Cuaderno de Cultura Científica

Tan sólo supone el 1% de todo el genoma masculino, pero es el responsable de que los hombres sean anatómicamente hombres. El cromosoma Y, encargado de impedir la formación de los ovarios en el feto y de permitir el desarrollo de los testículos, se transmite únicamente de padres a hijos varones. Desde el punto de vista evolutivo, esta característica facilita el rastreo de las distintas variantes existentes del cromosoma, y ya se conoce el origen, la dispersión y la distribución geográfica de muchas de ellas. Ahora, científicos del grupo de investigación en Genómica de la Individualidad de la UPF y del grupo BIOMICs de la UPV/EHU han estudiado la variante R1b-DF27, conocida en la comunidad científica por su elevada frecuencia en la Península Ibérica.

Mediante el análisis de muestras de ADN de casi 3.000 hombres de la Península Ibérica y Francia, el equipo científico ha revelado la presencia de esta variante en el 40% de los varones ibéricos, pero por debajo del 10% más allá de los Pirineos. La cifra asciende considerablemente en el País Vasco, donde el 70% de los varones muestran la variante R1b-DF27 del cromosoma Y.

Según los investigadores, “la historia evolutiva de los cromosomas Y humanos parece haber ocurrido en ráfagas, con aumentos en la frecuencia de ciertas variantes a raíz de cambios culturales o innovaciones tecnológicas”. En el caso de la variante R1b-DF27, los autores aseguran que se originó hace entre 4.000 y 4.500 años, y lo más probable es que apareciera en el noreste de la Península. “A pesar de su elevada frecuencia actual en el País Vasco, las medidas internas de diversidad y las estimaciones por edad son más bajas en los vascos que en cualquier otra población, lo que parece descartar esta región como punto de origen de la variante, si bien, todavía es pronto para asegurarlo”, comenta Marian Martínez de Pancorbo, investigadora principal del grupo de la UPV/EHU. Para los científicos, “un origen local en Iberia parece la hipótesis más plausible, puesto que muestra las mayores estimaciones de diversidad y edad para R1b-DF27”. Estas observaciones parecen coincidir con el movimiento de oriente a occidente que se produjo en Iberia en la Edad de Bronce, cuando los pueblos ibéricos no indoeuropeos se establecieron en la costa mediterránea y en el interior porque los pueblos celtas ocupaban el centro y el oeste de la Península Ibérica.

El estudio de R1b-DF27 puede ayudar a rastrear eventos migratorios que involucren a hombres españoles o portugueses. Un claro ejemplo se ha visto en las poblaciones latinoamericanas, donde la variante se halla en frecuencias del 40% en Colombia, 36% en Puerto Rico, 10% en México y 8% en Perú. La presencia de R1b-DF27 es notablemente inferior en las poblaciones con un componente indígena más fuerte, como México y Perú, evidenciando una menor mezcla de sus individuos con los colonos en el pasado. Incluso en Europa, las frecuencias de los subgrupos Y han sido utilizadas para detectar eventos de migración a corto plazo. Así, las huellas de la expansión medieval del reino de Aragón hacia el Mediterráneo durante los siglos XIV y XV o la ocupación castellana de Flandes en el siglo XVI pueden ser rastreadas a través de los linajes masculinos, en particular, a través de R1b-DF27.

Pero, además, una variante cromosómica con frecuencias relativamente altas en poblaciones ibéricas y rara en otras regiones puede tener aplicaciones en la genética forense. La presencia de R1b-DF27 en una muestra biológica recogida en la escena de un crimen puede ayudar a identificar el origen geográfico de quien la aportó.

Referencia:

Neus Solé-Morata, Patricia Villaescusa, Carla García-Fernández, Neus Font-Porterias, María José Illescas, Laura Valverde, Francesca Tassi, Silvia Ghirotto, Claude Férec, Karen Rouault, Susana Jiménez-Moreno, Begoña Martínez-Jarreta, Maria Fátima Pinheiro, María T. Zarrabeitia, Ángel Carracedo, Marian M. de Pancorbo, Francesc Calafell.. ‘Analysis of the R1b-DF27 haplogroup shows that a large fraction of Iberian Y-chromosome lineages originated recently in situ’. Scientific Reports. Agosto 2017. DOI: 10.1038/s41598-017-07710-x.

