Sareko iturriak

Ana Galarraga / Elhuyar Zientzia Ainhoa Iñiguez Goizuetak onartzen du Matematikak ospe txarra duela: zaila, astuna, aspergarria… Beretzat, ordea, erraza eta entretenigarria izan da beti: “Eskolan aspertzen nintzenean, adibidez, eragiketak egiten hasten nintzen. Txikitatik gustatu izan zaizkit zenbakiak, eta asko gozatzen dut gauzen atzean dauden arrazoiak edo logika ulertzen. Ulertzen eta azaltzen, gogoan baitut Matematikan zailtasunak zituzten ikaskideei laguntzen ere aritzen nintzela”.

Beraz, Matematikaz gain, irakastea ere gogoko du. Horregatik, unibertsitateko ikasketak egiteko garaia iritsi zitzaionean, zalantza izan zuen: “Matematika eta irakaskuntza ez ezik, kirola ere gustatzen zait. Eta Euskal Filologia ikastea ere pasa zitzaidan burutik. Azkenean, Matematikaren alde egin nuen”.

Hala, UPV/EHUn hasi zen ikasten, baita emaitza bikainak lortu ere. Eta hala eta guztiz ere, lehen urtea amaitutakoan, utzi egin zuen: “Erraz eta ondo nenbilen, baina duda sortu zitzaidan: hau al da guztia? Gehiago espero nuen; ez nengoen ziur, eta aukera oker egin nuela pentsatu nuen. Zerbait aplikatua probatzea erabaki nuen, eta Arkitekturan sartu nintzen. Baina ez nuen ikasturte osoa iraun”, gogoratu du.

Irudia: Ainhoa Iñiguez matematikaria.

Hurrengo ikasturtea hasteko geratzen ziren hilabeteetan au-pair Irlandara joan zen, eta, itzulitakoan, Madrilera: “Besterik gabe Aeronautikako Fakultatera joan, eta klase batzuetara sartu nintzen, entzutera. Tartean, Matematikako hirugarren mailako klasera. Ez nuen ezer ulertu, baina interesa piztu zidan. Orduan izan nuen konbentzimendu osoa Matematikako ikasketak amaitu nahi nituela”.

Horrenbestez, Matematikako ikasketetara bueltatu zen. Aurrena, urtebete egin zuen Bartzelonako Unibertsitatean, eta gero UPV/EHUra itzuli zen, amaitzera. Aitortu du, ikasketetan aurrera egin ahala, gero eta interes handiagoa zuela, “seguru asko, aukeratzen joan nintzen gaiak gustuko nituelako. Hala, bosgarren urtean benetan gozatu nuen gai batzuekin”.

Bere bidea egin nahian

Ez zitzaion hori gertatu, ordea, tesiarekin. “Bosgarren mailan, unibertsitatean lankidetza-proiektu bat egiteko aukera izan nuen. Horretan ari nintzela, doktoretza-ikasle batek aipatu zidan Oxforden izan zela egonaldi bat egiten, eta pentsatu nuen ideia ona izan zitekeela han tesia egitea. Egia esan, berez ez nuen ikertzeko grina, baina banekien, unibertsitatean irakatsi nahi banuen, bide hori egin beharra nuela. Horrela sartu nintzen, baina ez da batere erraza izan: aukeratutako problema uste baino konplexua gertatu da eta tesi-zuzendariaren gidaritza edo laguntzaren faltan beste kolaborazio batzuk bilatu behar izan ditut…”.

Dena den, tesiarekin ari zela ere, topatu zuen bere bidea egiteko modua. “Han arraunak indar handia du, eta, ni ere arraunean ibilia nintzenez, saiatu nintzen loturak bilatzen. Biomekanikaren inguruan lan egiteko gogoz nengoen, eta behin eta berriro saiatuta eta mezu elektroniko askoren ondoren, Zeelanda Berriko estatistikari baten erantzuna jaso nuen, eta hara joan nintzen. Han aritu nintzen 23 urtez azpiko Zeelanda Berriko arraun-taldekoekin lanean, azterketa biomekanikoak egiten eta haiekin batera ikasten.”

Horrek ateak zabaldu zizkion arraunketako Biomekanikan mundu mailan lider den enpresan lan egiteko, Cambridgen; eta, horrela, iaztik Espainiako Arraunketako Federazioaren Berrikuntza eta Teknologia batzordearen kide ere bada. Azaldu duenez, “horrela lortu nuen zubia egitea tesia eta kirolaren artean. Batean aljebra hutsa lantzen nuen, eta, bestean, datuen analisia”.

Tesia amaitutakoan, ordezkapen bat egin zuen Bilboko Ingeniaritza Eskolan, eta iaz Mondragon Unibertsitatean aritu zen. Alabaina, bere aurreikuspenak ez ziren ase, eta ez jarraitzea erabaki zuen. Kirol esparruan ere, Euskadi Irratian Kirol Tertulia saio bitan parte hartzeko aukera izan du pasa den uda honetan.

Aurtengo ikasturtean Bilboko Ingeniaritza fakultatean ariko da irakasle-lanetan, eta, bestetik, ikerketa-lerro berrietan barneratzen ari da, DIPCko fisikari baten eskutik. “Gogoz nengoen gai berriren batean lanean hasteko, eta aukera berriaz disfrutatzen ari naiz. Dena den irakaskuntzan disfrutatzen dut gehien, eta bien arteko oreka egokia topatzea dut helburu aurtengoan”.

Fitxa biografikoa:

Ainhoa Iñiguez Goizueta Donostian jaio zen, 1985ean. UPV/EHUn Matematikako lizentziatura amaitu ostean, 2010 urtean Oxfordeko Unibertsitatera jo zuen talde teorian tesia egitera. Aldi berean, arraunketako biomekanikan lan egiteko aukera izan du maila internazionaleko talde eta prestatzaileekin. Gaur egun Espainiako Selekzioko Berrikuntza eta Teknologia batzorde kide da. Matematika eta zientziaren dibulgazioa bultzatzeko Matematika Txokoa elkarteko lehendakaria ere bada.

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

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Elhuyar Zientzia eta Teknologia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Julian Baggini

“Ahora, imaginate a tí mismo…”. Foto cortesía de NASA/JPL/Caltech

La sed de conocimiento es uno de los más nobles apetitos de la humanidad. Nuestro deseo de saciarlo, sin embargo, a veces nos lleva a tragar falsedades embotelladas como verdad. La llamada Edad de la Información es con demasiada frecuencia una Edad de la Desinformación.

Hay tanto que no sabemos que renunciar a los expertos sería ir más allá de nuestra propia competencia. Sin embargo, no todo el que se afirma ser un experto es uno, por lo que cuando no somos expertos nosotros mismos, podemos decidir quién cuenta como experto solo con la ayuda de las opiniones de otros expertos. En otras palabras, tenemos que elegir en qué expertos confiar para decidir en qué expertos confiar.

Jean-Paul Sartre capturó la inevitable responsabilidad que esto nos impone cuando escribió en L’existentialisme est un humanisme (1945): “Si buscas consejo, por ejemplo de un sacerdote, has seleccionado a ese sacerdote; y en el fondo ya sabías, más o menos, lo que aconsejaría.”

La interpretación pesimista de esto es que el recurso a la pericia es, por tanto, una farsa. Los psicólogos han demostrado repetidamente el poder del razonamiento motivado y del sesgo de confirmación. Las personas seleccionan las autoridades que apoyan lo que ya creen. Si la opinión de la mayoría está de su parte, citarán la cantidad de pruebas que las respaldan. Si la mayoría está en contra de ellas, citarán la calidad de las pruebas que las respaldan, señalando que la verdad no es una democracia. Este es el paraíso de un escéptico: todo se puede dudar, nada es seguro, a todo se le puede dar la vuelta.

Pero puede que no todo esté perdido. No tenemos que arrojarnos a lo que René Descartes describió como un torbellino de dudas. He aquí una simple heurística de tres pasos que he denominado “El Triaje de la Verdad” que nos puede dar una forma de decidir a quién escuchar acerca de cómo es el mundo. Al igual que un sistema de triaje en la unidad de accidentes y emergencias de un hospital, está diseñado para llevarte a la persona adecuada para estado en el que te encuentras. No es infalible; no es una alternativa a pensar por ti mismo; pero al menos debería impedir que cometiésemos algunos errores evitables.

El triaje plantea tres preguntas:

· ¿Hay expertos en este campo?
· ¿Qué tipo de expertos en esta área debo elegir?
· ¿Qué experto en particular vale la pena escuchar aquí?

La primera etapa pregunta si el área es una en la que pueda existir algún tipo de pericia.. Si no eres religioso, por ejemplo, entonces ningún teólogo o sacerdote puede ser un experto en la voluntad de Dios.

Si hay la posibilidad de una pericia genuina, la segunda etapa es preguntar qué tipo de experto es fiable en ese área. En salud, por ejemplo, hay médicos con formación médica estándar, pero también herboristas, homeópatas, quiroprácticos, curanderos reiki. Si tenemos buenas razones para descartar cualquiera de estas modalidades entonces podemos descartar a cualquier practicante en concreto sin necesidad de hacerles una evaluación personal.

Una vez que hemos decidido que hay grupos de expertos en un área, la tercera etapa de triaje es preguntarnos de quiénes fiarnos en concreto. En algunos casos, esto es bastante fácil. Cualquier dentista cualificado debe ser lo suficientemente bueno, y es posible que de todos modos no podamos permitirnos ponernos quisquillosos y elegir. Cuando se trata de albañiles, sin embargo, algunos son claramente más profesionales que otros.

Las situaciones más difíciles son aquellas en las que el área admite diferencias significativas de opinión. En medicina, por ejemplo, hay un montón de pericia genuina, pero el estado incompleto de la ciencia nutricional, por ejemplo, significa que tenemos que tomar muchos consejos con un poco de escepticismo, incluyendo lo grande que debe ser ese poco.

Este triaje es un proceso iterativo en el que cambios de opinión en un nivel conducen a cambios en otros. Nuestras creencias forman complejas redes holísticas en las que las partes se apoyan mutuamente. Por ejemplo, no podemos decidir aisladamente si se puede existe la pericia en algún área determinada. Tendremos inevitablemente en cuenta las opiniones de los expertos en los que ya confiamos. Cada nueva juicio retroalimenta, alterando el siguiente.

Tal vez el principio más importante a aplicar a lo largo del triaje es la máxima del filósofo escocés del siglo XVIII David Hume: “Un hombre sabio … proporciona su creencia a las pruebas.” La confianza en los expertos siempre tiene que ser proporcionada. Si mi electricista me advierte de que tocar un cable me electrocutaría, no tengo ninguna razón para dudar de ella. Cualquier pronóstico económico, sin embargo, debe ser visto como indicador de una probabilidad en el mejor de los casos, una conjetura con cierta base en el peor.

La proporcionalidad también implica conceder solo tanta autoridad como haya dentro del área de un experto. Cuando un eminente científico opina sobre ética, por ejemplo, está excediendo su ámbito profesional. Lo mismo podría decirse de un filósofo que habla de economía, así que ten cuidado también con parte de lo que he escrito.

Este triaje nos da un procedimiento, pero no un algoritmo. No nos dispensa de la necesidad de hacer juicios, simplemente proporciona un marco para ayudarnos a hacerlo. Para seguir adecuadamente el mandato ilustrado de Immanuel Kant “Sapere aude” (Atrévete a saber), debemos fiarnos tanto de nuestro propio juicio como del el juicio de otros. No debemos confundir pensar para nosotros mismos con pensar por nosotros mismos. Tomar la opinión de los expertos en serio no es pasar la pelota. Nadie puede decidir por ti, a menos que decidas dejar que lo hagan.

Sobre el autor: Julian Baggini es escritor y el editor fundacional de The Philosophers’ Magazine.

Texto traducido y adaptado por César Tomé López a partir del original publicado por Aeon el 2 de octubre de 2017 bajo una licencia Creative Commons (CC BY-ND 4.0)

El artículo El triaje de la verdad: no aceptes la opinión de los expertos pasivamente se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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3. Estudiar más que conocer, buscar más que encontrar la verdad

Sintetizamos piel con fines médicos y para testar productos cosméticos y farmacológicos. Hasta el siglo XX los injertos se realizaban exclusivamente con piel del propio paciente (autoinjertos) o piel de donantes (aloinjertos). El testado de productos se hacía sólo in vitro o con voluntarios. En los años 80 comenzamos a dar los primeros pasos en la síntesis de piel artificial. Hoy en día tenemos impresoras 3D capaces de fabricar piel humana.

• Cómo es la piel

La piel es el órgano más extenso del cuerpo. Está formada por tres capas: epidermis, dermis e hipodermis. La parte más superficial de la epidermis es el estrato córneo, formado por unas células denominadas corneocitos. Estas células son el resultado de la transformación de células vivas en células estructurales. Este proceso de transformación se denomina queratinización, ya que los orgánulos de estas células se disuelven y su interior queda lleno de queratina.

La epidermis está compuesta por diferentes queratinocitos. No contiene ningún vaso sanguíneo, así que consigue oxígeno y nutrientes de las capas más profundas de la piel. En la parte inferior de la epidermis existe una membrana muy fina, llamada lamina basal, cuyo componente más importante es el colágeno.

Por debajo está la dermis, compuesta principalmente de fibroblastos. Esta capa contiene vasos sanguíneos, nervios, raíces de pelo y glándulas sebáceas. Debajo de la dermis se extiende una capa grasa llamada hipodermis que se adhiere firmemente a la dermis mediante fibras de colágeno.

• Las primeras pieles sintéticas

La primera piel sintética fue inventada por John F. Burke, jefe de Traumatología del Hospital General de Massachusetts, e Ioannis V. Yannas, profesor de química en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) [1]. Burke había tratado a muchas víctimas de quemaduras y se dio cuenta de la necesidad de un reemplazo de piel humana. Yannas había estado estudiando el colágeno. En la década de los 70 lograron sintetizar un biopolímero poroso utilizando fibras de colágeno y azúcares, dando como resultado algo similar a la piel. Este material, colocado sobre heridas, estimulaba la regeneración.

Burke y Yannas crearon la primera piel artificial usando polímeros de cartílago de tiburón y colágeno de piel de vaca dispuestos en una fina membrana. Esta se protege superficialmente con una capa de silicona que se comporta como una epidermis humana, permitiendo la eliminación de desechos y la permeabilidad farmacológica. A medida que la piel se iba regenerando, la piel artificial se iba absorbiendo por el cuerpo. En 1979 emplearon este material por primera vez con una paciente humana, víctima de grandes quemaduras. No sufrió rechazo, ni infecciones, y su piel se regeneró en tiempo récord [1].

