Sareko iturriak

repulsión

Debido a que las plántulas de los árboles no crecen tan bien cuando están cerca de sus progenitores, se pueden concentrar más especies de árboles en los bosques tropicales.

Un artículo de Veronique Greenwood. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons

Vista aérea del bosque tropical en la Isla de Barro Colorado. Fuente: Christian Ziegler / Wikimedia Commons / Gewin V, PLoS Biology Vol. 4/8/2006, e278 doi: 10.1371/journal.pbio.0040278

Para los ecólogos, las selvas tropicales encierran muchos enigmas. Una sola hectárea puede contener cientos de especies de árboles, muchas más que en los bosques más cercanos a los polos. De alguna manera estas especies coexisten en una abundancia tan vertiginosa que, como han señalado a veces los naturalistas y ecólogos, los bosques tropicales pueden parecer jardines botánicos, donde cada planta es algo nuevo.

Para que tal multitud de especies esté tan densamente agrupada deben coexistir en un equilibrio muy particular. La evolución parece no favorecer situaciones en las que una sola especie prospera de manera demasiado agresiva, sino que favorece aquellas en las que los organismos están rodeados de especies distintas a la suya. Conciliar estos hechos con lo que se sabe sobre cómo las especies se distribuyen, compiten e influyen entre sí es un desafío.

Para estudiar esta extraordinaria diversidad hace años los científicos comenzaron a establecer parcelas de bosque donde podían registrar y rastrear la ubicación y el estado de cada árbol durante décadas. Una de las primeras parcelas de este tipo, en la isla de Barro Colorado (IBC) en Panamá, tiene 500 metros de ancho por 1.000 metros de largo (el área de unos 70 campos de fútbol) y contiene más de 300 especies. Desde 1980, investigadores de todo el mundo han estudiado minuciosamente los registros detallados de sus habitantes.

En un artículo publicado recientemente en Science, investigadores de la Universidad de Texas en Austin modelaron varios escenarios de distribución y los compararon con datos de IBC. Descubrieron que los patrones en la dispersión de semillas por el viento o por las aves y otros animales salvajes, así como procesos más aleatorios, no eran suficientes para explicar la distribución de los árboles adultos en el bosque. Sugieren que esto es evidencia de una “repulsión específica de la especie”, una teoría de larga data de que los árboles de la misma especie se espacian naturalmente porque el ambiente que rodea inmediatamente a un árbol padre es específicamente hostil a la propia descendencia del árbol.

Distanciamiento social en árboles

Esta idea de repulsión, formalmente conocida como dependencia negativa de la densidad conespecífica, o CNDD (por sus siglas en inglés), se remonta a la década de 1970, cuando los ecólogos Daniel Janzen y Joseph Connell sugirieron de forma independiente que los insectos, herbívoros y patógenos que se alimentan selectivamente de una especie podrían hacer que el área alrededor de un árbol adulto fuese peligrosa para sus semillas. No se impediría con la misma eficacia que otras especies creciesen en la zona, aunque seguirían estando limitadas por problemas no específicos, como la falta de luz solar bajo la copa de un árbol adulto. El resultado sería que los árboles adultos de una especie tenderían a mantener una especie de “distancia social” mínima entre sí.

Los ensayos realizados en las últimas décadas, principalmente con plántulas, apoyan la CNDD, afirma Michael Kalyuzhny, autor principal del nuevo artículo, cuyo trabajo como investigador postdoctoral en la Universidad de Texas en Austin le ha llevado a abrir un laboratorio en la Universidad Hebrea de Jerusalén. Las semillas a menudo no crecen tan bien en el suelo tomado de lugares cercanos a sus árboles progenitores como en el suelo de lugares cercanos a árboles no relacionados.

Sin embargo, incluso una mirada superficial a los datos del IBC muestra que los árboles adultos en ese bosque no parecen repelerse entre sí. En cambio, los árboles se agrupan, formando grupos sueltos de la misma especie en toda la parcela.

Kalyuzhny y Annette Ostling, la ecóloga comunitaria que dirige el laboratorio donde trabaja Kalyuzhny, se propusieron modelar diferentes escenarios que podrían explicar las distribuciones de árboles observadas, para saber si algo podría estar dificultando el papel de la CNDD en el bosque.

El azar por sí solo no es la respuesta: cuando ejecutaron un modelo nulo, en el que los árboles estaban espaciados aleatoriamente, los árboles adultos de una especie se dispersaban demasiado.

Entonces los investigadores introdujeron el efecto de la dispersión de semillas en sus modelos, que podría ser por el viento, las aves y otros animales. Helene Muller-Landau y sus colaboradores de IBC han hecho estimaciones de lo lejos que puede viajar una semilla desde su fuente dentro de una parcela de 50 hectáreas, utilizando redes que capturan las semillas a medida que van a la deriva hacia el suelo del bosque. Las semillas se recolectan periódicamente y se calcula la distancia a sus progenitores. Kalyuzhny y sus colegas se han basado en estos datos para modelar disposiciones de los árboles determinadas únicamente por la limitación de la dispersión.

Adult trees in tropical forests produce seeds and seed pods that have wildly diverse shapes, which allows them to be spread by wind or by animals in different ways. Foto: Christian Ziegler

Pero este modelo produjo árboles demasiado agrupados. Algo parecía estar actuando sobre la distribución producida por la limitación de la dispersión, dispersando los árboles. “Algo está creando esta repulsión. Y no podemos pensar en otra cosa que en la CNDD”, explica Kalyuzhny.

Cuando los investigadores calcularon lo específica que era la repulsión (cuánto peor era para un árbol estar cerca de su propia especie que de otra), descubrieron que habría tenido que ser bastante fuerte para producir el patrón observado. Esto confirmó un punto esencial de las ideas de Janzen y Connell: «Lo que sea que cree la CNDD tiene que ser específico de cada especie», añade Kalyuzhny.

La importancia de los eventos raros

Ryan Chisholm, ecólogo teórico y profesor de la Universidad Nacional de Singapur que estudia la distribución de los árboles tropicales, está de acuerdo en que los hallazgos de Kalyuzhny encajan con trabajos anteriores sobre la CNDD. Sugiere, sin embargo, que los modelos podrían estar subestimando hasta qué punto los mecanismos de dispersión pueden propagar las semillas. Si los eventos de gran dispersión son raros, por ejemplo, podrían ser difíciles de ver en los datos de las trampas de semillas. Y si las semillas son transportadas más lejos de lo que los investigadores creen, eso podría explicar los grupos de árboles más dispersos en los bosques sin necesidad de repulsión.

«Lo que están diciendo aquí es que según su modelo de limitación de dispersión, los patrones que observan son imposibles», dijo Chisholm. «Yo diría que todavía no sabemos lo suficiente para decir eso».

Los eventos raros han sido importantes en la dispersión de especies de todo tipo: se cree que los monos, por ejemplo, llegaron a América desde África en balsas de vegetación, un evento tremendamente improbable que, sin embargo, tuvo consecuencias significativas. «Ocasionalmente, encontrarás ese pájaro que lleva la semilla muy lejos, o que queda atrapado por el viento y se lanza a la aventura», comenta Chisholm.

Señala que todavía no conocemos suficientemente bien la forma de la curva de distribución de semillas; no es una simple curva de campana, como podrían pensar los no expertos, porque parece tener una “cola muy gruesa” al final.

Si los ecólogos tuvieran datos a una escala mucho mayor que 50 hectáreas, algo que prometen las nuevas técnicas de estudio mediante las cuales los científicos pueden contar árboles desde el aire, podría surgir una nueva visión. Podría ser posible ver patrones que no se ven actualmente, lo que podría cambiar la comprensión del papel que desempeñan la CNDD y la limitación de la dispersión de semillas en la disposición de los bosques. «Esta era de simplemente contemplar una parcela de 50 hectáreas parecerá extremadamente pintoresca, como un telescopio portátil en comparación con el Hubble», predice Chisholm.

Por ahora, Kalyuzhny y sus colegas planean realizar análisis similares en otras parcelas de estudio en todo el mundo para ver qué patrones emergen: ahora hay más de 70 sitios en todo el mundo con parcelas de hasta 50 hectáreas de tamaño, todas monitoreadas como la parcela en IBC. También han realizado simulaciones en las que ajustan el alcance de la CNDD y han descubierto que incluso la repulsión en distancias relativamente cortas puede provocar grandes efectos a escala del bosque.

“Yo repelo a mis vecinos, y ellos repelen a sus vecinos, y ellos repelen a sus vecinos”, explica Kalyuzhny, describiendo cómo pueden surgir patrones a gran escala a partir de acciones a pequeña escala. «El bosque es un cristal desordenado».

 

El artículo original,  ‘Species Repulsion’ Enables High Biodiversity in Tropical Trees, se publicó el 13 de septiembre de 2023 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo La ‘repulsión de la especie’ permite una alta biodiversidad en los árboles tropicales se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez

Landareen albo-organoak, hau da, hostoak eta ugalketa-aparatuak (loreak), antolaketa erregular bat jarraituz kokatzen dira zurtoinean. Antolaketa horri filotaxia deritzo. Teorikoki, eredu filotaktiko asko egon beharko lirakete naturan, aukerak amaigabeak baitira matematikoki. Alabaina, aniztasun hori ez da betetzen errealitatean. Landare erreinuan albo-organoen antolaketa-eredu gutxi daude, eta ohikoena Fibonacci espirala da. Ikerketa berri batek eredu filotaktiko horren jatorria aztertu nahi izan du, Fibonacci espirala antzina-antzinatik datorren eredu bat ote den ikusteko.

Naturan, ohikoa da bizidunek patroi edo eredu geometrikoak jarraitzea. Esan genezake animalia eta landare ia denak direla simetrikoak modu batean edo bestean. Animalia gehienek simetria bilaterala dute, baina badira simetria erradiala dutenak ere. Landareen kasuan, bestalde, simetria erradiala da ohikoena, eta landarearen atal bat baino gehiagotan ikus daiteke: hostoen edo adarren kokapenean, hostoen inerbazioetan, eta bereziki loreetan, non patroi horiek are ederragoak diren, loreen forma- eta kolore-aniztasuna dela eta.

Irudia: Landareen albo-organoak, hau da, hostoak eta ugalketa-aparatuak (loreak), antolaketa erregular bat jarraituz kokatzen dira zurtoinean. Antolaketa horri filotaxia deritzo. (Argazkia: ALTEREDSNAPS – erabilera libreko irudia. Pexels.com)

Landareen “arkitektura” askotarikoa bada ere, eredu batzuk landare espezie askotan agertzen dira, eta, esan bezala, Fibonacci espirala da eredu filotaktiko arrakastatsuena landare erreinuan. Fibonacci espirala jarraitzen duen landare batean albo-organoak goitik begiratzen badira, organo horiek erlojuaren noranzkoan edota kontrako noranzkoan ateratzen dira zentrotik, bata bestearen alboan. Aldamenetik begiratuta, bestalde, organoek helize bat osatzen dute. Fibonacci espiraletan, bata bestearen ondoan dauden eta erlojuaren noranzkoan edota kontrako noranzkoan biratzen den organo kopurua Fibonacci sekuentziaren zenbaki bati dagokio. Eta zer da sekuentzia hori? Bada, bat zenbakitik hasita, segidaren aurreko bi zenbakien gehiketarekin eraikitzen den zenbaki-segida da (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21…). Hortik dator, hain zuzen ere, espiral horren izena.

Zientzialariak mendez mende saiatu dira ulertzen Fibonacci espiralaren arrakasta landareetan. Zergatik izan ote da ebolutiboki hain abantailatsua egitura hori? Ikerketa asko egin da gai horren inguruan, eta hainbat ondoriotara iritsi dira orain arte. Alde batetik, badirudi Fibonacci espiralak landare bateko hosto guztien argi-xurgapen optimoa ahalbidetzen duela. Landareentzat, organismo fotosintetizatzaileak izanik, argiaren xurgapen eraginkorra izatea oso garrantzitsua da garapen egoki baterako. Hala, hostoak Fibonacci espirala jarraituz hazten diren landareetan, hostoen arteko angelua “perfektua” da hosto bakoitzaren gaitasun fotosintetiko maximoa ahalbidetzeko. Gainera, baliabideak ongi kudeatzeko estrategia bat ere izan liteke Fibonacci espirala. Izan ere, eredu hori jarraituz, landareak organo (hosto, lore edo hazi) kopuru maximoa sor dezake ehun kantitate jakin baterako.

Patroi horren arrakasta ikusirik, azterketa batek enpirikoki kuantifikatu nahi izan zuen filotaxia-eredu horren nagusitasuna, eta horretarako, 650 hazidun landare espezieren 12.000 behaketa egin zituzten. Emaitzek erakutsi zuten aztertutako landareen %91k Fibonacci espiralaren eredua jarraitzen zuela. Eredu geometriko horren hedapena ikusita, pentsatu izan da Fibonacci eredu filotaktikoa hazidun landare guztien antzinako ezaugarri bat dela, eta eboluzioan zehar espezie gehienetan iraun duela. Susmo horren egiazkotasuna aztertzeko, ikerketa berri batek Asteroxylon mackiei landare fosilaren filotaxia aztertu du. Espezie hori landare hostodunetan lehenetako bat da, Drepanophycales iraungitako taldeko kidea. Ikertzaileek pentsatu zuten lagungarria izan zitekeela antzinako espezie horren eredu filotaktikoa aztertzea Fibonacci espiralaren jatorria hobeto ulertzeko.

Fosilen prestakuntzarako teknika klasikoak eta 3D berreraikitze digitaleko metodoak konbinatuz, hainbat A. mackiei kimu fosilen filotaxia kuantifikatu zuten. Analisiaren emaitzek adierazi zuten A. mackiei espezieak eredu-filotaktiko askotarikoak zituela, baina Fibonacci espirala ez zen horietako bat. Hain zuzen ere, A. mackiei espezieko hostoen kokapenak espiral mota ugariren eredua jarraitzen zuen, eta horietako bat n:(n+1) ekuazioa jarraitzen duen filotaxia-espirala zen. Ekuazio horrek ratio bat adierazi nahi du; hain zuzen, bata bestearen ondoan dauden eta erlojuaren noranzkoan eta kontrako noranzkoan biratzen den organo kopuruen arteko ratioa. Eredu filotaktiko hori zaila da aurkitzen iraungi gabeko landare espezieetan.

Aurrez argitaratutako azterketek iradokitzen zuten Fibonacci espirala landare baskularren eboluzioan zehar iraun duen antzinako ezaugarri bat zela. Haatik, aipatutako azterketa berriak ez du hipotesi hori babesten. Kontrara, erakusten du n:(n+1) filotaxia-espirala existitzen zela landareen eboluzio goiztiarrean. Gainera, aintzat izanda Asteroxylon mackiei espeziea lehen hostodun landareen taldeko kidea dela, aurkikuntza horrek iradokitzen du n:(n+1) motako espiralak Fibonacci espiral arrakastatsuen aurrekariak izan zirela landareen eboluzioan. Gauzak honela, antzinako landareek espiral primitiboagoak jarraitzen bazituzten ere, argi dago eboluzioak garaiz hartu zuela geometria bidelagun.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Jean, Roger V. (1994). The centric representation. Phyllotaxis: A Systemic Study in Plant Morphogenesis (pp. 11-30). Cambridge: Cambridge University Press. DOI: 10.1017/CBO9780511666933.003
• Reinhardt, Didier; Gola, Edyta M. (2022). Law and order in plants – the origin and functional relevance of Phyllotaxis. Trends in Plant Science, 27, 10, 1017–1032. DOI: 10.1016/j.tplants.2022.04.005
• Turner, Holly-Anne; Humpage, Matthew; Kerp, Hans; Hetherington, Alexander J. (2023). Leaves and sporangia developed in rare non-Fibonacci spirals in early leafy plants. Science, 380, 6650, 1188–1192. DOI: 10.1126/science.adg4014

Egileaz:

Irati Diez Virto Biologian graduatu zen UPV/EHUn eta unibertsitate berean Biodibertsitate, Funtzionamendu eta Ekosistemen Gestioa Masterra egin zuen.

