Sonido (1)

Cuaderno de Cultura Científica - Mar, 2019/02/05 - 11:59
Imagen: Pixabay

Las ondas sonoras son perturbaciones mecánicas que se propagan a través de un medio, como el aire. Típicamente, las ondas de sonido son ondas longitudinales, que producen cambios de densidad y presión en el medio en el que se propagan. El medio puede ser un sólido, un líquido o un gas. Si las ondas sonoras llegan al oído hacen que el tímpano vibre, lo que produce una señal en el nervio acústico que es lo que produce la sensación de audición. La biología y la psicología de la audición, así como la física del sonido, son igualmente importantes para la ciencia de la acústica. Nosotros nos concentraremos en el sonido como un ejemplo de movimiento ondulatorio.

El sonido tiene todas las propiedades del movimiento de las ondas que hemos visto hasta ahora. Presenta reflexión, refracción, difracción y las mismas relaciones entre frecuencia, longitud de onda y velocidad e interferencia de propagación. Solo falta la propiedad de la polarización, porque las ondas de sonido son longitudinales, no transversales. Además, las ondas sonoras viajan más rápido en el aire frío que en el aire caliente debido a la mayor densidad del medio, el aire, cuando hace frío.

Diapasón montado en una caja de resonancia. Imagen: Wikimedia Commons

Las fuentes de vibración para ondas de sonido pueden ser tan simples como un diapasón o tan complejas como la laringe humana y sus cuerdas vocales. Los diapasones y algunos dispositivos electrónicos producen un “tono puro” constante. La mayor parte de la energía en un tono de este tipo se encuentra en un movimiento armónico simple a una sola frecuencia. La frecuencia se mide en hertz (Hz), donde 1 Hz es un ciclo (u oscilación) por segundo; 1 Hz = 1 / s (no hay una unidad para el “ciclo”).

El oído humano normal puede escuchar ondas de sonido con frecuencias entre aproximadamente 20 Hz y 15.000 Hz. Los perros pueden escuchar en un rango mucho más amplio (15 Hz – 50.000 Hz). Los murciélagos, marsopas y ballenas generan y responden a frecuencias de hasta 120.000 Hz.

La sonoridad (o “volumen”) del sonido es, como el tono, una variable psicológica. La sonoridad está fuertemente relacionada con la intensidad del sonido. La intensidad del sonido sí es una variable física. Se define en términos de la energía transportada por la onda y generalmente se mide en el número de vatios por centímetro cuadrado transmitidos a través de una superficie perpendicular a la dirección del movimiento de un frente de onda.

Tabla 1. Fuente: Modificado de Wikipedia

El oído humano puede percibir una amplia gama de intensidades de sonido. Comienza a un nivel de 10-16 W / cm2. Por debajo de este nivel de “umbral”, el oído normal no percibe el sonido. Es costumbre medir la sonoridad en decibelios (dB) que es 10 veces el logaritmo de la intensidad relativa. Así, si al umbral de audición le asignamos una intensidad relativa de 1, le corresponde en decibelios un valor de 0 (Tabla 1), ya que 100 = 1 y 10×0=0. Si un avión al despegar decimos que produce un sonido de 130 dB, eso quiere decir que la intensidad es de 1013.

Los niveles de intensidad de ruido de aproximadamente 1012 veces la intensidad del umbral se pueden sentir como una sensación incómoda en el oído humano normal. A partir de ahí la sensación cambia a dolor y puede dañar el oído si no está protegido. Dado que muchos conciertos de música pop y rock producen niveles de sonido constantes a esta intensidad (y por encima de ellos para los intérpretes), hay muchos casos de discapacidad auditiva entre las personas expuestas habitualmente a esos niveles.

Interior tapizado del Teatro arriaga de Bilbao. Fuente: Teatro Arriaga

La forma más sencilla de reducir el ruido es absorbiéndolo después de que se produzca, pero antes de que llegue a tus oídos. Como todo sonido, el ruido es la energía del movimiento hacia adelante y hacia atrás del medio a través del cual viaja el ruido. La maquinaria ruidosa se puede amortiguar encerrándola en recintos acolchados en los que la energía del ruido se transforma en energía térmica, que luego se disipa. En una habitación, una alfombra gruesa puede absorber el 90% del ruido que se genera en la habitación. 30 centímetros de nieve fresca y esponjosa es un absorbente casi perfecto de los ruidos al aire libre.

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

El artículo Sonido (1) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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  2. Aplicaciones de la reflexión de ondas: el sonar
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Talboten efektua (II): alfonbraren azpian begiratzen

Zientzia Kaiera - Mar, 2019/02/05 - 09:00
Daniel Eceizabarrena Talboten efektua aurkeztu genuen “Talboten efektua (I): fenomeno bitxi baten jaiotza” artikuluan eta hura gertatzearen arrazoiak aztertzen hasi ginen. Hasteko, egoera zirrikitu bakarrera sinplifikatu genuen, eta uhinen difrakzioa eta Huygensen printzipioa erabiliz, zer gertatzen ari zen ulertzeko gai izan ginen.

Oraingoan, aurrera pausu bat emango dugu printzipio berekin Youngen esperimentua azalduz. Azkenik, Talboten fenomenoaren atzean dagoen fisika konplexua behatuta, Talboten alfonbra eratzearen arrazoiak ikusteko gai izango gara.

Youngen bi zirrikituen esperimentua

Esan bezala, beraz, suposa dezagun bi zirrikituko sareta dugula.

1. irudia: Bi zuloko sareta. Asko aldatuko al dira gauzak zirrikitu bakarraren aldean? (Argazkia: Daniel Eceizabarrena)

Zirrikitu bakarraren kasuari eta intuizioari jarraituz, pentsa genezake beste aldetik begiratuz gero zirrikitu parea argiztatuta ikusiko dugula, eta kito. Zer gerta liteke, bada, bestela?

2. irudia: Hauxe da pantailak jasotako irudia bi zirrikituen kasuan. Hori bai ezustekoa! (Argazkia: Jordgette / Wikimedia – CC BY-SA 3.0 lizentziapean)

Hori da, hori, fisikak intuizioari emandako zaplaztekoa. Zulo bakoitza bere aldetik hartuz beste aldetik zuloa argiztatuta ikusten badugu, biak batera aztertzean zergatik ez ditugu, besterik gabe, biak argiztatuta ikusten? Gu bezainbeste harrituko zen hasiera batean Thomas Young fisikari eta egiptologo britainiarra (Somerset, 1773 – Londres, 1829). Hau ere ez zen fisikan bakarrik aritu; Rosetta harria deszifratzeko aurrera pauso handiak egin zituen, Jean-François Champollion frantziarrak osorik deszifratu baino urte gutxi batzuk lehenago. Ur-uhinetan sortzen ziren interferentzia fenomeno berberak behatu zituen argiarekin esperimentatzean, eta beraz, interferentzia uhinen ezaugarria izanik, argiak uhina izan behar zuela ondorioztatu zuen. Gu aztertzen ari garen berbera izan zen, hain zuzen ere, Youngek egin zuen esperimentua, eta 1803an Royal Society izenekoan aurkeztu zuen. Bere omenez, Youngen bi zirrikituen esperimentua deitzen zaio.

Huygens ez litzateke horrenbeste harrituko 2. irudia ikustean. Izan ere, bere printzipioaren arabera, zulo bakoitzak uhin esferikoen iturri gisa jokatuko du eta aurreko artikuluan ikusi genuen 5. irudiko egoera sortuko da.

3. irudia: Agian ez zen oso errealista uhin bakoitza bere aldetik aztertzea; izan ere, interferentzia handia egongo da bien artean… (Argazkia: Daniel Eceizabarrena)

4. irudia: Youngek berak egindako esperimentuaren eskema.

Irudi honek agerian uzten du uhinen arteko interferentzia deritzona. Leku batzuetan, uhin batek bestearekin bat egin eta uhin handiagoa sortuko dute: uhinak fasean daudela esaten da, eta interferentzia eraikitzailea gertatzen da. Bestalde, beste puntu batzuetan uhinek elkarrekin talka egiten dute eta elkar deuseztatzen dute: oraingoan uhinak guztiz desfasatuta daude eta interferentzia suntsitzailea gertatzen da.

Youngen marrazkiaren eskuinaldean (4. irudia) nahiko argi ikusten dira zenbait marra zuzen, batzuk argiagoak eta besteak ilunagoak. Hain zuzen ere, horiek dira hurrenez hurren interferentzia eraikitzailea eta interferentzia suntsitzailea gertatzen diren puntuen adierazpena. 3. irudian, interferentzia eraikitzailekoak atzeman daitezke (urrutitik begiratuta, ikus al ditzakezu bi zuloen erdian sortzen diren lerro zuri batzuk?). Suntsitzailekoak, ordea, ez dira horren begi-bistakoak. Lana errazteko, denak 5. irudian adierazita daude.

5. irudia: Marra eten urdinek interferentzia eraikitzaile maximoko puntuak adierazten dituzte; gorriek, bestalde, interferentzia suntsitzaile maximokoak. Bestela esanda, marra urdinetan hasierakoaren bikoitza den uhina dago; gorrian, berriz, ez da uhinik egongo. (Argazkia: Daniel Eceizabarrena)

Begiratu marra beltzak adierazten duen pantaila. Marra urdinek mozten duten puntuan uhina indartsua da; marra gorriko puntuetan, berriz, ez da uhinik egongo. Hala, argi dago intermitentea den eredu bat islatuko duela, 10. irudian ikusten dena, hain zuzen ere.

Talboten efektua

Honaino iritsita, trebatu gara zirrikituen kontuak aztertzeari dagokionez. Horrela, aurreko artikuluaren 4. irudiko Talboten esperimentuan Youngi gertatutakoaren antzekoa gertatuko dela espero dugu. Huygensen printzipioa erabiliz, egoera zaildu egingo da zirrikitu kopuruarekin.

6. irudia: Ados, Huygens, eta orain zer? Zaila izango da interferentziaren eragina lehen bezala marren bitartez zehaztea… (Argazkia: Daniel Eceizabarrena)

Problemaren ebazpen analitikoa ez da berehalakoa, eta uhinen eta Schrödingerren ekuazioekin egin behar da lan. Hemen, emaitzak besterik ez ditugu azalduko, askori hauen edertasunaz gozatzea nahikoa izango zaiolakoan.

7. irudia: Talboten alfonbra deritzona. (Argazkia: Ben Goodman / Wikimedia, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported lizentziapean)

Horrela, bada, iritsi gara hasierako Talboten alfonbrara. Aurretik ikusitakoari esker, gai izango gara hura ondo ulertzeko. Izan ere, 6. irudiko ezarpen berbera dugu hemen: behealdeko puntu zuriak saretako zulo argiztatuak dira, eta argia behetik gora hedatzen da. Gune zuriek interferentzia eraikitzailearen ondorioz sortutako argia adierazten dute; beltzuneak, ordea, argirik ez dagoen tokiak dira.

Honela ulertu behar dugu irudia: aurreko irudietan kokatu dugun pantaila horizontal hori Talboten alfonbran kokatuko bagenu, orduan pantailak ebakitzen dituen gune zurietan bakarrik ikusiko genuke argia.

Adibidez, pantaila irudiaren goialdean jarriko bagenu, ikusiko genuke zirrikituen pareko lerroak bakarrik leudekeela argiztaturik. Hau nahiko harrigarria da; izan ere, Talboten esperimentuak irudian Z

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¿Puede China salvar a los elefantes africanos? Pronto lo descubriremos

Cuaderno de Cultura Científica - Lun, 2019/02/04 - 11:59
Fuente; Unplash

Los elefantes, enormes y majestuosos, llevan en sus colmillos uno de sus principales escollos para su propia supervivencia: el marfil, que unido a la avaricia y el desdén humano hacia el bienestar de otras especies ha provocado que durante décadas, cientos de elefantes fuesen asesinados cada año para proveer los mercados legales e ilegales de este material en todo el mundo.

China ha sido durante años el principal consumidor de marfil africano, en mercados tanto legales como ilegales. Pero algo está cambiando. En el año 2015, el presidente chino XiJinping firmó junto con el entonces presidente estadounidense Barack Obama un acuerdo por el que los dos se comprometían a implementar medidas que terminasen con el comercio no solo ilegal, sino también legal.

Esa firma se tradujo en el anuncio a finales de 2016 de que el país asiático cerraría el mercado legal de marfil, el mayor de todo el mundo. Tras años negando ser parte del problema de la progresiva desaparición de los elefantes africanos, China tomaba la iniciativa. La medida entraba en marcha el 31 de diciembre de 2017.

El cierre del mercado legal está teniendo también repercusión en el mercado ilegal, y cada vez más ciudadanos chinos aseguran no estar dispuestos a comprar marfil. Según una encuesta realizada en septiembre de 2018, el 72% de los encuestados aseguraba que no quiere comprar marfil ahora que está prohibido, en comparación con el 50% que decía lo mismo el año anterior, antes de que entrase en vigor la medida.

No solo hay menos gente dispuesta a comprarlo. También hay menos gente comprándolo. Según ese mismo sondeo, antes de la prohibición más de uno de cada cuatro encuestados había comprado algún producto con marfil en los seis meses anteriores a esas preguntas, mientras que en septiembre de 2018, solo un 12% lo había hecho.

A pesar de que esto parecen ser buenas noticias para los pobres elefantes, eso no está del todo claro todavía ya que hay predicciones contrapuestas sobre el efecto que puede tener la prohibición o legalización del comercio de marfil sobre el destino de los elefantes.

Fuente: Wikimedia Commons

En contra de la prohibición

Erico Di Minin es investigador en ciencia de la conservación en la Universidad de Helsinki y profesor de economía de la biodiversidad en el Instituto Durrell de Conservación y Ecología en la Universidad de Kent. En su opinión, la prohibición del comercio con marfil que introdujo la ONU en 1989, con el objeto de proteger a los elefantes, ha resultado ser una medida completamente contraproducente, ya que reducir la oferta en unas décadas de aumento de la riqueza en Asia solo ha servido para disparar los precios, aumentando de forma drástica los incentivos para que los traficantes se salten esa prohibición.

“Desde 2008, la caza ilegal de elefantes se ha reactivado a gran escala, impulsada por los altos precios del marfil en Asia”, aseguraba Di Minin en 2016.