A partir de los hallazgos de Burke y Yannas se desarrollaron nuevas tecnologías que utilizaban cartílago, colágeno y silicona como andamiaje y protección. Así, en 1981 se creó la piel ‘Integra’ [2] o el llamado ‘Graftskin’ [1], un equivalente de piel viva hecho de colágeno bovino sobre el que se siembran células dérmicas del propio paciente.

• La piel sintética de ahora

Actualmente, la síntesis de piel in vitro (en laboratorio) se basa en generar las dos capas, dermis y epidermis de forma manual. Primero se reconstruye la dermis a partir de colágeno, glicosaminas y fibroblastos; al mismo tiempo se aíslan queratinocitos de la epidermis del propio paciente y se multiplican por medio de técnicas de cultivo específicas, haciéndolas crecer sobre la dermis reconstruida. Este tipo de piel sintética se llama equivalente dermo-epidérmico bicapa[3][4].

La piel sintética también se utiliza para investigación dermatológica. Por ejemplo, el testado de productos cosméticos y fármacos tópicos se hace in vitro, con voluntarios o utilizando piel artificial. Ningún cosmético comercializado en la Unión Europea se testa en animales [5], por lo que la piel sintética ha resultado ser un gran aliado.

La mayor productora de piel por el método manual está en Lyon [6]. La técnica se basa en utilizar piel que proviene de tejidos donados principalmente por pacientes de cirugía plástica, trocear ese tejido hasta liberar las células, alimentarlas con una dieta especial patentada y hacerlas crecer en un entorno que imita el cuerpo humano. Cada muestra mide un centímetro cuadrado de ancho y hasta un milímetro de espesor, y tarda aproximadamente una semana en formarse.

De las más de 100.000 muestras de piel (de nueve variedades de todas las edades y razas) que la empresa produce anualmente, la mitad se utiliza para ensayar cosméticos de la empresa propietaria y la otra mitad se vende a las compañías farmacéuticas y a competidores. Actualmente estos laboratorios ya producen alrededor de cinco metros cuadrados de piel al año.

• La piel sintética de mañana

En 2015 se hizo pública la primera alianza entre una empresa de cosmética y una empresa especializada en la impresión 3D de tejidos [7]. La intención era llegar a producir más muestras de piel artificial en menos tiempo.

En 2016 la idea de imprimir piel se hizo realidad. La impresión de piel se hace con impresoras 3D, las mismas que imprimen objetos tridimensionales utilizando plástico. En el caso de la impresión 3D de piel, en lugar de plástico los cartuchos contienen “biotintas”, una mezcla de células y otras sustancias que sirven de andamios y que controlan el correcto desarrollo. Un ordenador es el que da las órdenes a la impresora para que ésta coloque la mezcla en placas donde se va produciendo la piel, que luego se introduce en una incubadora a una temperatura controlada [8].

El principal obstáculo con el que se encontraron fue escoger los andamios donde la impresora iría colocando las células[9]. En la Universidad Carlos III de Madrid y el CIEMAT, en una investigación liderada por Nieves Cubo, utilizaron plasma sanguíneo como andamio, y fibroblastos humanos y queratinocitos que se obtuvieron a partir de biopsias de piel. Han sido capaces de generar 100 cm2 de piel en menos de 35 minutos. Esta piel impresa se analizó tanto in vitro como en trasplante (in vivo) obteniéndose una piel regenerada muy similar a la piel humana e indistinguible de la piel generada por el método manual de cultivo, el equivalente dermo-epidérmico bicapa.

Nieves Cubo

La impresora puede producir piel autóloga, es decir, creada a partir de células del propio paciente, necesaria para usos terapéuticos; o alogénica, que se fabrica a partir de bancos de células o donantes y que es la más indicada para testar fármacos o cosméticos.

Es una forma automatizada, rápida y de menor coste que la técnica manual, pero todavía tiene sus limitaciones. La piel que crea la bioimpresora no permite, de momento, la reproducción de las glándulas sebáceas presentes en la piel, los folículos pilosos o los melanocitos que la dotan de color.

Actualmente, el desarrollo se encuentra en fase de aprobación por distintas entidades regulatorias europeas, con el fin de garantizar que la piel producida sea apta para su utilización en trasplantes. Se prevé que a finales de 2017 la AEMPS permitirá su uso terapéutico [10].

• Conclusiones

En los años 70 empezamos a regenerar piel a partir de polímeros de cartílago de tiburón y colágeno de piel de vaca. Más adelante le añadimos membranas de silicona porosa. Y comenzamos a cultivar piel en el laboratorio, a partir de células humanas.

Todavía seguimos cultivando piel. Es un método eficaz, pero es lento y costoso.

Ahora sabemos imprimir piel en minutos. Una piel simplificada, sin folículos ni glándulas, más blanca y aséptica. Más perfecta o más imperfecta, según se mire.

– ¿Te gusta lo que ves?

– ¿Qué quieres decir?

– ¿Hay algo que quieras mejorar?

– No. No quiero mejorar nada.

– ¿Entonces puedo darme por terminada?

– Sí. Y puedes presumir de tener la mejor piel del mundo.

– ¿Y ahora qué?

– Ahora voy a encenderme esta bolita de opio y me la voy a fumar.

*Conversación de Vera (Elena Anaya) y Robert (Antonio Banderas) en La piel que habito de Pedro Almodóvar.

Fuentes

[1] Medical Discoveries. Artificial Skin.

[2] Skin Grafts, by Dave Roos.

[3] Producción de equivalentes dermo-epidérmicos autólogos para el tratamiento de grandes quemados y cicatrices queloideas. Miguel Concha, Alejandra Vidal, Christian Salem Z. Cuad. Cir. 2002; 16: 41-47

[4] Artificial skin. Esp. Hans C. Ramos López, MSc. Antonio Gan Acosta, MSc. Jorge L. Díaz. Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada. Vol 2, número 8, 2006.

[5] Los cuatro casos que nos han hecho dudar de la seguridad de los cosméticos. Deborah García Bello. Dimetilsulfuro, 2016.

[6] L’Oréal se alía con Organovo para imprimir piel humana en 3D. Agencia Sinc, 2015.

[7] L’Oreal empezará a imprimir la piel donde probar sus cosméticos. Javier Penalva. Xataka, 2015.

[8] 3D bioprinting of functional human skin: production and in vivo analysis Cubo, Nieves Institute of Physics Biofabrication (2016), vol. 9, issue 1 (015006), pp. 1-12 Cubo, Nieves; García, Marta; Cañizo, Juan F. del; Velasco, Diego; Jorcano, José L., 2016.

[9] Imprimiendo piel humana. TEDxMadrid. Nieves Cubo.

[10] Vall d’Hebron podría aplicar la bioimpresión de piel sintética 3D a principios de año. Teresa Pérez. El Periódico, 2017.

Imagen de portada: Fotograma de La piel que habito de Pedro Almodóvar.

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

El artículo Puedes presumir de tener la mejor piel del mundo. se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez eta Miren Bego Urrutia Janaria

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«Erreginatxo marraduna» izenburuko atalean ikusi dugun bezala, Dendroica striata hegaztiak digestio-sisteman erregresio-prozesua gertatzen da migratu behar duen bakoitzean. Erregresio-prozesu horren ondorioz, funtzionalitatea (digeritzeko ahalmena) galtzen du digestio-sistemak, baina, horrela, energia asko aurreztu dezake erreginatxo marradunak. Izan ere, jan gabe egoten da migratzen ari den bitartean, eta jan gabe egonik, ez du merezi digestio-sistema lanean mantentzea, metabolikoki oso sistema aktiboa baita eta energia asko xahutzen baitu.

Jokabide hori ez da, inondik ere, salbuespen bat. Pitoia dugu, esaterako, jokabide beraren muturreko kasu bat. Hemen ikusi ditugun beste zenbait animalia bezala, «eseri-eta-itxaron» motako harraparia da pitoia. Hau da, ez ditu harrapakinak aktiboki bilatzen, itxaron egiten die. Hori horrela, denbora luzea (hainbat aste) igaro daiteke harrapakin bat pitoiarengana hurbildu arte. Gerta daiteke, bada, denbora luze baraurik egon behar izatea. Hortaz, erreginatxo marradunaren antzera, pitoiaren digestio-sisteman ere erregresio-prozesua gertatzen da, nahiz eta jan gabe egoteko arrazoiak desberdinak izan kasu batean eta bestean.

1. irudia: Pitoia, itsas zapoaren antzera, «eseri-eta-itxaron» motako harraparia da.

Hori bai, horren denbora luze baraurik egon ondoren, tamaina handiko harrapakinak ehizatu ditzake pitoiak, eta ez bakarrik ehizatu, baita osorik irentsi ere. Harrapakinak hain izan daitezke handi, ezen ehizakiaren pisua pitoiaren pisuaren % 70era hel baitaiteke.

Jakina, baraualdiaren ondoren funtzionalitatea galdua du digestio-sistemak, baina oso denbora laburrean berreskura dezake. Izan ere, Python molurus Birmaniako pitoiak, 24 ordutan, bikoiztu egiten du erdialdeko hestea, heste-epitelio berria sortuaz batez ere. Aldi berean proteina garraiatzaileen sintesi oso handia gertatzen da hestearen epitelioko zeluletan; izan ere, glukosa eta aminoazidoen garraiatzaileen dentsitatea hogei aldiz igo daiteke. Jarduera horren ondorioz, metabolismo-tasa berrogei bider handiagoa izan daiteke 24 ordu horiek igaro ondoren, sintesi-jarduerek metabolismo-behar handiak sorrarazten dituztelako.

Bitxia da, bai, pitoiaren digestio-sistemaren portaera, baina era berean zentzu handikoa, oso garestia baita digestio-sistema aktibo mantentzea. Hortaz, etekinik atera ezin daitekeenean, «itzali» egiten duela esan genezake. Oso malgua da, beraz, pitoiaren digestio-sistema, baina ez da ahaztu behar hau ez dela salbuespen bat, joera orokor baten muturreko adibidea baino.

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Egileez: Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) eta Miren Bego Urrutia Biologian doktoreak dira eta UPV/EHUko Animalien Fisiologiako irakasleak.

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Artikulua UPV/EHUren ZIO (Zientzia irakurle ororentzat) bildumako Animalien aferak liburutik jaso du.

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El color de estos cristales de oro se debe a efectos relativistas.

Que alguien se dedique a estudiar por primera vez con seriedad los iodatos de berkelio no debería ser en principio nada llamativo. Sin embargo, en los tres años que un numeroso equipo internacional de investigadores ha empleado en ellos, se ha puesto de manifiesto que en estos compuestos el berkelio se comporta de manera muy extraña, como si reglas muy establecidas de la mecánica cuántica no terminasen de aplicar. Y es que en la química del berkelio los efectos relativistas son más importantes que los cuánticos.

La mecánica cuántica es el conjunto de reglas que regulan la estructura y el comportamiento químico de la gran mayoría de los elementos de la tabla periódica. Pero conforme el número de protones en el núcleo supera un determinado nivel, que podemos establecer arbitrariamente en los 92 que tiene el uranio, hay que empezar a tener muy en cuenta los efectos que describe la teoría especial de la relatividad de Einstein.

El berkelio es un elemento transuránico sintetizado por primera vez en 1949. Tiene 97 protones en su núcleo y, por tanto, 97 electrones alrededor de él. Aquí se supone que deben aplicar las normas cuánticas estándar, como la regla de Hund, que viene a decir que cuantos más espines paralelos haya en un átomo multielectrónico, menor será su energía. En otras palabras, esta regla empírica dice que si la mitad de los asientos de un tren están en el sentido de la marcha, la gente irá ocupando los que están en el sentido de la marcha, hasta que las interacciones con los ocupantes de otros asientos sean tales que prefieran sentarse en el sentido contrario. Los electrones igual, ocuparán todos los orbitales de tal manera que sus espines sean paralelos. Esto explica la sensibilidad magnética del hierro, por ejemplo. Pero resulta que en el berkelio no se cumple la regla de Hund, ni otras.

Iodatos de berkelio

Los investigadores, tras varias simulaciones con varios modelos de las moléculas sintetizadas, llegaron a una explicación de este fenómeno. Era una cuestión de relatividad, algo ya conocido (por ejmplo, el color del oro se debe a efectos relativistas) pero que en el berkelio alcanza proporciones hasta ahora no observadas.

Según la teoría de la relatividad, cuanto más rápido algo con masa (como un electrón) se mueve, más pesado se vuelve. Debido a que el núcleo de estos átomos transuránicos tiene una carga eléctrica tan grande, los electrones se mueven a fracciones significativas de la velocidad de la luz. Esto hace que se vuelvan más pesados de lo normal, y las reglas empíricas, desarrolladas para elementos mucho más ligeros, que normalmente se aplican al comportamiento de los electrones comiencen a romperse.

Referencia:

Mark A. Silver et al. (2017) Electronic Structure and Properties of Berkelium Iodates, Journal of the American Chemical Society doi: 10.1021/jacs.7b05569

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

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

El artículo En la química del berkelio, la relatividad gana a la cuántica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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La siguiente cita es el inicio de un excelente libro de divulgación de las matemáticas, El hombre anumérico (Tusquets, 1999), de un gran divulgador, el matemático y escritor norteamericano John Allen Paulos:

Dos aristócratas salen a cabalgar y uno desafía al otro a decir un número más alto que él. El segundo acepta la apuesta, se concentra y al cabo de unos minutos dice, satisfecho: “Tres”. El primero medita media hora, se encoge de hombros y se rinde.

Es una especie de chiste surrealista, puesto que todas las personas que están leyendo esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica no solo son capaces de decir un número mayor que el tres, 1.729 (que, por otra parte, es el conocido número de Hardy-Ramanujan), 2.187 (que además es un número vampiro) o 102.564 (que es un número parásito), sino que son capaces de mencionar números realmente grandes. Por ejemplo, el número

43.252.003.274.489.856.000

(cuarenta y tres trillones, doscientos cincuenta y dos mil tres billones, doscientos setenta y cuatro mil cuatrocientos ochenta y nueve millones, ochocientos cincuenta y seis mil), que es el número de configuraciones posibles del cubo de Rubik. E incluso podrían citar números mucho más grandes aún.

