta xelebrea izanik ere, idazten jarraitzen utzi zidaten. Koitaduak.

Umorea oinarri

Zikoinaren artikulua nire artikulu kutuna da, bai, baina, bigarren postuan Gabonetako oporraldiak osasunean duen kaltea dago. Beste estilo batean, lan hori idazteko urtean zehar gertatzen diren heriotza kopurua aztertzeko zenbait ikerketa lan irakurri nituen eta haietan konturatu zirenez, Gabonetako oporren inguruan gertatzen ziren heriotza gehien. Ez nuen aukera galdu eta, Eguberrietako oporraldia hasi baino egun batzuk lehenago argitaratu nuen ekarpen hori, umore kutsua emanez. Umorea nire hainbat ekarpenen atzean sarritan aurkitzen da; izan ere, irakurtzen jarraitzeko gakoetako bat dela uste dut. Hala ere, umoreak ez du zorroztasun izpirik kendu behar. Artikuluan argi deskribatzen dira olentzerok ekarritako bihotzekoen arrazoiak zeintzuk diren eta zergatik hiltzen garen gehiago Gabonetako oporraldian. Artikulu horrek zientzia-kazetaritzako CAF-Elhuyar sariaren merezidun egin zidan eta benetan eskertzekoa izan zen nire dibulgazio-lanari emandako sari hura. Honekin lotuta, baina, kontrako ondorioekin, 2018ko Eguberrien aurretik suizidioen mitoa azaldu nuen. Hain zuzen ere, pentsatzen denaren aurka, Gabonetan urteko beste edozein garaitan baino suizidio gutxiago gertatzen dira.

Dena da kimika

Kimikari izanik, elikaduran eta elikagaien osagaietan interesa dut eta dibulgazio-gai nagusitzat daukat. Ziur aski eguneroko bizitzarekin lotura gehien duen zientzia-gaia da eta guztiok dugu jakin-mina jaten dugunari buruz. Gainera, kimika asko ikasi eta irakatsi daiteke egunero sukaldean ikusten ditugun produktuak aztertuz. Nolabait, modu horretan kimika gertuago dagoela sentitzen dugu; izan ere, jarritako adibideak ez dira urruneko laborategi batean sintetizatutako konposatuak, gaur bertan supermerkatuan erosi ditugun produktuak baizik.

Ildo horretatik, arrautzen kimika azaldu dizuet –I, II eta III-, barazkien nitrato eta nitritoak zer diren kontatu dut eta espinaken burdinaz ere aritu naiz. Espinaken kasuan, azaldu nuen elikagai asko daudela burdin gehiago dutenak, baina, espinakek burdin asko dutela pentsatzearen arrazoia akats tipografikoa bat izan zela pentsatu izan zen -akatsaren mitoaren jatorria ere zalantzan jarri dute zenbait ikertzailek-. Sukaldeko kimikarekin jarraituz, haragi gordinaren kolorea zergatik den gorria azaldu dut, eta baita animaliak hil ostean muskulutik haragira pasatzeko prozesua ere. Orain badakizu zainzuriak jan osteko pixaren usaina zergatik den hain berezia -azido asparagusikoa da erantzulea- eta badakizu gehiegi jaten baduzu obesitateak dastamen papilak desagerrarazi egin ditzakeela. Elikagaien etiketetan agertzen diren E marken inguruko gorabeherak aztertu nituen, azpimarratuz E markak ez direla arriskuaren seinaleak eta horrek Frantziako ospitale bateraino eraman gintuen. E markadun koloratzaileen sekretuak ere ez dira gutxi, esaterako, konturatu gabe zanpatutako intsektuak jaten dituzula jakin zenuen. Antioxidatzaileak kaltegarriak izan daitezke eta patata frijituek osagai minbizi-sortzaileak dituzte, baina, ez da larritzekoa. Espageti gordinak ezin ziren erdibitu -MITeko ikertzaileek erdibitzea lortzeko metodoa proposatu berri dute- eta, baliteke hemendik gutxira kafea ondo hartzeko algoritmo matematiko bat egotea zure smartphonean.