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

El artículo El 70% de los varones del País Vasco desciende de un antepasado que vivió hace 4.500 años se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Murciélago Myotis myotis (Carlos González Revelles). PRINUM

¡Apaga la radio que no puedo aparcar!, ¿verdad que os ha pasado?. Es curiosos como el sentido del oído puede afectar directamente nuestras capacidades cognitivas e impedir que desarrollemos tareas de manera eficiente.

No obstante, no se trata de algo exclusivo de los humanos. Una investigación liderada por la Universidad de Exeter (Reino Unido) se centró en observar el comportamiento de los peces limpiadores, aquellos que retiran parásitos a otros peces (conocidos como ‘clientes’), cuando se les expone al ruido de las lanchas a motor.

Según su estudio, publicado en la revista Scientific Reports, mientras se les expone a este sonido los peces limpiadores son más propensos a ‘engañar’, mordisqueando la capa mucosa protectora de sus clientes en lugar de limpiarlos de parásitos. Por su parte, los clientes son más propensos a estarse quietos y dejar que esto suceda.

Aquí en España, Investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) pudieron comprobar cómo afecta la contaminación acústica del aeropuerto de Madrid al comportamiento de las poblaciones de carboneros comunes, Parus major. Con el ruido provocado por los aviones, las aves prolongan su estado de vigilancia en detrimento de su alimentación. En definitiva, los resultados muestran cómo las aves se sobreponen al ruido adaptando sus conductas.

Según los investigadores, “al no oír, los carboneros compensan esa pérdida aumentando la vigilancia visual”. Con esta investigación se registró cómo el tiempo de vigilancia visual de los carboneros comunes se dispara al despegar los aviones, al mismo tiempo que la actividad alimenticia se ve relegada ante este estado de alerta.

Un GPS en el oído

Y es que el sentido del oído todavía guarda algunos secretos. La posibilidad de desarrollar la ecolocalización es uno de ellos. No es ni más ni menos que un proceso que consiste en emitir un sonido que rebota al encontrar un obstáculo y analizar el eco recibido. Involucra la producción, elaboración, recepción y audición de los pulsos ultrasónicos para detectar obstáculos invisibles o rastrear presas y ha evolucionado por separado en diferentes grupos de murciélagos y cetáceos como los delfines.

Se trata de un sistema que permite a los animales que lo poseen medir la distancia hasta los objetos y es uno de los ejemplos más conocidos de evolución convergente, es decir, un desarrollo de rasgos similares en diferentes especies.

De hecho, un trabajo llevado a cabo en la Universidad Queen Mary de Londres con murciélagos y delfines, cuya ecolocación evolucionó independientemente, encontró patrones genéticos convergentes en casi 200 regiones genómicas diferentes concentrados en varios genes auditivos, o lo que es lo mismo, siendo especies totalmente diferentes cuentan con similitudes genéticas algo que los científicos creen que podría ser la punta del iceberg: “Cuando los genomas de más especies se secuencien y estudien, podremos ver otros casos notables de adaptaciones convergentes impulsados ​​por cambios genéticos idénticos”.

Por otro lado, como si de un superpoder se tratase, se sabe que algunas personas invidentes tienen la capacidad de detectar la posición de algunos objetos mediante ese mismo sistema pero es que yendo un paso más allá, científicos de la Universidad Ludwig Maximilian, de Munich, han publicado un estudio en el Journal of Neuroscience, donde se recoge que los videntes también pueden conseguirlo, aunque su cerebro lo procese de un modo diferente.

Concretamente, estos científicos contaron con la colaboración de 12 personas (solo una de ellas era ciega) a las que introdujo en una habitación acolchada que impedía que se generara ningún tipo de eco. Una vez allí se les reproducían una serie de sonidos concretos y se les repetía, como si de ecos artificiales se tratase; asociando cada sonido a un tamaño de habitación diferente.

Posteriormente se les introducía en una máquina de resonancia magnética al mismo tiempo que se les conectaba a una reproducción virtual de un edificio cercano, con el objetivo de que si producían cualquier sonido, recibirían el eco a través de unos auriculares, como si realmente se encontraran en el interior del edificio.

Se podían dar dos tipos de ecolocalización: activa, si ellos mismos generaban el sonido a través de un chasquido de su lengua, o pasiva, si se aprovechaban del eco de un ruido externo, en este caso producido por la propia máquina.