Por otra parte, en la entrada Los números deben estar locos, habíamos hablado de “pueblos primitivos” como “los bosquimanos del África austral, los zulúes y los pigmeos del África central, los botocudos del Brasil, los indios de Tierra de Fuego, los kamilarai y los aranda de Australia, los indígenas de las Islas Murray o los vedas de Ceilán” cuyos sistemas para contar eran muy básicos y que disponían de un lenguaje numérico muy limitado. Las lenguas de estos pueblos prácticamente solo contaban con palabras para los números “uno” y “dos”, mientras que los demás números que también podían nombrar los construían a partir de estos, por simple acumulación, así tres (3) de decía 2 + 1, cuatro (4) era 2 + 2, cinco (5) se expresaba como 2 + 2 + 1 o para el seis (6) se utilizaba 2 + 2 + 2, y así podían contar solo hasta números bastante bajos, como 6, 8 o 10. Este método se conoce como el método de contar por pares. Se pueden ver ejemplos concretos en las entradas Los números deben de estar locos o El gran cuatro o los números siguen estando locos.

Un ejemplo sencillo del método de contar por pares es el del pueblo de los Watchandie (Nhanda), de Australia. En la lengua de los Watchandie el número “uno” (1) se decía “co-ote-on” y el número “dos” (2), “u-ta-ura”. A partir de ellos, el número “tres” (3) se decía “u-tau-ra co-ote-on” (2+1) y el número “cuatro” (4) se decía “u-tau-ra u-tau-ra” (2+2). Los Watchandie no tenían nombres para números más altos que cuatro. A partir de ahí solo utilizaban las expresiones “bool-tha” para “muchos” y “bool-tha-bat” para “muchos más”.

Aunque pueda parecernos sorprendente, los Watchandie no eran capaces de nombrar números mayores que cuatro, a partir de ahí solo tenían las dos expresiones vagas que hemos mencionado, para “muchos” y “muchos más”.

Pero existieron pueblos “primitivos” tales que el número más grande que podían nombrar, de forma simple o compuesta, era más pequeño aún que el de los Watchandie, que como hemos visto era cuatro. Este es el caso, por ejemplo, de los Warlpiri, de Australia. La lengua warlpiri disponía de nombres para “uno” (1), que se decía “tjinta”, y para “dos”, que se decía “tjirama”, pero no podían nombrar ningún número mayor que dos, a partir de cual solamente tenían dos nombres inconcretos, “wirkadu” para “varios” y “panu” para “muchos”.

Un grupo de danza actual perteneciente al pueblo de los Warlpiri, de Australia

Otro ejemplo similar es el del pueblo de los Puri de Brasil. Los nombres que estos utilizaban para los números “uno” y “dos” eran “omi” y “curiri”, pero a partir del dos cualquier cantidad les parecía grande, y utilizaban la expresión “prica”, que significaba “muchos”.

Dibujo “Puris en sus bosques”, del italiano Giulio Ferrario (1767-1847)

Pero incluso han existido algunos ejemplos más extremos aún, en los que podemos afirmar que no tenían nombres concretos, y bien definidos, para los números, como los Pirahã, del Amazonas (Brasil) o los Xilixana, del norte del Amazonas (Brasil).

En la lengua pirahã existían dos palabras que podían tener el significado de “uno” y “dos”, que eran “hói” y “hoí”, sin embargo, su significado era muy vago. De hecho, según algunos estudiosos de la lengua Pirahã, las anteriores palabras eran utilizadas más bien con un significado poco concreto. La palabra “hói” como “una cantidad pequeña” y la palabra “hoí” como “una cantidad grande”, entendiendo aquí que los términos “pequeño” o “grande” se ajustan a lo que los Pirahã podían entender por esas cantidades vagas.

Miembros del pueblo Pirahã, del Amazonas (Brasil)

Bibliografía

1.- John Allen Paulos, El hombre anumérico, Tusquets, 1999.

2.- Georges Ifrah, Historia universal de las cifras, Espasa Calpe, 2002.

3.- Graham Flegg, Numbers through the ages, Macmillan, Open University, 1989.

4.- Harald Hammarström, Rarities in Numeral Systems, Rethinking universals: How rarities affect linguistic theory 45, 2010, p. 11-53.

5.- Raúl Ibáñez, Los números deben estar locos, Cuaderno de Cultura Científica, 2014.

6.- Raúl Ibáñez, El gran cuatro o los números siguen estando locos, Cuaderno de Cultura Científica, 2017.

7.- Raúl Ibáñez, La insoportable levedad del tres, o sobre la existencia de sistemas numéricos en base 3, Cuaderno de Cultura Científica, 2017.

Sobre el autor: Raúl Ibáñez es profesor del Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU y colaborador de la Cátedra de Cultura Científica

El artículo Uno, dos, muchos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. La insoportable levedad del TRES, o sobre la existencia de sistemas numéricos en base 3
2. Una conjetura sobre ciertos números en el ‘sistema Shadok’
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Juanma Gallego Aurretik sexuarekin eta maitasunarekin lotu bada ere, oxitozinak paper garrantzitsua betetzen du ere harreman sozialak sustatzeko orduan. Orain horren zergatia argitu dute. Etorkizunean epilepsia edota eskizofrenia sendatu ahal izateko lagungarri izatea espero dute ikertzaileek.

Maitasunaren hormona deitzen zaio sarritan, baina zibilizazioaren hormona ere deitu dakioke. Horri esker, hegazkin batean sar gaitezke, postariari etxeko atea lasai asko irekitzen diogu, astronautek piztear dagoen eta ehunka tona erregaiez beteta dagoen andel baten gainean ipurdia esertzeko ausardia dute, eta, astronauta ez garenok ere zulagailu txikia eskutan duen dentistaren aulkian esertzeko adorea ateratzen dugu. Funtsean, oxitozinak zibilizazioa ahalbidetu du, elkarlana eta konfiantza posible egin dituelako. Finean, gizakia bere kideekin kolaboratzeko jaioa da, eta horretan bereziki iaioa da, gainera.

Maitemintzean, ama eta bere umearen arteko loturan eta emakumezkoen sexu kitzikapenean ere eragiten du oxitozinak. Baina harreman sozialak sustatzeko ere funtsezkoa dela uste dute ikertzaileek. Orain, Science aldizkarian argitaratu berri duten ikerketa batean, Standfordeko Unibertsitateko (AEB) ikertzaileek harreman sozialak sustatzeko hormonak jarraitzen duen bide zehatza argitu dute.

1. irudia: Harreman sozialak funtsezkoak dira elkarlana eta konfiantza sortzeko, eta oxitozinak zeresan handia dauka horretan. (Argazkia: Wendy Corniquet)

Bide hau aurreko ikerketei esker ezaguna bazen ere, orain zientzialariak gai izan dira prozesuaren atzean dauden mekanismo molekularrak zehazteko. Era berean, oxitozinak garunarentzat “sari” baten modukoa den dopamina nola askatzen duen argitu dute. Ezaguna zen ere harreman sozialak martxan jartzen direnean, dopamina askatzen dela, baina orain zehaztu dute oxitozinak ere mekanismo horretan parte hartzen duela.

Zehazki, hipotalamoan kokatuta dagoen tegmentu bentraleko eremutik accumbens gunea izeneko eremura zabaltzen dira garunaren sari zirkuituak, eta hortik zabaltzen da dopamina. Oxitozinak bide horretan dauden neuronen errezeptoreekin bat egiten du, eta, modu horretan, dopaminaren askatzea ahalbidetzen du. Horrek accumbens gunean dauden neuronen jarduera aldatzen du.

Eremu zehatz horretan zabaltzean, dopaminak plazera eragiten du, eta garunak “ulertzen” du une horretan gertatzen ari dena biziraupena ziurtatzeko erabilgarria dela. Ondoren ere, garuna gai izango da plazera eragin dioten une eta portaerak gogoratzeko.

“Ikerketa honek sari sozialaren atzean dauden garuneko zirkuituen inguruko ezagutza berria dakar. Aspaldiko lagun bat berriro ikustean edota jende berria ezagutzean izaten den esperientzia positiboa da sari sozial hori”, esan du ikerketan parte hartu duen Robert Malenka irakasleak.

2. irudia: Saguak erabili dituzte ikerketa egiteko, garuneko sari mekanismoak antzekoak direlako. (Argazkia: Robert Owen Wahl)

Artikuluaren egileek argudiatzen dute sari mekanismoa hain garrantzitsua dela ezen eboluzioan zehar oso ondo mantendu baita; horregatik, saguen sari mekanismoa ikertzen ere gizakiarentzat baliagarriak diren ondorioak atera omen daitezke.

Ikertzaileek frogatu dute sozializatzeko joera urritzen dela oxitozina sortzen duten neuronak galarazten dituztenean. Berdina gertatu da neuronek oxitozina eskuratzeko dituzten errezeptoreak bertan behera utzi dituztenean. Alabaina, hormonaren bidea moztuta ere, saguen mugimenduan ez dute ikusi aparteko aldaketarik, eta animaliek drogak hartzeko nahia ere berdin mantendu dute. Haien portaera ebaluatzeko testak erabili dituzte, eta horrela neurtu dituzte saguak beste sagu ezezagunekin egoteko joeran izandako aldaketak. Ikertzaileek ez dute eraginik ikusi beste sariak eskuratzeko joeran. Beraz, oxitozinan oinarritutako errefortzuak arlo sozialeko sariei dagokiela ondorioztatu dute.

Aspaldiko oinordetza

Science aldizkariko ale berean egindako iruzkin batean, Stephanie D. Preston Michigango Unibertsitateko psikologoak ikerketa testuinguruan ipini du. Prestonen esanetan, orain arte teologiak eta filosofiak landu ohi dituzten galdera batzuk neurozientziaren ikuspuntutik jorratzen dira egunotan. “Jendea berez ona al da? Maitatzeko, enpatia izateko edo altruismoa izateko gaitasuna gizakiona baino ez da? Monogamoak izateko diseinatuta ote gaude?” Orain galdera horien erantzunak laborategietan ere bila daitezke.

Prestonek dio gizakiok giza ezaugarri gehienen oinarriak beste hainbat espezierekin partekatzen ditugula, bai itxuran zein funtzioan, “eta horrek adierazten du arbaso komun bat egon dela eta denboran zehar eboluzio bat izan dela”.

Neuropeptido bat da oxitozina, aminoazidoez osatuta, eta bere arrastoa 500 milioi urtez atzera jarraitu daitekeela dio adituak: “hegaztietan, narrastietan, arrainetan, anfibioetan eta zenbait ornogabetan antzeko peptidoak daude”. Ikerketa gehienek iradokitzen dute besteengana hurbiltzeak beldur gutxiago eta onura gehiago dakarrela, beti ere norbanakoarentzat baliagarria bada”.

Ikerketak bidea ireki dezake etorkizunean autismoa, depresioa edo eskizofrenia bezalako gaitzak dutenei laguntzeko. Izan ere, gaixotasun hau dutenei zaila egiten zaie beste gizaki batzuekin egotetik plazera eskuratzea. Ohi legez, ibilbide luzea dago aurkikuntza hau aplikatu arte, baina hasierako bidea urratuta dago jada.

Erreferentzia bibliografikoa:

LIN W. HUNG et al. Gating of social reward by oxytocin in the ventral tegmental area. Science 29 Sep 2017: Vol. 357, Issue 6358, pp. 1406-1411 DOI: 10.1126/science.aan4994

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

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Naukas Bilbao 2017. Foto: Xurxo Mariño

Entre el 5 y el 8 de septiembre de 2005 el Donostia International Physics Center (DIPC) celebró el centenario del annus mirabilis de Einstein mediante la programación en San Sebastián de una serie de conferencias a cargo de grandes científicos, algunos de ellos ganadores del Nobel, abiertas al público general. Cuatro años después, el CIC-Nanogune y el DIPC organizaron otro gran festival científico, esta vez tomando como tema principal la nanociencia. Atom by atom –esa fue su denominación- se celebró los días 28, 29 y 30 de septiembre, y una vez más, los protagonistas fueron científicos de muy alto nivel. Al siguiente año y para celebrar su décimo aniversario, el DIPC organizó un nuevo evento de gran formato, esta vez bajo la denominación genérica Passion for Knowledge; en esta ocasión, a las grandes figuras de la ciencia se sumaron representantes de otros campos de la cultura. Las conferencias de Passion for Knowledge fueron después emitidas por la web amazings.es, lo que les proporcionó una difusión aún mayor. Esos tres festivales se celebraron en el Palacio Kursaal, al que asistían en cada jornada alrededor de 800 personas. El mismo esquema se reprodujo en 2013, año en que se celebró el centenario del modelo atómico de Bohr bajo la denominación Quantum 13, y en 2016, con ocasión de la capitalidad cultural europea de San Sebastián. Estos dos festivales se celebraron en el Teatro Victoria Eugenia, un magnífico escenario en el centro de la ciudad.

Con un planteamiento muy diferente, la plataforma de divulgación científica hoy denominada Naukas, que se había constituido en 2009 con el nombre Amazings, empezó en el otoño de 2010 a preparar la celebración de un gran evento de divulgación. Un acuerdo con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU permitió utilizar a tal efecto la sala Mitxelena (450 asientos) del edificio Bizkaia Aretoa en pleno paseo de Abandoibarra en Bilbao, así como facilitar la participación en el evento de un buen número de divulgadores, colaboradores la mayoría de ellos de la plataforma. La primera edición se celebró el último fin de semana de septiembre de 2011. En los momentos de máxima asistencia se congregaron en la sala alrededor de 400 personas en aquella primera ocasión. Ese festival en dos actos -viernes y sábado- sin apenas cobertura mediática tuvo un gran impacto en internet, en parte por la intensa actividad en las redes sociales de colaboradores y asistentes, y en parte porque la radiotelevisión pública vasca, eitb, emitió en directo el festival en su totalidad por su canal a la carta. Las sesiones se celebraron de diez de la mañana a ocho de la tarde (con una interrupción al mediodía), y por el escenario de la sala Mitxelena pasaron cerca de 50 divulgadores que impartieron sendas charlas de 10 minutos de duración. El festival Naukas se ha repetido desde entonces todos los años en la misma sede hasta 2016. La afluencia de público, el seguimiento a través de internet y su impacto no han dejado de crecer. Además, cada vez más científicos de gran nivel participan como invitados y son entrevistados en el escenario.