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Foto: Ben Mater / Unsplash

Cada año se realizan en el mundo más de 120.000 trasplantes que dan otra oportunidad a decenas de miles de personas para seguir viviendo. Sin embargo, muchas otras mueren en las listas de espera porque la demanda de órganos es muy superior al número de donaciones. Este problema se está acentuando con los años, debido al envejecimiento progresivo de las poblaciones de multitud de países, que incrementa aún más la necesidad de órganos.

Con el objetivo de solucionar este grave problema sanitario, los científicos están investigando otras opciones alternativas a la donación de órganos humanos. En la última década, el campo de los xenotrasplantes (trasplante de células, tejidos u órganos entre diferentes especies) ha experimentado grandes avances gracias a la ingeniería genética y a los avances en el conocimiento y uso de las células madre. En enero de 2022 se dio un hito histórico en ese sentido: por primera vez, se trasplantó con éxito el corazón de un cerdo a una persona y esta siguió viviendo. El animal había sido modificado genéticamente para que no produjera ciertas moléculas en sus células que se consideran extrañas por el sistema inmunitario humano, lo que minimizó el rechazo.

El paciente, David Bennet, recibió el preciado órgano procedente de un cerdo en el Centro Médico de la Universidad de Maryland. Era su única opción, pues no cumplía los requisitos para acceder a la lista de espera de un corazón humano. Parecía que todo iba bien: la función cardíaca era normal y no había signos de rechazo inmunitario agudo. No obstante, a los 47 días del trasplante, Bennet falleció de forma fulminante debido a un fallo cardíaco (el corazón dejó de bombear la sangre necesaria para mantenerle con vida). Antes de ese fatídico día, los estudios de ecocardiografía y otras pruebas mostraban que el corazón funcionaba sin problemas.

En un primer momento, los investigadores no fueron capaces identificar la causa que llevó al trágico desenlace, pero pusieron en marcha diferentes estudios para analizar cada paso tras el trasplante y conocer qué factores estaban involucrados, ya que estos podrían ser obstáculos también en futuros xenotrasplantes. Se espera que en los próximos años aparezcan ensayos clínicos en los que se trasplanten órganos de animales a personas y toda la información que se pueda obtener de casos como el de Bennet resulta esencial.

En ese sentido, un artículo publicado hace unos meses en la revista médica The Lancet aclara con detalle qué pasó para que el paciente falleciera por un fallo cardíaco. Lejos de ser una única causa la responsable del evento, los datos indican que múltiples factores contribuyeron a un deterioro funcional del corazón porcino trasplantado.

Una de las razones que se barajaban inicialmente como causa del fallo cardíaco era el rechazo hiperagudo. Este suele suceder dentro de los primeros días tras el trasplante por la acción de los anticuerpos contra el órgano donado, lo que lleva a la formación de coágulos que llegan a bloquear a vasos sanguíneos pequeños y, como consecuencia, provocan el infarto del tejido por la falta de oxígeno y nutrientes. No obstante, este tipo de rechazo inmunitario no llegó a aparecer. Los investigadores creen que el delicado estado de salud de Bennet, ya antes del trasplante, fue el desencadenante inicial de una serie de eventos que terminó por provocar su fallecimiento.

El paciente tenía una inmunodepresión muy grave, por lo que el uso estándar de inmunosupresores tuvo que restringirse bastante para que no sufriera infecciones fatales. Sin embargo, esto tenía un precio: también aumentaba el riesgo de rechazo inmunitario hacia el órgano recibido, que fue lo que terminó ocurriendo. Otro factor que pudo haber contribuido a la muerte de Bennet fueron las dos veces que se le administró por vía intravenosa inmunoglobulinas (anticuerpos) durante el segundo mes para prevenir infecciones y el intercambio de plasma sanguíneo. Se cree que esto terminó por desencadenar la respuesta inmunitaria de rechazo frente al corazón recibido, porque se detectó un aumento de anticuerpos (sobre todo de IgG) contra moléculas porcinas tras la administración de las inmunoglobulinas y, además, se observó también la unión de estas moléculas a la superficie interna (endotelio) de los vasos sanguíneos del corazón de cerdo.

Los científicos encontraron pruebas indirectas del ataque de anticuerpos hacia células y tejidos del corazón porcino mediante su análisis a través de diferentes técnicas de laboratorio. Por ejemplo, detectaron lesiones generalizadas en el endotelio de los vasos de dicho órgano. Por otro lado, también se identificó la reactivación y la replicación de virus porcinos (en concreto, de citomegalovirus y roseolovirus porcinos) que habían estado sin mostrar señales de actividad hasta ese momento y que probablemente desencadenaron una respuesta inflamatoria que también contribuyó a dañar al órgano donado. Es posible que la atenuación del tratamiento antiviral del paciente como consecuencia de su estado de salud terminase por activar estos virus.

Como resultado de todo lo anterior, el músculo cardíaco fue desarrollando cicatrices (fibrosis) que terminaron por incapacitar al corazón para contraerse con normalidad y bombear la sangre necesaria para mantener a Bennet con vida. Una trágica cadena de desafortunados eventos biológicos que los científicos tratarán de evitar en los próximos pacientes que reciban corazones de cerdo. Ahora están más preparados: cuentan con técnicas novedosas para monitorizar con más detalle a aquellos que reciban un xenotrasplante y así detectar de forma temprana las primeras señales de rechazo inmunitario. Los próximos ensayos clínicos determinarán si los problemas que sufrió Bennet se debieron principalmente a su delicado estado de salud o si, por el contrario, estos aparecerán también en otros pacientes y si será posible evitarlos.

Sobre la autora: Esther Samper (Shora) es médica, doctora en Ingeniería Tisular Cardiovascular y divulgadora científica

El artículo ¿Qué salió mal en el primer trasplante de un corazón de cerdo a un humano? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

UPV/EHUko talde batek bakterio baten zenbait ezaugarri aldatzea lortu du, diagnostiko klinikoko etorkizun handiko agente bihurtzeko. Bakterioaren hazkuntza-ingurunean elementu metalikoak gehitzean, bakterioak integratu egiten ditu eta fluoreszente edo kontraste bikoitzeko agente bihurtzen da. Hori oso erabilgarria da erresonantzia magnetikoetarako.

UPV/EHUko Magnetismoa eta Material Magnetikoak Taldeak hamar urte baino gehiago daramatza bakterio magnetotaktikoekin lanean. Bakterio urtar horiek magnetita-kristalak (burdin mineral bat) sintetizatzen dituzte beren ingurune naturalean. Kristal horiek iparrorratz gisa jarduten dute, eta bakterio horiei Lurreko eremu magnetikoaren lerroetan orientatzea eta nabigatzea ahalbidetzen die. “Bakterio horien berezko funtzionalitateak direla eta, esparru klinikorako oso interesgarriak dira, nanorrobot gisa erabiltzeko behar diren ezaugarri guztiak baitituzte. Tratatu beharreko lekura eremu magnetikoen bidez eraman daitezke. Horrez gain, lan ugarik erakutsi dute bakterio magnetotaktikoek potentziala dutela hainbat praktikatan erabiltzeko, hala nola hipertermia magnetikoan (minbiziaren aurkako terapia), farmako-eramaile gisa eta erresonantzia magnetiko bidezko irudietarako kontraste-agente gisa”, zehaztu du Lucía Gandarias Albainak, ikerketa-taldeko ikertzaileak eta azterlan honen lehen egileak.

Irudia: MSR-1 gisa ezagutzen den Magnetospirillum gryphiswaldense bakterioaren irudiak. Ezkerrean: transmisioko mikroskopia elektronikoaren bidez lortutako irudiak. Bakterioaren barruko magnetosoma-katearen xehetasun guztiak ikus daitezke. Gainerako irudiak: X izpien fluoreszentzia-mikroskopiako irudiak. Horietan, burdinaren (magnetosoma-katearekin bat dator) eta terbioaren/gadolinioaren (bakterio osoan zehar banatzen da) kokapenak ikus daitezke. Irudi horiek Diamond Light Source (Didcot, Erresuma Batua) sinkrotroiaren I14 lerroan lortu ziren. (Iturria: EHUko prentsa bulegoa)

Dena den, bakterio horiek badute zailtasun bat ere. “Ez dira eraldatzen errazak. Ezaugarri interesgarri horiek berez dituzte, baina ez da erraza funtzionalitate berriak ematea”, adierazten du ikertzaileak. Ildo horretan erabili den estrategietako bat hazkuntza-ingurunea zenbait substantziarekin aberastea izan da, eta ikustea horrek zer ondorio dituen bakterioetan.

Magnetospirillum gryphiswaldense bakterioaren hazkuntza-inguruneari terbioa (Tb) eta gadolinioa (Gd) gehitzeak izango lukeen eragina aztertzea proposatu zen. Hau da, aztertzea “elementu horiek txertatzeak nola aldatuko lukeen bakterio horrek agente biomediko gisa duen potentziala”, zehaztu du Gandariasek. Lur arraroetan aditua den (elementu horiei lantanido ere deitzen zaie) Kantabriako Unibertsitateko ikerketa-talde batekin, CIC biomaGUNE, Helmholtz-Zentrum Berlin (Alemania) eta BIAM-CEA (Frantzia) zentroen ikertzaileek parte-hartu dute ikerketa honetan.

Gaitasun diagnostiko hobetuak dituzten agente biomedikoak

Bakterioek terbioa eta gadolinioa barneratu zituztenean, funtzionalitate berriak agertu ziren. Honela azaltzen du ikertzaileak: “Gure analisietan ikusi genuen, batetik, terbioak fluoreszente bihurtzen dituela bakterioak eta, beraz, biomarkatzaile gisa erabil daitezkeela, posible baita haien arrastoari jarraitzea, non dauden jakiteko. Bestalde, egiaztatu genuenez, gadolinioa gehitzean, bakterioak kontraste bikoitzeko agente bihurtzen dira erresonantzia magnetikoetarako, eta horretarantz bideratzen dira ikerketa-esparru honetako ikerketak”.

Erresonantzia magnetikoa egin aurretik, egingo zaion pertsonak kontraste-agenteak hartu behar ditu, hots, ehun arruntaren eta kaltetuaren arteko irudi bidezko bereizketa hobetzen duten eta diagnostikoa errazten duten produktuak. Gaur egun, bi kontraste mota erabiltzen dira: positiboak edo T1, erabilienak eta gadolinio-konposatuetan oinarrituak; eta negatiboak edo T2, burdin oxidozko nanopartikulak. “Gure bakterioek jada burdin partikulak bazituztenez beren partikula magnetikoen artean eta hazkuntza-ingurunean gadolinioa integratzeko gai direnez, kontraste bikoitzeko eragile gisa funtziona dezakete”, azaldu du Gandariasek. Izan ere, deskribatutako funtzionalitate berriak agertzeak ez ditu desagerrarazi lehendik zituztenak.

Emaitza horiek ikusita, ikertzaileak etorkizun oparoa iragartzen du praktika klinikoan bakterioak erabiltzeari dagokionez: “Oraindik hasieran gauden arren, minbiziaren aurkako tratamenduetan bakterioak erabiltzeko lan egiten ari da; ikerketa asko daude, fase desberdinetan. Gure kasuan, in vitro probetan egiaztatu dugu bakterioak ez direla toxikoak zelulentzat, eta, horri esker, ildo horretan ikertzen jarraituko dugu”.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Bakterio bat fluoreszente eta erresonantzia magnetikorako kontraste bikoitzeko agente bihurtu dute.

Erreferentzia bibliografikoa:

Gandarias, Lucía ; Jefremovas, Elizabeth M.; Gandia, David; Marcano, Lourdes; Martínez-Martínez, Virginia; Ramos-Cabrer, Pedro; Chevrier, Daniel M.; Valencia, Sergio; Fernández Barquín, Luis; Fdez-Gubieda, M. Luisa; Alonso, Javier; García-Prieto, Ana eta Muela, Alicia (2023). Incorporation of Tb and Gd improves the diagnostic functionality of magnetotactic bacteria. Materials Today Bio, 20. DOI: 10.1016/j.mtbio.2023.100680

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cultura

Foto: Eddi Aguirre / Unsplash

Los cantos populares son verdaderos registros del pasado de las poblaciones humanas. Sus diferencias reflejan las distintas trayectorias que han seguido aquellas a lo largo del tiempo. Junto con la lengua y otros elementos culturales, pueden aportar un complemento valioso a los estudios genéticos como herramienta para conocer el pasado.

Conforme los seres humanos nos dispersamos por el planeta, no sólo se diferenciaron nuestros genomas, también se diversificaron las lenguas y otros rasgos culturales. De hecho, es posible, y no demasiado difícil, establecer correspondencias entre grupos genéticos y familias o variedades lingüísticas. No obstante, en numerosas ocasiones, y por varios posibles motivos, los grupos humanos han perdido la que era su lengua para adquirir otra diferente. Por ello, la correspondencia original entre grupos genéticos y grupos lingüísticos se difumina, lo que dificulta el análisis conjunto de esos rasgos de cara, por ejemplo, a caracterizar la historia y relaciones entre unos grupos humanos y otros.

Además de la lengua, la música tradicional se ha diferenciado también entre grupos humanos conforme éstos se han desgajado unos de otros y se han diversificado genéticamente. El genetista de poblaciones Floyd Reed presentó, en la reunión anual de 2007 de la American Anthropological Association, un estudio realizado con 39 grupos humanos de África que mostraba una estrecha conexión entre su genética y las canciones que cantaban. Esos resultados venían a apoyar la idea de que la música puede ayudar a identificar las profundas relaciones entre diferentes poblaciones humanas. Al parecer, la música es mucho más resistente al cambio que otros rasgos culturales; puede serlo más incluso que la lengua.

El procedimiento utilizado para caracterizar las canciones que sirvieron de base al estudio de Floyd fue desarrollado por los musicólogos y etnógrafos Alan Lomax y Victor Grauer. Lomax, quien había dado a conocer a Woodie Guthrie y Lead Belly al gran público, creó un archivo de unas 5.500 canciones tomadas de 857 culturas. El sistema, denominado “Cantométrica”, diseñado por los dos etnomusicólogos clasifica las canciones basándose en una escala de 37 rasgos relacionados con ciertas características de la melodía.

Floyd desarrolló un método que permitía determinar la distancia entre pares de culturas musicales, y comprobó que, efectivamente, existía una correlación significativa entre las distancias musicales y las genéticas. Observó que los pueblos que se agrupaban musicalmente, tendían a compartir marcadores genéticos. El método empleado suscitó alguna reserva, ya que la cuantificación de los rasgos utilizados en la clasificación es subjetiva, y eso limita su aplicabilidad universal. No obstante, sus defensores señalan que los resultados avalan su validez.

En esa misma línea, en 2014 se publicaron los resultados de una investigación en Taiwán en la que se estudiaron nueve poblaciones indígenas, cuya genética era conocida, y de las que se contaba con abundantes registros de canciones populares de géneros diversos, principalmente de carácter ritual. Los autores de la investigación trabajaron con una muestra de 220 canciones. Las codificaron combinando Cantométrica (para reflejar estilo vocal, ornamentación y dinámica) y un método desarrollado por ellos mismos, CantoCore (para reflejar ritmo, tono, texto, textura y forma). En total trabajaron con 41 caracteres (15 de Cantométrica y 26 de CantoCore) que han servido para codificar los rasgos de cada canción.