En su opinión, en términos puramente económicos, limitar la oferta de marfil puede tener repercusiones negativas para la conservación de los elefantes. “Al reducir la oferta mientras la demanda se mantiene puede subir los precios y disparar la caza ilegal. Y si el mercado está controlado por criminales e inversores que no tienen ningún interés en la conservación y se mueven básicamente por los beneficios, podemos esperar que la caza ilegal aumente”.

Por otro lado aunque la demanda desde países como China se reduzca, es poco probable que llegue a desaparecer del todo en el breve periodo de tiempo que hace falta para tomar medidas con el objetivo de recuperar una especie.

Por eso, Di Minin defiende que un enfoque más práctico sería combinar las campañas de reducción de la demanda, como la que está poniendo en marcha China, con una oferta legal y muy regulada de marfil que evite que los precios suban y así se reduzcan los incentivos para las bandas de cazadores ilegales de elefantes.

Fuente: Wikimedia Commons

A favor de la prohibición

Otras posturas no coinciden con estos argumentos y se refieren a los ejemplos de la marihuana o la prostitución para señalar que a veces legalizar con bien o un servicio que antes era ilegal no conduce necesariamente a una reducción en su consumo, ni siquiera a su consumo ilegal.

Nitin Sekar, investigador en ciencia política de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, y Solomon Hsiang, profesor asociado de políticas públicas de la Universidad de California Berkeley lo argumentan de la siguiente manera.

En el modelo económico estándar, la mejor manera de evitar la caza ilegal sería, efectivamente, establecer un mercado legal para el marfil recolectado de elefantes que hayan muerto de forma natural. Sin embargo, en un modelo económico dinámico, en el que la demanda y la oferta pueden cambiar como respuesta a cambios legislativos, la caza ilegal puede empeorar por la legalización del comercio de marfil.

Esto puede ocurrir de dos formas, explican Sekar y Hsiang. Por un lado, el mercado legal puede atraer a nuevos consumidores que vean publicidad de productos de marfil en los medios de comunicación o que vean a sus familiares, amigos o conocidos adquirirlos con normalidad. Eso podría hacer que hubiese más gente interesada en comprar marfil, y podría causar que el mercado legal no pueda satisfacer ese aumento de la demanda, impulsando la caz ilegal.

Por otro lado, si hay más marfil legal en el mercado se hace más difícil para las autoridades distinguir el legal del ilegal, reduciendo el riesgo para los traficantes y cazadores y facilitando la introducción de más marfil ilegal en el mercado.

Fuente: Unsplash

¿Quién tiene razón?

Ambas posturas reconocen que están basadas en ideas teóricas y que no es fácil determinar quién tiene razón en este debate, pero sí hay algunas evidencias de que legalizar el comercio de marfil no le haría un gran favor a los elefantes.

En el año 2008 la prohibición de comerciar con marfil fue temporalmente suspendida para sacar a la venta de forma legal 102 toneladas de marfil almacenado, en gran parte confiscado del tráfico ilegal, principalmente a compradores de China y Japón. El resultado fueron unos beneficios de 15 millones de dólares que fueron destinados a la conservación de los elefantes en África.

Pero un análisis global de los mercados de marfil alrededor de esa venta sugiere que tuvo un efecto llamada que provocó un aumento del 65% en la caza ilegal de elefantes a nivel global y que se mantuvo en el tiempo. De pronto aparecieron anuncios y promociones para animal a los inversores a invertir en marfil, y ese impulso no se limitó a los lotes vendidos legalmente.

Fuente: Sekar y Siang via The Guardian

Otro estudio publicado en 2016 daba otro motivo para mantener prohibido el comercio de marfil: los elefantes no generan sus colmillos ni se reproducen a la velocidad suficiente como para poder satisfacer la demanda de marfil. “La demanda de marfil es simplemente demasiado grande; sobrepasa lo que los elefantes pueden producir”, explicaba el biólogo David Lusseau, de la Universidad de Aberdeen, autor principal del estudio. Según el científico, intentar criar a los elefantes como si fuesen ganado para explotar legalmente sus colmillos sería empujarlos a la extinción.

Fuente: Wikimedia Commons

Marfil para sacar a África de la pobreza

Existe otro argumento en este debate, y es el de que la única forma de salvar a los elefantes es mejorar el nivel social y económico de los ciudadanos de los países africanos en los que viven esos animales, de forma que su conservación se convierta en una prioridad para ellos. Y que en ese proceso, el marfil sería un recurso a su alcance.

No deja de ser irónico, señalan algunas voces desde el continente, que los mismos países que durante siglos colonizaron, saquearon y fueron a la guerra precisamente por los recursos materiales de África, entre ellos el marfil, sean los que ahora imponen la prohibición de comerciar con ellos a sus actuales dueños. ¿Cómo podrán los países africanos negociar y competir en igualdad de condiciones con los países más desarrollados si se les niega utilizar los recursos de los que se han lucrado y todavía lo hacen) esos otros países?

Otras voces disienten, asegurando que el mercado de marfil, ni ahora cuando es ilegal ni cuando ha sido legal, ha supuesto una fuente de beneficios ni para los elefantes ni para los ciudadanos locales, ya que se ha mantenido en manos de inversores, grandes comerciantes y criminales. “No hay evidencias de que la venta de marfil proporcione ningún beneficio ni a las comunidades locales ni a la conservación de los elefantes”, asegura Andrew Seguya, director ejecutivo de la Autoridad Ugandesa para la Vida Salvaje.

Referencias:

Legalizing ivory trade won’t save elephants, study concludes – Science Magazine

Can We Sustainably Harvest Ivory? – Current Biology

Evidence Should be Used in Global Management of Endangered Species: reply to the CITES Technical Advisory Group – G-FEED

Debate: Would a legal ivory trade save elephants or speed up the massacre? – The Guardian

Should ivory trade be legalised? – Down to Earth

Closing China’s Ivory Market: Will It Save Elephants? – The New York Times

In China, Ivory Seems to Be Losing Appeal – National Geographic

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

El artículo ¿Puede China salvar a los elefantes africanos? Pronto lo descubriremos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Itsaski hondakinak, ontziratze irtenbidea

Zientzia Kaiera - Lun, 2019/02/04 - 09:00
Itsaskien ontziratzerako itsaski hondakinak baliatzea aukera izan daiteke ekonomia zirkular testuinguruan.

Irudia: Itsaskien hondakinetatik itsaskiak ontziaratzeko materialak eskuratzeko aukera ikusi dute ikerketan.

Itsaskien ontziratzerako itsaskien hondakinen erabileraren azterketa literarioa egin dute eta, emaitzen arabera, ekonomia zirkularraren testuinguruan aukera izan daiteke. Bi substantzia mota izan dituzte kontuan: gelatinak eta kitosanoak.

Gelatina kolagenotik eskura daiteke. Arrainen hezurgabetzeetako hondakinen %30 inguru kolagenoan aberatsak diren azal eta hezurrak dira eta gelatina eskuratzeko bi metodo erabil daitezke: hidrolisi basikoa eta hidrolisi azidoa.

Gelatinaren konposizioa eratorria den kolagenoaren antzekoa izango da eta metodo biak baliatuta lortutako gelatina filmek ezaugarri egokiak dituzte janarien ontziratzean erabiltzeko, lehortzetik eta oxigenotik babesten baitute.

Kitosanoa, kitinaren desazetilazioaren bidez eskura daiteke eta krustazeoen oskolak kitina iturriak dira. Dituen ezaugarriak direla eta, arreta handia eskuratu du kitosanoak, izan ere:

  • Elikagaiak kontserbatzeko egokia da.
  • Ez toxikotasuna du ezaugarri.
  • Gaitasun kelantea du (metal astunak harrapatzen ditu)
  • Biodegradagarria da.

Eskuratutako biomasaren %75 inguru arrainen hezurgabetzeen hondakinak dira eta krustazeoen prozesatzeak ere hondakin kantitate handiak sortzen ditu, batez ere, oskolak eta buruak.

Hala ere, lehengaia industrialki hornitzen duten enpresekin harremana egitea izan da lanetako bat. Azken batean, arrain gelatina industrialki komertzializatzen da gaur egun baina ez da kitosanoaren kasua eta kitina eta kitosanoa industrialki saltzen duten Vietnameko enpresak bilatu dituzte.

Bai gelatinarekin bai kitosanoarekin plastikoak eskuratzen dira eta hauekin filmak garatzen dira.

Azterketa holistikoa

Ontziratze produktuak sortzeko substantzien ezaugarriak ez dira kontuan izandako arlo bakarra. Disziplina anitzetik aztertu da gaia: ontziratzearen konposizioa (alderdi zientifikoa), produkzioa (alderdi teknologikoa), erosleek eskatzen duten elikagaien kalitatea (alderdi sozioekonomikoa) edota ingurumen-ardura.

Hartara, zenbait arlo aztertu dira, produktuen propietateez gain:

  • Produkzio prozesuak.
  • Propietate funtzionalak.
  • Produktuen balio-bizitzaren handitzea.
  • Segurtasun eta osasun alderdiak.
  • Ingurumen onurak.

Ikuspuntu holistikoa kontuan izanda, azterketa egiteko partzuergoa osatu dute. Zenbait unibertsitateko ikertzaileak, UPV/EHUko BIOMAT taldea barne, lehengai hornitzaile diren enpresak, film produktoreak, elikagai ontziratzaileak eta ontziratutako produktuen komertzializatzaileak.

Emaitzen arabera ekonomia zirkularraren testuinguruan itsaskien ontziratzerako itsaski hondakinak baliatzea aukera izan badaiteke ere, ikertzen jarraitu behar da. Pedro Guerrero ikertzaileak azaltzen duenez, filmen propietateak eta, batez ere fabrikazio prozesuak hobetu behar dira.

Erreferentzia bibliografikoa:

de la Kaba, Koro, et al., (2019). From seafood waste to active seafood packaging: An emerging opportunity of the circular economy. Journal of Cleaner Production, 208, 86-89. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.09.164

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El desajuste adolescente

Cuaderno de Cultura Científica - Dom, 2019/02/03 - 11:59
Corteza prefrontal del hemisferio izquierdo.

La zona más exterior del cerebro humano, la corteza, ocupa dos terceras partes del volumen del encéfalo. Tiene del orden de dieciséis mil millones de neuronas. Que sepamos, ningún otro animal tiene un número equivalente. En la corteza se produce la percepción, se hacen los juicios morales, se toman las decisiones, se genera el pensamiento, se articula el lenguaje y se elaboran los actos conscientes, entre otras diversas tareas consideradas de orden superior.

El cerebelo, por su parte, sin ser muy grande, es la parte del encéfalo más densamente poblada: aunque de tamaño relativamente pequeño, contiene sesenta y nueve mil millones de neuronas. De su concurso depende nuestra capacidad para ejecutar con precisión los movimientos que hemos ido aprendiendo y convirtiendo en automáticos a lo largo de nuestra vida, sin que debamos ser conscientes de todos y cada uno de ellos.

En el resto del encéfalo –en las estructuras ubicadas bajo la corteza- tan solo hay unas setecientas mil neuronas, aunque las tareas en que están implicadas son fundamentales para que el organismo funcione correctamente. Esas estructuras, llamadas subcorticales por su posición, se ocupan de regular diversas funciones vitales; e intervienen en fenómenos tales como el deseo, la motivación o las adicciones, entre otros. Son las estructuras que generan las emociones y tienen, por ello, una importancia fundamental.

La región encefálica que más tarda en madurar de forma completa es un área de la corteza cerebral ubicada en su parte más anterior que se denomina corteza prefrontal; su maduración no se completa hasta los 25 años de edad, aproximadamente. Desempeña las que se denominan funciones ejecutivas, que son las relativas a la valoración de las consecuencias de los actos, los juicios morales y de otra índole, la planificación de acciones, la generación de expectativas y, lo que es de gran importancia, el control y, en su caso, inhibición de comportamientos impulsivos. Por lo tanto, dado que la corteza prefrontal no completa su desarrollo hasta mediada la tercera década de la vida, esas funciones no son desempeñadas con la eficiencia propia de los adultos. Sin embargo, las zonas subcorticales antes mencionadas, implicadas en la generación de emociones y, de forma especial, las que producen las expectativas y sensaciones de recompensa, son ya muy activas desde el final de la niñez y la pubertad.

Que las áreas responsables de la valoración de las consecuencias de los actos y del autocontrol maduren mucho más tarde que las encargadas de generar las sensaciones de placer y promover su búsqueda tiene, como es lógico, consecuencias de mucho calado. Las tiene, lógicamente, para los individuos que se encuentran en el periodo vital al que denominamos adolescencia. Entre ellas, es bien conocida la tendencia de los adolescentes a buscar nuevas sensaciones y vivir nuevas experiencias sin evaluar las posibles consecuencias de esa búsqueda. En otras palabras, la tendencia a adoptar comportamientos de riesgo. Y no son las únicas.

Como dice Robert Sapolsky en Behave (2017), la adolescencia y la juventud temprana es cuando es más probable que una persona mate, sea asesinada, abandone su hogar, invente una forma de arte, ayude a derribar un dictador, participe en un genocidio, dedique su vida a los necesitados, se haga drogadicto, transforme la física, se rompa el cuello en una actividad recreativa, dedique su vida a Dios, o se convenza a sí mismo de que toda la historia ha convergido para hacer de este momento el más importante, el más plagado de peligros y promesas, el más exigente, el momento más singular. Y todo por culpa de un desajuste en la maduración de diferentes áreas del encéfalo.

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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 desajuste adolescente se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Asteon zientzia begi-bistan #240

Zientzia Kaiera - Dom, 2019/02/03 - 09:00
Uxue Razkin

Astrofisika

Cassini zundak eman digu jada informazio interesgarria: Saturnoren biraketa zehatza, planetaren barne estruktura eta eraztunen adina ezagutu ahal izan dira. Emaitza esanguratsuak lortu dituzte, hala nola, eta eredu teorikoek aurreikusten dutenez, gero eta masiboagoak, orduan eta zaharragoak dira eraztunak. Eraztunek 10-100 milioi urte bitarteko adina dutela uste dute, planetak 4.500 milioi urte dituen bitartean. Baina badago misterioak argitzeko parada oraindik. izan ere, oraindik ez dute jakin nola sortu diren horiek.