En paralelo, también en otros escenarios se han organizado festivales de ciencia con el sello Naukas. El primero fue Amazings Atapuerca, en el Museo de la Evolución Humana de Burgos, en junio de 2012. En mayo de 2013 se organizó en Bilbao, en Bizkaia Aretoa (UPV/EHU), El universo en un día. En marzo de 2014 se celebró una jornada en el congreso CocinArte, en Pamplona. Más tarde, mayo de 2014, vino La ciencia en el aula, en Toledo, que tuvo una segunda edición en abril de 2015. En febrero de 2016 se presentó el sello editorial Naukas en la sesión vespertina Naukas-Madrid: Virus y pandemias. El 26 de mayo de ese mismo año y en el marco del congreso KAUSAL sobre seguridad alimentaria se celebraron dos sesiones Naukas, matutina (para escolares) y vespertina (para público general) en Vitoria. El 11 de junio, en el Teatro Rosalía de Castro, La Coruña, se celebró la primera edición de Naukas Coruña, con doble sesión, matutina y vespertina, sobre neurociencia; fue iniciativa de Museos Científicos Coruñeses en colaboración con el Ayuntamiento de la ciudad. La segunda edición del festival coruñés se ha celebrado el 25 de febrero de este año, y ya se está preparando la de 2018. Y el pasado 30 de septiembre en el Teatro Calderón de Valladolid -otro magnífico escenario- se ha celebrado la hasta ahora última entrega de esta serie de festivales. Además, los antes citados Quantum13 y Passion for Knowledge 2016 contaron con sesiones Naukas a lo largo de su desarrollo. Y todo hace indicar que en los próximos meses nuevos escenarios se unirán a esta corriente. Cada vez son más las ciudades en las que hay agentes interesados en acoger festivales científicos con el sello Naukas y, por lo tanto, con la participación de sus colaboradores.

En paralelo se han desarrollado otras iniciativas. Desgranando Ciencia es otro festival de divulgación científica; se ha celebrado en Granada en 2013, 2014 y 2016, y próximamente vendrá la edición de 2017. SciFest se celebró en Cuenca en noviembre de 2014 y consistió en un evento de conferencias científicas que sirvió para presentar en sociedad el proyecto Principia. En Junio de 2014 nació Ciencia Jot Down en Sevilla. Desde entonces ha habido una edición anual alrededor del verano, la última en septiembre de este año. En 2015 la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU programó un primer festival en el que se combinaba la ciencia con el bertsolarismo tradicional del País Vasco en una sesión denominada Jakinduriek Mundue erreko dau!; esa sesión se repitió en 2016, y en 2017 se ha celebrado en cuatro localidades vizcaínas. En abril de 2016 la Universidad de Santiago de Compostela organizó la primera Regueifa de Ciencia, que es un debate a cuatro voces ante numeroso público sobre un tema científico que genera controversia social; desde entonces se han realizado 5 sesiones. El 10 de febrero de este mismo año, la Asociación de Divulgación Científica de Asturias, la Universidad de Oviedo y el Ayuntamiento de la ciudad organizaron el Club de la Ciencia en el Teatro Filarmónica; consistió en una sesión vespertina de 10 charlas de 10 minutos. El 17 de septiembre pasado la plataforma Scenio organizó en Bilbao su propio festival. Y el pasado sábado se estrenó BCNspiracy en Barcelona, un evento de divulgación organizado por la asociación del mismo nombre.

Dejo para el final el que a mi juicio ha sido el hito más significativo en la trayectoria descrita en las líneas anteriores. Tras comprobar que en 2016 las instalaciones de Bizkaia Aretoa (UPV/EHU) se habían quedado pequeñas para albergar al público que año tras año abarrotaba la sala Mitxelena, Naukas Bilbao ha dado el salto y se ha trasladado al Palacio Euskalduna. Ha crecido así en duración (ha pasado a celebrarse de jueves a domingo), diversidad de formatos (Naukas Pro: charlas sobre líneas de investigación de 30 min, Naukas: charlas de 10 minutos al estilo Naukas tradicional, Naukas Kids: actos para adolescentes y talleres para niños y niñas) y, sobre todo, en aforo. Durante los días 15 y 16 de septiembre el Auditorium del palacio Euskalduna, con algo más de 2.000 localidades estuvo a punto de llenarse en su totalidad. Ver la sala principal del Palacio llena de gente atendiendo a charlas de contenido científico es, en sí mismo, todo un espectáculo.

La trayectoria que he descrito en estas líneas da cuenta de un nuevo fenómeno. La ciencia se ha convertido en espectáculo para un sector quizás reducido pero significativo de la población. El formato de charlas cortas, normalmente muy bien preparadas, con chispas de ingenio y a veces humor se ha revelado un gran acierto. Y al calor de ese formato original han crecido otros similares, que van extendiendo por diferentes localidades españolas el virus de la divulgación científica amena, cercana y, en ocasiones, espectacular. Los eventos son seguidos por centenares de personas in situ, y por miles a través de internet. Las charlas se graban y se difunden posteriormente, y de esa forma su impacto aumenta de manera considerable.

La ciencia se ha convertido en objeto de culto. Los espectadores acuden a los festivales y, muy especialmente, a la cita anual en Bilbao como se asiste a una celebración que cuenta con su propio ritual. El fenómeno se asemeja, en cierto modo, a los conciertos de rock de la década de los setenta, a los que miles de personas acudían porque eran de asistencia obligada para las personas de una generación y un entorno cultural, era algo que había que hacer. Quien ha seguido por internet un festival de ciencia con el sello Naukas, quiere asistir en directo. Y quien asiste en directo, quiere repetir. Algunas personas de las que se suben al escenario -las más dotadas para la puesta en escena- son lo más parecido que, en divulgación científica y aledaños, hay a una estrella. Es ciencia espectáculo, desde luego, pero creo que no exagero si digo que, además, se trata de ciencia de culto. Ha nacido un nuevo género de divulgación y lo ha creado Naukas.

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

El artículo Ciencia de culto se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Arcos branquiales soportando las branquias en un lucio

Hay animales que, como vimos aquí, no precisan de estructuras especializadas para respirar. Son organismos de muy pequeño tamaño o cuya organización corporal permite que todas las células se encuentren a muy poca distancia del medio respiratorio. Es el caso, por ejemplo, de los protozoos y de los metazoos de los filos Porifera y Cnidaria, así como de otros grupos como el de los gusanos planos. Pero las especies de la mayoría de grupos de metazoos tienen un tamaño y una anatomía que impide respirar mediante difusión directa de O2 y CO2.

En esta anotación nos ocuparemos de los animales acuáticos. Hemos utilizado el medio respiratorio como criterio porque sus características condicionan de forma determinante la función respiratoria. El medio acuático es, por comparación con el aéreo, muy denso y viscoso (850 veces más viscoso), por lo que su movimiento resulta mucho más difícil y costoso, y eso es un problema a la hora de hacerlo circular. Pero por otro lado, esa alta densidad permite que ciertas estructuras biológicas de similar densidad puedan flotar, sin que sus características estructurales se vean alteradas.

Algunos animales, aunque muy pocos, intercambian sus gases a través del tegumento sin recurrir a estructuras especializadas; aunque en ellos la transferencia de O2 a las células y la de CO2 a la superficie corporal se produce con la intermediación del sistema circulatorio. En sentido estricto no tienen órgano respiratorio, pero sí cabe hablar de un sistema en el que los intercambios con el exterior ocurren a través del tegumento, y la transferencia a y desde las células, a través del sistema vascular. Es el caso de algunos pequeños animales acuáticos, como rotíferos, y también de algunos anélidos, incluyendo, por ejemplo, a ciertos oligoquetos que, aunque viven en el medio terrestre, necesitan estar recubiertos de agua para respirar. Estos animales provocan la renovación del medo respiratorio en torno a ellos gracias a su propio desplazamiento o a la impulsión provocada por el batido de cilios situados en su superficie corporal, aunque también los hay que, simplemente, se encuentran en un lugar donde el agua circula de manera permanente por tratarse de corrientes naturales.

La mayor parte de los animales que respiran en agua poseen branquias. Las branquias son proyecciones hacia el exterior o evaginaciones del tegumento, que adoptan formas diversas, desde una estructura arborescente, como la de ciertos poliquetos, hasta dispositivos con una configuración muy regular sobre la base de numerosas subunidades muy similares que se repiten, como las de los bivalvos o los peces. Muchos gasterópodos acuáticos y crustáceos también respiran a través de branquias. Su interior se encuentra muy vascularizado, densamente poblado por capilares sanguíneos. Esa configuración permite generar grandes superficies de intercambio entre el exterior y el medio interno o la sangre, lo que, en virtud de la ley de Fick, aumenta mucho la difusión de los gases.

Las branquias son estructuras muy delicadas, con un fino epitelio; mantienen su estructura y una gran superficie apta para la función respiratoria gracias a que su densidad y la del agua son muy similares. En el medio terrestre las branquias colapsarían al agruparse los filamentos por efecto de la gravedad. Por esa razón la mayor parte de los animales acuáticos no pueden respirar en aire, porque la superficie efectiva para el intercambio gaseoso se reduce considerablemente fuera del agua.

Nembrotha kubaryana, un nudibranquio, comiendo

Hay animales con branquias exteriores, sin apenas protección, como las de ciertos anélidos. Otras, como las de los moluscos nudibranquios (gasterópodos conocidos como babosas de mar), disponen de nematocistos, células con productos tóxicos que adquieren, comiéndolos, de los cnidarios; de hecho, los nudibranquios son los únicos animales de los que se tiene constancia que coman cnidarios. La mayor parte de los animales con branquias las protegen en el interior de alguna estructura rígida, como los bivalvos (en el interior de las valvas), algunos crustáceos (en el interior de la cámara branquial), o los peces (entre la cavidad bucal y la cavidad opercular, y protegidas por el opérculo).

Todos los animales que respiran en agua mediante branquias protegidas en el interior de alguna estructura han de impulsar el medio respiratorio que, como hemos comentado antes, es mucho más denso y viscoso que el aire. Cada uno de ellos utiliza un dispositivo diferente. Los bivalvos bombean el agua gracias al batido de los miles de cilios con que cuentan sus branquias. Los cefalópodos recurren al flujo de agua que genera el sistema de propulsión a chorro que utilizan para desplazarse. Los peces se valen de la acción muscular que provoca el movimiento de la base de la cavidad bucal y de los opérculos, de manera que generan efectos, alternativamente, de succión y de impulsión de la masa de agua que entra por la boca y sale por la apertura opercular. El característico movimiento de apertura y cierre de la boca de los teleósteos es de carácter respiratorio, y nada tiene que ver con la ingestión de agua o de alimento. El agua circula a través de las branquias, que separan las dos cavidades, bucal y opercular. Una excepción a este procedimiento es la de los túnidos, que aunque son los teleósteos más activos y, por lo tanto, los de mayores necesidades respiratorias, han perdido la musculatura respiratoria, ya que es su propio desplazamiento ininterrumpido el que mantiene el flujo de agua por las cavidades bucal y opercular a través de las branquias.

El sistema branquial de los teleósteos es el más sofisticado de los metazoos. Consiste en arcos branquiales, que son las estructuras que dan soporte físico a una serie doble de filamentos branquiales, cada uno de los cuales dispone de una fila de lamelas (laminillas) secundarias a cada lado. Lo normal es que haya cinco pares de arcos, y la unidad básica respiratoria es la laminilla. Las lamelas son finísimas, y su interior se encuentra muy irrigado con capilares sanguíneos. La sangre circula en sentido contrario al del agua, de manera que se produce así lo que se conoce como intercambio contracorriente; se trata de una disposición que favorece de forma notable el intercambio, en este caso de gases respiratorios entre la sangre y el agua.

Hay otros enclaves anatómicos en los que se produce intercambio de gases respiratorios en animales acuáticos, como el manto de ciertos moluscos o el árbol respiratorio de las holoturias. Pero sin duda son las branquias las estructuras más comunes y mejor conocidas. La asociación entre ellas y los sistemas circulatorios resultan eficaces para superar las limitaciones al intercambio de gases respiratorios que vimos en la anotación anterior.

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

El artículo Sistemas respiratorios: animales que respiran en agua se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Nuestro modelo cinético para un gas permite realizar más predicciones cuantitativas interesantes además de la ley del gas ideal.

Sabemos por experiencia (por ejemplo, cuando inflamos una rueda de bicicleta muy rápidamente) que cuando un gas se comprime o condensa rápidamente su temperatura cambia. ¿Cómo explica nuestro modelo este fenómeno?

Tal y como veíamos cuando hablábamos del gas ideal, las moléculas rebotan en todas direcciones entre las paredes del contenedor. Cada una de las colisiones con la pared es perfectamente elástica, por lo que las moléculas rebotan sin pérdida de energía cinética. Supongamos ahora que la fuerza externa que mantiene a la pared en su sitio aumenta de repente. Al comprimir el gas se realiza trabajo sobre las partículas, y como el trabajo no es más que una forma de transferencia de energía, esto se traduce en un aumento de la energía cinética de las partículas. Pero sabemos ya que la temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética promedio de sus moléculas, por lo que al comprimir un gas su temperatura sube.

La expansión de un gas (previamente licuado) es lo que produce el enfriamiento en un frigorífico (en azul en la imagen). Después el compresor efectúa trabajo, comprimiéndolo de nuevo (zona roja), lo que genera un aumento de la tempertaura, por lo que el calor debe eliminarse a través de un intercambiador en la parte posterior (líneas verticales en negro).

Si, por el contrario, la fuerza externa sobre la pared disminuye en vez de aumentar, ocurre justo al revés. Mientras la pared se mantuvo quieta las partículas no efectuaban trabajo sobre ella y la pared no efectuaba trabajo sobre las partículas. Si la pared tiene ahora libertad para moverse hacia fuera, esto es, en el mismo sentido que la fuerza que ejercen sobre ella por las partículas al chocar, la cosa cambia. Dado que las partículas al colisionar ejercen una fuerza sobre la pared y la pared se mueve en la dirección de la fuerza, podemos afirmar que las partículas están realizando trabajo sobre la pared. La energía necesaria para realizar este trabajo debe venir de alguna parte. La única fuente de energía aquí es la energía cinética de las partículas. Por lo tanto la energía cinética de las partículas debe disminuir, es decir, rebotan con menos velocidad. Esto implica, de forma automática, que la temperatura del gas debe disminuir. Que es exactamente lo que ocurre cuando aumenta el volumen del contenedor de un gas, y es la base del funcionamiento de los sistemas de refrigeración.

Existen muchas pruebas experimentales que apoyan estas conclusiones y, por tanto, apoyan la teoría cinético molecular de los gases y, por extensión, la teoría cinético molecular de la materia en general.