Calcularon la distancia, dos a dos, entre las nueve poblaciones, tanto para la genética (ADN mitocondrial) como para los cantos. Estimaron también las distancias entre las lenguas, a partir de cognados lexicales del vocabulario básico de las culturas incluidas en el estudio. Dado que se analizaron nueve poblaciones, contaron con 36 pares, por lo que obtuvieron 36 distancias para cada aspecto estudiado (genética, lengua y canciones). El análisis estadístico consistió, en lo esencial, en análisis de la varianza –para valorar la variabilidad en y entre culturas– y en correlaciones entre las distancias estimadas a partir de cada uno de los tres rasgos –para establecer el grado de correspondencia entre rasgos genéticos y culturales.

La correlación entre distancias musicales y distancias genéticas fue significativa (r = 0,417; p = 0,015), y lo siguió siendo (r = 0,385; p = 0,032) incluso después de descontar el efecto de la distancia geográfica entre las poblaciones. También era significativa la correlación entre distancias genéticas y lingüísticas (r = 0,492; p = 0,006), pero en este caso la significación se esfumó (r = 0,321; p = 0,071) al introducir las distancias geográficas en el análisis. Eso indica que probablemente las distancias entre las canciones están más firmemente relacionadas con las distancias genéticas que éstas con las lingüísticas. Los autores de la investigación concluyeron que es muy probable que se haya producido una covariación de la música y del genoma mitocondrial de los taiwaneses mediante una ramificación a partir de un ancestro común, de manera que las diferencias, genéticas y musicales no serían mera consecuencia de una separación geográfica relativamente reciente de esas poblaciones.

Los valores de correlación que obtuvieron fueron similares, lo que indica, a mi entender, que tanto las distancias lingüísticas como la musicales reflejan, en una medida similar, el grado de diferenciación de los grupos humanos. Es muy interesante, sin embargo, que la correlación entre las distancias musicales y las lingüísticas sea relativamente débil (r = 0,411; p = 0,085), lo que sugiere que la diferenciación de uno y otro elemento cultural no ha seguido el mismo proceso. Así pues, música, por un lado, y lengua, por el otro, retienen aspectos diferentes de la historia de los grupos humanos analizados.

De todos los elementos contemplados en el estudio, el que más me ha llamado la atención es el de la magnitud relativa de las diferencias entre unos elementos y otros. Porque resulta que, utilizando la misma metodología para analizar distancias, las existentes entre las canciones populares y las lenguas son mayores que las genéticas. En todos los casos –lengua, canciones populares y genoma– la variación dentro de cada población es mayor que la variación entre poblaciones, pero, en términos relativos, hay más variación entre poblaciones en canciones populares y lengua que en los genomas mitocondriales.

En conclusión, los grupos humanos se diferencian en mayor medida en los rasgos culturales que en los rasgos genéticos. Y de aquí se extrae una interesante consecuencia: los grupos humanos se constituyen y diferencian unos de otros sobre la base de elementos culturales. O lo que es lo mismo, a los efectos de la configuración de los pueblos, la cultura es lo que nos hace miembros de uno u otro grupo, no los genes que codifican las proteínas que dan forma y función a nuestro organismo.

Fuente: S Brown S, P E Savage, AM-S Ko, M Stoneking, Y-C Ko, J-H Loo, J A Trejaut (2014): Correlations in the population structure of music, genes and language. Proc. R. Soc. B 281.

 

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 Más que la genética, es la cultura la que configura los grupos humanos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez Virto

Asteon zientzia begi-bistan igandeetako gehigarria da. Astean zehar sarean zientzia euskaraz jorratu duten artikuluak biltzen ditugu. Begi-bistan duguna jaso eta laburbiltzea da gure helburua.

Ingeniaritza

Cécile Biéler-Butticaz ingeniari elektrikoa izan zen, hain zuzen ere, Suitzako lehen emakumezko ingeniari elektrikoa. Ezaguna egin zen invarra (burdinaren eta nikelaren arteko aleazioa) aztertzen egin zuen lanagatik. Biéler-Butticazek Lausanako Soroptimist kluba ere sortu zuen, eta beste batzuekin batera, hezkuntzaren eta ahalduntzearen bidez nesken eta emakumeen aukera berdintasuna bermatzea zuen helburu klubak. Haurrentzako liburuak ere idatzi zituen ingeniari elektriko honek. Informazio gehiago Zientzia Kaieran: Cécile Biéler-Butticaz, invarra aztertu zuen ingeniari elektrikoa.

Ingurumena

Lan berri batek azaldu du zergatik den natura teoriek esaten dutena baino anitzagoa. Nitxoen teoriak iradokitzen du ez dagoela nahikoa nitxorik errealitatean behatu diren espezie guztiak modu egonkorrean existitzeko. Zalantza hori erantzun da hein batean Nature aldizkarian argitaratu den ikerketa bati esker. Ikertzaileek ikusi dute itxuraz lehiakide izan beharko luketen espezieek ekosistema bat parteka dezaketela haien bizitza historiak modu egokian lerrokatzen badira. Datuak Zientzia Kaieran.

Nazioarteko ikerketa baten emaitzek erakutsi dute planeta sistema egonkor bat izan dadin gainditu behar ez liratekeen bederatzi mugetatik sei gaindituta daudela dagoeneko. Gainera, zazpigarren muga, ozeanoen azidifikazioarena, gainditzeko zorian dagoela adierazi dute. Jada gaindituta dauden mugen artean, klima-aldaketa, biosferaren osotasuna eta lurzoruen erabilera daude, besteak beste. Azalpen guztiak Elhuyar aldizkarian: Planeta muga seguruetatik kanpo.

Biologia

Ikerketa berri batek ikusi duenez, kantuak ikasten eta soinuak imitatzen trebeak diren txoriek gaitasun kognitibo handiagoak dituzte. Espero zen emaitza bat bada ere, orain arte ez da lortu bi ezaugarri horien arteko loturaren ebidentzia argirik. Azterketa berri honek 23 espezietako 214 txori kantariren ahozko konplexutasuna neurtu du, eta gainera, hainbat esperimenturen bidez, haien gaitasun kognitiboak ere neurtu dituzte. Hala, bi ezaugarri horiek estatistikoki korrelazionatuta daudela ikusi dute. Informazio gehiago Elhuyar aldizkarian.

Osasuna

Garuneko intsulinarekiko sentikortasuna hilekoaren fasearen araberakoa dela ikusi da. 25 emakumerekin egindako azterketa batek ondorioztatu du obulatu aurretik garuneko intsulinarekiko sentikortasuna handiagoa dela obulatu ondoren. Gainera, ikertzaileek uste dute obulatu ondorengo garuneko intsulinarekiko erresistentziak eragina izan dezakeela gorputz osoko intsulinarekiko erresistentzian. Prozesu honek azaltzen lagunduko luke gorputzaren pisuan, gosean, eta elikadura-joeran dauden aldaketak. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Musikak neke fisikoa arindu dezakeela frogatu da. Ariketa fisikoa egitean musikak duen efektua neurtzeko hainbat pertsonek esperimentu batean parte hartu zuten. Esperimentuaren ostean emaitzen erakutsi zuten ariketa fisikoa egin zuten parte-hartzaileek akidura txikiagoa sentitu zuten musika modu pasiboan entzun zutenek baino. Ikertzaileen ustetan, arrazoi ezberdinak egon daitezke horren atzean. Batetik, musikak mugimenduen sinkronizazioa erraztu dezake, eta horrek, era berean, esfortzu txikiagoa egitea. Bestetik, musikaren efektu lasaigarriak giharretako oxigenazio eraginkorragoa ahalbidetu dezakeela uste dute ikertzaileek. Informazio gehiago Zientzia Kaieran.

Neurologia

Ugaztunen garuneko zelulek banaketa patroi jakin bat jarraitzen dute, zelulen zatiketa-prozesuaren ondorioz. Zehazki, ugaztunen garunetako eremu kortikaletan neuronek banaketa lognormal bat jarraitzen dutela ohartu dira zientzialariak. Hori ikusirik, adituek iradoki dute neuronen zatiketa-prozesuan sortzen den “zarata” izan daitekeela banaketa berezi horren jatorria. Gainera, garunean ez ezik, gorputzeko beste ehun batzuetan ere gerta liteke banaketa hori, ikertzaileen esanetan. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran: Neuronek duten banaketa berezia azaleratu dute.

Alzheimerrean neuronak nola hiltzen diren azaltzeko mekanismo bat argitu du nazioarteko ikertzaile-talde batek, tartean, Achucarro zentroko Amaia Arranz Mendiguren ikertzailea dagoelarik. Saguen eta gizakien neuronak txertatu dituzte amiloide-plakak zituzten sagu-ereduetan, eta ikusi dute giza neurona horiek MEG3-aren adierazpen handia dutela. Hala, MEG3k neuronen nekroptosia aktibaten duela frogatu dute. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Argitalpenak

Zientzia Kaierak ZIO bildumarekin elkarlanean eginiko atalean, Tutik ere ez dakigu. Unibertso ezezagunerako gida bat aurkeztu dute. Jorge Cham komikilariak eta Daniel Whiteson partikula-fisikariak argitaratu zuten liburu hori 2017an, eta bertan, unibertsoari buruz ez dakigun horren guztiaren inguruan jarduten dute. Bineta umoretsuez baliatuz, azalpen zientifikoak modu dibertigarri eta errazean aurkezten dira liburu honetan.

Egileaz:

Irati Diez Virto Biologian graduatu zen UPV/EHUn eta Plentziako Itsas Estazioan (PiE-UPV/EHU) tesia egiten dabil, euskal kostaldeko zetazeoen inguruan.

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A pesar de la importancia que tienen las plantas en nuestro entorno, el conocimiento sobre ellas es escaso, convirtiéndolas en elementos que muchas veces pasan inadvertidos o que, como mucho, quedan como telón de fondo. ¿Por qué generan tan poco interés las plantas? ¿Es el color de las plantas y los paisajes casi monocromáticos los elementos que provocan esa reacción?

En el año 1999 los botánicos James H. Wandersee y Elisabeth Schussler bautizaron este fenómeno como “ceguera a las plantas” o «ceguera vegetal» y, desde entonces, varias investigaciones han intentado entender las razones del mismo.

Entre los motivos que explicarían la ceguera a las plantas se mencionan los factores biológicos y socioculturales. El ser humano cuenta con un sistema visual que no se siente cómodo al no poder fijar la mirada en un punto concreto de un paisaje que, a primera vista, puede parecer monótono. Además, el sistema visual y el cerebro humano habrían evolucionado para detectar con más facilidad a los animales que a las plantas.

La ceguera a las plantas tiene consecuencias y por ejemplo, como muestra el estudio realizado por la Universidad del País Vasco y Aranzadi, mientras hoy en día los y las jóvenes son capaces de nombrar 10 animales, solo el 7% es capaz de nombrar 10 plantas.

La investigadora Ainara Achurra habló sobre este fenómeno en la charla “La ceguera a las plantas: un fenómeno que sufrimos la mayoría” dentro del ciclo Bidebarrieta Científica organizado por la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco y la Biblioteca Bidebarrieta.

Ainara Achurra es doctora en Biología y profesora en la Facultad de Educación y Deporte de la Universidad del País Vasco en Vitoria-Gasteiz.

Edición realizada por César Tomé López

El artículo La ceguera a las plantas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Iturria: johns Hopkins University

Adimen artifizialarena botilarena bezalakoa da oraingoz. Juan F. Trillok erdi beteta ikustea aukeratzen du: AI: So far, so good

Isurketak jaitsi behar badira eta gizaki guztiok jan nahi badugu, argi dago nekazaritza-teknologia hobetu behar dela: Agricultural technology for net negative greenhouse gas emissions

Hizkuntza gutxituak babesteko nahikoa argudio badaude, baina, batzuetan, horrek talka egiten du pertsonentzat onuragarria dena egitearekin: Protecting endangered languages feels right, but does it really help people?, Dave Sayers.

Litekeena da magnonikari buruz entzun ez izana. Beno, bada, giro-tenperaturan material magnonikoak lortzen badituzte, baliteke zure hurrengo ordenagailua, garestia, magnonikoa izatea. Milestone in the quest for THz magnonic devices working at room temperature.

 

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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El glaciar de Aneto, aunque se considera un glaciar muy pequeño, es el glaciar más grande de los Pirineos y también el más grande del sur de Europa. Sin embargo, el cambio climático ha acelerado su desaparición, al igual que en el resto de los glaciares de la cordillera. La evolución de las técnicas de teledetección de corto alcance posibilita observar la superficie del glaciar con un nivel de detalle muy alto, lo que permite la comparación entre la superficie del glaciar de diferentes años y la evaluación de sus cambios.

Glaciar del Aneto y vista de la Cresta de los Portillones desde la cima en 2007. Fuente: Faras / Wikimedia Commons

Los glaciares de montaña son excelentes indicadores de la variabilidad y el cambio climático porque su evolución depende del equilibrio entre la acumulación de nieve durante el período frío y la fusión de hielo y nieve durante la estación más cálida. El glaciar del Aneto es uno de los glaciares más meridionales de Europa y, a pesar de ser un glaciar muy pequeño (<0,5 km2), es el más grande de los Pirineos.

Un reciente estudio liderado por el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE-CSIC) ha encontrado que, para el periodo 1981-2022, la superficie del glaciar de Aneto ha disminuido un 64,7 % (de 135,7 ha (1,36 km2) a 48,1 ha (0,48 km2)), y su frente ha pasado de 2.828 a 3.026 metros.

El objetivo del estudio era analizar la evolución reciente del glaciar más grande y alto de los Pirineos utilizando el conjunto de datos temporales más largo de pérdida de espesor de los glaciares en los Pirineos. Además, el trabajo ha permitido evaluar el impacto de una única temporada extremadamente cálida y seca (2022) en la evolución de los glaciares. “Hemos realizado el estudio del glaciar de Aneto más detallado (modelos tridimensionales del glaciar de muy alta resolución) y longevo (41 años) hasta el momento. Para ello, hemos reconstruido las superficies del glaciar entre 1981 y 2022 a partir del uso de imágenes aéreas de muy alta resolución que han sido obtenidas, por un lado, por el Instituto Geográfico Nacional para el año 1981 y mediante vuelos LIDAR para el año 2011 y, por otro, por vehículos aéreos no tripulados (drones) para los años 2020, 2021 y 2022 -explica Eñaut Izagirre Estibaritz, profesor del Departamento de Geografía, Prehistoria y Arqueología de la Universidad del País Vasco y participante en la investigación-. Todo ello se complementó con una amplia campaña de georadar en el año 2020, donde a partir de la realización de diferentes transectos (más de 7 km recorridos sobre el glaciar), pudimos conocer el grosor que tenía el glaciar en ese año”.

Desaparición de los glaciares

La pérdida de superficie glaciar en los Pirineos es notable: había más de 100 glaciares en 1850, 39 en 1984, 21 en 2020 y 18 en 2022, correspondientes a una superficie de 2.060 ha (20,6 km2) en 1850, 810 ha (8,1 km2) en 1984, 232 ha (2,3 km2) en 2020 y 170 ha (1,7 km2) en 2022, lo que representa una pérdida del 92 % del área glaciar desde el final de la Pequeña Edad de Hielo.

Los investigadores midiendo el grosor del glaciar. Fuente: campusa

En el Aneto, durante los últimos 41 años, la superficie glaciar se ha reducido un 64,7 % y el espesor del hielo ha disminuido, en promedio, 30,5 m. “El espesor medio del hielo restante en el otoño de 2022 fue de 11,9 m, frente al espesor medio de 32,9, 19,2 y 15,0 m reconstruido para 1981 y 2011 y observado en 2020, respectivamente. Los resultados demuestran la crítica situación del glaciar, con una inminente segmentación en tres cuerpos de hielo más pequeños y sin evidencia de una zona de acumulación. También encontramos que la influencia de un año extremadamente caluroso y seco, como se observó en la temporada 2021-2022, conduce a una degradación drástica del glaciar, lo que representa un alto riesgo para la persistencia del glaciar de Aneto, situación que podría extenderse al resto de glaciares pirenaicos en un tiempo relativamente corto”, detallan los investigadores.