Ilargian jaso dute Lurreko arrokarik zaharrena izan daitekeena, hain zuzen ere Apollo 14ko astronautek 1971an Ilargian hartutako laginen artean, jatorriz Lurrekoa den arroka bat. 4.11 milioi urte baino gehiago ditu, eta, dirudienez, talka baten ondorioz askatu zen Lurretik eta iritsi zen Ilargira. Elhuyar aldizkariak eman du berria. Ez galdu!

Kimika

Zer dago edari energetikoen atzean? Josu Lopez Gazpiok azaltzen digunez, bi lata hartzea jarraian bost kafe espreso hartzearen parekoa da. Eta ez hori bakarrik, bi latatan 30 bat azukre-koxkor daude -100-150 g azukre-. Kimikariak argi du: “Edari energetikoak kafeina eta azukre bonbak besterik ez dira”. Lata bakar batek hirukoiztu egiten du OME Osasunaren Munduko Erakundeak egun batean kontsumitzea gomendatzen duen azukre kantitatea. Beraz, edari energetikoek onetik ezer gutxi dute eta arrisku larriak ekar ditzakete kantitate handitan edaten badira.

Willy Kühnr fisiologoak “entzima” izena proposatu zuen 1876an hartzigarriak sailkatuak ziren mota bietako bat izendatzeko. Ogia altxarazten zuten agenteak ziren hartzigarriak, mahats-zukua ardo eta malta-estraktuak garagardo bihurtzen zituztenak. Denboraz, bi motak ezagutuko ziren entzima izenaz. Izan ere, “eratutako” hartzigarrietatik bereizteko ―legamiatik, adibidez―, organismoetatik beraietatik bereizezinak baitziruditen, hartzigarri “eragabeak” esan zitzaien. Eduard Buchner-ek 1900ean zelulen hartzidura askea frogatu ondoren, bereizketa hori ez zen beharrezkotzat jo.

Ingeniaritza

Berriak kontatu digunez, ‘Forbes’ aldizkariak adimen artifizialeko sistema bat eratu du kazetariei laguntzeko. Robotari Bertie izena jarri diote. Adimen artifiziala oinarri duen edizio sistema bat da eta helburua da kazetariei laguntzea. Bertiek ez ditu artikulu osoak idazten baina zirriborroak prestatzen ditu kazetariek amai ditzaten. Baina mundu honetan Bertie ez dago bakarrik. Esaterako, The Washington Posték Heliograf sistema erabiltzen du 2016tik albiste laburrak idazteko. Kazetariok kezkatuta egon beharko genuke? Adi ‘Forbes’ek eman duen datuarekin: Bertie erabiltzen dutenetik, bikoiztu egin da webgunea berriz bisitatzen dutenen kopurua.

Hondartzaren ur-xaflaren bainurako segurtasun aldea kalkulatuta, hondartzaren bainulari gaitasuna kalkulatzeko tresna garatu dute ikerketan. Bertan, Plentzia eta Gorlizko hondartzak aztertu dira. Hondartzak har ditzakeen bainulari kopurua kalkulatzea erabilgarria izan daiteke hondartza erabiltzaile mota ezberdinei zona esleitzerako orduan, segurtasuna bermatzeko. 2017 eta 2018ko tresna hau erabili izan da eta, datuen arabera, surflari eta bestelako erabiltzaileen arteko liskarrak zerora murriztu dira, uraren banaketa espazial egokiari esker.

Wifia elektrizitate bihurtzen duen antena bat asmatu dute Massachusettseko teknologia Institutuko ikertzaileek (MIT). Molibdeno bisulfuroko bi dimentsioko material batez lortu dute maiztasun baxuko seinaleak jasotzeko gai den antena merke eta malgua egitea. Elhuyarrek kontatu digu albistea hemen.

Medikuntza

Ikerketa baten arabera, erditzeko momentua gakoa izan daiteke autismoa garatzeko. Animalietan egin dituzte entseguak baina emaitzek erakutsi dute erditze-garaian garunaren aktibitatea ez murrizteak ondorioak izan ditzakeela garunaren geroko garapen neurologikoan. Oxitozina omen da giltza, Paolo Bonifazi Biocruceseko ikertzaile eta ikerketaren egileetako baten arabera: “Amak sortzen duen oxitozinak seinalea bidaltzen die haurtxoaren neuronei, erditu aurretik, haien artean seinale inhibitzaile bat zabaldu dezaten”. Ikerketaren bigarren fasean, botika baten eraginkortasuna ere probatu nahi izan dute. Ikerketaren zehaztasun gehiago ezagutzeko, jo ezazue Elhuyarren artikulu honetara.

Emakumeak zientzian

Mirari Otxandorena, fisioterapian ikertzailea doktoretza-tesia egiten ari da, eta ikertzaile batek gonbidatuta ari da orain Norvegian lanean, Norvegiako The Arctic University-ko (UiT) Gun Kristin Obergen, alegia. Duela urtebete hasi zen tesia egiten: “Hasi aurretik, garbi nuen zer gai ikertu nahi nuen, eta, nazioartean arlo horretan erreferenteak bilatzen hasi nintzenean, Norvegiako ikertzaile baten lanak aurkitu nituen”. Horri ekin aurretik, Otxandorenak Fisioterapia ikasketak Bartzelonan egin zituen eta azken urtean neurologian espezializatu zen. Haurrekin lan egin nahi zuela erabaki zuenean orduantxe hasi zen Pediatriako Masterra. Orain unibertsitateko irakaslea da eta bere tesian murgilduta dago erabat, haur goiztiarretan esku-hartze lasterrak izan dezakeen eragina ikertzen.

Biokimika

Sarritan, tratamendu onkologikoek pazientearen bizi-kalitatea baldintzatu dezakete, minbizi-zelulak kaltetzeaz gain, bestelako ehun osasuntsuak suntsitzen baitituzte. Tratamendu onkologikoek (erradioterapia, kimioterapia) estratu basaleko zelulak hiltzen dituzte eta goiko geruzak askatzen dira, pruritoa, lehortasuna, ezkatatzea edota ultzerazioa kasu larrienetan sortuz. Era berean, lan honetan aztertu dira arazo horiei aurre egiteko formulatu diren produktu berrien konposizioa. Antzinatik erabili izan diren landare-estraktuez baliatuz, larruazalaren erreparaketa-prozesua bultzatzea helburu duten formulazioak diseinatu dituzte, adibidez. Beste kasu batzuetan, landare-jatorriko konposatuez gain, bestelako molekula aktiboak erabili dituzte.

Biologia

Azken hamarkadan goi-mendiko hegaztien kopurua %21 jaitsi da Iberiar penintsulan, eta %10 Europan. Ikertzaileek uste dute klima aldaketa eta mendiko lurren erabileran eman diren aldaketak gainbehera honen atzean daudela. Unibertsitatea.net-en irakur daitekee CREAFeko eta Kataluniako Ornitologia Insititutuko (ICO) sergi Herrando eta Lluis Brotons-ek egin dute ikerketaren ingurukoak.

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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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Patrimonio geológico: la otra mitad del ambiente

Cuaderno de Cultura Científica - Sáb, 2019/02/02 - 11:59

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.

Luis Carcavilla, Científico Titular en el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) reivindica el papel fundamental de la geología, y su desatención, en la mayoría de los lugares de Patrimonio de la Humanidad Natural.

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

El artículo Patrimonio geológico: la otra mitad del ambiente se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Ezjakintasunaren kartografia #247

Zientzia Kaiera - Sáb, 2019/02/02 - 09:00

Irudia: Gao et al. Science 2019.

Innobazioa, edo horretaz hitz egitea, garaiaren ikurra da. Gaitz sozial eta ekonomiko guztien panazea da. Eta ekintzaileak bere apaizak. Ia nork konparatzen dituen Nietzscheren “supergizona” eta ekintzaile-innobatzailea. José Luis Granados-ek: En On the Genealogy of Innovation, or how to look for power with a hammer

Aurrekaririk ez duen erresoluzioa duten irudiak, nerbio-sistemaren molekulenak, osatzen ditu teknika berri batek. Rosa García-Verdugokk azaltzen du When two forces join to make imaging brains more amazing than ever!

Ezpurutasun jakinaren kantitate txikia behar da batzuetan esperimentua hobeto atera dadin. DIPC-ren Methane and the determination of the Majorana nature of neutrinos

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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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A new hero is born: La espectrometría de masas al servicio de la justicia

Cuaderno de Cultura Científica - Vie, 2019/02/01 - 11:59

Hace unos pocos años, apareció en algunos medios locales gallegos una noticia sobre la lucha judicial entre los herederos de un abuelo acaudalado. Este hombre falleció un año después de haber perdido su capacidad legal debido a un diagnóstico de alzhéimer. Uno de los nietos que había cuidado de él en sus últimos años alegaba ser el único heredero y, para ello, presentaba un testamento ológrafo (testamento que el testador formaliza por sí mismo, escribiéndolo y firmándolo de su puño y letra sin intervención de testigo alguno) a su favor fechado 3 años antes de su muerte. El resto de los herederos potenciales alegaban que este testamento era falso y se remitían al oficial realizado ante notario décadas antes en el que el abuelo repartía su fortuna de forma equitativa entre todos ellos. No cuestionaban el hecho que de que el testamento estuviera hecho por otra persona (había sido corroborado por peritos calígrafos), sino que cuestionaban la fecha de realización. Si se demostraba que el testamento ológrafo estaba realizado en la fecha descrita, le otorgaría vigencia y validez, ya que era posterior al realizado ante notario y anterior a que el abuelo perdiera sus facultades.

Hechos como este o algunos de naturaleza parecida, se repiten de forma recurrente en la sociedad en la que vivimos. Aunque avanzamos sin remedio hacia la sociedad del formato electrónico, la mayor parte de tratados o acuerdos con importantes consecuencias individuales, sociales y/o económicas aún siguen siendo certificados de forma manuscrita mediante útiles de escritura tipo bolígrafo. Por esa razón, el estudio forense documental sigue manteniendo aun vigencia. Por ejemplo, los datos recogidos por la policía científica en Finlandia en el año 2015 demuestran que el estudio forense fue determinante para llegar a una sentencia firme en el 40% de los casos judiciales relacionados con documentos.

Imagen 1. Carta de amor de Matilde Corcho convertida en el primer testamento ológrafo después de la sentencia dictada por el Tribunal Supremo en 1918. Fuente: Archivo Histórico Provincial de Valladolid (vía cadena SER)

Desde los años 90 existen distintas metodologías analíticas que posibilitan la datación de documentos. Para empezar por el principio debemos responder a estas preguntas: ¿En qué están basadas la mayor parte de las metodologías de datación de documentos? ¿Cómo podemos afirmar que un documento ha sido escrito en el momento en el que está fechado? Básicamente la mayor parte de las metodologías de datación directa tratan de observar los cambios ocurridos en la tinta con el tiempo. Como es fácil de imaginar, esto no es una tarea fácil ya que existen una gran variedad de tintas en el mercado internacional. Además, no sólo podemos asignar una única tinta a una marca de bolígrafo. La misma marca puede variar la composición de la tinta entre sus diferentes plantas de producción a lo largo del mundo o incluso entre lotes temporales con el propósito de ofertar útiles de escritura con distintas propiedades. Este hecho hace que nos encontremos ante una cantidad innumerable de tintas con diferentes componentes que haría imposible su estudio individual. En el ejemplo que nos concierne, nunca se supo qué bolígrafo utilizó el abuelo para realizar su testamento y mucho menos la marca o el lote. Para intentar solventar este problema, la mayor parte de las metodologías de datación se basan en el estudio de una familia de compuestos habituales en tinta de bolígrafo: los disolventes orgánicos. Estos compuestos, añadidos como vehículo para colorantes y resinas, sufren un proceso de evaporación desde el primer momento en el que se depositan en el trazo. Aunque hay algunas clases de bolígrafos que usan el agua como disolvente (bolígrafos tipo gel), el resto de útiles de escritura de uso común utilizan compuestos orgánicos volátiles como alcoholes, aldehídos o cetonas, siendo el 2-fenoxyetanol el compuesto más habitual (más del 80% de los bolígrafos de tinta viscosa lo contienen) y el más estudiado en su comportamiento cinético.

Y en este punto podemos preguntarnos, ¿En qué puede ayudar la espectrometría de masas en la datación de documentos? ¿Por qué se ha convertido en uno de los detectores más utilizados en las distintas metodologías de datación desarrolladas hasta el momento? La espectrometría de masas es una técnica relativamente reciente y ampliamente utilizada en distintas áreas de aplicación como análisis alimentario, industrial, farmacéutico y también forense. Su alta aplicabilidad reside, entre otras cosas, en la posibilidad de identificación de compuestos desconocidos a través de su contraste con una librería de espectros. El funcionamiento es relativamente sencillo: las moléculas orgánicas que llegan al espectrómetro de masas (MS) son “bombardeadas” por una gran cantidad de electrones al pasar bajo una diferencia de potencial controlada (70 eV). Este impacto electrónico provoca que el compuesto se rompa en fragmentos que serán siempre los mismos si no se cambia el potencial al que han sido sometidos (Imagen 2). Gracias a ello, la fragmentación controlada de sustancias puras nos permite poseer librerías de espectros de una gran cantidad de compuestos orgánicos (306 622 compuestos en la última versión del año 2017) con la que poder contrastar los espectros de moléculas que nos son desconocidas y así poder identificarlas. El contraste entre los espectros de compuestos puros y nuestros compuestos no identificados en la base de datos, nos devuelve una identificación con un porcentaje asociado de confianza. En este punto es donde la espectrometría de masas se convierte en una herramienta fundamental dentro de las distintas metodologías de datación de documentos. Y aún más si cabe si se combina previamente con una técnica de separación de sustancias orgánicas volátiles como es la Cromatografía de Gases (GC). Como cualquier otro detector químico de funcionamiento universal, el MS nos permite cuantificar la cantidad de compuesto que tenemos en nuestra muestra analizada (a niveles de pocos nanogramos) pero, además, es una herramienta fenomenal para determinar e identificar compuestos desconocidos.