Quizás la prueba definitiva, porque explica cosas que no se podían explicar de ninguna otra manera, es el movimiento de partículas muy pequeñas pero visibles a través de un microscopio, cuando están suspendidas en un gas o líquido. Las moléculas de gas o líquido son demasiado pequeñas para ser vistas directamente, pero sus efectos sobre una partícula más grande (por ejemplo, una partícula de humo o un grano de polen) se pueden observar a través del microscopio.

En cualquier momento, enjambres de moléculas moviéndose a velocidades muy diferentes están golpeando la partícula más grande por todos los lados. Participan tantan moléculas que su efecto total casi se cancela. Eso sí, cualquier efecto neto cambia en magnitud y dirección de un momento a otro. Por lo tanto, el impacto de las moléculas invisibles hace que las partículas visibles parezcan “bailar” aleatoriamente en el campo de visión del microscopio. Cuanto más caliente esté el gas o el líquido (por tanto, con más energía cinética las moléculas), más animado el movimiento.

Esta observación se conoce como movimiento browniano. El nombre hace referencia al botánico inglés, Robert Brown, que en 1827 observó el fenómeno mientras observaba una suspensión de granos microscópicos del polen. El mismo tipo de movimiento de partículas suspendidas (“movimiento térmico”) existe en líquidos y sólidos, aunque en éstos el movimiento de las partículas está muchísimo más limitado.

El origen del movimiento browniano fue un misterio durante muchos años, hasta que en 1905 Albert Einstein, usando la teoría cinética, predijo que ese movimiento debía ocurrir y estableció qué variables lo determinaban. La comparación entre sus predicciones detalladas y las observaciones del movimiento browniano por Jean Perrin en 1908 fueron la pieza que terminó de convencer a la mayoría de los escépticos restantes hasta ese momento sobre la realidad de los átomos. Este fenómeno, que es simple de montar experimentalmente y fascinante de ver, da una prueba visual sorprendente de que las partes más pequeñas de toda la materia en el Universo están realmente en un perpetuo estado de movimiento animado y aleatorio.

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

El artículo Otras predicciones del modelo cinético. Movimiento browniano se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. Una cuestión de movimiento
3. Un modelo simple de gas

Iraide Olalde Irla Kanariarretan Ziphiidade familiako kide asko, hau da zifio asko gelditzen ziren hondartzan mugitu ezinik, herrialde horretan ur azpiko sonar militarrak erabiltzen zirelako. Sakonera handitan urpekoak detektatzeko erabiltzen da teknika hau, soinuak uretan zehar hedatzen den neurrian.

2003.ean, Palmako Unibertsitateak ikerketa bat egin zuen. Bertan egiaztatu zen zetazeoen heriotza eta sonarren arteko lotura, eta 2004.ean, Gobernu Espainiarrak moratoria bat ezarri zion sonarren erabilerari: 12 mila nautiko Kanaria inguruan, zifioak hobeto kontserbatzeko. Ordutik hona, ez da hainbeste zifio hilik aurkitu.

Natacha Aguilarrek ondo daki kontserbazio-biologia zeinen garrantzitsua den, eta zehazki zifioen kontuak zein garrantzi daukan. Zetazeoetan eta itsas akustikan aditua da BIOECOMAC ikerketa taldean, La Lagunako (Tenerife) Unibertsitatean.

1. irudia: Natacha Aguilar itsas biologoa da, eta zetazeoetan eta itsas bioakustikan ikertzen ari da La Lagunako (Tenerife) Unibertsitatean.

Zifioek zetazeo familia bat osatzen dute. Sakonera handiko uretan bizi dira ozeanoetan. Aguilarrek Naukasen bigarren jardunaldian azaldu zigun nekez ikusten direla zifioak ur-azalean, eta animalia misteriotsuak direla. Tamaina ertaineko itsas ugaztunak dira eta urpeko igeriketa benetan izugarriak egiten dituzte. Katxaloteak baino miresgarriagoak, zeren eta nahiko dute ur-azalean bi minutu egotea, gero ur azpian bi ordu egon ahal izateko beste oxigenoa hartzeko.

Behin uretan murgilduta, gutxi gorabehera 500 m-ra daudelarik, ekolokalizazio-klaskak egiten hasten dira. Izan ere, sonar hori saguzarren eta zetazeoen eboluzio-ildoetan garatu da bata bestearekiko beregain. Berari esker, harrapakin egokia lokalizatzen dute. Behin lokalizatuta, klaskak azkar igortzen hasten dira bere harrapakariari gertutik jarraitzeko, eta azkenean harrapatzeko.

2. irudia: Zifioa (Argazkia: Circe)

Sakonera handikoak diren urpeko igeriketa horien artean, zifioek buzeo laburragoak egiten dituzte errekuperatzeko, 400 m-raino 10-20 minutuan. Horrelakoen artean, bi minutu besterik ez dute ematen ur-azalean. Tarte hauetan jartzen dute Natacha eta laguntzaileek sakelako telefonoen antzeko gailu bat zifioen bizkarrean bentosa baten bidez: DTAG gailua.

DTAG gailuak zetazeoen mugimenduen eta portaeraren datu zehatzak lortzen ditu. Datuen artean, urpeko igeriketaren sakonera, iraupena edo buztanaren mugimenduen maiztasuna, estimuluek eragindako erreakzioak, komunikazio akustikoa edota tasa metabolikoa bezalako datu fisiologikoak biltzen ditu gailuak. “ Egun St Andrews (Eskozia), Aarhus (Danimarka) eta Moss Landing Instituterekin (EEBB) lanean dihardugu zifioen frekuentzia kardiakoa antzemateko lanean”, dio Natachak.

Zifioak, gainontzeko zetazeoen antzera, kontserbazio neurriak behar dituzten babestutako espezieak dira. Bizitza luzeko animaliak dira, “K” estrategia dutenak, hau da, ugalketa erritmo baxua dute eta izaten duten kume apurren zaintzaz arduratzen dira. “Animalia bat galtzen den uneak garrantzia du”, eta “itsasoko misterioekin asko disfrutatzen dugu, beraz, hauek zaintzea beharrezkoa dugu. Espezie bakoitza bakarra da eta ezinezkoa izango du haren burua mantentzea itsasoko habitata hondatzen badugu gure jarduerarekin”, baieztatzen du Natachak.

Espezie guztiak giza jardueraren eraginetik babestearen garrantzia azpimarratu zuen Natacha Aguilera ikertzaileak. Horrez gain, kontserbazio-biologiaren garrantzia azpimarratu zuen ikertzaileak Naukas zientzia-dibulgazio ekitaldian. Gainontzeko zetazeoen antzera, zifioek plastikoak itsasoan eragin duen kutsadura pairatzen dute. Izan ere, duela gutxi Norvegian urdailean plastikozko 30 poltsa zituen zifio bat hilik aurkitu zuten. Honek mobilizazio soziala eta SKY TVko dokumentala ekarri zituen. Dokumentalean ULLko talde batek lan egin zuen.

Horretxegatik da hain garrantzitsua kontserbazio-biologia izeneko hori. Diziplina arteko zientzia honetan kontuan hartzen dira bioaniztasunaren eta habitataren ezaugarriak, bai eta gizakiaren eta beste animalien arteko harremanen ezaugarriak ere.

Funtsean, planetako bioaniztasun hori babestea du helburu zientzia honek, eta Natachak dio horretarako behar-beharrezkoa dela giza jarduerak eta fauna eta floraren beharrak elkarrekin batera aztertzea. “Planeta bakarra dugu, eta gero gizaki gehiago gaude bertan. Erantzukizun handia daukagu beste animaliekiko eta ondo egin behar ditugu gauzak”.

3. irudia: Zifioen urpeko igeriketaren perfila.

Kontserbazio-biologiaren esku, ingurumen esparruan hainbat neurri hartu dira, giza jarduerek ahalik eta gutxien eragin diezaioten bioaniztasunari. Horrela, ildo horretako teknologiak garatu dira, ondar gutxiago sortzeko, energia gutxiago kontsumitzeko, eta oro har ahalik eta eraginkorren jokatzeko.

Oso adibide garrantzitsua da Zeelanda Berria edo Nigeria bezalako herrialdeena. Bertako itsas hondo sakonetako meatzaritzari murriztapenak ezartzen ari dira, zeren eta nodulu ferromagnetikoak eta mineral anitzeko zarakarrak ateratzen direlarik, deuseztatu egiten dira zenbait bizidun-komunitate, milaka urtean garatu direnak.

Natachak ondo daki kontserbazio-biologia funtsezkoa dela eta hala berretsi zuen Naukasen bigarren jardunaldiak egin zitzaion elkarrizketan. “Giza jarduerek gero eta gehiago eragiten diete ozeanoen eta itsasoen hondo sakonei, eta neurri zorrotzak ezarri behar ditugu hondo horiek babesteko. Alegia, erantzukizuneko animaliak gara. Planeta orekan egon dadin, itsasoa orekatu behar dugu”, berresten du adituak.

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Egileaz: Iraide Olalde kazetaria da GUK komunikazio-agentzian, eta parte hartzen du UPV/EHUko Kultura Zientifikoko Katedran.

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Hizkuntza-begiralea: Juan Carlos Odriozola

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Las Islas Canarias fueron uno de los lugares del mundo donde más zifios quedaban varados por el uso de sónares militares antisubmarinos, una técnica que se emplea para detectar naves en profundidad utilizando la propagación del sonido bajo el agua.

En el año 2003, un estudio liderado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria estableció una relación entre la utilización de los sónares con la muerte de estos cetáceos y en 2004, el Gobierno español estableció una moratoria al uso de sónares a 12 millas náuticas alrededor de Canarias para mejorar la conservación de los zifios. Desde entonces, no se han vuelto a registrar varamientos masivos anómalos en aguas canarias.

Nadie mejor para hablarnos de los zifios y de la importancia de la biología de la conservación que Natacha Aguilar de Soto, responsable de investigación en cetáceos y bioacústica marina del grupo de investigación BIOECOMAC de la Universidad de La Laguna (Tenerife).

Natacha Aguilar es bióloga marina y responsable de investigación en Cetáceos y Bioacústica Marina del Grupo de Investigación BIOECOMAC (ULL)

Los zifios son una familia de cetáceos que habitan aguas profundas de los océanos. Según explicó Aguilar de Soto en su participación en la segunda jornada de Naukas en Bilbao, el zifio es “un animal misterioso” que raramente vemos en superficie, por lo que para muchos es aún un desconocido. Estos mamíferos marinos de mediano tamaño realizan proezas de buceo que igualan e incluso superan las del titánico cachalote: los zifios pueden aguantar hasta dos horas bajo el agua y llegar a tres kilómetros de profundidad, después de permanecer durante cinco minutos en la superficie para almacenar en sus músculos el oxígeno necesario para su inmersión.

Una vez bajo el agua, aproximadamente a 500 metros de la superficie, comienzan a emitir chasquidos de ecolocalización (un bio-sonar que ha evolucionado separadamente en murciélagos y cetáceos), para buscar y localizar a la presa idónea. Ya seleccionada, los cetáceos emiten zumbidos, que son una serie de chasquidos producidos muy rápidamente que les permiten seguir a su presa con mayor precisión para finalmente cazarla.

Zifio. (Autor: Circe)

Entre los buceos profundos, los zifios realizan periodos de recuperación, de alrededor de 1 a 1,5 horas, en los que realizan buceos más someros de hasta 400 metros de profundidad y 10-20 minutos de duración, separados por tan solo 2 minutos en la superficie marina entre buceos consecutivos. Son precisamente estos momentos los que Natacha y su equipo aprovechan para colocar con ventosa un dispositivo similar a un teléfono móvil en el lomo de los cetáceos, la DTAG.

Este dispositivo permite a los investigadores obtener información precisa y detallada del comportamiento y movimientos de los cetáceos, desde la profundidad y duración de los buceos hasta detalles de la frecuencia de coleteo, las reacciones ante estímulos del medio, comunicación acústica e incluso datos fisiológicos, como la tasa de respiración de la que se extrae la tasa metabólica. “Ahora estamos trabajando para detectar la frecuencia cardíaca de los zifios, en colaboración con las universidades de St Andrews (Escocia), Aarhus (Dinamarca) y el Moss Landing Institute (EEUU)”, explica Natacha.

Los zifios, como el resto de cetáceos, son especies protegidas que requieren medidas para su conservación; son animales longevos con una estrategia de la “K”, que significa que tienen un ritmo reproductivo bajo y se involucran en los cuidados de sus pocas crías. “Cada vez que se extrae un animal importa”, asegura Natacha. “Si disfrutamos tanto de los misterios de la mar, necesitamos conservarlos. Cada especie es única, y no se va a cuidar sola si seguimos la inercia de alterar su hábitat marino con nuestras actividades humanas”, continúa.

En este sentido, la investigadora recalcó en Naukas la importancia de la Biología de la Conservación y la necesidad de proteger todas las especies del impacto de la actividad humana. Al igual que muchos cetáceos, los zifios también han sufrido la contaminación de los plásticos en el mar; recientemente apareció en Noruega un zifio muerto con el estómago colapsado por 30 bolsas de plástico. Esto originó una amplia movilización social y un documental de SKY TV en el que participó en equipo de la ULL en sus trabajos de investigación de zifios en El Hierro.

Perfil de buceo de los zifios.

Por eso es tan necesaria la biología de la conservación, una ciencia multidisciplinar que requiere de conocimientos científicos de la biodiversidad y del hábitat, además de conocimientos sociales sobre las interrelaciones entre las especies y el ser humano.

El objetivo principal de esta ciencia es precisamente mantener la biodiversidad del planeta. Para ello, y según explica Natacha, es necesario armonizar los usos humanos con las necesidades de la fauna y la flora. “Solo tenemos un planeta y cada vez somos más seres humanos; tenemos que organizarnos bien y tener responsabilidad hacia los otros seres vivos con los que compartimos este barco planetario”, asegura.

Gracias a la biología de la conservación, se aplican en el medio ambiente diversas medidas de corrección para que las actividades humanas tengan el menor impacto posible sobre la biodiversidad, promoviendo desarrollos tecnológicos que permitan que estas acciones generen menos residuos, consuman menos energía y sean lo más eficientes posible.

Una medida ejemplar de esta ciencia es la prohibición que en algunos lugares del mundo, como Nueva Zelanda o Nigeria, se está haciendo de la minería de fondos marinos profundos, que consiste en la extracción de nódulos ferromagnéticos y costras de poliminerales que existen en los fondos marinos; una actividad que moviliza tóxicos y destruye comunidades biológicas que han tardado miles de años en desarrollarse.