Gracias a las clases previas que habían recibido, todos ellos acertaron con bastante precisión el tamaño de la habitación, aunque los resultados eran mucho mejores cuando eran ellos los que producían el sonido con sus lenguas.

El dato más llamativo fue que se detectaron diferencias entre las áreas del cerebro que procesaron la información de los individuos videntes y del ciego. En el caso de los primeros, fue la corteza motora, encargada de procesar el movimiento, la que se activó durante el procesamiento del eco, mientras que en el ciego se activó la corteza visual; que, lógicamente, normalmente se encuentra inactiva en personas de su condición.

Unos datos que ponen de manifiesto que aunque el cerebro se adapte a las condiciones de manera diferente, todos podemos desarrollar esa habilidad y es posible que, con el entrenamiento suficiente, cualquier otra que nos propongamos.

Este post ha sido realizado por Mariajo Moreno (@Mariajo_Moreno) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Referencias científicas y más información:

Joe Parker, Georgia Tsagkogeorga,, James A. Cotton, Yuan Liu, Paolo Provero, Elia Stupkay Stephen J. Rossiter. ‘Genome-wide signatures of convergent evolution in echolocating mammals’ Nature, 4 de septiembre de 2013. doi:10.1038/nature12511

Klett-Mingo, J.I., Pavón, I., y Gil, D. (2016) ‘Great tits, Parus major, increase vigilance time and reduce feeding effort during peaks of aircraft noise’ Animal Behaviour, DOI: 10.1016/j.anbehav.2016.02.021

Virginia L. Flanagin, Sven Schörnich, Michael Schranner, Nadine Hummel, Ludwig Wallmeier, Magnus Wahlberg, Thomas Stephan and Lutz Wiegrebe. ‘Human exploration of enclosed spaces through echolocation’ Journal of Neuroscience 10 January 2017, 1566-12; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1566-12.2016

El artículo Ecolocalización, la capacidad de ver a través del sonido se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Bence Nanay

Detalle de “Madame Jeantaud au miroir” de Edgar Degas (aprox. 1875). Cortesía de Wikipedia

Hay una frase que es igualmente probable que encuentres en un texto filosófico serio como en el libro de autoayuda más extravagante: “¡Conócete a ti mismo!” La frase tiene un pedigrí filosófico serio: en la época de Sócrates, era más o menos sabiduría tradicional (aparentemente cincelada en la explanada del Templo de Apolo en Delfos) aunque una variante de la frase se remonta al Antiguo Egipto. Y desde entonces, la mayoría de los filósofos han tenido algo que decir al respecto.

Pero “¡Conócete a ti mismo!” también tiene el atractivo de la autoayuda. ¿Tu objetivo es aceptarte a ti mismo? Bueno, necesitas conocerte primero. ¿O es tomar buenas decisiones, las decisiones que son adecuadas para ti? De nuevo, esto sería difícil a menos que te conocieras a ti mismo. El problema es que nada de esto se basa en una imagen realista del yo y de cómo tomamos decisiones. Todo este asunto de “conocerse a sí mismo” no es tan simple como parece. De hecho, podría ser un serio embrollo filosófico, por no decir un mal consejo.

Tomemos un ejemplo cotidiano. Vas a la cafetería de la esquina y pides un expreso. ¿Por qué? ¿Solo un capricho momentáneo? ¿Por probar algo nuevo? ¿Quizás sabes que la dueña es italiana y que te juzgaría si pidieses un capuchino después de las 11 de la mañana? ¿O simplemente eres una persona de expresos?

Sospecho que la última de estas opciones es la que refleja mejor tus elecciones. Haces gran parte de lo que haces porque crees que encaja con el tipo de persona que crees que eres. Pides tortilla con cebolla porque eres un tipo de persona de tortilla con cebolla. Es parte de lo que eres. Y esto se aplica a muchas de nuestras elecciones diarias. Vas a la sección de filosofía de la librería y a la sección de comercio justo del supermercado porque eres un filósofo que se preocupa por la justicia global, y eso es lo que hacen los filósofos que se preocupan por la justicia global.

Todos tenemos ideas bastante estables sobre qué tipo de personas somos. Y eso es lo mejor: no tenemos que pensar demasiado al pedir el café todas las mañanas. Estas ideas sobre qué tipo de persona somos también pueden ir acompañadas de ideas sobre qué tipo de persona no somos, no voy a comprar en Lidl*, no soy ese tipo de persona. (Esta forma de pensar acerca de uno mismo podría derivar fácilmente en moralizar nuestras preferencias, pero no abramos esa lata de gusanos aquí).