Volviendo al ejemplo con el que hemos comenzado podríamos decir que, mediante un análisis de cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (GC/MS), no sólo descubrimos la cantidad de disolvente remanente en los trazos de tinta de nuestro testamento ológrafo cuestionado, sino también qué tipo de compuestos la conforman. El conjunto de toda esta información es muy importante en la datación del documento: podemos identificar si ese trazo de escritura posee un disolvente orgánico cuya cinética esta estudiada y por otra parte podemos saber cuánto compuesto hay a partir de su medida cuantitativa. La combinación de estos dos datos puede servirnos para estimar la fecha en el que esta tinta fue depositada. Además, esa capacidad de identificar compuestos también nos permitiría datar de forma indirecta al encontrar algún tipo de anacronismo en la composición. Esto querría decir que, si logramos identificar algún compuesto que ha comenzado a formar parte de las composiciones comerciales en la actualidad, en ningún caso ese texto podía haber sido escrito con anterioridad.

Imagen 2. Espectro de masa de la molécula 2-fenoxyetanol. En verde, su ion molecular y en naranja y azul distintos iones fragmento. Fuente: Luis Bartolomé.

A día de hoy, los métodos de datación todavía suscitan reparos en la comunidad científica y en la sociedad civil (peritos y jueces) debido a la gran cantidad de problemas e inconvenientes que los rodean. Algunos de los problemas más recurrentes son la influencia del soporte papel (densidad, composición…) sobre la evolución cinética de las tintas, la dependencia de la masa en la determinación de la edad de una tinta (hay que recordar que no todo el mundo deposita la misma cantidad de tinta en un trazo realizado en el mismo momento) o la influencia de la distinta conservación de los documentos (no es lo mismo la conservación de un documento en un cajón de un escritorio en condiciones controladas que en un coche en la playa). Además de estos problemas con solución compleja, existen otras problemáticas habituales como son la cantidad de muestra disponible (en algunos casos pocos milímetros de trazo escrito para analizar) o la incapacidad de poder datar documentos de más de 2 años de antigüedad. La Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha participado activamente en el desarrollo y evolución de nuevas metodologías de datación intentando minimizar estos problemas descritos. Desde el año 2015 un grupo de investigación del departamento de Química Analítica de la Facultad de Ciencia y Tecnología (FCT/ZTF) junto con el apoyo de los Servicios Generales de Investigación (SGIker) ha desarrollado un método de datación innovador denominado DATINK. Esta metodología que combina la potencialidad antes descrita de la espectrometría de masas junto con un proceso de micro-extracción en etapas sucesivas (Imagen 3) del 2-fenoxyetanol y un original modelado matemático, ha logrado rebajar la cantidad de muestra necesaria para poder realizar la datación (únicamente es necesario muestrear un trazo de 1.2 mm), así como aumentar el rango temporal de aplicación hasta los 5 años de antigüedad. Además, de forma completamente innovadora con respecto a las metodologías actuales, estima una fecha concreta (con un intervalo de error temporal del 20% aproximadamente). En el caso del testamento descrito como ejemplo, este hecho fue algo fundamental. Debía demostrarse que el documento cuestionado había sido realizado después del testamento ante notario pero antes de la incapacidad por enfermedad. Si habíais apostado por la ecuanimidad del abuelo con respecto a sus herederos, os diré que no habéis acertado.

Imagen 3. Señales cromatográficas en los que se basa el método DATINK. En cada extracción la cantidad de fenoxyetanol es menor. Fuente: Luis Bartolomé.

¿Es por tanto la espectrometría de masas la solución a nuestros problemas en el ámbito del estudio documental? ¿Ha nacido un héroe? Habría que ser un necio para afirmar que este tipo de herramientas no facilitan el desarrollo y la consecución de nuevos objetivos en la resolución de problemas analíticos. En el caso del estudio forense, la espectrometría de masas se ha convertido en una herramienta básica, no sólo en el desarrollo de nuevas metodologías para la datación de documentos, sino también en otras áreas de aplicación. De la misma manera, por otro lado, también se puede afirmar con rotundidad que este detector no es la panacea ni será la solución a todos nuestros males si no la ponemos al servicio de investigadores innovadores y creativos. Habitualmente, los investigadores caemos en la tentación de ceder la responsabilidad del desarrollo I+D+i a las capacidades de estos detectores y a sus continuos márgenes de mejora, olvidándonos que somos nosotros los que estamos al volante y que es la justa combinación de ambas facetas la que nos ofrece los mejores resultados. Ni que decir tiene que la UPV/EHU y la FCT/ZTF, como parte del entramado de formación de alta capacidad, ha tenido, tiene y debe seguir teniendo una responsabilidad muy alta en el hecho de obtener el máximo rendimiento en esta combinación.

Sobre el autor: Luis Bartolomé es técnico del Servicio Central de Análisis – SGIker en la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU.

El artículo A new hero is born: La espectrometría de masas al servicio de la justicia se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Mirari Otxandorena, fisioterapian ikertzailea: “Nire bizitzako pasioa hori zela jabetu nintzen”

Zientzia Kaiera - Vie, 2019/02/01 - 09:00
Ana Galarraga / Elhuyar Zientzia Norvegian harrapatu dugu Mirari Otxandorena Atxa nafarra. Hain zuzen, doktoretza-tesia egiten ari da, eta ikertzaile batek gonbidatuta ari da han lanean: Norvegiako The Arctic University-ko (UiT) Gun Kristin Øberg.

Otxandorenak horrela azaldu du nola iritsi den hara: “Duela urtebete hasi nintzen tesia egiten. Hasi aurretik, garbi nuen zer gai ikertu nahi nuen, eta, nazioartean arlo horretan erreferenteak bilatzen hasi nintzenean, Norvegiako ikertzaile baten lanak aurkitu nituen. Ikertzailearekin harremanetan jartzea erabaki nuen, eta, galdetu nionean ea haiekin ikertzera joan ote nintekeen, baietz erantzun zidan. Eta hala etorri nintzen”.

Irudia: Mirari Otxandorena Atxa, Fisioterapian ikertzailea.

Aitortu duenez, benetan pozik dago Norvegian: “Ate guztiak ireki dizkidate. Zentro publiko guzietara gonbidatu naute, lana nola egiten duten ikusteko, eta zainketa intentsiboen unitatera ere sartzeko aukera izango dut. Bestalde, diru-laguntza pribatu bat jasotzen dut, eta zortzi orduko lanaldia dut, ikertzeko. Bulego bat ere eman didate eta jende guztia oso abegikorra da…Espainian, berriz, tesia egiten dugunok ez dugu ordutegirik, ezta lan-baldintza egokirik ere. Nik, adibidez, nire denbora librean ikertu behar dut han. Sekulako aldea dago”.

Helduen fisioterapiatik neonatologiara

Hain gustura dabilen arren, ikasketak aukeratzean ez zuen hain garbi bide hori hartuko zuenik. Haren lehengusu batek, kirol-fisioterapeuta, eta asko bidaiatzen zuen taldearekin, eta horrek erakartzen zuen. Ikasketak ere etxetik urrun egin nahi zituen; hala, Bartzelonan hasi zen Fisioterapia egiten. Bigarren urtean maitemindu zen Fisioterapiaz: “Neuroanatomiako ikasgaian izan zen. Irakaslea izugarri ona zen, eta orduan erabaki nuen neurologian espezializatuko nintzela”.

Hori bai, argi omen zuen ez zuela haurrekin lan egin nahi, ez baitzituen oso gustuko. “Edo hori uste nuen, garapen tipikoa duten haurrekin baino ez bainuen esperientzia”, aitortu du Otxandorenak.

Azken urtean neurologian espezializatu, eta Nafarroara itzuli zen. Aniztasun funtzionala dutenen elkarte batean lanean hasi zen, eta garun-paralisia zuen haur bat tratatzeko eskaintza jaso zuen. Erreparoekin bazen ere, eskaintza onartu zuen. “Mugarri bat izan zen; nire bizitzako pasioa hori zela jabetu nintzen”.

Haurrekin lan egiteko, pediatrian espezializatu behar zela erabaki zuen. Hala, asteburuetan, master bat egiten hasi nintzen Bartzelonan, eta, gainerako egunetan, lana egiten nuen Iruñean eta Nafarroako beste herri batzuetan. Halako batean, Bartzelonako hezkuntza bereziko eskola batetik deitu zioten lanerako, eta geroztik Bartzelonan aritu zen bai ikasten bai lanean.

Masterra amaitutakoan, irakasle hasi zen unibertsitatean, eta orduan hasi zen baita tesia egiten ere, pediatriaren barruan, neonatologian. Hain zuzen, haur goiztiarretan esku-hartze lasterrak izan dezakeen eragina ikertzen du: “Ikusi dugu haur goiztiarrek epe luzera atzerapena izaten dutela garapen psikomotorrean. Hortaz, ahalik eta lasterren tratatzen saiatzen ari gara, atzerapen hori ahalik eta txikiena izan dadin”.

Horrenbestez, haur horientzat eta haien familientzat tratamendu bat diseinatu du, eta proban jarri du, Bartzelonako Sant Joan de Déu ospitalean. Orain emaitzak biltzen ari da, eta ikerketa nagusi horren barruan joan da Tromsøko unibertsitatera ere. Laster izango dugu emaitzen berri.

Fitxa biografikoa:

Mirari Otxandorena Atxa Almandozen jaioa da, 1992an. Gimbernat Unibersitate eskolan egin zuen Fisioterapiako gradua, eta, ondoren, Pediatriako masterra, Kataluniako Nazioarteko Unibertsitatean. Gaur egun, doktoretza egiten ari da Viceko Unibertsitatean, eta irakasle ere bada, unibertsitate berean.

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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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Kosmetika onkologikoa: larruazalean efektu desiragaitzak eta tratatzeko konposatu naturaletan oinarritutako formulazio berriak

Zientzia Kaiera - Jue, 2019/01/31 - 15:00
Miren Izaguirre, Edorta Santos-Vizcaíno, Aiala Salvador, Amaia Esquisabel, José Luis Pedraz, Rosa María Hernández, Manoli Igartua Sarritan, tratamendu onkologikoek pazientearen bizi-kalitatea baldintzatu dezaketen efektu desiragaitzak sortzen dituzte, minbizi-zelulak kaltetzeaz gain, bestelako ehun osasuntsuak suntsitzen baitituzte, hala nola, larruazala. Bai erradioterapiak eta baita kimioterapiak ere, estratu basaleko zelulak hiltzen dituzte eta goiko geruzak askatzen dira, pruritoa, lehortasuna, ezkatatzea edota ultzerazioa kasu larrienetan sortuz.

Irudia: Laborategi kosmetikoek, landare-jatorria duten konposatuak konbinatuz, paziente onkologikoen larruazala tratatzeko hainbat produktu kaleratu dituzte.

Orain arte, tratamendu onkologikoaren ondorioz sortutako larruazalaren efektu desiragaitzak tratatzeko formulazioek asaldurak sintomatikoki tratatzen zituzten, baina ez zuten ehun kaltetua erreparatzen ezta erregenerazio-prozesua azkartzen ere. Horiek administrazio topikoa duten antiseptiko, kortikoide, antihistaminiko edo analgesikoak dira.

Gaur egun, ordea, formulazio berrien joera aspaldidanik erabiltzen diren landare-jatorriko produktuen propietateaz baliatzea da, horiek baitituzte biologikoki aktiboak diren konposatu kimikoak.

Larruazalaren hidratazio-maila hobetzeko, fitozeramida eta gantz-azido esentzialetan aberatsak diren landare-estraktuak erabiltzen dira. Fitozeramidek barrera lipidikoaren egituran galdutako zeramidak ordezkatzen dituzte, horien jatorrizko funtzioa berreskuratuz: barnealdetik kanpo-ingurunera dagoen ur-transpirazioaren kontrola eta korneozitoek barnealdean dituzten Faktore Hidratatzaile Naturalen babesa. Bestalde, gantz-azido esentzialek, beste propietateez aparte, estratu korneoan funtzio bikoitza izango dute: alde batetik, barrera lipidikoaren egituraren berreskurapenean laguntzen dute ur-galera oztopatuz eta, beste aldetik, mintz zelularren erregenerazioan parte hartzen dute. Gehien erabilitakoak jojoba-olioa, kartamo-olioa edo mahats-hazi olioa dira, besteak beste.

Mina eta hantura arintzeko, landare-espezie batzuek badituzte aktibitate antiinflamatorio, analgesiko eta antioxidatzailea duten metabolito sekundarioak: fenolak, flabonoideak eta fitoesterolak. Horiek, ekintza mekanismo desberdinen bidez, hantura-, oxidazio- eta min-prozesuak kontrolatzen dituzte. Horien adibide kamamila edo Ginkgo biloba landareak dira.

Orbaintze- eta erregenerazio-propietateengatik ere landare-jatorria duten konposatuak betidanik erabili izan dira medikuntza tradizionalean. Aloe vera edo Centella asiatica-k, adibidez, kolageno-zuntzen sintesia estimulatzen dute. Badira bestelako ekintza mekanismo batzuk ere larruazalaren berriztatzea sustatzen dutenak, hala nola, mosketa-arrosa olioarena. Landare honen olioa gantz-azido esentzial poliinsaturatuen ehuneko handiagatik bereizten da, barrera lipidikoaren erregenerazioan parte hartuko duena.

Larruazal-osotasunaren galeraren ondorioz, mikroorganismoen sarrera faboratu egiten da. Antiseptiko tradizionalak albo batera uzteko asmoz, olio esentzialak erabiltzen hasi dira, izan ere, beren eragin farmakologikoetako bat funtzio antimikrobianoa da. Olio esentzialak mikroorganismoaren pareta zelularraren egitura lipidikoa eraldatzeko eta zeharkatzeko gai dira, mintz plasmatikoaren osotasuna galaraziz. Modu horretan, mintzaren iragazkortasuna handitzen da, zelularen suntsipena eragingo duena. Beren efektu antimikrobianoarengatik produktuetan gehien erabili izan diren olio esentzialak erromero-lorearen olioa, te-zuhaitzaren olioa eta eukalipto-olioa dira, besteak beste.

Laborategi kosmetikoek, landare-jatorria duten konposatuak konbinatuz, paziente onkologikoen larruazala tratatzeko hainbat produktu kaleratu dituzte, sintoma nagusiak arintzea eta erregenerazio-prozesua azkartzea helburu izango dutenak. María D’uol eta INOXDERM laborategiak horren adibide dira, landare-estraktuetan oinarritutako Cosmética Onco eta OnCosmetics produktu-lerroak garatu dituztenak, hurrenez hurren. Beacon Biomedicine laborategiek, landare-estraktuez gain, TECTUM Skincare produktu-lerroan hazkuntza faktoreak erabiltzen dituzte erregenerazio-prozesua azkartzeko. IFC laborategiek ere aurretik aipatutako laborategien joera jarraitzen dute, baina, kasu honetan, ez dituzte landare-jatorria duten konposatuak erabiltzen, baizik eta Cryptomphalus aspersa barraskilotik lortutako jariakina, izan ere, behatu izan da eskrezio glikoproteiko horrek berriztapen kutaneoa sustatzen duela.