Natacha lo tiene claro; la biología de la conservación es vital y así lo constató en la entrevista que protagonizó en la segunda jornada de Naukas. “Las actividades humanas alcanzan cada vez más los fondos profundos de los océanos y mares, y es necesario que tomemos una posición activa para protegerlos; es decir, ser animales responsables”, explica Natacha. “Necesitamos que el mar esté en equilibrio para que el planeta también lo esté”, corrobora la bióloga.

Sobre la autora: Iraide Olalde, es periodista en la agencia de comunicación GUK y colaboradora de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Natacha Aguilar: “Necesitamos que el mar esté en equilibrio para que el planeta también lo esté” se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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(a) Se produce un daño en la superficie a 22.9ºC, (b) estado tras aumentar la temperatura a 36ºC, (c) a 43ºC, (d) a 46ºC, (e) a 51ºC, (f) enfriamiento (superficie recuperada)

En un mundo cada vez más automatizado, la ciencia juega un papel muy importante en la investigación y desarrollo de sistemas capaces de actuar por sí mismos. Cada vez es más habitual el estudio y desarrollo de materiales inteligentes, que modifican alguna de sus propiedades al ser sometidos a un estímulo concreto. Ejemplo de ello son los polímeros con memoria de forma, capaces de cambiar de forma bajo la acción de un estímulo, como, por ejemplo, la temperatura.

Partiendo de anteriores investigaciones llevadas a cabo en el Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU relacionadas con el policicloocteno —un polímero semicristalino comercial—, la investigadora del departamento Nuria García Huete ha desarrollado diferentes sistemas poliméricos que han dado como resultado materiales versátiles que podrían tener múltiples aplicaciones en diversos campos.

Los investigadores del equipo sabían que el policicloocteno presenta memoria de forma cuando se encuentra entrecruzado. La investigadora hace un símil para explicar su estructura: “Podríamos imaginar un polímero como un plato de espaguetis, donde cada espagueti sería una cadena individual del polímero. El entrecruzamiento consiste en una serie de uniones entre cadenas, lo que equivaldría a nudos entre nuestros espaguetis, de forma que no sería posible tomar un solo espagueti del plato, ya que se encuentra unido a otros tantos sin poderlos separar”. Este polímero entrecruzado utilizando peróxido de dicumilo recupera su estructura original, una vez deformado, aplicándole calor.

García-Huete ha comprobado que esta propiedad se puede aprovechar para restaurar un objeto que ha sido dañado de manera superficial (dañado, pero sin llegar a romper) con sólo aplicarle calor. Asimismo, demostraron que construyendo una estructura superficial, basada en micropilares, la recuperación de forma se conservaba y se conseguía cambiar el ángulo de contacto de la superficie. Para ello, utilizaron una gota de agua y constataron que el agua adoptaba diferentes ángulos con la superficie, en función de la deformación de la muestra.

Debido a que los peróxidos acaban degradándose, la investigadora ha encontrado una alternativa para conseguir el entrecruzamiento, utilizando radiación gamma, y de esta forma ha obtenido materiales no citotóxicos que podrían tratar de emplearse en un futuro para aplicaciones biomédicas. Tras caracterizar las propiedades mecánicas y térmicas, ha analizado el comportamiento de memoria de forma y, en colaboración con otros expertos, han conseguido relacionar la memoria de forma con el volumen libre (espacio libre intermolecular) del polímero.

En busca de nuevos horizontes, los investigadores han querido saber cómo obtener materiales que además de tener memoria de forma, que permite recuperar deformaciones, puedan autorrepararse (es decir, reparar rupturas en el propio material). En colaboración con la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) consiguieron mezclas de policicloocteno con otro tipo de polímeros, llamados ionómeros, con las que obtuvieron materiales que conservan el efecto de memoria de forma y que además poseen capacidad de autorreparación con sólo calentarlos, lo que favorece la prolongación de la vida útil de los materiales.

El conjunto de los estudios realizados y los resultados obtenidos abren la posibilidad de aplicación de estos polímeros en diversos campos científico-tecnológicos, con el objetivo de satisfacer las exigencias y comodidades del día a día. La investigadora ve la posibilidad de trasladar estos resultados a la escala industrial, “porque desde un inicio toda la investigación se ha enfocado precisamente en poder llevarlo a nivel industrial, desde el polímero empleado hasta la elección de las investigaciones, pasando por el tamaño de las muestras realizadas y las técnicas escogidas”. Mientras tanto, la investigación sigue su curso, ya que ha quedado probado que “partiendo de un mismo polímero se pueden obtener diferentes propiedades”, concluye García-Huete.

Referencias:

García-Huete, N., Laza, J.M., Cuevas, J.M. et al. (2014) Shape memory effect for recovering surface damages on polymer substrates J Polym Res 21: 481. doi: 10.1007/s10965-014-0481-9

García-Huete N, Laza JM, Cuevas JM, Vilas JL, Bilbao E, León LM (2014) Study of the effect of gamma irradiation on a commercial polycyclooctene I. Thermal and mechanical properties. Radiat Phys Chem 102:108–16. doi: 10.1016/j.radphyschem.2014.04.027

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

El artículo Memoria de forma en polímeros se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Arabako Errioxan Neolitoaren bukaeran eta Eneolitoaren hasieran zer gizarte egitura eta nolako gizartea zeuden jakiteko trikuharri eta leizeetan lurperatutako hezurren isotopo egonkorrak neurtu dira, haien dieta zein zen zehazteko.

Irudia: UPV/EHUk eta Oxford Unibertsitateak egindako ikerlan batek duela 5.000 urteko desberdintasun sozialak erakutsi ditu.

Karbono eta nitrogeno isotopo egonkorrak neurtu dituzte duela 5.000 urteko hezur kolagenoaren gainean. Iraganeko dieta berreraikitzeko dira baliagarriak isotopoak, pertsona bakoitzaren bizitzaren azken hamar bat urteetan jaten denak zehazten baitu giza hezurren osaera.

Emaitzek erakutsi dute C3 motako landareetan (zerealak, adibidez, ordurako ereiten baitziren) oinarritutako elikadura zutela eta animalia lurtarrak ere jaten zituztela, etxekotuak gehienbat (ahuntzak, ardiak, behiak). Badirudi hori dela bi hobi-motetakoen dieta orokorra. Alde handiak ikusi dira, hala ere, leize eta megalitoetako hezurren karbono isotopoen balioetan.

Bi interpretazio planteatzen dira karbono isotopoen balioen ezberdintasuna azaltzeko:

1. Komunitate ezberdinak izatea. Hobiratze erritu eta bizirauteko ekonomia ezberdinak zituzten komunitateak izatea. Ustiapen eremu beraezituak erabiltzen zituzten: haitzuloen kasuan, Toloñoko mendilerroaren magala eta, trikuharrien kasuan, haraneko eremurik zabalenak.
2. Maila ekonomiko ezberdinak zituen komunitate bakar batean sortuak izatea. Espezializazio ekonomikoak zituen talde bakar bateko kideak izatea. Populazioaren parte bat mendian artzaintzan aritzea eta beste parte bat haraneko nekazaritzan, edo eremurik emankorrenetara edo jaki jakin batzuetara lehentasunezko sarbidea ematen zuten ezberdintasun sozioekonomikoak egotea. Baliteke haitzuloetan hobiratuek estatus baxuagoa izatea, eta, ondorioz, nekazaritzarako lurrik onenetarako sarbide mugatuagoa izatea, eta megalitoetan hobiratuek, berriz, lur hobeetarako sarbidea izatea.

Ezberdintasun demografikoak aurkitu zituen dolmenetan eta leizeetan lurperatutako pertsonen artean Teresa Fernández-Crespok, azterketa honen egile nagusiak, aurrez egindako lan batean. Dolmenetan gizonezko helduak ziren nagusi eta leizeetan, berriz, ohikoagoak ziren umeak eta emakumezkoak. Hobiratze-aldagai hau europar kontinente osoan aurkitzen da.

Hobiratze mota ezberdinek izan dezaketen esanahia jakin nahia izan da ikerketaren zergatia, megalitoetan eta leizeetan hobiratutakoen dieten artean ezberdintasunik zegoen konprobatzea. Dieta ez da behar fisiologiko bati erantzuteko modu hutsa, portaera kultural eta sozial bat ere bada, zenbait parametrok baldintzatzen dutena.

Arabar Errioxako hondakinak hartu dira kontuan azterketan. Leizeak eta trikuharriak elkarrengandik oso hurbil daude, batez beste 10 kmtara. Datazioei esker, dolmenetan Neolito bukaerako eta Eneolito hasierako hondakinak bereizi ahal izan dira, leizeetan aurkitutako garai bereko sekuentziekin alderatu ahal izateko.

Ikerketa bide berriak

Zein hipotesiren alde egin behar den jakiteko ikerketa bide berriak planteatzen dira. Estrontzio eta oxigeno isotopoen azterketa, esaterako. Azterketa hauek populazio horien mugikortasuna aztertzeko dira erabilgarri. Neolitoaren amaieran eta Eneolitoaren hasieran lurralde horretan populazio dentsitate handia zegoela uste dute zenbait egilek, kanpoko jendea iritsi zelako, agian. Hala, baliteke ehorzleku mota batean edo bestean daudenak kanpotik etorritakoak izatea.

Bestalde, hortzetako dentinaren gaineko karbono eta nitrogeno isotopoen analisi sekuentzialetan oinarritutako ikerketa bati ekin diote. Hezurrek indibiduoen bizitzaren azken hamar urteetako informazioa baino ez dute ematen, hortzetan, ordea, finkatuta geratzen da sortu ziren uneko karbono eta nitrogeno seinale isotopikoak.

Dolmenetan eta leizeetan lurperatutako pertsonen arteko aldeak jaiotzatik datozen edo denborarekin sortzen diren, eta, beraz, indibiduo bakoitzak lortutako estatusarekin lotura handiagoa duten argitu dezake hortzetako isotopoen azterketak.

Erreferentzia bibliografikoa:

Fernández-Crespo T, Schulting R. 2017. Living different lives: early social differentiation identified through linking mortuary and isotopic variability in Late Neolithic/ Early Chalcolithic north-central Spain. Plos One.

Iturria:

UPV/EHUko komunikazio bulegoa: Trikuharrietan eta leizeetan hobiratuen arteko desberdintasun sozialak hezurretan ikusgai.

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Juan Ignacio Pérez Iglesias, lector

Jennifer Ackermann ha escrito un muy buen libro de divulgación científica. Trata, como su título indica, de pájaros. Es un repaso muy completo de los comportamientos de las aves que dan cuenta de las capacidades cognitivas de estos animales. La otra palabra del título, genio, está muy bien escogida. Porque no cabe hablar de inteligencia. Si ya es difícil a veces saber de qué hablamos cuando nos referimos a la inteligencia humana, mucho más lo es si de lo que se trata es de otras especies, aves en este caso. Genio es una buena palabra para reflejar el contenido del libro.

Por el libro de Ackermann pasan todo tipo de comportamientos. Se ocupa de la capacidad de aprendizaje de las aves y de su posible relación con el tamaño encefálico. Comenta, por ejemplo, que en su evolución el cuerpo se redujo mucho más que el encéfalo, por comparación con los dinosaurios de los que proceden. De manera que los pájaros, en contra de la creencia popular, tienen un encéfalo de tamaño relativo bastante grande. Hay aves que fabrican instrumentos, aves que juegan, otras son capaces de posponer la gratificación a una tarea bien completada en espera de una mejora, cuervos que reconocen personas y las recuerdan durante mucho tiempo.

La autora hace un repaso de las extraordinarias capacidades vocálicas de algunas especies. Y también se ocupa del canto, una habilidad que en algunos pájaros resulta, por su ejecución, casi increíble. Repasa la relación que hay entre la actividad y capacidad canora y el desarrollo del alto centro vocal (HVC), un área encefálica implicada en el aprendizaje y la generación del canto. Es impresionante el caso de una especie cuyos machos han de aprender un canto nuevo en cada época de apareamiento; pues bien, el tamaño de esa región aumenta en la primavera y se encoge al final del verano, y eso ocurre porque varía el número de neuronas en los circuitos del canto. También se ocupa de los pergoleros, esas aves cuyos machos fabrican en medio de la selva australiana unas pérgolas de gran complejidad estructural y cromática, y que forman parte de su técnica para poder aparearse.

Las migraciones y la cuestión de los mecanismos implicados en la orientación ocupan una parte importante del libro. Valora las diferentes hipótesis que se han barajado para explicar la enorme capacidad de orientación que tienen algunas especies. Magnetismo terrestre, claves visuales, olores, o la combinación de inputs de diferente naturaleza podrían estar en la base de su capacidad de navegación. Ackermann, en los compases finales del libro, manifiesta su preocupación por el riesgo de desaparición en que se encuentran muchas especies debido al efecto de la acción humana sobre los ecosistemas y, concretamente, por la subida de temperaturas que ya está desplazando a algunas especies hacia el norte, hacia la cumbre de las montañas o modificando peligrosamente sus calendarios de cría.

Al finalizarlo uno no puede dejar de pensar que la razón por la que nos resulta tan difícil entender a otros animales, entender las bases y alcance de sus capacidades cognitivas, es porque buscamos en ellos habilidades humanas, sin reparar en el hecho de que esas otras especies tienen una diferente configuración encefálica y estructura mental por la sencilla razón de que han evolucionado bajo presiones selectivas diferentes y han de hacer frente a problemas diferentes.

El libro está muy bien documentado. La autora no solo ha consultado a numerosos especialistas. También presenta una extensa bibliografía. En algún momento puede dar la impresión de un cierto desorden, pero creo que esa sensación proviene de la dificultad, también para el lector, de gestionar mentalmente tanta y tan interesante información como ha manejado Ackermann. El texto tiene el ritmo y las dimensiones adecuadas. Y las anécdotas que narra dejan al lector boquiabierto.

Este libro solo tiene, a mi juicio, un pero: la traducción es mala, algo a lo que, desgraciadamente, ya nos tienen acostumbrados la mayoría de editoriales españolas. Para muestra, un botón: traduce ecologist (ecólogo) como ecologista. He cotejado las dos versiones (inglés en formato electrónico y castellano en papel) y el resultado ha sido penoso. Recomiendo vivamente su lectura en inglés. Es una delicia.