Los datos de la investigación señalan que la distribución del espesor del hielo muestra zonas alrededor de los glaciares con muy poco espesor (<2 m), por lo que esas zonas están muy cerca de desglaciarse durante los próximos veranos. Las pérdidas de superficie y espesor del glaciar de Aneto indican la situación crítica de esa masa de hielo. Se encuentra en su etapa terminal, mostrando fragmentación en cuerpos de hielo más pequeños y presencia de cubierta de derrubios en algunas áreas. “Las tasas de adelgazamiento del glaciar, que estaban en torno a 1 m por año, se han triplicado en el último año de estudio (entre 2021 y 2022), lo cual demuestra la afección de un año bastante seco y, sobre todo, extremadamente cálido como 2022 sobre la fusión de la nieve y el hielo en el glaciar de Aneto”, concluye el profesor de la UPV/EHU.

Referencia:

Vidaller, I., Izagirre, E., del Rio, L. M., Alonso-González, E., Rojas-Heredia, F., Serrano, E., Moreno, A., López-Moreno, J. I., Revuelto, J. (2023) The Aneto glacier’s (Central Pyrenees) evolution from 1981 to 2022: ice loss observed from historic aerial image photogrammetry and remote sensing techniques The Cryosphere doi: 10.5194/tc-17-3177-2023

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

El artículo Los cambios en el glaciar de Aneto se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Marta Macho

Cécile Biéler-Butticaz ingeniari elektrikoa izan zen eta XX. mende hasierako Suitza frankofonoan emakumeen karrerak sustatzeko lan egin zuen.

Cécile Butticaz Genevan jaio zen 1884ko uztailaren 2an. Eugénie Mercanton Butticaz izan zuen ama eta Constant Butticaz aita, ingeniaria Genevako industria zerbitzuetako lehen zuzendaria, 1896az geroztik.

1. irudia: Cécile Butticaz ingeniaria (1907). (Argazkia: Nitzche, Lausanne – domeinu publikoko argazkia. Iturria: Wikimedia Commons)

Bigarren mailako ikasketak amaitu ondoren (diploma bat eskuratu zuen pedagogian), Cécile Lausanako Ingeniaritza Eskolan sartu zen (Eskola Politekniko Federalaren lehengo izena). 1907an, Suitzako lehen emakumezko ingeniari elektriko bihurtu zen. Europako lehen emakumezko ingeniarietako bat ere izan zen; Rita de Morais Sarmento ingeniari zibilaren gradua lortu zuen Portugalen 1894an (eta 1906an kolegiatu zen) eta haren ondoren etorri ziren Agnes Klingberg eta Betzy Meyer (Danimarka, 1897), Julie Arenholt (Danimarka, 1901) eta Alice Perry (Irlanda, 1906).

Lan ugari, aukera gutxi

Cécile Butticaz fisika laguntzailea izan zen Lausanan, eta, ondoren, bere aitarekin lan egin zuen, Constant Butticazek 1904an hiri hartan inauguratu zuen ingeniaritza aholkularitza batean.

1909an, Cécile emakumezko ingeniarien bulego bat zuzentzen hasi zen, eta proiektu hori bertan behera utzi zuen 1910ean Alfred Biéler lankidearekin ezkondu zenean. Hiru seme-alaba izan zituzten, eta haiek hezten ematen zuen denbora gehiena. Biélerrek Lötschbergeko tunelaren eraikuntzan lan egin zuen (Simplon tunelaren bigarren galerian) eta Butin zubiaren obra zuzendu zuen. Cécile Biéler-Butticazek bere senarrarekin lan egin zuen proiektu horietan, baina ez dakigu zehazki zertan aritu zen.

Familiaren egoera ekonomikoak diru sarrera berriak behar izan zituen garaian, matematikako irakasle aritu zen hezkuntza pribatuan Lausanan eta Genevan.

Invarra haren azterlanaren eta ikerketaren erdigune gisa

1929an Fisika Zientzietako doktoretza lortu zuen Genevako Unibertsitatean, Charles-Eugène Guyek fisikariak gainbegiratuta (1866-1942). Bere tesiaren izenburua honakoa zen: Recherches sur l’influence de l’écrouissage et du recuit sur quelques propriétés mécaniques et magnétiques de minces fils d’invar en fonction de la température (Mailukatzeak eta suberaketak, tenperaturaren arabera, invar-hari finen propietate mekaniko eta magnetiko batzuetan duten eraginari buruzko ikerketa). Haren memoriako objektua, invarra, Suitzako fisikari Charles Édouard Guillaume (1861-1938) 1896an asmatutako aleazio bat da, doitasunezko piezen (erlojuak, fisikako aparatuak, motorren balbulak, eta abar) eta luzera neurtzeko tresnen (topografian erabiltzen direnak) fabrikazioan oso erabilia. Guillaumek Fisikako Nobel saria jaso zuen 1920an «fisikako zehaztasunaren neurketari buruz egindako ekarpenak aitortzeko, altzairu-nikel aleazioetan anomaliak aurkitu zituelako», hau da, zehazki invarra asmatu izanagatik.

Hezkuntzarekin eta emakumeei laguntzearekin konprometitua

1949an, Biéler-Butticazek Lausanako Soroptimist kluba sortu zuen beste batzuekin batera, gaur egun ehun herrialdetan baino gehiagotan existitzen den emakume profesionalen elkartea; hezkuntzaren eta ahalduntzearen bidez nesken eta emakumeen aukera berdintasuna bermatzea du helburu. Hainbat mugimendu eta elkartetan ere aktiboa izan zen.

Cécile Biéler-Butticazek haurrentzako liburuak ere idatzi zituen Marie Rie Cramer ilustratzailearekin elkarlanean (1887-1977). Hezkuntza testuak eta kronikak idatzi zituen, askotan gai zientifikoei buruzkoak, Suitza frankofonoko hainbat egunkari eta aldizkaritan, hala nola Gazette de Lausannen.

1966ko ekainaren 1ean hil zen. 2019an, 100Elles proiektuari esker, Genevako kale bati «Rue Cécile-Biéler-Butticaz» izena jartzea proposatu zen.

2. irudia: Kalearen izena aldatzeko proposamena. (Argazkia: Suzy1919 – CC-BY-SA 4.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia Commons.

Haren biloba, Philippe Biéler, amonari eta ekimenari buruz aritu zen:

Ez zen lehenengo lerroan jartzen diren horietakoa, baina, zalantzarik gabe, oso pozik egongo zen, benetako feminista baitzen. […] Izaera handiko emakumea zen, eta haren garaiko emakumea aldi berean, eta bere lanbidearen zati handi bati uko egin zion seme-alabak hezteko.

Iturriak:

• Armand Brulhart (2004) Biéler-Butticaz, Cécile, Dictionnaire historique de la Suisse (DHS)
• Josée Plamondon, Cécile Biéler (Butticaz), Le Café des savoirs libres, 2016ko abenduaren 10a
• Sarah Scholl, Cécile Biélier-Butticaz, 100Elles
• Sylvain Muller, Genève veut offrir une rue à une «Lausannoise», 24 heures, 2020ko martxoaren 5a
• Cécile Butticaz, Wikipedia

Egileaz:

Marta Macho Stadler, (@Martamachos) UPV/EHUko Matematikako irakaslea da eta Kultura Zientifikoko Katedrak argitaratzen duen Mujeres con Ciencia blogaren editorea.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2023ko uztailaren 28an: Cécile Biéler-Butticaz, la ingeniera eléctrica que estudió el invar.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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En Coordenadas polares os hablé de mi afición por las fotografías con simetría circular. Pero no os conté toda la historia. No solo saco “fotos redondas”. Además, las “despolarizo”, por así decirlo. O, dicho de manera más precisa: utilizo un programa para mapear los píxeles de sus coordenadas polares, sobre los ejes cartesianos de una segunda imagen. Y además de eso, aplico una transformación exponencial sobre el radio, de manera que se conservan las proporciones de cada región en toda la imagen.

Pero… dicho así, creo que suena más complicado de lo que realmente es. Se entiende mucho más fácilmente con un par de imágenes. La idea es convertir la foto de la izquierda en la imagen de la derecha:

O, lo que es lo mismo (quizás con un esquema se entienda mejor):

La transformación no se logra con un truco de Photoshop, ni con un filtro de ningún tipo. Es una aplicación de código abierto llamada depolarizer.

¿Qué es depolarizer?

Depolarizer es una aplicación de R creada por Iñaki Úcar y una servidora. El proyecto nació como un pequeño código de java que escribí para poder ejecutarlo desde FIJI. Pero Iñaki lo mejoró infinitamente y añadió una interfaz gráfica para que cualquier persona lo pueda instalar, y jugar con él fácilmente. Si queréis probarlo, solo tenéis que ir al repositorio de GitHub, descargar el código, y abrir la aplicación con RStudio. Una vez la ejecutéis, deberíais ver en vuestro navegador aparece una interfaz parecida a esta:

La interfaz está construida con ayuda de la librería shiny de R. Pero el alma de la aplicación vive en este archivito de Python, depolarizer.py. Es ahí donde se puede donde la imagen de entrada se transforma en su versión “despolarizada”. En concreto, en la función “to_polar”.

Voy a intentar a explicar cómo funciona. Pero no te preocupes: no hace falta saber programar para interpretar su código. Y si se te hace bola, siempre puedes saltar hasta la siguiente sección.

¿Cómo funciona el código?

La idea es más o menos como sigue:

1- Generamos una imagen de salida (pix0), con la resolución la elegida (res0).

Una imagen, en este contexto, no es más que una matriz, una estructura donde vamos a guardar los valores RGB de los pixeles de la nueva imagen. Las coordenadas de la imagen son los índices de cada elemento de la matriz.

En adelante utilizaremos los subíndices “i” de “input” y “o” de “output” para identificar las variables referidas a la imagen de entrada y de salida respectivamente.

2- Definimos algunas variables auxiliares de utilidad.

• La resolución de la imagen de entrada es resi.
• Las variables x0 e y0 son las coordenadas de la imagen de salida normalizadas (dividimos sus valores entre la resolución de la imagen, para que vayan de 0 a 1).

Y aquí viene lo más interesante:

• Las coordenadas polares, r y Θ (angle), están definidas directamente sobre las coordenadas cartesianas de la imagen de salida, x0 e y0 . Es decir, cuando el programa “pinte” la imagen de salida (pix0), en la dirección horizontal (x0) veremos el ángulo (angle), y en la vertical (y0), veremos el radio (r).
• En el caso de r, utilizamos una transformación exponencial. Y eso por qué, os preguntaréis, pues eso se merece su propio apartado, más abajo.

3- Definimos la función de mapeo, que es una transformación de coordenadas polares a cartesianas.

Lo que hará este mapeo es lo siguiente: el programa intentará rellenar los píxeles de la imagen de salida de uno en uno. Para saber “qué pintar” en cada pixel, buscará las coordenadas del pixel correspondiente en la imagen de entrada según diga el mapa.

¿Y qué es el mapa? ¡No es más que una función! La entrada de esa función son las coordenadas del pixel que queremos rellenar en la imagen final (x0 , y0) y la salida son las coordenadas correspondientes de la imagen inicial (xi , yi).

Si escribimos este código de manera más matemática, y obviamos la resolución (resi = 1) quedaría algo así:

 

Pongamos, por ejemplo, que queremos rellenar el pixel situado en (x0 , y0) = (1/8, 0) . El programa utilizará estas coordenadas como input de las funciones mapx y mapy y encontrará las coordenadas del pixel correspondiente en la imagen de entrada. En este caso serían:

 

¿Y para qué sirve esa función exponencial?

La idea de “desenroscar” las imágenes mediante un cambio de coordenadas resulta más o menos intuitiva después de ver unos cuantos ejemplos. Pero puede que sea más difícil ver qué es lo que hace esa función exponencial sobre el radio. Quizás se entiende mejor si usamos el esquema anterior y representamos el cambio de coordenadas sin la función exponencial. El resultado sería este:

Fíjate en que todas las circunferencias de la imagen de entrada pasan a medir lo mismo en la de salida (son las líneas negras que van de izquierda a derecha). Pero, por eso mismo, el área entre las dos circunferencias más pequeñas queda mucho más “alargada” que la de la circunferencia mayor.

Mira lo que sucede, por ejemplo, con los dos “quesitos” subrayados en color negro. En la imagen de la izquierda los dos son muy parecidos: salvo por un factor de escala, tienen la misma forma. En la imagen de la derecha, en cambio, son muy distintos entre sí. La única manera de preservar las proporciones de todos los quesitos y evitar que distintos puntos de la superficie se deformen es utilizar una función exponencial, la misma que se oculta tras los sucesivos giros de la espiral maravillosa de Bernoulli.

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

El artículo Cómo editar una imagen con matemáticas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Jorge Cham komikilariak eta Daniel Whiteson partikula-fisikariak elkar harturik Tutik ere ez dakigu. Unibertso ezezagunerako gida bat liburuan (2017) ekin diote unibertsoari buruz ez dakigun hori guztia arakatzeari: kosmosaren ezagueran ditugun zulo itzelak, alegia. Gizadiak mundu fisikoari buruz duen ezagutza hutsunez beterik dago. Ez dira horiek, alabaina, hutsune txikitxo batzuk, hola-hola ez ikusi egitekoak, baizik eta izugarrizko leize hondogabeak munduaren funtzionamenduari buruzko gure ideia oinarri-oinarrizkoetan.

Irudia: Tutik ere ez dakigu. Unibertso ezezagunerako gida bat liburuaren azala. (Iturria: UPV/EHU argitalpenak)

Zientziaren azalpen jostari bezain argien lagungarri harturik infografia bitxi eta bineta umoretsuak, oraingoz eskura dauden erantzunik onenak ematen dizkigute ziurrenik inoiz bururatuko ez zitzaizkizun hainbat galderaren aurrean. Unibertsoa, hara, mukuru beterik dago itxura batean ez hanka ez buru duten gauza xelebrez. Cham eta Whitesonek, haatik, argi erakusten dute erantzuteko gai ez garen galderak ez direla interes gutxiagokoak, inondik inora ere, dagoeneko erantzuna dutenak baino.

Fisikako misteriorik handienetarako gida goitik beheraino irudiz apaindu hau, halaber da baliagarri badakizkigun baina korapilatsu diren hainbat gauzaren katramilak askatu eta argitzeko: hasi quark eta neutrinoetatik, eta uhin grabitazional eta zulo beltz lehergarrietaraino. Umore eta atsegin bizian, hor garamatzate Cham eta Whitesonek bazter jakinik eta mapa zehatzik gabeko lurraldetzat ikustera unibertsoa, oraindik ere esploragai guretzat.

“Zientziak asko daki unibertsoari buruz; benetan kitzikagarri dena, hala ere, ez dakiguna da. Eta nekez irudika liteke ezezaguna esploratzeko modu atseginago bat liburu honen orrietan murgiltzea baino.” (Sean Carroll, kosmologoa)

Jorge Cham (1976) Piled Higher and Deeper online-komiki arrakastatsuaren sortzailea da. Robotikan doktore da Stanford unibertsitatetik.

Daniel Whiteson (1975) Partikulen Fisika Esperimentaleko katedradun da Kaliforniako Unibertsitatean, eta Estatu Batuetako Fisikari Elkarteko kide. CERNeko Hadroi Talkagailu Handia erabiliz dihardu ikerlanean.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Tutik ere ez dakigu. Unibertso ezezagunerako gida bat
• Egilea: Jorge Cham eta Daniel Whiteson
• Itzultzailea: Juan Garzia Garmendia
• ISBN: 978-84-1319-347-2
• Hizkuntza: Euskara
• Urtea: 2021
• Orrialdeak: 500 or.