OMSk aurreikusten du hurrengo bi hamarkadetan minbizi-kasu berrien agerpenak % 70 egingo duela gora mundu mailan eta, beraz, efektu desiragaitzak pairatuko dituzten pazienteen kopurua ere. Azken urteetan produktu naturalen erabilpenaren joera asko handitu da eta pentsa daiteke landare-jatorria duten produktu hauen erabilera handiagotuko dela.

Artikuluaren fitxa:
  • Aldizkaria: Ekaia
  • Zenbakia: Ekaia 33
  • Artikuluaren izena: Kosmetika onkologikoa: kimioterapiak eta erradioterapiak larruazalean eragindako efektu desiragaitzak eta horiek tratatzeko konposatu naturaletan oinarritutako formulazio berriak.
  • Laburpena: Sarritan, tratamendu onkologikoek pazientearen bizi-kalitatea baldintzatu dezaketen efektu desiragaitzak sortzen dituzte, minbizi-zelulak kaltetzeaz gain, bestelako ehun osasuntsuak suntsitzen baitituzte. Lan honetan tratamendu onkologikoen ondorioz larruazalean sortutako gaitzak aztertuko dira (hala nola pruritoa, ezkatatzea edota ultzerazioa kasu larrienetan) eta baita arazo horiei aurre egiteko formulatu diren produktu berrien konposizioa ere. Orain arte erabili diren kortikoide, antihistaminiko edo lidokainadun kremak alde batera uzteko helburuarekin, laborategi dermokosmetikoek paziente onkologikoen larruazala tratatzeko bestelako produktu-lerroak merkaturatu dituzte, horien bizi-kalitatea hobetu eta eragin desiragaitz berantiarren agerpena oztopatzeko asmoz. Antzinatik erabili izan diren landare-estraktuez baliatuz, larruazalaren erreparaketa-prozesua bultzatzea helburu duten formulazioak diseinatu dituzte, Maria D’uol edota OnCosmetics laborategien produktu-lerroak bezala. Beste kasu batzuetan, landare-jatorriko konposatuez gain, bestelako molekula aktiboak erabili dituzte; hala nola, BEACON Biomedicine laborategien kasuan, hazkuntza-faktoreak eta Tectum 11 izeneko proteina-konplexuak erabiltzen dituzte, edota IFC laborategian, Cryptomphalus aspersa barraskilotik lortutako jariakinaz baliatzen dira tratamendu onkologikoen ondorioz sortutako larruazaleko gaitzak erreparatzeko.
  • Egileak: Miren Izaguirre, Edorta Santos-Vizcaíno, Aiala Salvador, Amaia Esquisabel, José Luis Pedraz, Rosa María Hernández, Manoli Igartua.
  • Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
  • ISSN: 0214-9001
  • Orrialdeak: 35-53
  • DOI: 10.1387/ekaia.17837

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Egileez:

Edorta Santos-Vizcaíno, Aiala Salvador, Amaia Esquisabel, José Luis Pedraz, Rosa María Hernández eta Manoli Igartua UPV/EHUko NanoBioCel Taldean eta baita Biomaterial eta Nano-medikuntzako Ikerkuntza BiomedikokoZentro Sarea Bio-ingeniaritzan dabiltza.

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Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Ritmo, expectativas y Des… pa… cito.

Cuaderno de Cultura Científica - Jue, 2019/01/31 - 11:59

Shave and a Haircut” es un patrón rítmico tan conocido que es imposible empezar a oírlo sin esperar su final. Pero además, es especialmente efectivo porque juega con nuestras expectativas rítmicas. En este caso, la gracia no está en qué notas van a sonar sino en el cuándo.

Lo normal sería que las dos últimas notas sonasen a tempo, dando continuidad al primer grupo de notas y cayendo sobre la parte fuerte del compás. Algo como esto:

Pero en lugar de esto, hay un “hueco”: como si, al ir a dar el siguiente paso, la música dejase el pie en el aire, por sorpresa. Nosotros ya sabemos que acaba sonando, no hay de qué preocuparse: la penúltima nota entra en una parte débil del compás y la última culmina, ya sí, a tempo. (Esto es lo que, en música, se conoce como síncopa). El pie acaba apoyándose en el suelo. Pero lo que consigue ese silencio previo es, justamente, aumentar la tensión de la caída, hacernos desearla con más fuerza.

Hace no tanto tiempo, un tema quizás aún más conocido, utilizó un recurso parecido (siento devolver este gusano a vuestros oídos):

Hay una ligerísima dilatación del tiempo en las dos primeras sílabas, una mínima pausa sobre la “c” justo antes de que suene la “i”, en la parte fuerte del siguiente compás. (Esto es lo que, en música, se conoce como fermata). Pero es justo esa pausa, el pie manteniéndose un instante más en el aire, la que hace el comienzo del estribillo aún más inevitable.

Pero volviendo a la premisa: ¿qué es eso de las expectativas rítmicas?, ¿qué nos esperamos, exactamente, de las duraciones de las notas en una canción?

Pues, para empezar, una obviedad, aunque no por ello poco interesante: de la música esperamos que haya cierto “pulso”, una repetición subyacente de duraciones de tiempo regulares. De hecho esto es uno de los rasgos universales de la música1 y es uno de los rasgos que, al menos a cierto nivel, la separan del lenguaje. Pero no cualquier duración regular vale y pongo un ejemplo: los semáforos de la calle se encienden y apagan a intervalos regulares y eso no basta para percibirlos como “rítmicos”. Tampoco nos sirve el batido de las alas de un colibrí. Existe un rango limitado de pulsos que somos capaces de apreciar como rítmicos y un rango aún más pequeño que podemos seguir con especial precisión: ese rango se sitúa, aproximadamente, entre 80 pulsos por minuto y 100 pulsos por minuto2. En ese intervalo, si nos piden anticipar las notas de una canción, ni nos aceleramos ni nos quedamos detrás, damos la palmada justo a tiempo y nuestras expectativas son especialmente precisas. Es nuestro “tempo ideal” por así decirlo. ¿Y qué hay del tempo de Despacito?: 89 pulsos por minuto. Bastante ajustadito, de hecho.

Además, dentro de una canción, no todos los pulsos (no todos los cuándos) son iguales, existe una jerarquía a varios niveles que suele ser binaria, especialmente en el caso de la música occidental. Es decir: las duraciones de las notas se suelen subdividir (un pulso de negra en dos corcheas, en 4 semicorcheas, etc. ) y agrupar (compases de 2/4 o de 4/4, semifrases de 4 compases, frases de 8, temas enteros de 32…) de dos en dos y esta agrupación está asociada, además, a que ciertos momentos se perciban como más importantes. En estos momentos es donde se producen los cambios armónicos, donde la música introduce nuevos materiales y donde es más probable que suene una nota que, además, será un poquito más fuerte que sus vecinas. El pie se apoya en el suelo y gracias a eso la música puede seguir avanzando.

Pero no se trata sólo de una construcción musical o de un capricho del lenguaje: la atención misma de los oyentes se focalizada de acuerdo con estas jerarquías. La profesora Mari Riess Jones ha estudiado especialmente este fenómeno: cuando escuchamos música, la atención se distribuye de forma desigual, dirigiéndose hacia los momentos donde es más probable que aparezca una nueva nota, lo cual nos permite percibirla mejor. De este modo, la jerarquía rítmica de la música se convierte, de hecho, en la estructura misma de nuestra atención.

¿Y Despacito? Una base rítmica del reggaetón en 2 pulsos que se repite 2 veces dentro de cada compás de 4/4, un estribillo de 4 compases que se repite 2 veces cada vez que suena, una estructura armónica de 4 acordes que se ha utilizado en otros cuatro cuatrillones de canciones antes… estábamos perdidos desde el principio.

Referencias:

1 Patrick E. Savage et al (2015) Statistical universals reveal the structures and functions of human music. 2015. . PNAS doi: 10.1073/pnas.1414495112

2 Dirk-Jan Povel and Peter Essens (1985) Perception of Temporal Patterns [PDF] (1985) Music Perception: An Interdisciplinary Journal Vol. 2, No. 4

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

El artículo Ritmo, expectativas y Des… pa… cito. se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
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Entzimez

Zientzia Kaiera - Jue, 2019/01/31 - 09:00
César Tomé López Willy Kühne fisiologoak “entzima” izena proposatu zuen 1876an hartzigarriak —aldaketa kimikoaren agenteak organismo bizietan— sailkatuak ziren mota bietako bat izendatzeko. Denboraz, bi motak ezagutuko ziren entzima izenaz.

Irudia: Entzimak hain kopuru txikietan egoteak erabat zaildu zuten entzimak isolatzea.

Hartzigarriak antzinatetik ezagutzen ziren. Ogia altxarazten zuten agenteak ziren, mahats-zukua ardo eta malta-estraktuak garagardo bihurtzen zituztenak. Antoine-Laurent Lavoisier-ek, alkohol-hartzidura ekuazio kimiko gisa deskribatzean, eragile estatus berezia eman zien hartzigarriei, prozesuaren parte hutsa izan beharrean.

XIX. mendeko 30eko urteetan kimikariek hainbat erreakzio aurkitu zituzten, era berean aktibatzen zirenak substantzia baten kopuru oso txikietan; substantzia hori erreakzioan eraldatzen ziren erreaktiboak ez bezalakoa zen. Horrela, Anselme Payen-ek eta Jean-François Persoz-ek ernamuindutako hazietatik substantzia bat atera zuten, gai zena bere almidoi-pisua bi mila aldiz azukre bihurtzeko: diastasa deitu zioten. Eilhard Mitscherlich-ek frogatu zuen alkohola eter bihurtzen duen azido sulfurikoa ez zela erretzen prozesuan; kimikari horrexek beste prozesu asko identifikatu zituen, “kontaktu bidezko deskonposatze eta konbinatze” gisa sailkatu zituenak. 1835ean, Jöns Jacob Berzelius-ek katalisi deitu zion fenomeno orokorrari. Berzeliusek aurreikusi zuen diastasaren moduko eragile katalitiko organiko asko aurkituko zirela, eta milaka prozesu katalitiko gertatzen omen zirela landareen eta animalien ehun eta jariakinetan.

Urtebete geroago, Theodor Schwann-ek substantzia bat identifikatu zuen urdaileko urinetan, oso kopuru txikietan jokatzen zuena azidoen aurrean, albumina eta beste elikagai nitrogenodun batzuk digeritzeko. Substantzia hori ―pepsina izena eman zion― isolatzeko gai izan ez bazen ere, frogatu zuen haren propietate kimikoek beste edozein animalia-substantzia nitrogenodun ezagunetatik bereizi egiten zutela. Pepsinaren propietateak alkohol-entzimarekin arretaz alderatuta, Schwannek ondorioztatu zuen, jokatzeko moduan hain antzekoak zirenez, pentsa litekeela hartzigarri organikoen klase orokor batekoak zirela. Schwannen pepsinaren akzioaren analisiak digestio-entzima gehiagoren bilaketa erraztu zuen.

Louis Pasteur-ek esan zuenean alkohol, azido laktiko eta azido butirikorako hartzigarriek nahitaezkoa zutela organismo biziak izatea, behera etorri zen Schwannek pepsina alkohol-entzimarekin konparatuz sortua zuen definizioa, digestio-entzimek gorputzetik kanpo jokatu ahal zutelako. “Eratutako” hartzigarrietatik bereizteko ―legamiatik, adibidez―, organismoetatik beraietatik bereizezinak baitziruditen, hartzigarri “eragabeak” esan zitzaien Pasteurrenei, harik eta Willy Kühne-k entzima izena eman zien arte.

Eduard Buchner-ek 1900ean zelulen hartzidura askea frogatu ondoren, bereizketa hori ez zen beharrezkotzat jo. Entzima izena izendapen orokor gisa erabili zen alemanez mintzatzen ez ziren herrialdeetan, hartzigarri hitza lotuegi zegoelako hartzidura-prozesuekin, eta, beraz, agente katalitiko biokimikoez aritzeko ezin zen hitz orokorra izan. Alemanian bazen hitz ezberdin bat hartzidura izendatzeko (Gärung), eta, horregatik, hartzigarri hitza Bigarren Mundu Gerra ostera arte erabili zen.

Schwannek pepsina ezaugarritzeko erabili zituen erreaktiboek erakutsi zuten “albuminoide”en taldeko substantzia bat izan litekeela, geroago proteinak esango zitzaiena. Hala ere, entzimak hain kopuru txikietan egoteak erabat zaildu zuten entzimak isolatzea; hori zela eta, ezin zitzaizkien berariazko saiakuntzak aplikatu proteina gisa identifikatzeko. Egoera halakoa zen, ezen, artean XX. mendeko 20ko urteetan, Richard Willstäter biokimikari entzutetsuak ere esaten baitzuen entzimekin lotzen ziren proteinak molekula erreaktibo txikien garraiatzaile hutsak zirela, eta horiexek ematen zietela berariazkotasuna entzimei.

1930ean, John Northrop-ek pepsina kristaltzea lortu zuen; horrek iritzia azkar aldarazi eta entzimak proteinak zirela sinestea ekarri zuen. Harrezkero, ikertzeko ahalegin asko eskaini zaio frogatzeari molekula zinez konplexu horien hiru dimentsioko egitura dela beren akzioen berariazkotasun aparta dakarrena.

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

Itzulpena: Leire Martinez de Marigorta

Hizkuntza-begiralea: Gidor Bilbao

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Gaston Julia y su ‘Grand Prix des sciences mathématiques’

Cuaderno de Cultura Científica - Mié, 2019/01/30 - 11:59

En 1913, el gobierno francés aprobó la llamada loi des Trois ans por la que se aumentaba la duración del servicio militar de dos a tres años y se rebajaba a 19 años la edad la incorporación a ese servicio. Francia estaba preparando a su ejército para una eventual guerra con Alemania que comenzaría al año siguiente: la Primera Guerra Mundial.