Ficha:

Autora: Jennifer Ackermann

En español:

Título: El ingenio de los pájaros

Editorial: Ariel (Planeta)

Año: 2017

En inglés:

Título: The Genius of Birds

Editorial: Penguin Random House LLC, Nueva York

Año: 2016

En Editoralia personas lectoras, autoras o editoras presentan libros que por su atractivo, novedad o impacto (personal o general) pueden ser de interés o utilidad para los lectores del Cuaderno de Cultura Científica.

El artículo El ingenio de los pájaros, de Jennifer Ackermann se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxue Razkin

Mikrobiologia

Eraikin historikoen kontserbazioa hobetzeko metodologia berria garatu dute Granadako Unibertsitateko ikertzaileek. Kutsadura atmosferikoak eta harrian pilatzen diren gatzek eragiten dituzten narriadura fisikoaren eta kimikoaren ondorioak ekiditeko asmoz abiatu dute ikerketa. Juanma Gallegok azaltzen digu zertan datzan erabilitako metodologia. Bakterioen transplantean oinarritzen da. Eta hori nola egiten da? Azalpena testuan ageri da: eraikinaren harrietan dauden bakterio komunitate bat hartu, laborategian hazi eta jatorrizko eraikinera itzuli dituzte ondoren. Bakterio karbonatogenikoak izan dira funtsa. Izan ere, bakterio hauek gai dira kaltzio karbonatoa sortzeko, eta horrek eraikinetako harria babesten eta trinkotzen du. Oso interesgarria kazetariak ekarri digun gaia!

Ignacio López-Goñi mikrobiologoak Euskalduna Jauregiko Auditorioan eman zuen ‘Bakterioek ere txertoak hartzen dituzte’ hitzaldiaren nondik norakoak bildu dituzte artikulu honetan. Hark kontatu zuen birus batek bakterio bat infektatzen duenean, bakterioa gauza dela birusaren DNA zati bat bere genoma propioan txertatzeko. Hala azaldu zuen: “Hurrengoan, bakterioak ezagutu egingo du birus hori, eta hil egingo du. Horrelakoak dira bakterioek birusen aurka hartzen dituzten txertoak”.

Biologia

Bare “hiltzaile” baten berri eman digute artikulu honen bidez. Badirudi 2006an aurkitu zutela lehenengo banakoa, baina 2008ra arte ez dute sailkatu: Selenochlamys ysbryda da jarri dioten izena. Zuria da –mamu-barea deitu diote Bill Symondson eta Ben Rowson zoologoek–, eta litekeena da kobazuloetan eboluzionaturiko espezie bat izatea. Hortz bakarra du, baina zeregin bera betetzen duten hortz moduko beste zenbait aho-atal ditu eta oso zorrotzak dira. Haragijalea eta ehiztaria da; lurrean bizi da eta zizareak eta beste bareak ehizatzen ditu. Hauek dira ezagutzen diren bare haragijale gutxietako bi, horregatik dira hain bitxiak.

Pandak ez daude arriskuz kanpo oraindik. Animalia hauen populazioak gora egin den arren, ikerketa batek aditzera eman du haien habitataren egoera okerrera doala. Zehazki, Txinako eta AEBko ikertzaile batzuek satelite-bidez hartutako datuekin egin duten ikerketan ondorioztatu dute panden habitata egoera txarragoan dagoela, 1888an panda arriskuan dauden espezieen zerrendan sartu zutenean baino. Badirudi, errepideek eragindako zatiketa dela arazoa. Halere, ikertzaileek esan zuten Txinako gobernuak esfortzu handia egin duela afera honetan.

Paleontologia

Neolito garaiko hilobiratze-ohiturak hobeto ezagutzeko ikerketa egin dute UPV/EHUko eta Oxfordeko Unibertsitateko ikertzaileek Arabar Errioxako hainbat txokotan. Galdera bati erantzuteko abiatu zuten ikerketa: zergatik hilobiratzen ziren pertsona batzuk trikuharrietan eta beste batzuk kobazuloetan? Lan honek erakutsi du Neolitoan jada pertsonen arteko desberdintasun sozioekonomikoak egon zitezkeela, eta horiek izan zitezkeela hilobiratze desberdinen arrazoia.

Astrofisika

Saturno nebulosa edo NGC 7009 aztertu du MUSE estreskopioak. Nebulosaren erdian dagoen izarra inguratzen duen hautsaren mapa egin du, eta horri esker ikusi dute egitura oso konplexua duela. Elhuyarrek bildu du informazio guztia: “Burbuila eliptiko bat du barrualdean, beste bat kanpoan, eta halo bat. Halaber, bi korrontek zeharkatzen dute horizontalean, eta, gune batean, hautsez osatutako uhin bat ere detektatu dute. Gainera, barruko burbuilaren ertzetako hautsa desagertu egiten dela baieztatu dute, baina oraindik ez dakite zergatik”.

Emakumeak zientzian

Marthe Vogten ekarria oso garrantzitsua izan zen neurozientzia arloan. Frogatu zuen “sinpatina” (noranedralina) modu heterogeneoan banatzen zela garunetik eta ondorioztatu zuen ere sustantzia horrek transmisore gisa jokatzen zuela garuneko zelulen artean. Baina bere ibilbide zientifikoa ez zen erraza izan. Izan ere, Hitler boterera iritsi eta Ingalaterrara ihes egitea erabaki zuen. Utzi zuen Berlin, bere jaioterria, eta Ingalaterran hasi zen lanean. Halere, Britania Handiko inteligentzia-zerbitzuek ikusi zutenean Deutsche Arbeitsfront sindikatu nazionalsozialistaren (alemaniarraz DAF) kidea zela eta –behartu zuten erakunde horretan izena ematera–, A mailako atzerritar arerio gisa sailkatu zuten. Atxilotu, epaitu eta kartzela-zigorra ezarri zioten zientzialari alemaniarrari. Kartzelatik atera eta jarraitu zuen ikertzen. Artikulu osoa irakurtzea gomendatzen dizuegu!

Ana Payo ozeanologoa eta anbientologoa da. Itsas hegaztien ekologia ikertzen du eta monologoen bitartez, zientzia hedatzen du. Emakume zientzialarien ikusgarritasuna lortzeko proiektu batean dabil: Howard Bound. Hark azaltzen du: “Genero berdintasuna, aldaketa klimatikoa eta lidergoa batzen dituen egitasmo bat da. Emakume zientzialariaren rola nabarmentzea du helburu, ikusezintasuna askotan oztopo bat delako gure ibilbidean”. Proiektu horrekin espedizio bat egingo dute Antartikara.

Genetika

Aste honetan laguntzaile fina izan dugu eta udan genetikari buruz publikatu diren berriak bildu ditu Koldo Garciak bere blogean. Autoreak dio berririk garrantzitsuena edizio genomikoan izan dugun aurrerapausoa izan dela. Nabarmentzen duen bigarrenak minbiziarekin du zerikusia. Metastasien oinarri genetikoak aztertu dituzte, egileak azaltzen duen moduan, “tumoreek gorputzetik bidaiatzeko gaitasunaren geneak zeintzuk diren aurkitu; eta besteek tumoreetan aktibo dauden geneen arabera tratamenduek izango duten arrakasta aurreikusi eta, hortaz, minbiziaren tratamendua egokitu”. Frikiak diren albisteak ere bildu ditu. Esaterako, Txinako Unibertsitate batek argitu du elikaduran hartutako landareen mikroRNAk eragiten duela erleak langile bilakatzea.

Kimika

Poliziklooktenoarekin (polimero erdikristalino komertzial bat) lehendik egindako ikerketak oinarri hartuta, zenbait sistema polimeriko garatu ditu Nuria García Huete ikertzaileak. Polimero kateak elkarrekin gurutzatuta daudenean forma memoria duen materiala da poliziklooktenoa. Polimeroak gurutzatzeko dikumilo peroxidoa erabiltzen da eta deformatu ondoren bere jatorrizko egitura berreskuratzen du beroaren eraginpean jarrita. Azaletik hondatutako objektu bat (hondatua, baina apurtzera iritsi gabe) berotuz konpontzeko balia daiteke ezaugarri hau. Polimeroa gurutzatzeko alternatiba lortu du ikertzaileak: gamma erradiazioa. Irakurri osorik artikulua!

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

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Egileaz: Uxue Razkin Deiako kazetaria da.

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La expresión publish or perish (publica o perece) es de sobra conocida en el ámbito científico. Quiere expresar la importancia que tienen las publicaciones en los currículos del personal investigador. En ciencia no basta con hacer observaciones, obtener unos resultados y derivar conclusiones. Hay, además, que hacerlo público y, a poder ser, en medios de la máxima difusión internacional. La ciencia que no se da a conocer, que no se publica, no existe. El problema es que de eso, precisamente, depende el éxito profesional de los investigadores, sus posibilidades de estabilización y de promoción. De ahí la conocida expresión del principio.

El mundo de la comunicación tiene también sus normas. En comunicación se trata de que lo que se publica sea consumido. De la misma forma que la ciencia que no se publica no existe, en comunicación tampoco existen los contenidos que no se consumen: o sea, no existen los artículos que no se leen, los programas de radio que no se oyen, los de televisión que no se ven o los sitios web que no se visitan. En comunicación valdría decir “sé visto, oído o leído, o perece”.

Ambas esferas tienen ahí un interesante punto en común. Y por supuesto, en comunicación o difusión científica el ámbito de confluencia se aprecia en mayor medida aún. Confluyen aquí ambas necesidades, la de hacer públicos los resultados de investigación y, además, conseguir que lleguen a cuantas más personas mejor.

El problema es que la presión por publicar y por tener impacto comunicativo puede conducir tanto a unos como a otros profesionales, a adoptar comportamientos deshonestos, contrarios a la ética profesional e, incluso, a desvirtuar completamente el fin de la ciencia y de su traslación al conjunto del cuerpo social. Y también puede conducir, y de hecho ha conducido, a que se haya configurado un sistema de publicaciones científicas con patologías.

De todo esto se trató el pasado 31 de marzo en “Producir o perecer: ciencia a presión”, el seminario que organizarono conjuntamente la Asociación Española de Comunicación Científica y la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

6ª Conferencia. Ana Victoria Pérez Rodríguez, directora de la Agencia DiCYT: Evolución de la imagen de la ciencia en la prensa española

Evolución de la imagen de la ciencia en la prensa española

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

El artículo Ciencia a presión: Evolución de la imagen de la ciencia en la prensa española se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Ciencia a presión: Ciencia abierta vs. ciencia cerrada
2. Ciencia a presión: Ciencia patológica y patología editorial
3. Ciencia a presión: Científicos que avalan patrañas

Nonahi daude online kurtsoak. Graduak, masterrak eta orotariko formakuntza aktibitateak ordenagailuaren bidez egin daitezke bere osotasunean ala partzialki. Zein puntura arte, baina, dira kurtso presentzialen baliokide? José Luis Ferreirak horren inguruko ikerketak dakarzkigu: Online vs. in-person courses. Which ones are better?

Minbizia ez da existitzen. Minbiziak existitzen dira. Zehazki, gaixo bezainbeste minbizi. Sistema inmune propioan egon daiteke minbizi bakoitzaren irtenbidea? Sergio Laínezek aztertzen du Will your own immune system be the cure to your own cancer?

Nobel Saria jaso zuen Einsteinek 1921ean efektu fotoelektrikoaren azalpenagatik, batez ere. Ia ehun urte geroago ere DIPCkoek teoria fintzen dihardute: A new benchmark for any future models of solid-state photoemission

Mexikoko lurpean zerbait mugitzen dabilela iradokitzen dute herri hartako lurrikarek. Zer, zehazki? Lekuan bertan lan egindako Daniel Garcíak kontatzen digu What’s going on beneath Mexico?

Kimikariek estreoisomesoen errezamatoen erresoluzioa izenez ezagutzen dutena, bata bestearen irudi espekularra diren bi molekula banatzeko gai izatea, ez da erraza. Interes praktiko, eta baita ekonomiko, izugarria du. Molekulak enkapsulatzen lortzen duenik bada, Adrián Matencio Novel methods of chiral separation artikuluan.

Minibrain, minigaruna, ama zelulez osatutako neurona egitura esferikoa da eta hainbat erabilera ditu. Zer zerikusi du hortzen maitagarriak (Perez sagutxoaren baliokidea) honekin? JR Alonsok Minibrains: a present from the tooth fairy

Ia ziur gaude materiaren egoera bat badela, baina detekzio metodoa, eszitoien kondentsatua, ez dago guztiz findurik. Validating the existence of a new phase of matter, the exciton condensate artikuluan eszitoia zer demontre den azaltzeaz gain, haien kondentsatua detektatzeko metodoa ere proposatzen dute DIPCkoek.

Diabetesa eta Parkinsona aldi berean tratatzen dituen farmakoa posiblea da? Rosa García-Verdugok kontatzen digu Potential 2×1 drug for Parkinson’s and Diabetes artikuluan.

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

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CRISPR y los ratones avatar

Quiero dedicar este primer artículo que publico en la web de la cátedra de cultura científica de la UPC/EHU a un concepto nuevo y, creo, interesante, que nos ha cambiado la vida en nuestro laboratorio y en muchos otros laboratorios internacionales de biomedicina. Me refiero a los ratones avatar, a los nuevos modelos animales para investigar enfermedades raras de base genética que podemos ahora generar fácilmente gracias a las herramientas CRISPR de edición genética. Ellos fueron también los protagonistas de mi primera incursión divulgadora en la última reunión Naukas17, patrocinada por esta cátedra, celebrada en Bilbao hace pocos días.

En mi laboratorio del Centro Nacional de Biotecnología, en Madrid, y también gracias a nuestra participación en el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER-ISCIII) nos dedicamos a investigar sobre la genética de las enfermedades raras. ¿Qué mutaciones y en qué genes son los causantes de estas enfermedades raras? Y, naturalmente, también investigamos sobre qué podemos hacer para aliviar o resolver estas condiciones genéticas de baja prevalencia en la población. Las enfermedades raras son aquellas que afectan a menos de 5 de cada 10,000 personas (o menos de 1 de cada 2,000). Conocemos más de 7,000 enfermedades raras. Cada una de ellas afecta a un reducido número de personas, aunque globalmente suponen una parte importante de la población (3 millones de personas en nuestro país, según estimaciones recientes).