Iturria:

Euskara, Kultura eta Nazioartekotzearen arloko Errektoretza, UPV/EHU argitalpenak, ZIO bilduma: Tutik ere ez dakigu. Unibertso ezezagunerako gida bat

 

 

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Este verano he pasado unos días visitando la región francesa de la Provenza. Mi visita empezó en la hermosa ciudad de Aix-en-Provence, donde compré una caja de los famosos calissons.

Fotografía de mi visita a la Fundación Vasarely, en Aix-en-Provence, Francia. Fotografía: Marian Espinosa

 

Calissons

El calisson es un dulce típico de la región francesa de la Provenza, asociado especialmente con la ciudad de Aix-en-Provence. Está elaborado a partir de una pasta formada por almendras molidas y melón confitado (u otras frutas confitadas), con un glaseado blanco por encima, que se cuece a fuego lento. La forma del calisson es, más o menos, la de un rombo formado por dos triángulos equiláteros (similar a la de la forma de la caja que mostramos en la siguiente imagen).

Fotografía de una caja de calissons, con forma de rombo (como la forma de los propios calissons), que me compré en la ciudad francesa de Aix-en-Provence. Fotografía: Marian Espinosa

 

No está muy claro el origen de este dulce, que parece ser originario de Italia. Como se comenta en la correspondiente entrada de la Wikipedia (en francés), “una de sus primeras referencias se remonta al siglo XII, en un texto medieval italiano en latín que utiliza el término calisone para referirse a un pastel de almendra y harina similar al mazapán moderno”. Y existe otra referencia posterior, el texto Chronique des Vénitiens / Crónica de los venecianos (1275), del italiano Martino Canal, en la que se menciona un dulce, a base de pasta de almendras y nueces a la que se añadían diversas especias (canela y clavo), de nombre “calissons”.

Tampoco está claro cuando llegan estos dulces a la Provenza. Según algunas versiones podría haber sido importado por uno de los cocineros del príncipe francés René d’Anjou / Renato de Anjou (1409-1480), que entre otros títulos fue rey de Nápoles, Sicilia, Aragón y Mallorca. Se cuenta que durante el segundo matrimonio de Renato de Anjou con Jeanne de Laval / Juana de Laval, en 1454, el jefe de la confitería del rey sirvió algunos de estos dulces a la futura reina, que dijo entonces en provenzal “Di calin soun” (que no sé bien cómo traducir, pero para darle cierta gracia me aventuro a traducirlo como “estos son besos”). Por otra parte, en la Wikipedia se cita que el término calisson, con el significado actual, ya aparece en la Provenza en el año 1503. De hecho, la almendra, elemento principal de los calissons, se introdujo en la Provenza en el siglo XVI, por lo que es posible que la introducción del dulce en esta región sea paralela al desarrollo de la producción y comercialización de las almendras.

Fotografía de los calissons dentro de su caja, que me compré en mi reciente visita a Aix-en-Provence. Aunque como vemos la forma de estos calissons es más bien como una vesica piscis y no como un diamante formado por dos triángulos equiláteros. Fotografía: Marian Espinosa

Pero dejemos las cuestiones históricas aparte y vayamos a la cuestión matemática relacionada con estos dulces provenzales. Aunque si os animáis a prepararlos vosotros mismos, podéis encontrar la receta en muchos blogs de postres, o de recetas de cocina, en general.

Fotografía de un plato con calissons, cuya forma es la de un rombo o diamante formado por dos triángulos equiláteros, que hemos tomado de una página francesa de recetas, en la que podéis leer cómo se hacen los calissons. La página de recetas es Odelices.Demostraciones sin palabras

La primera vez que leí sobre el problema de los calissons fue en el magnífico libro Proofs without words / Demostraciones sin palabras, de Roger B. Nelsen. Este es un tema, el de las demostraciones sin palabras, al que le hemos dedicado varias entradas en el Cuaderno de Cultura Científica, entre ellas:

* Pitágoras sin palabras

* Matemáticas para ver y tocar

* Más matemáticas para ver y tocar

* Teoremas geométricos sin palabras: Viviani

* Teoremas geométricos sin palabras: Conway

* Teoremas geométricos sin palabras: Herón

* Teoremas geométricos sin palabras: Snover

Las demostraciones sin palabras, como comenta el matemático Roger B. Nelsen –autor del libro Proofs without words / Demostraciones sin Palabras (publicado por la MAA, Mathematical Association of America, en 1993) –, se fueron haciendo populares en la comunidad matemática a raíz de su publicación en las revistas de la MAA, Mathematics Magazine y The College Mathematical Journal, en las que empezaron a aparecer hacia 1975, primero como imágenes de relleno entre artículos y posteriormente como secciones fijas de las revistas. Las demostraciones sin palabras no son realmente demostraciones matemáticas en sí mismas, son más bien diagramas, esquemas o dibujos que nos ayudan a comprender por qué un teorema es cierto o que encierran la idea de la verdadera demostración matemática. Son sugerentes, atractivas y todo un ejercicio de estímulo del pensamiento.

El origen del problema de los calissons y su demostración visual, tema que nos ocupa en esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica, es el artículo The problem of calissons, de los matemáticos Guy David y Carlos Tomei, publicado en 1989 en la revista The American Mathematical Monthly (que también es una revista de la MAA, creada en 1894).

El problema de los calissons

Tomando las mismas palabras que utilizaron David y Tomei en su artículo de la revista The American Mathematical Monthly,

“Un calisson es un dulce francés con la forma de dos triángulos rectángulos pegados por uno de sus lados. Los calissons podrían guardarse en una caja con la forma de un hexágono regular, y su empaquetado sugeriría un interesante problema de combinatoria. Supongamos una caja (hexagonal) cuyos lados tienen longitud n que se llena con calissons cuyos lados tienen longitud 1. La diagonal larga de cada calisson en la caja tiene tres posibles orientaciones, como en la imagen.

Las tres posibles orientaciones de los calissons en una caja hexagonal

 

Nuestro resultado principal es que el número de calissons de cada una de las tres orientaciones es un tercio del número de calissons que entran en la caja (hexagonal).”

El problema de los calissons consiste en cómo demostrar esa afirmación, es decir, que el número de calissons de cada orientación es el mismo, un tercio del total de los calissons que entran en la caja hexagonal. Y lo hermoso de la demostración es que consiste en un argumento intuitivo y visual relacionado con el espacio tridimensional.

Los matemáticos David y Tomei, en su artículo The problem of calissons, toman una caja hexagonal cuyo lado tiene longitud 5 (es decir, n = 5), considerando que los lados del calisson son de longitud 1, que es la imagen que mostramos a continuación, con el objetivo de mostrar que hay la misma cantidad de calissons en cada una de las tres direcciones posibles.

Distribución aleatoria de los 75 calissons que entran en una caja hexagonal cuyo lado tiene longitud 5, considerando que los lados del calisson son de longitud 1, que es la considerada por los matemáticos David y Tomei en su artículo The problem of calissons

La solución consiste en rotar un poco la caja hexagonal para que un vértice quede arriba y colorear cada calisson en función de la orientación que tiene, es decir, los pintamos de tres colores distintos (por ejemplo, en el artículo se utiliza blanco, gris y negro). De esta forma, nuestra imagen de una caja hexagonal rellena con calissons (luego, una imagen esencialmente plana) se convierte en una imagen tridimensional que representa una serie de pequeños cubos apoyados entre tres paredes cuadradas perpendiculares (de tamaño 5 x 5, en el ejemplo de David y Tomei, luego con una superficie de 25 cuadrados, pero en general serán paredes cuadradas con n2 cuadrados), una abajo, otra a la derecha y una tercera a la izquierda. En esta representación tridimensional de pequeños cubos (se verán algunos ejemplos a continuación) puede verse que cada calisson es una cara visible de un pequeño cubo, de manera que todas las caras de un mismo color (que provienen de calissons con la misma orientación) miran en la misma dirección, paralelas a una de las tres paredes sobre las que se apoyan los pequeños cubos. Resulta que todas las caras de pequeños cubos (incluyendo los cuadrados de las paredes de apoyo que no se han cubierto) que miran en una misma dirección son las mismas que todos los cuadrados de la pared de apoyo, por lo tanto, 25 en este caso y n2, en general.

Veámoslo con algunos ejemplos de distribuciones de calissons en una caja hexagonal de tamaño n = 3 (como la que vemos en la siguiente imagen), por lo tanto, que se rellena con 27 dulces con forma de diamante.

Caja hexagonal, cuyo lado mide 3, siendo la medida de los lados de los calissons 1, y los 27 calissons con los que se rellena la caja

 

A continuación, vamos a rellenar la caja hexagonal (de lado 3) con los 27 calissons, de tres formas distintas y vamos a utilizar el procedimiento anterior (girar ligeramente y pintar con tres colores distintos los calissons en función de su orientación en la caja) para comprobar que en los tres casos la cantidad de calissons en cada orientación es igual a 9.

Ejemplo 1, con los calissons agrupados

Ejemplo 2

Ejemplo 3

Este argumento visual nos sirve para cualquier tamaño n de la caja hexagonal, en la que introduciremos 3n2 calissons.

En esta misma línea, la imagen que ilustraba la demostración de David y Tomei, con la distribución mostrada arriba, para una caja de tamaño 5, es la siguiente (utilizando blanco, gris y negro).

 

En consecuencia, se ha demostrado el resultado buscado.

Teorema: En todo empaquetamiento de calissons (con forma de diamante) en una caja hexagonal, la cantidad de ellos con una orientación dada es igual a la tercera parte del total de calissons que se incluyen en la caja.

Distribución de 432 calissons en una caja hexagonal de lado igual a 12, junto con su transformación en una imagen tridimensional, mediante el coloreado –blanco, gris claro y gris oscuro- de los calissons en función de su orientación, y en la que se comprueba que hay la misma cantidad de dulces en cada orientación, en concreto, 144. Imagen del blog Possibly wrong

La demostración que aparece en el artículo de David y Tomei, y que después incluye Nelsen en su libro, es una demostración sin palabras, luego visual e intuitiva, pero no una demostración matemáticamente rigurosa. Sin embargo, sí es posible dar demostraciones más matemáticas de este resultado, y de alguna generalización del mismo, para la cual, además, no es válido el razonamiento visual anterior. Para quienes estéis interesados en la misma (solo se necesita un poco de álgebra de vectores) podéis leerla en el blog Symmetry de Gábor Damásdi.

Bibliografía

1.- Roger B. Nelsen, Demostraciones sin palabras (ejercicios de pensamiento visual), Proyecto Sur, 2001.

2.- Guy David, Carlos Tomei, The problem of the Calissons, American Mathematical Monthly, vol. 96, n. 5, pp. 429-430, 1989.

3.- Gábor Damásdi, Symmetry (blog): Problem of calissons

4.- Wikipedia: Calisson

El artículo El problema de los calissons se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juan Ignacio Pérez Iglesias

Pentsatzen dut gutako askok jarduera fisikoren bat egin dugula –lana edo kirola– ekintzaren erritmoari musikarekin lagunduta. Halakorik egin ez duenak ere ikusiko zituen noizbait, ziur aski, filmen batean pertsona taldeak batera lan egiten musika piezaren baten edo kanturen baten erritmoan. Eta maila handiko atletek sarri jotzen dute musika entzutera entrenamenduetan edota proba fisikoetan. Hala egiten dutenean, neke txikiagoa sentitzen dute. Musikari eta kantuari esker, eramangarriagoa da jarduera fisikoa.

Irudia: musikari eta kantuari esker, eramangarriagoa da jarduera fisikoa. (Argazkia: Andrea Piacquadio – Domeinu publikoko irudia. Iturria: pexels.com)

Galdera da ea neke sentsazio txikiago hori musikak edo kantuak neke seinale propiozeptiboari (norberaren egoeraren hautemate sentsoriala) arreta txikiagoa jartzen laguntzen duelako ote den, edo, distrakzio efektu horretaz gain, beste efekturen bat ote dagoen neke seinale horren gainean. Fenomeno hori esperimentuen bidez aztertu da. Batetik, baldintza normaletan ariketa fisikoren bat egiten ari ziren bitartean musika entzuten ari ziren pertsonen sentsazioak eta, alderatu egin da. Bestetik, musikak neke sentsaziotik aldentzea oso zaila –ezinezkoa ez esatearren– zuten beste batzuen sentsazioak (une oro behartuta baitzeuden egiten zuten jardueraz jabetzera).

Ikertzaileek baldintza esperimental bat sortu zuten –musical agency deitu zioten– eta, horri jarraikiz, parte hartzaileek musika soinuak modulatzen zituzten gorputz mugimenduen bidez. Horretarako, musika soinuen sorrera modulatzeko balio zuten sentsoreak jarri zituzten entrenamendu makinetan. Horrela, baldintza esperimentalean (musika agentzia), parte hartzaileak musikalki mintzatu zitezkeen fitness makinan egiten zituzten mugimenduen bidez. Pertsona horiek une oro jabetzen ziren egiten zuten jardueraz, eta, beraz, suposatzen da lehen aipatutako distrakzio efektua ez zela gertatzen.

Musika agentziako taldean parte hartu zutenek akidura fisiko txikiagoa sentitu zuten musika modu pasiboan entzun zutenek baino. Eta neke sentsazio txikiago hori ez zen bat etorri ez indar txikiagoa egitearekin ez gastu metaboliko txikiagoarekin, nahiz eta azken kasu horretan bi baldintzen arteko aldea esangura estatistikoaren mugan egon. Lehen adierazi dudan bezala, diseinu esperimental horretan pertzepzio propiozeptiboa funtsezkoa da zer musika sortu erabakitzeko. Hau da, fitness makinarekin nola elkarreragin, zer mugimendu maiztasun egin edo zer indar erabili erabakitzeko orduan, neke sentsazioa funtsezko elementua da, eta, beraz, parte hartzaileak ezin dira sentsazio horretatik aldendu. Beraz, musika entzun edo sortzen den bitartean jarduera fisikoren bat egitean izaten den neke sentsaziorik txikiena ere ez da musika horrek ematen duen distrakzioagatik bakarrik gertatzen; aitzitik, efektu horrek berezko garrantzia du.

Ez dirudi erraza denik efektu hori berehalako kausa zehatz batzuei egoztea. Ikerketaren egileek iradoki dutenez, musika agentziak musika egituraren eta mugimenduen arteko sinkronizazio handiagoa ekar dezake, eta horrek mugimenduak egitea erraztu dezake, koordinazio hobeak ahalegin txikiagoa ekar dezakeelako. Halaber, baldintza horretan mugimendu bakoitza egiteko behar diren denborak iragartzeko gaitasuna handiagoa izateko aukera planteatzen dute, eta horrek propiozepzioaren garun azaleko irudikapenean nolabaiteko eragina izateko aukera, neke sentsazioa murrizten lagunduz.

Bestalde, baliteke musikak efektu lasaigarria izatea, eta horrek giharretako tentsioa txikiagoa izatea ekarriko luke, baita oxigenazio eraginkorragoa ahalbidetu ere; azken horrek egoera aktiboaren eta pasiboaren arteko gastu metabolikoaren aldea azalduko luke (eskatutako esangura estatistikoa lortu gabe, dena dela). Era berean, ez dirudi ikusitako efektua muskulu uzkurdura isotonikoen (lana sortzen dutenak) eta isometrikoen (lana sortzen ez dutenak, horma bati bultza egiten diogunean edo altxatu ezin dugun karga bat altxatzen saiatzen garenean esaterako) nekea modu desberdinean hautematen delako ematen denik. Bi uzkurdura modu horiek zeregin fisikoak egitean gertatzen dira eta izan liteke isometrikoek neke txikiagoa eragitea (dena dela gai hori esperimentalki egiaztatu zen ere, eta ez zen hala izan). Azken batean, ez dago argi zergatik sortzen duen musika agentziak neke sentsazio txikiagoa eta zergatik dakarren, agian, gastu metaboliko txikiagoa, indar bera egiten bada ere.