Muchos alumnos de las Grandes Escuelas francesas fueron movilizados al estallar la guerra. Habitualmente se unían a la infantería como subtenientes, un grado que les colocaba delante de sus hombres en el momento del combate y les exponía especialmente. Si casi el 17% de los soldados franceses murieron en la Primera Guerra Mundial, ese porcentaje aumentaba al 30% en el caso de los oficiales de infantería y a un 41% para aquellos que procedían de la École normale supérieure. Se estima que un 40% de estudiantes universitarios franceses fallecieron o sufrieron mutilaciones en esa guerra: supuso el sacrificio de una generación de intelectuales, entre ellos muchos científicos.

Gaston Julia. Imagen: MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews.

Tras una brillante carrera en la École normale supérieure, el joven Gaston Julia (1893-1978) fue llamado a filas en agosto de 1914. Se incorporó al 57 regimiento de infantería. Tras cinco meses de formación, fue enviado como subteniente al campo de batalla, al Chemin des Dames. Allí, en enero de 1915, fue gravemente herido en la cara: perdió la nariz, tuvo que someterse a diferentes operaciones y llevar durante toda su vida una máscara de cuero. Recordemos que Louis Antoine (1888-1971) fue un gran amigo de Julia. Durante la ofensiva de Nivelle, en abril de 1917, una bala le alcanzó la cara, perdió los dos ojos y el sentido del olfato. Julia y Antoine compartían habitación en el sanatorio en el que permanecieron para recuperarse de sus heridas.

Tras su largo periodo de convalecencia, Julia se dedicó a la investigación en matemáticas y a la docencia en diferentes centros superiores.

Anuncio del Grand Prix de 1918. Imagen: Repositorio Gallica.

El 29 diciembre de 1915 la Académie des sciences anunció que atribuiría un Grand Prix des sciences mathématiques en 1918 con el estudio de la iteración de funciones como tema propuesto.

Desde 1906, Pierre Fatou (1878-1929) investigaba sobre el problema de iteración de fracciones racionales. Animado por el premio de la Académie retomó con fuerza el tema en 1917. En mayo de 1917 publicó un primer artículo titulado Sur les substitutions rationnelles en el que decía que sabía resolver completamente el problema de la iteración (que calificaba de “muy difícil” en general) en el caso de fracciones racionales enviando un disco sobre sí mismo.

Simultáneamente, Gaston Julia comenzó a depositar en la Académie unos documentos confidenciales conteniendo resultados análogos.

El matemático, Paul Montel (1876-1975) publicó ese mismo año una nota titulada Sur la représentation conforme que inspiró a Fatou y Julia en sus trabajos de iteración. De hecho, les dio la clave para llegar a una solución satisfactoria del problema planteado en el Grand Prix en el caso de funciones racionales.

El 24 diciembre de 1917, la Académie des sciences recibió una carta de Gaston Julia en la que afirmaba que los resultados anunciados por Fatou en Sur les substitutions rationnelles estaban contenidos en sus documentos confidenciales y solicitó su apertura. Ese mismo día depositó su candidatura para el Grand Prix. Los expedientes se abrieron en la sesión de la Académie del 24 de diciembre de 1917: eran unas notas desordenadas, escritas sin demasiado cuidado, seguramente para adelantar a Fatou en una posible nueva publicación.

En la sesión del 2 diciembre 1918 la Académie des sciences concedió a Gaston Julia el Grand Prix anunciado en 1915.Fatou no se había presentado al premio. Pero el informe de la comisión que decidía el galardón prácticamente daba a entender la Académie tendría que haber dividido el premio en caso de que Fatou se hubiera postulado. Ambos matemáticos realizaron trabajos prácticamente equivalentes que publicaron posteriormente de manera extendida. No es extraño que diferentes personas lleguen a resultados similares trabajando de manera independiente.

El estudio de funciones iteradas se ralentizó en Francia tras la concesión del Grand Prix. Por un lado, aunque Julia era un matemático brillante y muy prolífico y tenía muchos estudiantes, parece que ninguno se interesó por el tema. Por otro lado, el trabajo como astrónomo de Fatou le impidió invertir mucho tiempo en las matemáticas, no tenía gente joven cerca que pudiera continuar con su trabajo y murió con solo 51 años.

El conjunto de Julia (en blaco) para la función f(z)=z²+c cuando la constante c cambia. Imagen: Wikimedia Commons.

Hasta la década de los años 1980, el tema no se retomó con fuerza… pero esa es otra historia. Actualmente, en dinámica compleja, los conjuntos de Julia y de Fatou son dos conjuntos complementarios obtenidos al estudiar el comportamiento de números complejos al ser iterados por una función holomorfa. El conjunto de Julia J(f) de una función holomorfa f está formado por los puntos que bajo la iteración de f tienen un comportamiento ‘caótico’ (perturbaciones arbitrariamente pequeñas provocan cambios drásticos en la sucesión de funciones iteradas) y el conjunto de Fatou F(f) es el complementario, es decir, aquella familia de puntos que tiene un comportamiento ‘estable’ bajo iteración (bajo pequeñas iteraciones tiene pequeños cambios). Un pequeño homenaje que recuerda las aportaciones al tema de ambos matemáticos.

Referencias

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 Gaston Julia y su ‘Grand Prix des sciences mathématiques’ se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Cassiniren suizidioaren fruituak: uzta oparoa jasotzen hasia da

Zientzia Kaiera - Mié, 2019/01/30 - 09:00
Juanma Gallego Cassini zundak haren misioaren amaieran egin zituen azken maniobra ausartei esker, Saturnoren biraketa zehatza, planetaren barne estruktura eta eraztunen adina ezagutu ahal izan dira.

2017ko irailean izan zen Cassini zundaren Amaiera Handia. Zunda zaharra azken unera arte lanean arituko zela esan zuten orduan NASAko arduradunek. Zundak bere buruaz beste egin izanagatik, ilargiak kutsatzeko arriskua desagerrarazteaz gain, Cassini datu baliotsuak eskuratzeko eta bidaltzeko moduan egongo zela ere esan zuten. Ez dute hutsik egin: argi dago ez zela marketin kontua izan, edo, behintzat, hori baino askoz gehiago bazen.

1. irudia: Saturnoko eraztunek duten masa badakigu orain, eta, datu horri esker, ikertzaileek ondorioztatu dute haien adina zein den. (Argazkia: NASA/JPL-Caltech)

Orotara, Cassini 292 orbita egin zituen Saturnoren inguruan, eta horiei esker, eraztunen osaketari eta dinamikari buruzko datu andana eskuratu zituen. Bizitzaren amaierara hurbiltzen ari zela, misioaren kontrol gunetik gero eta maniobra ausartagoak egitera animatu ziren. Horietako maniobra bat izan zen planetaren eta haren eraztunen artean igarotzea: 2017ko apirilean Saturnoren eta haren eraztunen artean sartu zen Cassini. 22 aldiz egin zuen orbita hori, eta, horietatik, bostean posible izan zen doitasun handiarekin zundaren abiadura ezagutzea, irrati uhinen igorpenei esker.

Uneoro Cassiniren kokapen zehatza jakinda, planeta beraren eta eraztunen grabitazioa oso ondo neurtu ahal izan zen, bakoitza bere aldetik. Bestela, arras konplikatua lirateke bereiztea zein zen eraztunen grabitazio indarra eta zein planetarena, kontuan izanda pare-parean gasezko erraldoi baten grabitazio erraldoia dagoela.

Ohi bezala, kreatibitatea baliatu behar izan dute 1.400 milioi kilometrora dagoen mundu baten elementuak “pisatzeko” eta adina ezagutzeko. Gakoa partikuletan egon da (eraztunen %99 izotza da, eta silikatozko partikulak gainerako %1). Eraztunek sortzen duten grabitatea jakinda, 1,54 X 10^19 kg-ko masa ondorioztatu dute. Hori Mimas ilargiak duen masaren erdia baino txikiagoa da, gutxi gorabehera (%41). Masa jakinda, bertan dauden partikulen kopurua kalkulatu dute, eta horiek metatzeko beharrezkoa izan zen denbora kalkulatu dute ere. Eredu teorikoek aurreikusten dutenez, gero eta masiboagoak, orduan eta zaharragoak dira eraztunak. Horregatik, eraztunek 10-100 milioi urte bitarteko adina dutela uste dute, planetak 4.500 milioi urte dituen bitartean. Science aldizkarian jaso dituzte emaitzak.

Zientzialarientzat ez da erabateko ezustekoa izan. 1980ko hamarkadan Voyager zundei esker eskuratutako datuek norabide horretara jotzen zutelako ere. Baina orain datu berriek berretsi dute artean susmoa besterik ez zena.

2. irudia: 2017ko irailean gertatu zen Cassini zundaren Amaiera Handia, Saturnoren gainean amilduta. Bizitzaren azken hilabeteetan egin zituen orbitarik ausartenak. (Irudia: NASA/JPL-Caltech)

Ez dute argitu eraztunak nola sortu ziren, ezta bakoitzaren adina zein den. Eraztun horiek nola sortu ziren misterioa da oraindik. Zenbait proposamenaren arabera, planetarekin batera jaio ziren, baina, datu berrien argitara, aukera hori alboratutzat eman daiteke jada. Planetarekin batera sortu ez baziren, argi dago objektu batean edo objektu multzo batean izan behar dutela jatorria. Aukera bat da orain desagertu diren ilargi izoztu batzuk noizbait txikitu izana, talka baten ondorioz. Talka horren hondarrak lirateke egun ikusten diren eraztunak. Beste batzuek uste dute kanpotik etorritako kometa batean egon zitekeela jatorria: Saturnoren grabitazioak harrapatuta, kometa txikitu egin zen. Orain dakigunez, horixe izango da Marteko Phobos satelitearen patua: planetara gerturatzen ari denez, etorkizun urrun batean Marteren grabitateak, marea-indarren bitartez, satelitea birrinduko du, eraztun bihurtuta.

Biraketa eta barne estruktura

Eraztunei dagokien informazioa da, zalantza barik, publiko zabalari atentzio gehien ematen diguna, baina planeta-zientzialariek beste irakaspen garrantzitsuak lortu dituzte datu hauetatik. Atera duten ondoriotako bat da planetaren barruan oso biraketa diferentzial handia dagoela: sakontasunaren araberakoa da biraketa hori. Ekuadorrera hurbildu ahala, errotazio hori handiagoa da. Horri esker, kalkulatu dute atmosferak gutxienez 9.000 kilometroko sakontasuna duela. Bestetik, Saturnoren barne nukleoaren masa ondorioztatu dute: Lurrak duen masa halako 15-18 da. Nukleo hori, Jupiterrena ez bezala, oso ondo bereizita dagoela iradoki dute zientzialariek.

Biraketa beraren inguruan beste emaitza bat atera dute. Harrigarria dirudien arren, 2019an plazaratutako datu hauei esker zientzialariak gai izan dira planeta erraldoiaren biraketa-periodo zehatza behin-betiko finkatzeko. Gasezko planeten kasuan, azaleran erreferentziazko punturik ez dagoenez, astrofisikariek eremu magnetikoaren igorpenak hartzen dituzte abiapuntutzat. Baina bide horretatik Voyager eta Cassini zunden bidez eskuratutako datuak ez zetozen bat. Orain datu horiek modu finagoan zehaztu ahal izan dira, eremu magnetikoa ez baizik eraztunak abiapuntu hartuta. Izan ere, planetaren eremu magnetikoak sortzen dituen bibrazioak eraztunetan “islatu” egiten dira, uhin baten modura, eta mugimendu horietan jarri du arreta berezia Cassinik. Horri esker, baieztatu ahal izan da zen den Saturnoko egun baten iraupena: 10 ordu, 33 minutu eta 38 segundo. Hortaz, esan liteke, estruktura liluragarria izateaz gain, erloju erraldoia ere badirela Saturnoko eraztunak.

Erreferentzia bibliografikoa:

Iess, L. et al., (2019). Measurement and implications of Saturn’s gravity field and ring mass. Science, 17, eaat2965. DOI: 10.1126/science.aat2965

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

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Refracción de ondas

Cuaderno de Cultura Científica - Mar, 2019/01/29 - 11:59
Imagen: Pixabay

¿Qué sucede cuando una onda se propaga de un medio a otro en el que su velocidad de propagación es diferente? Fijémonos en la Figura 1(a). Dos pulsos unidimensionales se aproximan a un límite que separa dos medios. La velocidad de la propagación en el medio 1 es mayor que en el medio 2. Esta situación correspondería en el mundo real a pulsos en una cuerda ligera (medio 1) atada a una cuerda relativamente muy pesada (medio 2). Ya sabemos que podemos esperar que una parte de cada pulso se refleja en el límite. Esta componente reflejada se pone del revés en relación con el pulso original. ¿Pero qué pasa con esa parte de la onda que continúa en el segundo medio?

Figura 1. Fuente: Cassidy Physics Library

Como vemos en la figura, los pulsos transmitidos están más juntos en el medio 2 que en el medio 1. La razón es que la velocidad de los pulsos es menor en la cuerda más pesada. Así que el segundo pulso, mientras todavía está en la cuerda ligera, está alcanzando al que ya está en la cuerda pesada. Por la misma razón, cada pulso se comprime en una forma más estrecha; es decir, cuando la parte frontal de un pulso ha entrado en la región de menor velocidad, la parte posterior sigue avanzando con mayor velocidad.

Con las ondas periódicas ocurre algo parecido. Lo tenemos en la Figura 1(b). Para simplificar suponemos que toda la onda se transmite y nada se refleja. Al igual que los dos pulsos se acercaron y cada pulso se apretó y se estrechó, el patrón de onda periódico también se comprime. Por lo tanto, la longitud de onda λ2 de la onda transmitida es más corta que la longitud de onda λ1 de la onda entrante o incidente.

Aunque la longitud de onda cambia cuando la onda pasa a través del límite, la frecuencia de la onda no puede cambiar. Si la cuerda no está rota, las trocitos de cuerda inmediatamente a ambos lados del límite deben subir y bajar juntos. Las frecuencias de las ondas incidentes y transmitidas deben, entonces, ser iguales. Podemos simplemente etiquetar ambas como f.

La relación entre longitud de onda, frecuencia y velocidad para las ondas incidentes y transmitidas se puede escribir por separado como λ1 f = v1 y λ2f = v2. Dividiendo una ecuación por la otra, eliminado f, obtenemos que

λ1 / λ2 = v1 / v2.