2. irudia: Edari energetikoak eta alkohola nahastea oso arriskutsua da eta ondorio larriak ekar ditzake. (Argazkia: SocialButterflyMMG – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Berri txarrak ere izan dira: ez dago osasungarria den alkohol kontsumorik eta, momentuz, ez dago modurik asko edatearen ajea guztiz desagerrarazteko. Horren trukean, errusiar mendian ibil zaitezke giltzurruneko harriak kanporatzeko. Dena ez da txarra izango. Hori bai, kontrakoa entzungo duzun arren kafeak eta txokolateak ez dizute lagunduko bizitza luzatzen. Gozamen hutsez hartu beharko duzu edo, bestela, kafeinarik gabe har dezakezu deskafeinatzearen kimikaz ere aritu gara-eta. Aitzitik, kafeina gehiegi hartzen baduzu eta, gainera, alkoholarekin batera, zure osasuna arrisku larrian jarriko duzu.

Eguneroko bizitzan topatzen dugun kimikarekin jarraituz, erosi berria den arropa zergatik garbitzen dudan kontatu nizuen; izan ere, azalpen zientifikoa du. Garbitzea, alabaina, ez da prozesu perfektua. Garbigailuetan gertatzen diren erreakzio kimikoak azaldu nizkizuen, eta baita garbigailuen bidez gaixotasunak kutsa daitezkeela ere. Horretaz gainera, garbigailuetan gertatzen diren kolpe eta mugimenduen ondorioz mikroplastikoak askatzen dira hondakin uretara eta, hortik, itsasoak kutsatzen amaitzen dute. Hortik itsasoko organismoetara pasatzen dira, guk jan egiten ditugu eta, azkenean, mikroplastikoek gure kakan amaitzen dute bidea.

Uste okerrak agerian

Askotan uste okerrak ditugu eta horiek azaleratzea ere lan polita da. Sasizientzien aurka egin izan dut, esaterako, homeopatiak ezkutatzen zituen datuez hitz egin dugu eta ondorioztatu dugu ez dagoela iturri fidagarririk edo kontrastaturik homeopatek hainbestetan errepikatzen dituzten mantren jatorria argitzeko. Datuak puztuz homeopatia fidagarria eta arrakastatsua dela sinestarazi nahi izan digute. Orain badakigu hainbat kasutan nekazaritza ekologikoa konbentzionala baino kaltegarriagoa dela ingurumenarentzat, neurogenesia zalantzan jarri behar dela, alegia, uste zenaren aurka, balitekeela helduaroan hipokanpoko neuronak ez birsortzea. Mike aurkeztu nizuen eta ikusi genuen oilasko bat bururik gabe bizi daitekeela -garunaren zati handi bat gabe behintzat-, eta, agian noizbait posible izango dela gizakien arteko gorputz transplanteak egitea.

Ikertzaile nintzeneko lanen berri ere eman nizuen: kosmetikoetan dauden alergenoen analisi-teknikak berrikusi nituen eta, horien artean, nire doktore tesiko aztergaiak izan ziren musketen eta eguzki-kremen osagaien berri ere eman nizuen. Beste ildo desberdin batekin jarraituz, iritzi-artikulutzat har daitezkeen batzuk ere kaleratu ditut. Beti azpimarratu nahi izan dut zientzia dibulgatzearen garrantzia eta ikerketen emaitzak euskaraz zabaltzearen garrantzia. Horrekin lotuta, Arabako Campusean kafetapintxo topaketak egin ziren ikertzaile euskaldunen sarea osatzeko asmoz eta, bertan adostutako ondorioak eta egoeraren argazkia azaltzen ere parte hartu nuen. Ea gogoetaren abiapuntu hark jarraipena duen.