Musika ekoizpena (musika agentzia) erritu gehienen funtsezko alderdi bat da, baita gizakien gizarteetako jarduera neketsu askorena ere. Ez da harritzekoa jendeak, zerbait ospatzeko biltzen denean, musika eta dantza erabiltzea adierazpide gisa. Era berean, ez da harritzekoa talde lanetan aritzean, batez ere fisikoki gogorrak direnean, denek batera abestea eta, batzuetan, are musika tresnez laguntzea ere. Bada, jarduera musikalak nekea edo akidura modulatzeak eta hura murrizteak, gure bilakaeran eta giza zibilizazioaren garapenean, musika ekoizpena dakarten testuinguru batean egiten diren mota horretako jarduerak erraztuko zituen, batik bat gizarte tradizionaletan.

Erreferentzia bibliografikoa:

Fritz, Thomas Hans; Hardikar, Samyogita; Demoucron, Matthias; Niessen, Margot; Demey, Michiel; Giot, Olivier; Li, Yongming; Haynes, Jhon-Dylan; Villringer, Arno; Leman, Marc (2013). Musical agency reduces perceived exertion during strenuous physical performance. PNAS 110, 44. DOI: 10.1073/pnas.1217252110

Egileaz:

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

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Las pruebas matemáticas basadas en una técnica llamada diagonalización pueden ser implacablemente contrarias, pero ayudan a revelar los límites de los algoritmos.

Un artículo de Ben Brubaker. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

Ilustración Kristina Armitage / Quanta Magazine

Los algoritmos se han vuelto omnipresentes. Optimizan nuestros viajes, procesan pagos y coordinan el flujo del tráfico en Internet. Parece que para cada problema que puede articularse en términos matemáticos precisos, hay un algoritmo que puede resolverlo, al menos en principio.

Pero ese no es el caso: algunos problemas aparentemente simples nunca pueden resolverse algorítmicamente. El científico informático pionero Alan Turing demostró la existencia de estos problemas “incomputables” hace casi un siglo, en el mismo artículo en el que formuló el modelo matemático de computación que lanzó la informática moderna.

Turing demostró este resultado innovador utilizando una estrategia contraria a la intuición: definió un problema que simplemente rechaza todo intento de resolverlo.

«Te pregunto qué estás haciendo y luego digo: ‘No, voy a hacer algo diferente'», explica Rahul Ilango, un estudiante de posgrado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts que estudia informática teórica.

La estrategia de Turing se basa en una técnica matemática llamada diagonalización que tiene una historia ilustre. He aquí una explicación simplificada de la lógica de su prueba.

Teoría de cadenas

La diagonalización surge de un truco inteligente para resolver un problema rutinario que involucra cadenas de bits, cada uno de los cuales puede ser 0 o 1. Dada una lista de estas cadenas, todas igualmente largas, ¿se puede generar una nueva cadena que no esté en la lista?

La estrategia más sencilla es considerar cada cadena posible por turno. Supongamos que tienes cinco cadenas, cada una de cinco bits de longitud. Comienza repasando la lista en busca de 00000. Si no está, puedes parar; si está, pasa a 00001 y repite el proceso. Esto es bastante simple, pero lento para listas largas de cadenas largas.

La diagonalización es un enfoque alternativo que construye poco a poco una cadena nueva. Comienza con el primer bit de la primera cadena de la lista e inviértelo; ese será el primer bit de tu nueva cadena. Luego invierte el segundo bit de la segunda cadena y utilízalo como el segundo bit de la nueva cadena, y repite hasta llegar al final de la lista. Los bits que inviertes garantizan que la nueva cadena difiera de cada cadena de la lista original en al menos un lugar. (También forman una línea diagonal a través de la lista de cadenas, lo que da nombre a la técnica).

Ilustración: Merrill Sherman / Quanta Magazine

La diagonalización sólo necesita examinar un bit de cada cadena de la lista, por lo que suele ser mucho más rápido que otros métodos. Pero su verdadero poder reside en lo bien que se comporta con el infinito.

“Las cadenas ahora pueden ser infinitas; la lista puede ser infinita; todavía funciona”, afirma Ryan Williams, científico informático teórico del MIT.

La primera persona en aprovechar este poder fue Georg Cantor, el fundador del subcampo matemático de la teoría de conjuntos. En 1873, Cantor utilizó la diagonalización para demostrar que algunos infinitos son más grandes que otros. Seis décadas después, Turing adaptó la versión de Cantor de la diagonalización a la teoría de la computación, dándole un tono claramente a contracorriente.

El juego de la limitación [*]

Turing quería demostrar la existencia de problemas matemáticos que ningún algoritmo puede resolver, es decir, problemas con entradas y salidas bien definidas pero sin un procedimiento infalible para pasar de la entrada a la salida. Hizo que esta vaga tarea fuera más manejable al centrarse exclusivamente en problemas de decisión, donde la entrada puede ser cualquier cadena de ceros y unos y la salida es 0 o 1.

Determinar si un número es primo (divisible sólo por 1 y por sí mismo) es un ejemplo de un problema de decisión: dada una cadena de entrada que representa un número, la salida correcta es 1 si el número es primo y 0 si no lo es. Otro ejemplo es comprobar los programas informáticos en busca de errores de sintaxis (el equivalente a errores gramaticales). Aquí, las cadenas de entrada representan código para diferentes programas (todos los programas se pueden representar de esta manera, ya que así es como se almacenan y ejecutan en los ordenadores) y el objetivo es generar 1 si el código contiene un error de sintaxis y 0 si no lo contiene.

Un algoritmo resuelve un problema sólo si produce la salida correcta para cada entrada posible; si falla aunque sea una vez, no es un algoritmo generalista para ese problema. Normalmente, primero especificarías el problema que deseas resolver y luego intentarías encontrar un algoritmo que lo resuelva. Turing, en busca de problemas irresolubles, le dio la vuelta a esta lógica: imaginó una lista infinita de todos los algoritmos posibles y utilizó la diagonalización para construir un problema pertinaz que frustraría todos los algoritmos de la lista.

Imagina un juego amañado de ’20 preguntas’ [**], donde en lugar de comenzar con un objeto particular en mente, quien responde inventa una excusa para decir no a cada pregunta. Al final del juego, han descrito un objeto definido completamente por las cualidades que le faltan.

La prueba de diagonalización de Turing es una versión de este juego en el que las preguntas recorren la lista infinita de algoritmos posibles, preguntando repetidamente: «¿Puede este algoritmo resolver el problema que nos gustaría demostrar que es incomputable?»

«Es una especie de ‘preguntas infinitas'», comenta Williams.

Para ganar el juego Turing necesitaba elaborar un problema en el que la respuesta fuera no para cada algoritmo. Eso significaba identificar una entrada particular que hiciese que el primer algoritmo generase una respuesta incorrecta, otra entrada que hiciese que el segundo fallase, y así sucesivamente. Encontró esas entradas especiales utilizando un truco similar al que Kurt Gödel había utilizado recientemente para demostrar que afirmaciones autorreferenciales como “esta afirmación no es demostrable” significaban problemas para los fundamentos de las matemáticas.

La idea clave fue que cada algoritmo (o programa) se puede representar como una cadena de ceros y unos. Eso significa, como en el ejemplo del programa de comprobación de errores, que un algoritmo puede tomar el código de otro algoritmo como entrada. En principio, un algoritmo puede incluso tomar su propio código como entrada.

Con esta idea, podemos definir un problema no computable como el de la prueba de Turing: “Dada una cadena de entrada que representa el código de un algoritmo, genera 1 si ese algoritmo genera 0 cuando su propio código es la entrada; de lo contrario, la salida es 0”. Cada algoritmo que intente resolver este problema producirá una salida incorrecta en al menos una entrada, es decir, la entrada correspondiente a su propio código. Eso significa que este perverso problema no puede resolverse mediante ningún algoritmo.

Lo que la negación no puede hacer

Los informáticos aún no habían terminado con la diagonalización. En 1965, Juris Hartmanis y Richard Stearns adaptaron el argumento de Turing para demostrar que no todos los problemas computables son iguales: algunos son intrínsecamente más difíciles que otros. Este resultado lanzó el campo de la teoría de la complejidad computacional, que estudia la dificultad de los problemas computacionales.

Pero la teoría de la complejidad también reveló los límites del método a la contra de Turing. En 1975, Theodore Baker, John Gill y Robert Solovay demostraron que muchas cuestiones abiertas en la teoría de la complejidad nunca pueden resolverse únicamente mediante la diagonalización. La principal de ellas es el famoso problema de las clases de complejidad P y NP, que pregunta si todos los problemas con soluciones fácilmente comprobables también son fáciles de resolver con el algoritmo adecuado.

Los puntos ciegos de la diagonalización son una consecuencia directa del alto nivel de abstracción que la hace tan poderosa. La demostración de Turing no implicaba ningún problema incomputable que pudiera surgir en la práctica; en cambio, inventó un problema de ese tipo sobre la marcha. Otras pruebas de diagonalización están igualmente alejadas del mundo real, por lo que no pueden resolver cuestiones en las que los detalles del mundo real importan.

«Manejan la computación a distancia», explica Williams. «Me imagino a un tipo que se enfrenta a un virus y accede a él a través de una caja de guantes».

El fracaso de la diagonalización fue una indicación temprana de que resolver el problema de las categorías P y NP iba a ser un largo camino. Pero a pesar de sus limitaciones, la diagonalización sigue siendo una de las herramientas clave en el arsenal de los teóricos de la complejidad. En 2011, Williams lo utilizó junto con una serie de otras técnicas para demostrar que cierto modelo restringido de computación no podía resolver algunos problemas extraordinariamente difíciles, un resultado que había eludido a los investigadores durante 25 años. Estaba muy lejos de resolver el problema de las categorías P y NP, pero aun así representó un avance importante.

Si quieres demostrar que algo no es posible, no subestimes el poder de simplemente decir no.

Notas del traductor:

[*] El original en inglés “The limitation game” es un juego de palabras con el título de la película “The Imitation Game” basada en aspectos de la vida y obra de Alan Turing.

[**] En el juego tradicional de ’20 preguntas’ la persona que responde (la “respondedora”) elige algo que las demás jugadoras, las «interrogadoras», deben adivinar. Se turnan para hacer una pregunta a la que la respondedora debe responder «sí» o «no». Ejemplos de preguntas podrían ser: «¿Es más grande que un móvil?», «¿Está vivo?» y, finalmente, «¿Es este bolígrafo?». No se permite mentir. Si una interrogadora adivina la respuesta correcta, gana y se convierte en la respondedora en la siguiente ronda. Si se hacen 20 preguntas sin una respuesta correcta, entonces la respondedora gana y vuelve a ser la persona que responde en otra ronda.

 

El artículo original, Alan Turing and the Power of Negative Thinking, se publicó el 5 de septiembre de 2023 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo Alan Turing y el poder del pensamiento negativo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

Ugaztunen garunean dauden zelulak banaketa patroi jakin baten araberakoa dela aurkitu du ikertzaile talde batek. Arrazoia argitzeko moduan egon ez badira ere, zelulen biderketa prozesuaren ondorio izan zitekeela iradoki dute.

Sarritan errepikatu izan da kanpo espazioa ez dela, inondik inora, esploratzeke daukagun lurralde bakarra, eta ozeanoena ere badela, hein handi batean, apenas urratu gabe daukagun eremu erraldoi bezain gertukoa. Hala da, zentzu batean. Baina gero eta gehiago dira apustua maila bat igotzen dutenak: hauek azpimarratzen dute gertuago daukagula oraindik ere are ezezagunagoa zaigun espazio zabal eta handi bat: geure garuna bera.

1. irudia: ugaztunen burmuinetako area kortikaletan dauden neuronen dentsitatea patroi jakin baten araberakoa dela aurkitu dute. (Irudia: Aitor Morales-Gregorio)

Behin baino gehiagotan aipatu dugu garunaren mapa bat osatzeak suposatzen duen erronka. Eta, mapa horretara iritsita ere, hori eskura izateak ez du bermatuko, inondik inora, lurralde ezezagun honen barruan gertatzen dena ulertuko dugunik. Gauzak hala izanik, nekez ulertuko dugu gizakia bere benetako arimaren motorra ulertu gabe. Zentzu honetan, beste eremu askotan bezala, arazoa ez da soilik zer ez dakigun, ez dakigula ez dakigun hori baizik.

Azken paradoxa honen adibide xumea dakargu oraingoan. Zientzialari talde batek hainbat ugaztunen garunetan neuronen banaketa nolakoa den ikertzeari ekin dio, eta konturatu da horien banaketa patroi jakin baten araberakoa dela. Zehazki, ugaztunen garunetako eremu kortikaletan neuronen dentsitatearen banaketa nola antolatzen den aurkitu dute: banaketa lognormal baten arabera izaten da. Ikasitakoa Cerebral Cortex aldizkarian argitaratutako zientzia artikulu batean aurkeztu dute.

Ikerketa egiteko, aurretik argitaratutako datuetan oinarritu dira. Garunetako lagin histologikoetan abiatuta, datuek adierazten dute garunaren toki bakoitzean zenbat neurona dauden. Behin hauek jasota eta bateratuta, horien analisi estatistikoa egin dute. Zazpi ugaztun espezieren inguruan publiko diren bederatzi datu basetan abiatu dira azterketa osatzeko. Horietatik gehienak primateak dira: sagua, titia, makakoa, galagoa, tximino hontza (Aotus nancymaae), babuinoa eta gizakia.

Prentsa ohar batean azaldu dutenez, banaketa lognormalek banaketa asimetriko positiboa dute: eskumako errenkada luzeagoa da ezkerreko errenkadaren aldean, banaketa mota honetan aldagaiek balore handiak hartzeko joera dutelako.

“Banaketa estatistiko batean, normalean erdian batez besteko bat dago, eta, inguruan, gehiago edo gutxiago”, azaldu du Forschungszentrum Jülich ikerketa zentroko neurozientzialari konputazional Aitor Morales-Gregoriok. “Alabaina, aztertu ditugun garunen kasuan, ez da horrela izaten: batez besteko bat ematen da, baina balio asko oso altuak dira. Horrek sortzen du buztan luze baten itxura hartzen duen banaketa mota bat”.

Aldagai independente asko batzen direnean banaketa normalak sortzen diren modu berean, aldagai independente asko biderkatzen direnean sortzen dira naturan banaketa lognormalak. Horrek eraman ditu ikertzaileak pentsatzera zelulen biderketan egon daitekeela orain ikusitako banaketa honen abiapuntua. “Jakina denez, organismoak hazten direnean, eta zelula diren heinean, neuronak biderketa prozesu baten bitartez sortzen dira. Prozesu horrek badu, nolabait esateko, zarata apur bat, eta hortik abiatu zitekeen banaketa berezi hau”, iradoki du Morales-Gregoriok.

2. irudia: zientzia artikuluan aztertutako datu gehienak primateenak izan dira. Besteak beste, makako baten garun laginez baliatu dira. (Irudia: Aitor Morales-Gregorio)

Banaketa berezi hau unibertsala izan daiteke, ala soilik ugaztunetan gertatzen al da? “Ez dakigu. Guk momentuz soilik ugaztunetako kortexa aztertu dugu; ugaztunetan baino ez dago, hain justu, garunaren zati hau. Ikusteko dago, beraz, bestelako garunetan banaketa hau ere ematen ote den”. Jatorri hau izatekotan, litekeena da animalia guztietan gertatzea. Are gehiago, gerta liteke ere gorputzaren beste toki batzuetako ehunetan ere gertatzea, baina hori etorkizuneko ikerketek argitu beharko dute. Espezie desberdinetan aurkitu dutenez, susmoa dute banaketa honek nolabaiteko “abantaila konputazionala” izan dezakeela.