Esta ecuación nos dice que la razón entre las longitudes de onda en dos medios es igual a la razón entre las velocidades de propagación de las ondas en esos medios.

Figura 2. Fuente: Cassidy Physics Library

Lo mismo sucede cuando las ondulaciones del agua atraviesan un límite. Los experimentos muestran que las ondas se mueven más lentamente en aguas menos profundas. Si colocamos una pieza de vidrio en la parte inferior de un tanque de ondulación para hacer que el agua sea menos profunda estamos, de hecho, creando un límite entre la parte más profunda y la menos profunda (medio 1 y medio 2). La Figura 2 muestra el caso en que este límite es paralelo a las líneas de cresta de la onda incidente. Al igual que con las ondas en la cuerda, la longitud de onda de las ondas en el agua en un medio es proporcional a la velocidad en ese medio.

Figura 3. Fuente: Wikimedia Commons

Las ondas en el agua ofrecen una posibilidad no presente en las ondas en la cuerda. El frente de onda puede acercarse al límite en cualquier ángulo, no solo de frente. La Figura 3 ilustra este caso. La longitud de onda y la velocidad, por supuesto, cambian a medida que la onda pasa a través del límite. La dirección de la propagación de la onda también cambia al pasar de un medio a otro con diferente velocidad de transmisión. A medida que cada parte de un frente de onda en el medio 1 entra en el medio 2, su velocidad disminuye y comienza a quedarse atrás. Con el tiempo, las direcciones de todo el conjunto de frentes de onda en el medio 2 tienen direcciones diferentes a las del medio 1. Este fenómeno se llama refracción. Los frentes de onda “giran” para hacerse más paralelos al límite entre los medios.

Figura 4. Un frente de onda muy estrecho llegando con un ángulo de 60º al límite; una parte es reflejada (también con un ángulo de 60º) y otra pasa al medio 2 con un cambio de dirección. Fuente: Wikimedia Commons

Combinando todo lo que hemos visto encontramos una explicación a un fenómeno que habrás observado en las playas de arena, esas en las que la profundidad del agua aumenta lentamente conforme te alejas de la orilla. Da igual la dirección de las olas mar adentro: cerca de la orilla son prácticamente paralelas a la orilla.

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

El artículo Refracción de ondas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Cuando las ondas se encuentran
  2. Física de las ondas estacionarias: frecuencia fundamental y sobretonos
  3. Reflexión de ondas: rayos
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Alkohola eta kafeina, eztanda egin arte

Zientzia Kaiera - Mar, 2019/01/29 - 09:00
Josu Lopez-Gazpio Joan den urtarrilaren 1ean Murtziako Los Alcázares herrian 30 urteko gizon bat hil zen koktel kimiko izugarri bortitz bat kontsumitzearen ondorioz. Koktel hori ez zen azken droga sintetikoa izan, ezta sendagai arriskutsurik ere. Koktel hori edozein supermerkatutan eskuragarri dauden bi edari ziren: alkohola -ron botila bat- eta kafeina -edari energetiko baten bi lata-.

Esandako hori edan ondoren, gizonak ondoeza sentitu zuen eta handik pixka batera ziplo erori zen. Osasun-langileak saiatu baziren ere, suspertzea ezinezkoa izan zen eta bertan hilotz geratu zen. Kasu jakin honetatik haratago -autopsiak adieraziko du zein izan den heriotzaren arrazoia-, edari energetikoak geroz eta arruntagoak dira gazteen artean eta, gainera, edari alkoholdunekin nahasten direnean ondorio larriak eragin ditzakete.

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

Ron botila bat eta edari energetiko baten bi lata edateak arrisku itzela du, eta horretarako nahikoa da zenbait kalkulu egitea. Tolosaldeko Ataria-n azaldu nuen moduan, organismoan sartzen diren etanol gramoak kalkulatzeko formula hau erabili behar dugu: etanol gramoak = (edandako mL-ak x edariaren graduazioa x 0,008). Estimazioak eginez, demagun ron botila baten bolumena 70 cL-koa dela eta bere alkohol-graduazioa 40º-koa. Horrek esan nahi du 224 gramo etanol puru irentsi direla.

Jarraian, etanol gramo horiek gorputzaren odolean izango duten kontzentrazioa kalkulatu beharko genuke. Horretarako, C (g/L-tan) = hartutako gramoak / (M x R) egingo dugu, non M gorputzaren masa den eta R, berriz, banaketa-faktore delakoa -0,7 gizonen kasuan eta 0,6 emakumeen kasuan-. 65 kg-ko gizon baten kasurako, ron botilak zuen etanolak 5,3 g/L kontzentrazioa emango luke odolean, teorikoki.

Arrisku tauletara jotzen badugu, 4-5 g/L kontzentraziotik gorakoak arrisku mailarik handienean kokatzen dira, alegia, koma arriskuan. Ibiltzeko ezintasuna, eutsi ezina, okadak, arnas-aparatuaren depresioa eta konorte galtzea dira espero behar diren ondorioak. 5 g/L kontzentraziotik gora shock kardiobaskularra, arnasketaren inhibizioa edo bihotz-biriken gelditzea gerta daiteke. Hortaz, ron botila bat edatea heriotza azaltzeko arrazoi nahikoa da, baina, arriskua are handiagoa da horrekin batera edari energetikoak hartzen badira.

Edari energetikoen atzean dagoena

Edari energetiko baten 500 mL-ko lata batek 160 mg kafeina edukitzera iritsi daiteke. Bi lata hartzen badira, egun batean segurtasunez kontsumitu daitekeen kafeina kantitatea gainditzen da. Haurren edo haurdun dauden emakumeen kasuan, esaterako, lata bat nahikoa litzateke. Bi lata hartzea jarraian bost kafe espreso hartzearen parekoa da. Horretaz gainera, bi latatan 30 bat azukre-koxkor daude -100-150 g azukre-, beraz, edari energetikoak kafeina eta azukre bonbak besterik ez dira. Lata bakar batek hirukoiztu egiten du OME Osasunaren Munduko Erakundeak egun batean kontsumitzea gomendatzen duen azukre kantitatea.

2. irudia: Edari energetikoak azukre eta kafeina bonbak dira. (Argazkia: Joenomias – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Beraz, edari energetikoen atzean azukrea eta kafeina besterik ez dago. Diabetesarekin eta gizentasun arazoekin lotzen dira eta bihotz taupadak azkartzen dituzte. Nerbio sistema bizkortzen dute eta bihotzeko asaldatzeak eragin ditzakete -takikardia, insomnioa, arterietako presioa handitzea eta gorputzaren koordinazioa zailtzea-. Esandakoarengatik, oso tarteka hartzeko edariak dira. Gainera, alkoholarekin batera nahasten direnean alkoholaren eta kafeinaren eragina handitu egin daiteke. Alkohola kontsumitzeak nerbio-sistema moteltzea dakar eta, horrek, lehenago edo beranduago kontsumitzez uztea dakar, baina, edari energetikoen kafeinarekin elkartzen bada, edaten jarraitzeko arriskua handiagoa da.

Edari energetiko askok aldarrikatzen dute nekea atzeratzeko edota kontzentrazioari eusteko balio dutela. Saltzaileen esanetan, karnitina, guarana, ginsenga, taurina eta edariei gehitzen zaizkien bestelako konposatuetan daude edari energetikoen ezaugarri apartak. Europar Batasuneko araudi berriak ez die uzten horrelako aldarrikapenak egitea; izan ere, ez dago frogatuta molekula miragarri horiek funtzio hori dutenik. Horrexegatik, edari energetikoetan B taldeko bitaminak gehitzen dituzte arazoa konpontzeko. Hala ere, esan behar da B bitamina edonon dagoela eta, hortaz, ez da beharrezkoa edari energetikoak kontsumitzea B taldeko bitaminak lortzeko.

Bitaminak onak izan badaitezke ere, edariak ezin dira aztertu haien osagaiak banan-banan aztertuta. Edaria bere osotasunean aztertu behar da onuragarria den edo ez erabakitzeko eta, hortaz, testuingurua edozein dela ere, onura gutxi daukate edari energetikoek. Ez dauka zentzurik kirola egin ondoren kafeina estimulatzaile bezala erabiltzea. Kirola egin ondoren gorputzak ura, gatz mineralak eta karbohidratoak galtzen ditu nagusiki eta horiek dira berreskuratu behar direnak. Zentzu horretan, aipatzekoa da 2015ean Kataluniako Elikagaien Segurtasunerako Zientzialarien Batzorde Aholkulariak egindako txostena, zeinetan edari energetikoak kontsumitzeko gomendioak eman zituzten. Adituen arabera, edari energetikoak ez dira inondik inora edari alkoholdunekin nahastu behar. Era berean, haurdun dauden zein bularra ematen duten emakumeek, haurrek, kafeinarekin sentiberak direnek eta bihotzeko zein arazo neurologikoak dituztenek ez lukete hartu behar. Kirola egin ondoren hartzea ere ez dute gomendatzen; izan ere, kafeinak eragin diuretikoa du eta, ondorioz, jarduera fisikoa egin ondoren ur gehiegi galtzeko arriskua handitzen dute edari energetikoek.

Laburtuz, edari energetikoek onetik ezer gutxi dute eta arrisku larriak ekar ditzakete kantitate handitan edaten badira. Zentzu horretan, garrantzitsua da kontsumitzaileek zehatz mehatz jakitea zein den edari bakoitzaren kafeina eta azukre edukia eta edari horien arriskuen jakitun izatea -adingabeen kasuan, bereziki-. Adingabeen kasuan, eskolako emaitzak kaltetu ditzakete eta haur-obesitatea handitzearen erantzuleak izan daitezke. Esandako guztiaren ondorioz, tabakoa eta alkoholaren kasuan egiten den bezala edari energetikoak adingabeei ez saltzea proposatu duenik ere bada. Aztertzekoa.

Informazio osagarria:

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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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Digestión estomacal (y II): regulación

Cuaderno de Cultura Científica - Lun, 2019/01/28 - 11:59

Además de las células propias de las glándulas de la mucosa oxíntica que se presentaron en la anotación anterior, en la mucosa gástrica hay otras que no liberan productos exocrinos, sino factores endocrinos (hormonas) o paracrinos con función reguladora. Son las siguientes:

(1) Las células enterocromafines se encuentran entre las células parietales y las células principales en las glándulas gástricas de la mucosa oxíntica. Secretan histamina.

(2) Las células G se encuentran en las glándulas del área de glándulas pilóricas. Son células endocrinas, que liberan la hormona gastrointestinal gastrina a la sangre.

(3) Las células D (o delta) se encuentran en número escaso en las glándulas de la zona pilórica pero son muy abundantes en el duodeno. Secretan somatostatina.

Imagen: Wikimedia Commons

La secreción de los jugos gástricos que vimos en la anotación anterior se produce mediante la intermediación de cuatro mensajeros químicos, para los que las células parietales cuentan con sus correspondientes receptores. Acetilcolina, gastrina e histamina ejercen efectos estimulantes al promover la inserción de las unidades de ATPasa de H+/K+ -que se encuentran almacenadas en vesículas intracelulares- en la membrana de las células parietales, elevando así la secreción de HCl a la luz gástrica. La somatostatina, sin embargo, tiene efectos inhibitorios. La gastrina y la acetilcolina estimulan también la secreción de pepsinógeno por las células principales. Veamos estos mensajeros con algún detalle.

La acetilcolina es un conocido neurotransmisor. Se libera en el plexo nervioso intrínseco en respuesta a la estimulación por el nervio vago, y estimula las células parietales, principales, células G y las enterocromafines.

Las células G secretan gastrina al torrente sanguíneo, en respuesta a la presencia de proteínas en el interior del estómago y por efecto de la acetilcolina. Cuando vuelve al cuerpo y al fundus del estómago, las células parietales y principales elevan la secreción de jugos gástricos. Además, promueve la liberación de histamina por parte de las células enterocromafines.

La histamina es un agente paracrino liberado por las células enterocromafines en respuesta a la gastrina y la acetilcolina. Ejerce efectos locales (por eso es paracrina) en las células parietales de su entorno, potenciando la acción, precisamente, de las sustancias que han estimulado su liberación.

La somatostatina es liberada por las células delta (o células D) en respuesta a la acidez y su efecto es inhibitorio dando lugar a una retroalimentación negativa. Actúa como agente paracrino también, sobre las células de su entorno, inhibiendo la secreción de células parietales, células G y células enterocromafines.

La regulación de la digestión estomacal se produce mediante un conjunto de actuaciones complementarias. Son varios los estímulos capaces de provocar un aumento de la secreción de jugos gástricos. Unos son anteriores a la llegada del alimento a estómago, otros actúan cuando el alimento ya se encuentra en su interior, y otros proceden del duodeno una vez el quimo ha abandonado el estómago. Por esa razón la secreción gástrica sigue una secuencia en tres fases:

Fase cefálica. Antes de que el estómago reciba el alimento, determinados estímulos sensoriales (visuales, olfativos o el acto de masticar) anticipan su llegada. En ese caso la secreción gástrica se eleva por la acción del nervio vago en respuesta a los citados estímulos, acción que surte dos efectos: (1) promueve el aumento en la secreción de acetilcolina por los plexos nerviosos intrínsecos, lo que, a su vez, eleva la secreción de HCl y de pepsinógeno; (2) estimula la secreción de gastrina por las células G, lo que a su vez promueve la secreción de HCl y pepsinógeno; además, la secreción de clorhídrico también se eleva debido a que la gastrina induce la liberación de histamina.

Fase gástrica. Esta comienza al llegar el alimento al estómago. Los estímulos que actúan a este nivel (proteínas y péptidos, por un lado, y distensión estomacal por el otro) elevan la secreción gástrica debido a la acción superpuesta de diferentes vías. La acción más potente se debe a la presencia de proteínas en el estómago, que estimulan los quimiorreceptores que activan los plexos nerviosos intrínsecos, con la consiguiente estimulación por estos (mediante la acetilcolina) de la células secretoras. La presencia de proteínas en el estómago también actúa a través de la vía vagal, reforzando la fase cefálica. La consecuencia de estas acciones es la elevación de la secreción de ácido clorhídrico y de pepsinógeno, acentuándose así la digestión ya iniciada.