Sin embargo, existe un importante problema con esta disposición mental: las personas cambian. Hay períodos tumultuosos en los que cambiamos drásticamente, en los períodos de amor romántico, por ejemplo, o de divorcio o de tener hijos. A menudo somos conscientes de estos cambios. Después de haber tenido hijos, probablemente te hayas dado cuenta de que de repente te has convertido en una persona madrugadora.

Pero la mayoría de los cambios ocurren de forma gradual y por debajo del radar. Se comprenden bien algunos mecanismos de estos cambios, como el “mero efecto de exposición“: cuanto más estás expuesto a algo, más fácil es que te guste. Otro, más problemático, es que cuanto más se frustra tu deseo de algo, más fácil es que te desagrade. Estos cambios ocurren gradualmente, a menudo sin que notemos nada.

El problema es este: si cambiamos mientras nuestra imagen de nosotros mismos permanece igual, habrá un profundo abismo entre quiénes somos y quiénes pensamos que somos. Y esto lleva al conflicto.

Para empeorar las cosas, somos excepcionalmente buenos descartando incluso la posibilidad de que podamos cambiar. Los psicólogos le han dado a este fenómeno un nombre elegante: “la ilusión del final de la historia”. Todos pensamos que quienes somos ahora es el producto terminado: seremos iguales en cinco, 10 o 20 años. Pero, como descubrieron estos psicólogos, esto es completamente delirante: nuestras preferencias y nuestros valores serán muy diferentes en un futuro no muy lejano.

¿Por qué es esto un gran problema? Puede estar bien cuando se trata de pedir el expreso. Tal vez ahora prefieras casi mejor el capuchino, pero piensas que eres una persona de café expreso, por lo que sigues pidiendo expreso. Así que estás disfrutando de tu bebida matutina un poco menos; nada demasiado importante.

Pero lo que es cierto del expreso es cierto de otras preferencias y valores en la vida. Tal vez solías disfrutar realmente filosofando, pero ya no lo haces. Pero como ser filósofo es una característica tan estable de tu autoimagen, sigues haciéndolo. Hay una gran diferencia entre lo que te gusta y lo que haces. Lo que haces no está dictado por lo que te gusta, sino por el tipo de persona que crees que eres.

El verdadero perjuicio de esta situación no es solo que pasas gran parte de tu tiempo haciendo algo que no te gusta especialmente (y que a menudo te desagrada positivamente). En cambio, es que a la mente humana no le gustan las contradicciones flagrantes de este tipo. Hace todo lo posible para ocultar esta contradicción: un fenómeno conocido como disonancia cognitiva.

Ocultar una gran contradicción entre lo que nos gusta y lo que hacemos requiere un gran esfuerzo mental y esto deja poca energía para hacer cualquier otra cosa. Y si te queda poca energía mental, es mucho más difícil apagar el televisor o resistirse a pasar media hora mirando Facebook o Instagram.

¡Conócete a ti mismo!’, ¿verdad? Si tomamos en serio la importancia del cambio en nuestras vidas, esto simplemente no es una opción. Podrías saber lo que piensas de ti en este momento. Pero lo que piensas de ti es muy diferente de lo que eres y lo que realmente te gusta. Y en un par de días o semanas, todo esto podría cambiar de todos modos.

Conocerse a sí mismo es un obstáculo para reconocer y hacer las paces con valores constantemente cambiantes. Si sabes que eres tal y tal tipo de persona, esto limita considerablemente tu libertad. Puede ser que hayas sido la que elegió ser una persona de expreso o una persona que dona a la caridad, pero una vez que estas características se incorporan a tu propia imagen, tienes muy poco que decir en qué dirección va tu vida. Cualquier cambio sería o censurado o llevaría a una disonancia cognitiva. Como escribió André Gide en Autumn Leaves (1950): “Una oruga que busca conocerse a sí misma nunca se convertirá en mariposa”.

Sobre el autor: Bence Nanay es catedrático de filosofía en la Universidad de Amberes (Bélgica) y Senior Research Associate de la Universidad de Cambridge (Reino Unido).

Texto traducido y adaptado por César Tomé López a partir del original publicado por Aeon el 16 de octubre de 2017 bajo una licencia Creative Commons (CC BY-ND 4.0).