Zientzialariek babestu dutenez, aurkikuntza honen aplikazioetako bat konektibitateari buruzko ikerketa berrietara bideratu daiteke. Izan ere, neuronen banaketaren araberakoa izan daiteke hau. Kasurako, sinapsia konstantea izatekotan, ezinbestean neurona dentsitate txikiagoa dagoen eremuetan neurona bakoitzak sinapsi gehiago izan beharko lituzke.

Besteak beste, bereziki garrantzitsua izan daiteke hardware neuromorfikoaren garapenerako. Jakina da gaur egun dauden ordenagailuek ez dutela lan egiten gure garunak egiten duen moduan, baina zenbait proiektutan garunaren funtzionamendua imitatzen saiatzen ari dira. Arrazoietako bat garuna beste ezein ordenagailu baino askoz efizienteagoa dela. “Ahalegin horretan, garrantzitsua izango da jakitea zelan konektatu ahal diren nodo desberdinak sarean”, azpimarratu du neurozientzialari konputazionalak.

Gaia ezagutzen ez dugunontzat, eman lezake garunean zehar neuronen banaketa uniformea dela, baina hau ez da horrela, inondik inora, Morales-Gregoriok berak argitu duenez. “Adibide bat jartzearren, atzeko aldean dagoen kortex bisualean milimetro kubo bakoitzeko ehun mila neurona inguru egongo dira. Aldiz, kortex motorrean hogeita hamar mila daude”.

Hortaz, orain eskuratutako ezagutza garuna ulertzeko baliogarria izango dela uste du zientzialariak. Dena dela, norabide horretan oraindik dagoen lana eskerga da.
“Ordenagailuak asmatu zirenean, pentsatzen zen hamarkada baten bueltan erreplikatu ahalko zela garuna ordenagailu baten barruan, baina beti atzeratu izan den kontua da, bidean aurrera egin ahala konplexutasun maila gehiago ateratzen direlako. Adibideetako bat da orain argitu dugun banaketa estatistiko berri hau”, babestu du Morales-Gregoriok. “Baina horrek ez du esan nahi, noski, erronka horretan ahalegindu behar ez garenik”.

Erreferentzia bibliografikoa:

Morales-Gregorio, Aitor; van Meegen, Alexander; van Albada, Sacha J. (2023). Ubiquitous lognormal distribution of neuron densities in mammalian cerebral cortex. Cerebral Cortex, Volume 33, Issue 16, Pages 9439–9449. DOI:  10.1093/cercor/bhad160.

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Nuestro planeta tiene una gran diversidad mineralógica. Tanta que hasta el momento hay reconocidas casi siete mil especies minerales y una de las preguntas que a menudo nos surgen cuando estudiamos otros planetas es: ¿Habrá un número similar en otros planetas o cuerpos del Sistema Solar? ¿O quizás es la Tierra un caso extremo dentro del mundo de los minerales?

Pero antes de continuar, ¿tenemos claro qué es un mineral? Llamamos minerales a sustancias sólidas, que tienen una composición química definida, de origen natural y con una estructura cristalina ordenada. Aunque esta definición nos pueda parecer un poco laxa, lo cierto es que en las últimas dos décadas sigue habiendo algo de debate, ya que se sigue discutiendo si los compuestos orgánicos -los de origen biológico o los que aparecen de manera espontánea- se deben considerar minerales.

La cámara WATSON del Perseverance toma una imagen de cerca de una roca en Marte de la que posteriormente realizará análisis para conocer su composición. En la imagen se pueden ver distintos minerales, entre ellos uno traslúcido que ha llamado la atención de los científicos. Imagen cortesía de NASA/JPL-Caltech.

Para los geólogos, los minerales son más que una curiosidad o un elemento de coleccionista, ya que nos pueden ayudar a conocer aquellos procesos que han tenido lugar en los planetas a lo largo de los 4500 millones de historia. Muy probablemente los planetas terrestres, de Mercurio a Marte, tuvieron una evolución mineralógica muy similar durante su infancia, pero que poco a poco fue divergiendo debido a las particularidades de cada uno.

Los planetas interiores partíamos con una serie de elementos y minerales similares por nuestra posición en el disco protoplanetario a partir del cual nos formamos. Una vez acabaron todos los procesos que dieron lugar a la formación de los planetas, muy probablemente los primeros minerales existentes en estos cuatro planetas podrían haber sido muy similares en número y composición, ya que se habrían formado a partir de la cristalización del océano de magma existente en estas primeras etapas de infancia planetaria.

Pero tras esa etapa comenzó un proceso evolutivo que nos ha hecho muy diferentes: la presencia o no de atmósfera, de una tectónica de placas o la aparición de la vida son algunos de los eventos que han podido marcar la mayor o menor diversidad mineral de los planetas.

Y aquí viene el segundo término que quería introducir en el artículo de hoy: los modos paragenéticos. Esta palabra engloba los procesos a partir los minerales se forman, es decir, como un conjunto de átomos en forma sólida o líquida son capaces de reconfigurarse dando lugar a una o más formas minerales. Estos modos son una gran cantidad de procesos naturales que llevan a la formación de nuevos minerales.

Imagen de microscopio electrónico de un meteorito marciano donde podemos ver algunos de los minerales anotados. Imagen cortesía de la NASA.

Algunos ejemplos de los modos paragenéticos son la formación a partir de un gas o un líquido -por condensación, precipitación…-, transformaciones físicas a partir de eventos como la caída de rayos, impactos de meteoritos o fenómenos de metamorfismo regional, interacción del agua y las rocas o incluso la formación de minerales por efecto de la vida, como las biomineralizaciones-.

Marte es uno de los planetas que mejor conocemos debido a dos cuestiones principalmente: la primera de ellas son las misiones espaciales con capacidad de observación y análisis que nos han permitido conocer los minerales de su superficie, incluso desde la órbita, sin contacto. La segunda, gracias a los meteoritos que han caído a nuestro planeta y cuyo estudio podemos hacer con mucho detalle en los laboratorios terrestres. A pesar de esto, solo se han podido identificar un total de 161 minerales.

Una nueva investigación (Hazen et al. (2023)) sugiere que esta ausencia de minerales se podría deber a la existencia de un menor número de modos paragenéticos en Marte que los que hay en la Tierra… ¿Por qué? Pues porque nuestro planeta es algo especial con respecto al resto, al menos por lo que sabemos de momento.

Patrón de difracción de rayos X capturado por el Curiosity en Marte. Gracias a instrumentos como el que permite tomar esta imagen, podemos conocer la composición de las rocas y el suelo de Marte con misiones de superficie. Imagen cortesía de NASA/JPL-Caltech.

En primer lugar, las interacciones entre los fluidos -como el agua- y las rocas en nuestro planeta tiene una mayor escala que en Marte gracias a la tectónica de placas, que a través de la subducción y de los procesos de fracturación de las rocas hace que nuestro planeta sea más permeable a este tipo de interacciones.

También la existencia de un metamorfismo de altas presiones como el que ocurre durante procesos de colisión continental algo que solo puede ocurrir bajo el régimen de tectónica de placas y, por supuesto, el efecto de la vida en la generación de minerales.

Estos tres procesos de los que hemos hablado podrían ser, según los autores del artículo, los responsables del 80% de la diversidad mineral de nuestro planeta, y precisamente estos modos paragenéticos son de momento exclusivos en la Tierra o podrían tener un ámbito mucho más restringido en el resto de los planetas.

¿Quiere esto decir que en Marte solo existen 161 minerales? No, todavía podrían existir más, ya que apenas hemos podido arañar la superficie y podríamos estar perdiéndonos los minerales existentes en zonas más profundas o inaccesibles debido a procesos hidrotermales o a fenómenos de metamorfismo de contacto, como el que podría haberse dado en las zonas volcánicas, pero a pesar de esto los investigadores sugieren que el número de minerales seguiría siendo un orden de magnitud inferior que en la Tierra.

No cabe la menor duda que los minerales pueden ayudarnos a comprender mejor la historia de los planetas y otros cuerpos, pero todavía nos queda por recorrer un largo camino hasta que podamos estudiar con detalle la composición de estos. Solo entonces podremos decir… ¿realmente somos tan diferentes?

Referencia:

Hazen, R. M., Downs, R. T., Morrison, S. M., Tutolo, B. M., Blake, D. F., Bristow, T. F., Chipera, S. J., McSween, H. Y., Ming, D., Morris, R. V., Rampe, E. B., Thorpe, M. T., Treiman, A. H., Tu, V. M., & Vaniman, D. T. (2023). On the diversity and formation modes of martian minerals. Journal of Geophysical Research: Planets, 128(9). doi: 10.1029/2023je007865

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

El artículo La diversidad mineral en Marte se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Modelatze lan berri batek iradokitzen du zergatik den natura anitzagoa nitxoetan oinarritutako teoria ekologikoak iragartzen duena baino.

Duela lau hamarkada baino gehiago, landa ekologoek Panamako Barro Colorado uhartean dagoen baso lurzati bateko zuhaitzen aniztasuna kuantifikatzea proposatu zuten. Planetan gehien aztertutako baso eremuetako bat da. Zentimetro batetik gorako diametroa zuen enbor bakoitza hasi ziren kontatzen. Espezieak identifikatu, enborrak neurtu eta ale bakoitzaren biomasa kalkulatu zuten. Zuhaitzetan eskailerak jarri zituzten, zuhaitz gazteak aztertu zituzten, eta dena kalkulu orri gero eta handiagoetan erregistratu zuten.

1. irudia: modelatze lan berri batek iradokitzen du zergatik den natura anitzagoa nitxoetan oinarritutako teoria ekologikoak iragartzen duena baino. (Iluztrazioa: Allison Li. Iturria: Quanta Magazine)

Urtez urte metatzen ziren datuak behatzen zituzten bitartean, zerbait arraroa nabaritzen hasi ziren. 300 zuhaitz espezie baino gehiago izanik, harrigarria zen 15 kilometro koadroko uharte txiki hartako zuhaitz dibertsitatea. Baina espezietik espezierako zuhaitz banaketa ere oso desorekatuta zegoen, zuhaitz gehienak espezie gutxi batzuetakoak baitziren.

Lehen azterketa horietatik, gainkargatutako eta desberdintasun handiko eredu hori behin eta berriz ikusi da mundu osoko ekosistemetan, bereziki oihan tropikaletan. Kaliforniako Unibertsitateko (Los Angeles ) Stephen Hubbell ekologoaren arabera (Barro Coloradoko neurketa taldean parte hartu zuen), Amazonaseko zuhaitz espezieen % 2 baino gutxiago zuhaitz ale guztien erdiak dira, hau da, espezieen % 98 ez dira oso ohikoak.

Hain biodibertsitate handia izatea ekologiaren teoria garrantzitsu batek egindako iragarpenen aurka doa; izan ere, teoria horrek dio ekosistema egonkor batean nitxo edo rol bakoitza espezie bakar batek hartu behar duela. Nitxoen teoriak iradokitzen du ez dagoela nahikoa nitxorik ekologoek behatutako espezie guztiak modu egonkorrean existitzeko. Antzeko espezieen arteko nitxoengatiko lehiak ohikoak ez diren espezieak desagertzera eraman beharko zituen.

Nature aldizkariko modelatze ekologikoari buruzko artikulu berri batek, Illinoiseko Unibertsitateko (Urbana-Champaign) James O’Dwyer eta Kenneth Jops-enak, desadostasun horren zati bat behintzat azaltzen du. Ohartu dira itxuraz aurrez aurre lehiakide izan beharko luketen espezieek ekosistema bat parteka dezaketela, baldin eta haien bizi historien xehetasunak, hala nola bizialdia eta ondorengo kopurua, modu egokian lerrokatzen badira. Era berean, haien lanak azaltzen du ekologiak modelatzeko modu arrakastatsuenetako bat zergatik iristen den askotan emaitza zehatzetara, nahiz eta organismoen funtzionamenduari buruz dakigun ia guztia alde batera uzten duen.

2. irudia: Illinoiseko Unibertsitateko James O’Dwyer landare biologoak (Urbana-Champaign) ulertu nahi zuen ekologiaren teoria neutralean oinarritutako ereduek nola erreproduzitu ditzaketen hain ondo biodibertsitatearen eredu naturalak, espezieak nola bizi diren eta nola elkarreragiten duten kontuan hartu gabe. (Iturria: Illinoiseko Unibertsitatea / Michelle Hassel)

2001ean, Barro Colorado uharteko biodibertsitate paradoxikoki handiak inspiratu zuen Hubbell ekologiaren teoria neutral iraultzailea proposatzeko. Ekologia tradizionalaren teoriak espezieen arteko nitxoengatiko lehia azpimarratzen zuen. Baina Hubbellek adierazi zuen posible zela espezieek ekuazio horretan axola ez izatea; izan ere, aleak beren espezieko kideekin ere lehiatzen baitira baliabideak lortzeko. Ekosistemetako dibertsitate ereduak, neurri handi batean, ausazko prozesuen ondorio izan daitezkeela iradoki zuen.

Biodibertsitateaz arduratzen zen teoria baterako, Hubbell-en teoria neutrala ez zen nahikoa. Ez zituen aintzat hartu bizi itxaropenen aldakuntzak, nutrizio berezitasunak eta espezie bat bestetik bereizten dituen beste xehetasun batzuk. Teorian oinarritutako ereduetan, ekosistema teoriko bateko ale guztiak berdin-berdinak dira. Behin denbora zenbatzen hasiz gero, ekosistemak bilakaera estokastikoa izaten du, eta aleak ausaz lehiatzen dira elkarren artean eta ausaz ordezkatzen dute elkar. Teoria ez zetorren bat espezieetan oinarritutako ekologiaren ikuspegiekin inondik inora, eta eztabaida sutsua eragin zuen ekologoen artean, intuizioaren oso kontrakoa zirudielako.

Hala ere, harrigarriki, eredu neutraletan ausazko ibilbideek aurrera egin ahala, Hubbellek eta lankideek Barro Colorado uharteko datuetan ikusi zutenaren eta beste batzuek beste leku batzuetan ikusi dutenaren funtsezko ezaugarriak errepikatzen ziren. Ia era gaiztoan ezberdintasunik antzematen ez duen eredu honetan, mundu errealaren izpiak daude.

Modeloen eta errealitatearen arteko tentsio hori luzaroan interesatu izan zaio O’Dwyerri. Zergatik funtzionatzen zuen hain ondo teoria neutralak? Ba al zegoen espezieek nola funtzionatzen duten jakiteko modurik, are errealistagoak diruditen emaitzak lortzeko?

3. irudia: O’Dwyerren laborategian graduondoko ikasle gisa sartu aurretik, Kenneth Jopsek honakoa aztertu zuen: zein modutan erabil zitezkeen bizi historiak, landare espezieek desagertzearekiko zuten zaurgarritasuna iragartzeko. (Argazkia: Hannah Scharf doktorea)

Eredu neutralak erakargarriak izatea eragiten duen gauzetako bat da, O’Dwyerren arabera, izaki bizidun askoren artean unibertsaltasun handiak daudela. Animalia espezieak berdinak ez badira ere, zirkulazio sistemari dagokionez oso antzekoak dira. Fisiologiari lotutako zenbaki berak sortzen dira behin eta berriz animalietan eta landareetan, eta, agian, haien bilakaeraren historia partekatuaren mugak islatzen dituzte. Kleiber-en legea deritzon printzipioaren arabera, adibidez, animalia baten tasa metabolikoa, eskuarki, bere tamainarekin batera handitzen da, potentzien lege bat bezala eskalatuz; potentzien lege bera, espeziea dena delakoa izanda ere. (Hainbat teoria eskaini dira Kleiberren legearen egiazkotasuna frogatzeko, baina erantzuna eztabaidan dago oraindik).