3. irudia: Pilula homeopatikoek ez dute printzipio aktiborik. (Argazkia: detcos – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Bien bitartean, zientzialariek taula periodikoa osatzen jarraituko dute -bide batez, 2019 taula periodikoaren nazioarteko urtea da-. Animaliak drogatu egiten dira, baina, drogak erabilita ere ez ditugu dinosauroak berpiztuko, ziur aski. Ikusiko duguna zera izango da: supermerkatuetan nola saltzen dizkiguten iruzurrak. Saldu ondoren, gainera, ez dugu ondo jakingo zer erosi dugun eta alarma faltsuekin izutuko gaituzte, Dalsy sendagaiarekin gertatu zen bezala. Hedabideek eta agintariek zenbakiekin gobernatzen gaituzte, datuen erabilera askotan okerra izaten baita helburu bat edo bestea lortzeko. Hala ere, espero dezagun beste gerra batera ez iristea, eta arma kimikoak inoiz erabili behar ez izatea -alabaina, ba al dago kimikoa ez den armarik?-.

Zientzia bera kritikatzeko aukera ez da galdu behar; izan ere, askotan ikerketak ez dira ondo egiten eta zientzialariok akatsak egiten ditugu -nahita edo nahi gabe-. Nik ere kakan dauden mikroplastikoei buruz idatzi nuena zuzendu eta hobeto azaldu behar izan nuen. Zientzia askotan ez da bidezkoa eta, tamalez, oraindik ez da lortu gizonen eta emakumeen arteko parekidetasuna zientzian. Hala ere, nire belarriak luzatzen jarraituko duten bezala, hemen eta uzten didaten lekuetan ekarpenak egiten jarraituko dut. Idazten. Dibulgatzen.

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Egileaz: Josu Lopez-Gazpio (@Josu_lg) Kimikan doktorea, irakaslea eta zientzia dibulgatzailea da. Tolosaldeko Atarian Zientziaren Talaia atalean idazten du eta UEUko Kimika sailburua da.
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Esquema anatómico del páncreas humano. Fuente: Don Blis / Wikimedia Commons

En vertebrados el páncreas es un órgano glandular mixto. En su mayor parte (el 98%) cumple una función exocrina, o sea, produce sustancias que son evacuadas al intestino y que ayudan a la digestión. Las células secretoras exocrinas se organizan en acinos, que son estructuras en forma de saco conectadas a ductos que conducen al duodeno los productos de la secreción.

El resto del páncreas cumple una función endocrina. Las células que lo forman se disponen en grupos dispersos por todo el órgano. Esos grupos se denominan islotes de Langerhans y producen insulina y glucagón, hormonas que intervienen en la regulación del metabolismo de los carbohidratos.

Imagen superior: Estructura del tejido pancreático. Imagen inferior: Imagen por microscopía de inmunofluorescencia de un islote de ratón en su posición típica, junto a un vaso sanguíneo (banda negra). La insulina marcada en rojo y los núcleos celulares en azul. Fuentes: Modificado de Blausen.com staff (2014). “Medical gallery of Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. | Jackob Sukale / Solimena lab, Paul Langerhans Institute Dresden. Wikimedia Commons

El jugo pancreático que secreta la porción exocrina está formado por enzimas producidas por las células de los acinos a que hemos hecho referencia antes, y por una solución alcalina que es secretada activamente por las células de los ductos. La solución alcalina es rica en bicarbonato sódico. Las enzimas pancreáticas se almacenan en las células acinares en el interior de gránulos de zimógeno y se liberan cuando son necesarias. El páncreas secreta un amplio abanico de enzimas, que incluye proteasas, carbohidrasas (amilasa pancreática y, en algunos casos, quitinasa) y lipasa pancreática.

Las tres principales proteasas producidas por el páncreas son tripsinógeno, quimotripsinógeno y procarboxiaminopeptidasa. Como se deduce de sus nombres, se trata de formas inactivas, que es como se secretan. La razón para que se almacenen así es que, de otro modo, digerirían las propias proteínas celulares de los acinos. El tripsinógeno se activa una vez vertido al duodeno debido a la acción de la enteroquinasa, una enzima que se encuentra en las células epiteliales de la mucosa duodenal; pasa así a ser tripsina. Esta activa, de forma autocatalítica, más tripsinógeno. Y hace también lo propio con los otros dos zimógenos proteolíticos, el quimotripsinógeno y la procarboxipeptidasa. Cada una de estas enzimas actúan sobre diferentes enlaces en las cadenas peptídicas dando como resultado una mezcla de aminoácidos y péptidos de pequeño tamaño. El epitelio intestinal se encuentra a salvo de la acción de estas proteasas gracias a la protección que le brinda el moco secretado por células de la pared del intestino.