Nota del traductor:

[*] “Costco” en el original. “Lidl” podría ser un equivalente en Europa continental.

El artículo “Conócete a ti mismo” no solo es un consejo estúpido, es realmente peligroso se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Cleopatra se pintaba los labios con rojo rejalgar. En la época victoriana el pintalabios estaba repudiado, representaba la «inmoralidad femenina». Las sufragistas emplearon el pintalabios rojo como símbolo de la emancipación femenina. En la actualidad, pintarse los labios forma parte de una campaña de rechazo a las políticas machistas de Trump, e incluso es el estandarte de una nueva ola del feminismo.

Movimientos sociales con los labios pintados

El pintalabios ha estado vinculado a momentos sociales importantes como símbolo de protesta o de fortaleza de la mujer. En 1912, el movimiento sufragista utilizó el pintalabios rojo como símbolo de la emancipación femenina y de lucha en sus marchas por Nueva York.

Durante la Segunda Guerra Mundial, Elisabeth Arden creó un tono para las Fuerzas Armadas estadounidenses y Helena Rubinstein lanzó el color Regimental Red. El Gobierno de Estados Unidos puso en marcha una campaña bajo el lema Beauty as Duty («La belleza como deber»), que animaba a las mujeres a no descuidar su imagen para dar una apariencia de normalidad a pesar del conflicto bélico.

Unos de los labios más famosos del cine fueron los de Clara Bow, quien aparecía con ellos pintados en las películas de cine mudo de los años veinte. El pintalabios era un recurso para potenciar los labios de las actrices en las películas en blanco y negro. Su uso en el cine ayudó a popularizarlo, convirtiéndolo en un símbolo de cultura pop. El uso de pintalabios se normalizó en los años treinta, cuando comenzaron a comercializarse en los salones de belleza de Helena Rubinstein y Elisabeth Arden. Desde ese momento comienza a entenderse el pintalabios como un símbolo de la sexualidad adulta, sentido que se potenciará en la década de los 50 con estrellas del cine como Marilyn Monroe.

A partir de los años 70, el pintalabios dejó de ser algo exclusivo de las mujeres. La cultura punk tuvo mucho que ver. La subcultura gótica, con la música industrial y el post-punk, pusieron color a los labios de algunos hombres que se han convertido en iconos, como Robert Smith o Marilyn Manson.

La historia del pintalabios tiene su ciencia

La primera prueba arqueológica del uso de maquillajes se encontró en el Antiguo Egipto. Los ojos se delineaban con polvos de grafito (kohl), con mineral pirolusita o con negro de humo, que fabricaban quemando maderas resinosas. Los labios se pintaban con pigmentos de colores rojizos y violáceos mezclados con cera o grasas, a semejanza de las pinturas que se empleaban en arte. La mayoría de esos pigmentos eran de origen mineral, como piedras de colores molidas de ocre rojo y rejalgar.

A lo largo de la historia, las tendencias de maquillaje fueron variando. Tanto los colores como los aglutinantes empleados guardaban similitud con las técnicas pictóricas del momento.

La barra de labios que conocemos actualmente es un invento reciente. Los primeros pintalabios se vendían en pequeños botes o envueltos en papel y se aplicaban con pincel. A comienzos del siglo XX, en 1910, la marca Guerlain empezó a fabricar rudimentarias barras de labios. Las aristócratas francesas lo compraban envuelto en frágiles tubos de cartón. Posteriormente, en 1915, en la Socovill Manufacturing Company se fabricaron unos de los primeros tubos metálicos en los que se insertarían las barras de labios. Así fue más fácil comercializarlas y convertirlas en un producto más asequible. El primer pintalabios de esas características que se comercializó en España fue el Milady de la compañía Puig en 1922. En 1923, James Bruce Mason Jr inventó el sistema giratorio que permite subir y bajar la barra de labios, convirtiéndolo en el objeto fácil de aplicar y transportar que hoy conocemos.

El lápiz labial contiene una variedad de ceras, aceites, pigmentos y emolientes. La cera le da al lápiz labial su forma y facilidad de aplicación. Entre las ceras se encuentran cera de abeja, la cera de carnauba, que es un exudado de los poros de las hojas de palmeras de cera brasileñas, y la cera de candelilla, que se obtiene de la planta de candelilla propia de México.

Los aceites y las grasas que se utilizan en la barra de labios como emolientes incluyen aceite de oliva, manteca de cacao, lanolina, vaselina y aceite de ricino, que forma una película dura y brillante cuando se seca después de la aplicación.