Azpiko ordenaren ezaugarri horiek kontuan hartuta, O’Dwyerrek aztertu nahi izan zuen ea organismoen bizimoduari buruzko xehetasun batzuek beste batzuek baino garrantzi handiagoa duten, espezieek denbora ebolutiboan lehiatzeko eta bizirauteko izango duten arrakasta zehazteko orduan. Begira diezaiogun berriz metabolismoari: ekosistema bat bere biztanleen metabolismoen adierazpen gisa ikus badaiteke, orduan, organismoen tamainak zenbaki berezi eta esanguratsuak dira. Ale baten tamaina erabilgarriagoa izan daiteke denboran zehar bere patua modelatzeko, bere dietari edo espezie identitateari buruzko beste edozein xehetasun baino.

O’Dwyerrek aztertu nahi izan zuen ea faktore erabakigarri eta pribilegiatu horietako bat bizi historiak bil zezakeen; kontzeptu horrek espezieen estatistikak konbinatzen ditu, hala nola ondorengoen batez besteko kopurua, sexu heldutasunera arteko denbora eta bizi itxaropena. Irudikatu 50 landare aleko lurzati bat. Nork bere bizi itxaropena du, baita bere ugalketa patroia ere. Hiru hilabete igaro ondoren, landare batek 100 hazi ekoitzi ditzake, eta antzeko beste batek 88. Baliteke hazien % 80 ernamuintzea, eta hurrengo belaunaldia sortzea, ziklo horren bertsio propiotik pasatuko dena. Espezie baten barruan ere, landare aleen kopurua aldatu egingo da, batzuetan gutxi, beste batzuetan asko: zarata demografiko deritzo fenomeno horri. Aldakuntza hori ausazkoa bada, Hubbellen teoria neutralaren moduan, zer patroi sortuko dira hurrengo belaunaldietan?

O’Dwyerrek bazekien hori aztertzen lagun ziezaiokeen norbait aurkitu zuela, Jops bere laborategira batu zenean graduondoko ikasle gisa. Jopsek aldez aurretik aztertu zuen ea bizi historiak erabiltzen zituzten ereduek iragarri zezaketen landare zaurgarri batek biziraungo zuen ala desagertzear egongo zen. Elkarrekin hasi ziren matematikak egiten, bizi historiak lehiarekin topo egiten duenean gertatzen dena deskribatzeko.

Jops eta O’Dwyerren ereduan, eredu neutraletan bezala, garrantzitsua da estokastizitatea, hau da, ausazko faktoreek espezieen arteko interakzio deterministetan duten eragina. Espezieen bizi historiek, ordea, ausazkotasun horren ondorioak handitu edo murriztu ditzakete. “Bizi historia lente moduko bat da, eta haren bidez funtzionatzen du zarata demografikoak”, azaldu du O’Dwyerrek.

Ikertzaileek ahalbidetu zutenean beren ereduak denboran aurrera egitea, simulatutako ale bakoitza probatuta, espezie batzuek aldi luzeetan elkarren ondoan jarrai zezaketela ikusi zuten, baliabide berengatik lehiatu arren. Azalpen baten bila zenbakietan sakontzean, Jopsek eta O’Dwyerrek aurkitu zuten populazioaren benetako tamaina izeneko termino konplexu bat baliagarria izan zitekeela espezieen artean egon zitekeen osagarritasun mota bat deskribatzeko. Erakusten zuenez, espezie batek bere bizi zikloaren puntu batean hilkortasun handia izan zezakeen, eta hilkortasun txikia beste batean; aldi berean, espezie osagarri batek hilkortasun txikia izan zezakeen lehen puntuan eta hilkortasun handia bigarrenean. Termino hori bi espezierentzat zenbat eta antzekoagoa izan, orduan eta gertagarriagoa zen bikote bat bata bestearen ondoan bizitzea, nahiz eta eremuaren eta nutrizioarengatik lehiatu.

“Zarata demografikoa anplitude berarekin bizi izaten dute”, azaldu du O’Dwyerrek. “Hori da elkarrekin denbora luzez bizitzeko gakoa”.

4. irudia: Landare belarkara iraunkorren lau espezie hauek (erlojuaren orratzen noranzkoan, goiko ezkerraldetik: Eryngium cuneifolium, Polygonella robusta, Lechea deckertii eta Lechea cernua) Floridako komunitateetan elkarrekin bizi dira, batak bestea galzorira eraman beharrean. Ikerketa berriak aurreikusten duen bezala, lau espezieek oso antzekoak diren bizi historiak dituzte. (Iturriak: South Florida Listed Species USFWS eta Bob Peterson (goiko lerroa); Jay Horn.)

Ikertzaileek jakin nahi zuten ea antzeko patroiak gailentzen ziren mundu errealean. COMPADRE datu-basean oinarritu ziren. Datu base horretan hainbat azterketa eta iturritatik hartutako milaka landare, onddo eta bakterio espezieri buruzko xehetasunak biltzen dira, eta ikerketarako lurzati berberetan elkarrekin bizi ziren landare iraunkorretan ardaztu ziren. Ikusi zutenez, modeloak aurreikusi zuen bezala, elkarrekin bizi ziren landare espezieek oso antzeko bizi historiak zituzten: ekosistema berean bizi diren espezie bikoteek ausaz sortutakoek baino osagarriagoak izateko joera dute.

Aurkikuntzek iradokitzen dutenez, nahitaez zuzeneko lehian ez dauden espezieek modu egokian funtziona dezakete elkarrekin nitxo desberdinetara jo gabe, dio Annette Ostling-ek, Texaseko Unibertsitateko (Austin) biologiako irakasleak. “Onena da ideia horiek… nahiko desberdinak diren baina osagarriak diren espezieetara zabal daitezkeela adierazten dutela”, esan du.

William Kunin Ingalaterrako Unibertsitateko (Leeds) Ekologiako irakaslearen iritziz, artikuluak arrazoi bat iradokitzen du, mundu naturala, bere konplexutasuna gorabehera, eredu neutral baten antzekoa izan daitekeela azaltzen duena: prozesu ekologikoek elkar deuseztatzeko modu bat izan dezakete, eta, beraz, aldakortasun amaigabea dirudienak emaitza sinple bat izan dezake, «neutraltasun emergente» gisa deskribatzen duena. Hubbellek, bere aldetik, bere hasierako obra handitzea eskertzen du. “Ideia batzuk eskaintzen ditu eredu neutralak nola orokortu, nola aldatu azaltzeko, desberdintasun espezifiko batzuk gehitzeko, nola hedatu eta murriztu tokiko komunitate batean aniztasunarekin zer gertatzen den ikusteko”, esan zuen.

Hala ere, biodibertsitatea nola sortzen den eta zergatik irauten duen ulertzeko arazoaren zati bat baino ez da hau. “Ekologian, patroiaren eta prozesuaren arteko harremanarekin borrokatzen dugu. Prozesu ezberdin askok patroi bera sor dezakete”, dio Oslingek. O’Dwyerrek espero du, datozen urteetan, mundu errealari buruzko datu gehiagok ikertzaileei lagunduko dietela bereizten populazioaren benetako tamaina gai ote den koexistentzia modu sendoan azaltzeko.

Kuninek espero du artikuluak beste batzuk inspiratzea teoria neutralaren ideiekin lan egiten jarraitzeko. Eremu horretan, aleen ezaugarri bereziak luzaroan gailendu zaizkienez komunean dituztenei, teoria neutralak ekologoak sortzaile izatera behartu ditu. “Gure ohitura mentaletatik atera gintuen eta benetan garrantzitsuak diren gauzetan pentsatzera bultzatu gintuen”, adierazi du.

Hubbellek, duela urte asko ekologiari buruzko teoria neutrala planteatu zuenak, jakin nahi luke benetako basoei buruzko datu multzo zinez izugarriek bizi historiaren eta biodibertsitatearen arteko erlazioa argitzeko behar den xehetasun mota sortuko luketen. “Horixe da gertatzea espero nuen teoria neutralari buruzko eraikuntza mota”, azaldu du artikulu berriari buruz. “Baina aniztasuna benetan ulertzeko urrats txiki bat besterik ez da”.

Jatorrizko artikulua:

Veronique Greenwood (2023). The Key to Species Diversity May Be in Their Similarities, Quanta Magazine, 2023ko ekainaren 26a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Scopes

Título original: Inherit the Wind. En las adaptaciones se ha titulado como La herencia del viento o Heredarás el viento. 1960, blanco y negro, 128 minutos. Dir.: Stanley Kramer. Guion: Nedrick Young, Harold Jacob Smith, según la obra de teatro de Jerome Lawrence y Robert Edwin Lee. Música: Ernest Gold. Fotografía: Ernest Laszlo. Montaje: Frederic Knudtson. Intérpretes. Spencer Tracy, Fredric March, Gene Kelly, Dick York, Harry Morgan.

El que perturba su propia casa heredará viento, y el necio será esclavo del sabio.

Proverbios, 11: 29.

Llamar a un hombre mamífero, al parecer, era también ignorar una revelación divina. El efecto de esta doctrina sería destruir la moralidad y promover la infidelidad.

H.L. Mencken sobre el juicio Scopes, The Baltimore Evening Sun, 17 julio 1925.

 

 

En 1925, John Thomas Scopes fue juzgado por violar la ley del Estado de Tennessee que prohibía enseñar la teoría de la evolución en las escuelas públicas. El darwinismo se enfrentaba al creacionismo en una batalla judicial en la que participaron Spencer Tracy, en el papel de Henry Drummond (nombre supuesto de Clarence Darrow para el film); Fredric March en el papel de Matthew Harrison Brady (nombre supuesto para William Jennings Bryan); Gene Kelly en el papel del periodista progresista E. K. Hornbeck (nombre que en la película a H. L. Mencken); Dick York como Bertram T. Cates (nombre supuesto para John Scopes) y Claude Atkins como el reverendo fundamentalista que denuncia al profesor Cates.

Posteriormente se rodaron para televisión otras tres versiones del juicio Scopes: en 1965 con Melvyn Douglas y Ed Begley, en 1988 con Jason Robards y Kirk Douglas, y en 1999 con Jack Lemmon y George C. Scott.

Cuando Estados Unidos salió de la Primera Guerra Mundial, una nostalgia colectiva recorrió el país por la simplicidad y normalidad anterior a la guerra. En las áreas rurales, particularmente en el sur y el medio oeste, los estadounidenses recurrieron a la fe para recuperar de la estabilidad, y la religión creció en popularidad. Los fundamentalistas, que creían en una interpretación literal de la Biblia, encontraron en Darwin y la teoría de la evolución la amenaza más evidente a la verdad que estaban seguros de que solo ellos poseían. Con la evolución como enemiga, se propusieron erradicarla de su sociedad, comenzando por el sistema educativo.

Debido al excesivo calor el 20 de julio de 1925 el presidente del tribunal decidió que la sesión se trasladase al exterior del juzgado. En la imagen Bryan (de pie) interroga a Darrow (sentado a la izquierda). Fuente: Wikimedia Commons

Para 1925, varios estados del sur habían aprobado leyes que prohibían la enseñanza de la evolución. Oklahoma, Florida y Mississippi tenían esas leyes, e influían en las de Carolina del Norte y Kentucky. En Tennessee, la Ley Butler se aprobó en 1925, y aunque el gobernador no era fundamentalista, muchos de sus electores lo eran. Y la Unión Estadounidense de Libertades Civiles de Nueva York, cada vez más cautelosa, y declararon la prohibición de la evolución como una infracción de sus derechos constitucionales. Con la vista puesta en Tennessee, la ACLU se dispuso a iniciar un caso judicial para probar si era constitucional la Ley Butler.

A los pocos días de la decisión de la ACLU de poner a prueba la Ley Butler, se publicó un comunicado de prensa en un periódico de Tennessee que ofrecía apoyo legal a cualquier maestro que desafiara la ley. El 5 de mayo, varios líderes locales se reunieron y acordaron los detalles de su plan. Necesitaban un maestro para probar la ley, y lo encontraron en John T. Scopes, un profesor de ciencias y entrenador de fútbol de 24 años. Cuando se le preguntó acerca de su enseñanza de la evolución como parte de la enseñanza de la biología, Scopes respondió que lo mismo haría cualquier otro maestro.

La película se adaptó en Hollywood en 1960, cinco años después del estreno de la obra de teatro en Broadway. Entonces el Movimiento por los Derechos Civiles iniciaba sus acciones, el macartismo había terminado y el país recibía a un nuevo presidente, John F. Kennedy, que pronto sería elegido. El asunto de las leyes contra la teoría de la evolución no parecía interesar. Ese año, el New York Times publicó pocas noticias sobre el juicio de Scopes. En uno de ellos presentaron las declaraciones de un profesor de ciencias adventista del séptimo día que advirtió sobre los peligros de enseñar la evolución a los estudiantes. Sin embargo, el segundo de los dos artículos más largos sugería que la obra de teatro y su contenido ocupaban un lugar importante en la memoria del público.

La versión de Hollywood era muy diferente de la que Lawrence y Lee habían escrito para el teatro. Aunque la película era entretenida y hábil, muchos de debates de Lawrence y Lee se distorsionaron en la película de 1960.

En julio de ese año, en Dayton, Tennessee, donde se celebró el juicio a Scopes en 1925, se declaró el 21 de julio, Día del Juicio Scopes. La ciudad había aprovechado el juicio como una bendición comercial para Dayton, y en 1960 buscaba revivir el legado, trayendo más visitantes a Dayton. Donde antes había carteles que proclamaban «Lea su Biblia«, ahora, treinta y cinco años después, una pancarta decía «Bienvenido a Dayton, día del juicio de Scopes, 21 de julio«. En realidad, la ciudad había cambiado muy poco y el palacio de justicia seguía como siempre, como medio siglo atrás. Para la gente de Dayton, el juicio todavía se vivía no tanto como un conflicto cultural sino como un evento publicitario que honraba a este pequeño pueblo olvidado.

En resumen, el juicio a Scopes se convirtió en un objetivo para la lucha por las libertades civiles y en un exponente del conflicto entre la ciencia y el cristianismo fundamentalista en auge en Estados Unidos. Scopes fue declarado culpable y condenado a pagar la multa mínima de 100$. Pero, aparte del veredicto concreto, en la opinión pública vencieron los proevolucionistas. Sin embargo, como escriben Judith Grabiner y Peter Miller desde California y Ohio en 1974, los partidarios de la teoría de la evolución fallaron en la continuidad de su defensa y, por ello, los debates continúan incluso en la actualidad.

Referencias:

Grabiner, J.V. & P.D. Miller. 1974. Effects of the Scopes Trial. Was it a victory for evolutionists? Science 185: 832- 837.

Martínez-Salanova Sánchez. E. s.f. La herencia del viento. Libertad de pensamiento y tolerancia religiosa en las aulas. Cine y educación. 9 pp.

Mencken, H.L. 2007. El juicio Scopes. La acusación del fundamentalismo cristiano (The Baltimore Evening Sun 17-20 julio 1925). Letras Libres 71: 38-43.

Wikipedia. 2022. Inherit the wind (película). 22 diciembre.

Wikipedia. 2023. Scopes trial. 9 July.

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 ZientZinema 5: Los herederos del viento se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez Virto

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Irati Diez Virto Biologian graduatu zen UPV/EHUn eta Plentziako Itsas Estazioan (PiE-UPV/EHU) tesia egiten dabil, euskal kostaldeko zetazeoen inguruan.

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