En concreto nosotros investigamos sobre una de estas condiciones genéticas raras: el albinismo, causado por mutaciones en alguno de los 20 genes asociados, que dan lugar a otros tantos tipos de albinismo. En el albinismo lo que se ve (pérdida de pigmentación) no es lo más relevante (déficit visual). La discapacidad visual severa (con una agudeza visual inferior al 10%, es decir, con ceguera legal) es pues lo más característico de las personas con albinismo. El albinismo afecta aproximadamente a 1 de cada 17,000 personas, unas 3,000 personas en nuestro país. Hasta el momento habíamos podido aproximarnos a esta condición genética a través de modelos animales utilizando alguna de las técnicas de modificación genética, que conocemos desde hace más de 30 años. Son tecnologías muy poderosas pero no exentas de limitaciones y, generalmente, sofisticadas y muy caras de aplicar. Sin embargo, como no conocíamos otras técnicas, nos parecían estupendas y ello nos ha permitido, a nosotros y a muchos otros laboratorios en todo el mundo, generar numerosos modelos animales para el estudio de enfermedades raras, como el albinismo.

Todo cambió en 2013. En enero de ese año descubrimos la existencia de unas nuevas herramientas para la edición genética de los genomas, denominadas CRISPR (acrónimo en inglés de secuencias repetidas, palindrómicas, regularmente intercaladas y agrupadas), descritas muchos años antes por microbiólogos en bacterias. A principios de la década de los años 90 Francisco Juan Martínez Mojica (Francis Mojica), microbiólogo de la Universidad de Alicante, se dio de bruces con ellas al secuenciar el genoma de unas arqueas (otro grupo de microorganismos procariotas, similares pero no idénticos a las bacterias) que habitaban en las salinas de Santa Pola (Alicante). Publicó sus resultados en 1993.

No fue el primero en descubrirlas en bacterias, pero si fue el primero en percatarse de su relevancia y en decidir dedicar su carrera profesional a entenderlas. Lo consiguió unos 10 años más tarde, al percatarse de que se trataba de una estrategia innovadora de defensa, un verdadero sistema inmune adaptativo, que usaban las bacterias para zafarse de las infecciones de los virus que les acechaban. A diferencia de nuestro sistema inmune, las bacterias son capaces de transmitir su inmunidad frente a determinados patógenos a su descendencia, porque aquella tiene una base genética. Algo insólito e inesperado que le costó casi tres años publicarlo, hasta conseguir que lo aceptarán en una revista científica modesta, en 2005. Y precisamente ese artículo pionero es el que ha le ha permitido, años más tarde, ser premiado por diversas instituciones (Jaime I, Fundación BBVA-Fronteras del Conocimiento, Lilly, Albany, etc…) y es muy probable que le asegure plaza en una terna del premio Nobel de Medicina (o de Química), caso de que en Estocolmo decidan próximamente premiar el descubrimiento de las CRISPR y/o sus aplicaciones de edición genética, las que constituyen una verdadera revolución en biología.

Los descubrimientos básicos de Francis Mojica, y de los investigadores que le siguieron, permitieron describir cómo funcionaba el sistema CRISPR en bacterias y definir sus componentes. Esencialmente una molécula de ARN guía y una enzima capaz de cortar las dos cadenas del ADN (una nucleasa). Estas tijeras moleculares de alta precisión atacan el genoma del virus invasor en las bacterias inmunes a ese patógeno, y, a su vez, en células animales, pueden realizar una función similar, cortando el gen que nosotros le indiquemos al sistema, según la guía utilizada. Estos cortes en el genoma deben repararse de inmediato, para que las células sobrevivan y no pierdan material genético, que podría tener consecuencias fatales. Los sistemas de reparación los tenemos ya en todas nuestras células y son de dos tipos. El sistema reparador que actúa por defecto progresa añadiendo y eliminando letras (bases del genoma, A, G, C ó T) hasta que logra generar una cierta complementariedad (la G siempre se aparea con la C, y la T con la A) que finalmente es sellada y resuelta la cicatriz en el genoma. La inserción y eliminación de bases en el genoma normalmente conlleva la inactivación del gen cortado. Nunca antes había sido tan fácil inactivar un gen. Sencillamente dirigimos una herramienta CRISPR específica contra el gen que deseamos silenciar, el sistema CRISPR corta el ADN en el gen, y el sistema de reparación lo inactiva durante el proceso reparador.

Existe otro sistema de reparación, más sofisticado, que puede reparar el corte en el ADN a partir de secuencias molde externas, con ciertas similitudes a ambos lados del corte, pero con secuencias nuevas internas. Es decir, podemos inducir la introducción de secuencias previamente no existentes, lo cual permite tanto incorporar mutaciones específicas como corregirlas. Sorprendente y muy versátil. A este proceso le llamamos edición genética, aprovechando la similitud con la edición de textos realizada con un programa de ordenador, que permite localizar la palabra equivocada y corregirla, substituirla o eliminarla.

Mediante el uso de las herramientas CRISPR de edición genética es ahora posible inducir la incorporación de mutaciones específicas en genes determinados, a voluntad del investigador. Tanto en células en cultivo como en modelo animales, como son los ratones, los peces cebra o las moscas de la fruta (Drosophila). En ratones, desde principios de los 80, hemos generado miles de mutantes específicos de muchos de los más de 20,000 genes que tenemos tanto los roedores como nosotros, los primates.

Sin embargo, estas mutaciones generadas usando las técnicas clásicas eran relativamente groseras. Por ejemplo, la mayoría de ratones mutantes específicos de cada gen portan la eliminación de una parte importante del gen, frecuentemente el primero de los exones (las partes en las que se subdivide la zona de un gen que codifica información genética. Esta modificación genética tan relevante asegura prácticamente la inactivación de un gen. Sin embargo, tiene un problema. Al diagnosticar que tipo de mutaciones genéticas aparecen en la población humana nos damos cuenta que apenas existen este tipo de mutaciones entre los pacientes. Es decir, no hay apenas personas a quienes les falte el primero de los exones de un gen. Por el contrario, lo que encontramos al diagnosticar genéticamente a los pacientes afectados por alguna enfermedad congénita son pequeñas substituciones, eliminaciones o duplicaciones, a veces de hasta una sola base, de una sola letra. Son cambios mucho más sutiles que no obstante pueden tener consecuencias severas para la persona portadora de tales cambios en su genoma. Hasta hace poco, con los métodos disponibles, no era nada sencillo (y generalmente era imposible) reproducir estos diminutos cambios en el gen para investigar la enfermedad en células o animales modelo.

Las herramientas CRISPR han solventado la limitación que teníamos. Ahora es posible usar reactivos CRISPR para inducir, específicamente, el cambio, substitución, eliminación o duplicación de una o pocas bases en células o animales. Es pues ahora relativamente sencillo generar ratones portadores, exactamente, de la misma mutación que previamente hemos diagnosticado en pacientes. Estos ratones que llevan la misma modificación genética que los pacientes son los denominados ratones avatar. Cada uno de esos ratones reproduce los efectos de la mutación de la persona de la que derivan. De la misma manera que en la famosa película de ciencia ficción de James Cameron las criaturas azules están conectadas a las personas también aquí estos ratones avatar están asociado a la persona de la que portan la misma mutación.

Los ratones avatar representan un cambio conceptual en la generación de modelos animales para el estudio de enfermedades humanas. En medicina se dice que no hay enfermedades, sino enfermos, teniendo en cuenta que cada enfermo presenta síntomas ligeramente distintos y no siempre los mismos ni con la misma intensidad, lo que ha dado pie a la medicina personalizada. De la misma manera ahora, gracias a las herramientas CRISPR de edición genética, podemos generar los ratones avatar que representan modelos animales personalizados, específicos, que sin duda nos ayudarán a entender mejor cómo se establecen y desarrollan las enfermedades (y qué podemos hacer para detener o corregir la aparición de los síntomas de las mismas). Estos modelos animales avatar podrán ahora ser usados para validar propuestas terapéuticas innovadoras, y así poder asegurar los parámetros de seguridad y eficacia antes de saltar al ámbito clínico, antes de trasladar los posibles tratamientos a los pacientes. Esta es, sin duda, una de las aplicaciones más espectaculares de las herramientas CRISPR, que ni tan siquiera hubiéramos podido soñar hace apenas cuatro años. Felicitémonos y aprovechemos estos adelantos tecnológicos para mejorar el desarrollo de terapias avanzadas. El futuro ya está aquí.

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

El artículo Las herramientas de edición genética CRISPR y los ratones avatar se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. La inminente revolución de la ingeniería genética basada en el sistema CRISPR/Cas
2. Ratones, peces y moscas, un modelo a seguir
3. Sobre la predisposición genética a padecer enfermedades (II)

Uxue Razkin Mein Kampf irakurri zuenean ikaratu egin zen. Horregatik egin zuen ihes Alemaniatik eta utzi zuen bere jaioterria, Berlin. Ordurako ibilbide oparoa eraikitzen hasia zen Marthe Vogtek neurozientzia alorrean, baina Bigarren Mundu Gerrak zeharo aldatu zituen bere planak. Ingalaterrara ihes egitea lortu zuen, bai. Baina Britania Handiko inteligentzia-zerbitzuek ikusi zutenean Deutsche Arbeitsfront sindikatu nazionalsozialistaren (alemaniarraz DAF) kidea zela eta –behartu zuten erakunde horretan izena ematera–, A mailako atzerritar arerio gisa sailkatu zuten. Atxilotu, epaitu eta kartzela-zigorra ezarri zioten zientzialari alemaniarrari.

1. irudia: Marthe Louise Vogt neurozientzialaria. (Argazkiaren iturria: Mujeres con Ciencia)

Bada, komunitate zientifikoak emandako babesaren kariaz, kartzelatik atera zuten. Ez zen bere ibilbide zientifikoaren amaiera izan beraz, Vogteren lanik garrantzitsuena etortzekoa zen oraindik. Izan ere, hark egindako ikerketa batek frogatu zuen “sinpatina” (noranedralina) modu heterogeneoan banatzen zela garunetik eta ondorioztatu zuen ere sustantzia horrek transmisore gisa jokatzen zuela garuneko zelulen artean.

Etxean ikusia, umeek ikasia

Bere etxeko giroa zuen zientzia-libururik oinarrizkoena. Cécile Vogt-Mugnier eta Oskar Vogt, bere gurasoak, garai hartan, neurologo ospetsuak ziren. Anekdota gisa, Vogt-Vogt sindromeari –haurtzaroan gertatzen den atetosiaren asaldura– esparru horretan bere gurasoek egindako lan eta ikerketengatik jarri zioten izen hori. Bada, haiek ez ziren izan inspirazio-iturri bakarrak Marthe gaztearentzat; bere ahizpa, Marguerite Vogt, genetista ezaguna izan zen ere.

2. irudia: Cécile Vogt-Mugnier (1875-1962) eta Oskar Vogt (1870-1959) neurologoak, Marthe Louise Vogt eta Marguerite Vogt zientzialarien gurasoak.

Kimikan, fisikan eta matematiketan bikaina zen Marthe eta horregatik eman zuen izena Berlineko Unibertsitatean, Medikuntza eta Kimika ikasteko irrikaz zegoen. 1927an lizentziatu zen eta horren ondotik, ospitale batean hasi zen praktiketan, abiatu zuen Medikuntza masterraren baitan. Doktorego-tesia ere gauzatu zuen Kaiser Wilhelm Society-n; kimika organikoa ikasi zuen eta karbohidratoen metabolismoaren inguruan lan egin zuen, Carl Neubergen zuzendaritzapean. Horren ondotik, Paul Tredelenbergekin batera hasi zen lanean Berlineko Unibertsitatean, Farmakologia departamentuan, hain zuzen. Bertan, endokrinologia jorratu eta teknika farmakologiko esperimentalak garatu zituen. 1931. urtean bere aitak gidatzen zuen Kaiser-Wilhelm-Institut für Hirnforschung-ean Kimika-saileko arduraduna izatera iritsi zen. Bertan, garuneko ikerketa elektrofisiologikoak egin zituen eta ikasi zuen nola barreiatzen ziren farmakoak nerbio-sistema zentralean.

Ihesaldia eta aurkikuntza esanguratsuak

Aurretik aipatu bezala, Ingalaterrara ihes egiteko aukera ez zuen galdu nazismoa gorenean zegoenean. Rockefeller Travelling Fellowshiperi esker erdietsi zuen hori. Han zegoela berehala hasi zen lanean. Lehenik, Sir Henry Daleren laborategian. Han ikasi zuen, Wilhem Feldbergerekin batera, azetilkolinaren eta nerbio-sistemaren transmisore kimikoen askapena, esaterako. 1937an, Cambridgen, hipertentsioari buruzko ikerketak gauzatu zituen Ernest Basil Verneyrekin elkarlanean.

Britania Handiko Farmazia Elkarteko Farmakologia-laborategietara iritsi zen atxiloketaren ondotik, 1941. urtean. Marthek giltzurrun gaineko guruina eta era berean, estresaren eta adrenalinaren arteko harremana izan zituen ikergai bertan. Jarraian, Edinburgoko Farmakologia Sailera egin zuen jauzi. Hark egindako lanik esanguratsuena bertan idatzi zuen, alegia: Sinpatinaren kontzentrazioa nerbio-sistemaren hainbat tokietan egoera normaletan eta botiken administrazioaren ondoren.

Ikerketa honek frogatu zuen sustantzia hori modu heterogeneoan banatzen zela garunetik eta ondorioztatu zuen ere transmisore gisa jokatzen zuela garuneko zelulen artean. Horretaz gain, epinefrina, serotonina eta reserpina izeneko neurotransmisoreen jokabidea aztertu zuen. Egun, depresioaren edo gaixotasun mentalen aurkako tratamendu gehienen oinarrian dago horien jokabidea ezagutzea. Hortaz, garrantzitsua izan zen Vogtek garai hartan abiatu zituen ikerketak.

Cambridgera itzuli zenean, Agricultural Research Councilleko farmakologia departamentuko zuzendari izendatu zuten.

Neurotransmisoreen inguruko ikerketak egiten jarraitu zuen. 1968an erretiroa hartu bazuen ere, 1980ra arte jarraitu zuen lanean. Orobat, egindako lan guztiagatik komunitate zientifikoaren esker ona jaso zuen. Royal Societyren kide izendatu zuten 1952an –kargu hori lortzen bederatzigarren emakumea izan zen– eta 1981ean Royal Medal delakoa eman zioten. Azkenik, Arteen eta Zientzien Ameriketako Estatu Batuetako Akademiako ohorezko kide egin zuten. 2003. urtean zendu zen, 100 urte bete ondoren.

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Egileaz: Uxue Razkin Deiako kazetaria da.

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