Fase intestinal. Hay factores intestinales que inciden en la secreción de jugos gástricos, aunque en este caso pueden ser estimuladores o inhibidores. La presencia en el duodeno de los productos de la digestión parcial de las proteínas estimula la liberación de gastrina intestinal, que es transportada al estómago por la sangre, actuando de la misma forma que la gastrina estomacal. Ahora bien, cuando el quimo llega las zonas iniciales del intestino delgado la secreción gástrica se reduce debido a tres factores:

(1) Por un lado, al vaciarse el estómago, disminuye la presencia de proteínas en su interior, desapareciendo de esa forma el principal factor que había provocado la elevación de la secreción de jugos.

(2) Conforme se vacía el estómago, su pH se reduce mucho, pues el HCl ya no es neutralizado por las sustancias del quimo; esa reducción estimula la liberación de somatostatina que, como hemos visto, ejerce efecto inhibidor sobre la secreción gástrica.

(3) Los mismos estímulos que inhiben la motilidad estomacal, inhiben también la secreción gástrica. El reflejo enterogástrico y las enterogastronas suprimen la actividad de las células secretoras gástricas, a la vez que reducen la excitabilidad de las células musculares lisas.

Llegados a este punto, la digestión estomacal ha terminado y sus productos han ido pasando del antro estomacal al duodeno e intestino delgado, donde se completará la digestión de los péptidos, lípidos y carbohidratos que no han sido hidrolizados en las fases anteriores.

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 Digestión estomacal (y II): regulación se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:
  1. Digestión estomacal (I): el papel de las glándulas gástricas
  2. La motilidad estomacal
  3. Actividades digestivas y su regulación
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Hondartzaren bainulari gaitasuna kalkulatzen

Zientzia Kaiera - Lun, 2019/01/28 - 09:00
Hondartzen ur-xaflaren bainurako segurtasun aldea kalkulatuta, hondartzaren bainulari gaitasuna kalkulatzeko tresna garatu dute ikerketan.

1. irudia: Plentzia eta Gorliz hondartzetako bainulari gaitasuna kalkulatzeko tresna garatu dute. (Argazkia: Jatamendi)

Hondartzako ur-xaflak har ditzakeen bainulari kopurua kalkulatzeko tresna da garatu dena. Plentzia eta Gorlizko hondartzak izan dira ikerketan aztertu direnak eta bainu zonalde segurua kalkulatzeko eredua lortzea izan da ikerketaren helburua.

Plentzia eta Gorliz herriek 4304 eta 5669 biztanle dituzte hurrenez hurren, baina udan laukoiztu ere egiten dira kopuru horiek. Hondartzara doazen pertsonen %74k hiru aktibitate dituzte gogokoen: eguzkia hartu, paseatu eta bainatu. Bestelako erabiltzaileak ere badaude hondartzetan, hala ere.

Surfa, esaterako, gorantza doan aktibitatea da eta ikerketa egindako hondartzetan hamar surf eskolek eman zituzten kurtsoak ikerketa aldian.

Hondartzak har ditzakeen bainulari kopurua kalkulatzea erabilgarria izan daiteke hondartza erabiltzaile mota ezberdinei zona esleitzerako orduan, segurtasuna bermatuta.

Bainu zona segurua

Hondartzak har ditzakeen bainulari kopurua kalkulatzeko korronteak, harkaitzak eta oztopoak bezalako arriskurik ez duen bainu eskualdea metro karratuetan kalkulatzen da lehenengo eta behin.

Horretarako, erabilgarria den ur-bazterra neurtzen da metrotan eta ur-bazterretik olatu-apurketa punturako distantzia kalkulatzen da. Bi hauekin, eta zuzenketak aplikatuta, bainu eskualde segurua kalkulatzen da metro karratuetan.

Legearen arabera bainu eremua ur bazterretik itsasoko 200 metrora doan ur xafla da hondartzetan. Ikerketan, baina, arriskurik gabeko bainu zona segurua da kalkulatu dena.

Ur-xaflaren bainu eskualde segurua bi faktore nagusiren menpekoa izango da: olatuen altuera eta marea. Mareak eragin zuzena du bainu zonaren tamainan, ura mugitzerakoan espazio ezberdinetan kokatzen baita eta arriskuen agerpena (arrokak eta oztopoak) ere eragin dezake mareak. Olatuen altuerari dagokionez, olatuak zenbat eta altuago, orduan eta indartsuago eta arriskutsuago.

Bi datu horiekin bainu zona segurua kalkulatu ostean, bainulari gaitasuna kalkulatu daiteke. 2016an egindako behaketetan oinarrituta, bainulari bakoitzari 9 metro karratuko espazioa esleitu zaio ikerketan.

Horrela, hondartzak duen bainulari gaitasuna ezagutu daiteke eta berau kudeatzea erraztu, bainularien, surflarien eta bestelako erabiltzaileentzako eremuak bereizterako orduan.

Datu aldagarria

Kontuan izan behar da, hala ere, egunean zehar bainu zona segurua aldakorra dela, mareak gora eta behera egiten baitu eta olatuen indarra eta altuera ere aldakorrak baitira.

Ikerketa egiteko lau eremutan banatu zituzten Plentzia eta Gorlizko hondartzak. Berez, hondartza bakarra da, baina Gorlizek eta Plentziak zona ezberdinen kontrol administratiboa dute.

2. irudia: Lau zonaldetan banatu dituzte Plentzia eta Gorlizko hondartzak ikerketan (A, B, C eta D).

Esan bezala, marea eta olatuen altuera dira aldagai nagusiak eta eragin handiena dutenak. Ikerketan, hala ere, bestelako parametroak ere izan dituzte kontuan:

– Ur-bazterraren luzera. Marearen araberakoa da.

– Erradioa. Garrantzitsua da datua, izan ere, zenbat eta erradio txikiagoa, bainu eremu txikiagoa.

– Oztopoak. Plentzia eta Gorlizko hondartzan dauden eraikuntzek eta instalazioek eragina dute ur-bazterraren luzeran marea altua denean.

– Ur-bazterretik olatu-apurketa punturako distantzia. Sakonera kontuan izateko baliatu da datu hau, izan ere, sakonera 1.3 aldiz olatuaren altuera denean apurtzen dute olatuek. Hortaz, bainu eremu segurua mugatzeko muga gisa erabil daiteke.

– Korronteak eragina duen ur-bazterra. Itzulera korronteak (RIP current arriskua areagotzen du eta, beraz, erabilgarri den ur-bazterraren luzeran eragin zuzena du.

– Barneratzen koefizientea. Bainularien dentsitatea eta mugimenduak hartzen dira kontuan honen kalkulurako eta bainu zona seguruaren tamainan eragin zuzena du.

Bainulariek uretan ematen duten denbora ere kontuan hartu beharreko datua da. Gizonezkoen kasuan 19 minutu eta emakumeen kasuan 11 minutu egoten diren uretan bataz beste mota guztietako erabiltzaileek (bainulariak, paseatzaileak eta surflariak barne) Australian egindako ikerketen arabera. Eguraldiak ere eragin zuzena du uretan pasatzen den denboran.

2017 eta 2018ko tresna hau erabili izan da eta, datuen arabera, surflari eta bestelako erabiltzaileen arteko liskarrak zerora murriztu dira, uraren banaketa espazial egokiari esker.

Hortaz, uraren banaketa egiteko tresna da ikerketak garatu duena. Modu azkarrean kalkulatu daiteke bainu zona segurua eta eremuak banatu algoritmoari esker, baina kontuan izan behar da datuak aldakorrak direla.

Erreferentzia bibliografikoa

Basterretxea-Iribar, Imanol, et al., (2019). Managing bathers’ capacity at overcrowded beaches: A case on the Spanish North Atlantic coast. Tourism Management, 71, 453-465. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tourman.2018.10.016

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Desmitificando: La barriga cervecera

Cuaderno de Cultura Científica - Dom, 2019/01/27 - 11:59
Una de las imágenes que la agencia Jung von Matt creó para Bergedorfer Bier en 2016

Para empezar aquí van algunos ejemplos, de aquí y de allá, del consumo de cerveza. En Alemania y en 2006, era, por persona, de 112 litros al año y, también en Alemania y en 2011, más del 70% de los adolescentes y del 50% de las adolescentes había consumido cerveza en los 30 días anteriores a la encuesta. Cerca de Alemania, también en Europa central, en Chequia, el 79% de los hombres y el 55% de las mujeres consumen cerveza habitualmente. En España y en 2017, según el informe de Cerveceros de España, el consumo de esta bebida fue de 48.3 litros al año. Ese año, el consumo en Alemania fue de 104 litros al año.

Este consumo ha llevado a la extendida creencia popular de que el consumo de cerveza es la causa de la llamada barriga cervecera o, en términos más técnicos, la obesidad abdominal, tal como cuentan Schütze y sus colegas, del Instituto Alemán de Nutrición Humana de Nuthetal. Pero ya veremos como hay estudios que apoyan esta relación y otros que la niegan e, incluso, hay algunos que concluyen, y es sorprendente, que la relación es negativa, es decir, que la cerveza adelgaza.

En el trabajo de Schütze, con el método epidemiológico, participan 7876 hombres y 12749 mujeres, de 35 a 65 años, y con un seguimiento del peso, circunferencia en las caderas y consumo de cerveza en mililitros por día al inicio del estudio y a los seis años y a los ocho años y medio.

Los resultados muestran que en el 57% de los hombres y el 67% de las mujeres aumenta el peso durante los años que dura el estudio. En cuanto al consumo de cerveza, en el 57% de los hombres y el 69% de las mujeres se mantiene estable, y en el 30% de los hombres y el 22% de las mujeres, disminuye. Por tanto, en el 13% de los hombres y el 9% de las mujeres, el consumo de cerveza crece.

En los hombres con consumo alto, el peso y la circunferencia de las caderas crecen. El resultado es una curva en U: con el consumo moderado, de menos de medio litro al día, no cambian peso y circunferencia; y en los que más aumentan ambos parámetros es en los abstemios y en los que consumen más de un litro al día. En las mujeres, hay aumento de peso y circunferencia en consumidoras de poca cerveza y, en cambio, disminuyen con un consumo moderado, de unos 250 mililitros al día.

Los autores concluyen que hay relación entre el consumo de cerveza, si es elevado, y el peso, aunque dudan si el cambio detectado se debe más a los cambios en la distribución de grasas en el cuerpo habituales con la edad. Por tanto, la creencia popular de la relación entre la cerveza y la barriga cervecera no queda probada con este estudio.

En el estudio epidemiológico de Chequia, con 891 hombres y 1098 mujeres y edades de 25 a 64 años, la media semanal de toma de cerveza es de 3.1 litros en los hombres y de 0.31 litros en mujeres. Es en este estudio donde los autores detectan, en mujeres, una pequeña relación negativa entre el consumo de cerveza y el Índice de Masa Corporal, es decir, que la cerveza adelgaza, poco pero lo hace. En conclusión, en Chequia no existe relación entre la obesidad abdominal y la ingestión de cerveza.

Por el contrario, en Brasil, el estudio de Paula Aballo Nunes Machado y Rosery Sichieri, de la Universidad del Estado de Rio de Janeiro, encuentra relación entre la obesidad abdominal y la toma de cuatro o más copas al día, o sea, de casi litro y medio de cerveza. El estudio, epidemiológico, se hizo con 2441 voluntarios, el 57% mujeres, y edades de 20 a 60 años.

En un trabajo experimental, no epidemiológico, Javier Romeo y su grupo, del Instituto del Frío del CSIC, en Madrid, planificaron un experimento con 58 voluntarios, de ellos 27 mujeres, con una edad media de 36 años. Después de un mes de abstinencia alcohólica, los voluntarios consumieron, en el mes siguiente, 330 mililitros de cerveza al día las mujeres (lo que se llama un tercio o el contenido de una lata de cerveza) y 660 mililitros (dos latas) al día los hombres. Tras estudiar los datos, el grupo concluye que no hay relación entre el consumo de cerveza y cambios, ni positivos ni negativos, en el peso corporal, la circunferencia de las caderas o el Índice de Masa Corporal. Después de todo, una lata de cerveza supone unas 145 kilocalorías, algo más que un yogur con azúcar (o tres veces menos que una piña colada). No hay relación, en este estudio, entre cerveza y barriga cervecera.

En un meta-análisis sobre cerveza y obesidad publicado en 2013, Bendsen y sus colegas, de la Universidad de Copenhague, revisaron 35 estudios epidemiológicos con datos de peso y consumo de cerveza tomados de la población en general, con grupos de entre 317 y 44080 voluntarios y seguimientos de 3.7 a 10 años. También utilizaron doce estudios experimentales, con toma de cerveza y variaciones de peso. Consideraron que la ración estándar de cerveza es el tercio, o 330 mililitros, al día, y con 4.6 grados de alcohol.

Llegaron a varias conclusiones y, en primer lugar, los estudios epidemiológicos indican que consumir más de medio litro de cerveza al día está positivamente relacionado con la obesidad abdominal o, si se quiere decir así, con la barriga cervecera. En cambio, los estudios experimentales dan resultados diferentes. Seis de ellos indican que el consumo de cerveza por 21-126 días aumenta el peso una media de 0.73 kilogramos pero, sin embargo, otros cuatro estudios no demuestran aumentos de peso.

Según los autores y en general, aunque los datos publicados son de baja calidad, la conclusión final es que no hay evidencias de que el consumo moderado de cerveza, hasta medio litro al día, esté asociado a la obesidad abdominal. Pero el consumo por encima de estas cantidades parece que provoca la aparición de la barriga cervecera.

Por tanto, hay dudas sobre la existencia de la barriga cervecera, sobre todo para consumos moderados de cerveza, aunque, también es indiscutible, que la cerveza se bebe, a veces demasiada, y que la barriga, para muchos, existe, aunque, repito la relación entre ambas está en debate.

Referencias:

Bendsen, N.T. et al. 2013. Is beer consumption related to measures of abdominal and general obesity? A systematic review and meta-analysis. Nutrition Reviews 71: 67-87.

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Gaetano, C. de, et al. 2016. Effects of moderate beer consumption on health and disease: A consensus document. Nutrition, Metabolism & Cardiovascular Diseases doi: 10.1016/j.numecd.2016.03.007

Machado, P.A.N. & R. Sichieri. 2002. Relaçao cintura-quadril e fatores de dieta em adultos. Revista de Saùde Pública 36: 198-204.

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

El artículo Desmitificando: La barriga cervecera se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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