La amilasa pancreática degrada polisacáridos y los convierte en disacáridos. O sea, actúa del mismo modo a como lo hace la amilasa salivar. La otra carbohidrasa pancreática es la quitinasa, aunque solo se halla presente en peces y algunas aves marinas. La quitina es un polisacárido estructural que forma parte de la cutícula de los artrópodos y de la pared celular de los hongos, cumpliendo en estos una función similar a la que cumple la celulosa en las plantas.

Por último, tenemos la lipasa pancreática. Hidroliza triglicéridos y los convierte en monoglicéridos y ácidos grasos libres.

La secreción acuosa rica en NaHCO3 cumple la función de neutralizar los jugos ácidos recién salidos del estómago. De esa forma se evita que dañen el epitelio intestinal y, por otro lado, el pH pasa a ser neutro o levemente alcalino, que es el óptimo para las enzimas pancreáticas. El páncreas produce importantes volúmenes de secreción acuosa; en el ser humano varía entre 1 y 2 l diarios, pero en otros mamíferos esos volúmenes pueden llegar a ser muy superiores incluso.

El mecanismo mediante el que se produce el bicarbonato sódico es semejante al que produce el ácido clorhídrico en el estómago, solo que la dirección de los flujos es la opuesta. Veámoslo. El CO2 se combina con H2O en las células de los ductos para dar HCO3– mediante una reacción catalizada por la enzima anhidrasa carbónica. El ión bicarbonato sale a la luz del ducto mediante un antiporter que, a la vez, introduce Cl– en la célula. Por su parte, el Na+ sale a través de los espacios intercelulares que dejan las zonulae occludentes (uniones estrechas). Los H+ procedentes de las moléculas de agua que aportan los grupos hidroxilo que se combinan con el CO2 para producir bicarbonato, son transferidos a la sangre mediante el concurso de antiporters de H+/Na+. Así, las células de los ductos pancreáticos secretan HCO3– y transfieren H+ a la sangre, mientras las parietales del estómago secretan H+ y transfieren HCO3– a la sangre; de esa forma, el balance ácido-base total se mantiene neutro sin afectar estos procesos al pH sanguíneo.

La regulación de la secreción exocrina pancreática corre a cargo de hormonas. Durante la fase cefálica de la digestión se produce una pequeña secreción provocada por la acción de terminales parasimpáticos y durante la fase gástrica hay otra producción mínima por efecto de la gastrina. Pero la principal estimulación de la secreción pancreática se produce durante la fase intestinal de la digestión, cuando el quimo accede al duodeno. En ese momento entran en juego dos importantes enterogastronas, secretina y colecistoquinina (CCK).

La acidificación del duodeno por la llegada de los jugos gástricos es la señal que desencadena la liberación de la secretina desde la mucosa duodenal a la sangre, a través de la cual llega al páncreas. Provoca una fuerte elevación de la producción de la solución acuosa rica en bicarbonato, lo que permite neutralizar el contenido del intestino delgado. De hecho, la cantidad de secretina liberada es proporcional a la acidez del contenido duodenal y el volumen de solución bicarbonatada es proporcional a la cantidad de secretina liberada.

La otra enterogastrona, la CCK, regula la secreción de enzimas digestivas. La señal para su liberación, en este caso, es la presencia de grasa en el duodeno y, en una menor medida, de sustancias proteicas. Como la secretina, también la colecistoquinina es transportada al páncreas a través de la sangre. Lipasa, amilasa y proteasas son liberadas simultáneamente porque todas ellas se encuentran en los gránulos de zimógeno. Se produce una curiosa consecuencia, por ello, ya que de una comida a otra puede variar la cantidad total de enzimas liberadas (más cuanto mayor es la cantidad de grasa en el duodeno), pero la proporción relativa de unas y otras enzimas no varía. No obstante, parece que si se producen cambios a largo plazo en la composición de la dieta, también se modifica la proporción de las enzimas para ajustarse a las necesidades, pero ese ajuste se produce también a largo plazo, no de una comida a la siguiente.

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 El páncreas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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