En los últimos años, se han agregado al lápiz labial ingredientes hidratantes, vitaminas antioxidantes, humectantes y filtros solares, entre otros, con el fin de mantener los labios hidratados y protegidos.

Las barras de labios con acabado mate tienen mayor proporción de ceras y pigmentos que de emolientes, es decir, tienen más textura que brillo. Las de acabado cremoso guardan mayor equilibrio entre brillo y textura. Los gloss tienen alto brillo y poco pigmento. Los destellos de algunos pintalabios provienen de partículas de mica o sílice. Y los lápices labiales de larga duración contienen aceite de silicona, que sella el color.

El pintalabios como índice económico

El pintalabios se utiliza como medidor de consumo. En los años 40, Leonar Lauder, presidente de Estée Lauder, acuñó la expresión lipstick index (índice del pintalabios) para demostrar cómo en tiempos de crisis las ventas del rouge aumentan estrepitosamente. Durante la Gran Depresión, las ventas de lápices de labios aumentaron un 25%. Este índice también sirvió para describir el aumento de las ventas de cosméticos durante la recesión de principios de la década de 2000. Lauder hizo la afirmación de que las ventas de lápiz labial podrían ser un indicador económico, en el sentido de que las compras de cosméticos -en especial los lápices labiales- tienden a estar inversamente relacionados con la salud económica. La conjetura era que las mujeres sustituyen el lápiz labial por compras más caras, como vestidos y zapatos, en tiempos de dificultades económicas.

Sin embargo, el lipstick index ha sido desacreditado como indicador económico. El aumento de las ventas de cosméticos en 2001 se ha atribuido a un mayor interés en las marcas de cosméticos diseñadas por celebridades y no tanto a la recesión.

El esmalte de uñas, en la década de 2010, con el auge del nail art como moda, sobre todo en Japón y Reino Unido, ha reemplazado al lápiz labial. Podríamos empezar a hablar de nail polish index.

Feministas con los labios pintados de rosa

El llamado feminismo de tercera ola o de tercera generación comenzó a surgir en los años ochenta y noventa, en respuesta a un fracaso percibido por las feministas de la segunda ola. La primera ola del feminismo se enfocaba principalmente en la superación de los obstáculos legales a la igualdad (sufragio femenino, derechos de propiedad, etc.), la segunda ola tenía una amplia variedad de temas, como la desigualdad de facto, la sexualidad, la familia, el lugar de trabajo y quizá de forma más controvertida, los derechos en la reproducción. El feminismo de la segunda ola empoderó a muchas mujeres en los años sesenta y setenta, pero también generó una reacción violenta en algunas regiones, estimulando estereotipos sobre feministas, feminismo y lo que es ser feminista. Las feministas de la segunda ola, como reacción al paternalismo y cosificación de la mujer, señalaron al pintalabios como uno de los iconos de sometimiento al patriarcado.

Una parte del movimiento feminista actual de la tercera ola es el lipstick feminism (feminismo de pintalabios). Este feminismo lo encarnan mujeres tan populares como Madonna o Beyoncé a través del llamado «girl power». Este tipo de feminismo es en gran parte una reivindicación de la libertad femenina, en cuanto a independencia, poderío y no censura de la sexualidad. El pintalabios, así como otros adornos que se asocian al «cliché femenino», se utiliza como estandarte del empoderamiento de la mujer.

En el siglo XIX, la reina Victoria declaró públicamente que el maquillaje era descortés. Para ella el uso del pintalabios era característico de las mujeres «inmorales» y de las prostitutas. La palidez se puso de moda durante casi un siglo. También por eso el pintalabios se recupera como símbolo.

El feminismo del pintalabios es un tema que genera controversia. Algunos ven que las muestras de poder sexual en realidad siguen ahondando en un sistema patriarcal que cosifica el cuerpo femenino. En cambio, otros argumentan que están tomando el control de su sexualidad. Que las mujeres son libres para llevar faldas, escotes y maquillaje.

A principios de 2017, un pintalabios se convirtió en el símbolo de rechazo hacia las políticas de Donald Trump que atentan contra los derechos de la mujer. Tras la «Marcha de las Mujeres» en Washington y el movimiento de los «gorros rosas», ahora la protesta se hace visible con un lápiz de labios rosa.

Katie Sones, una universitaria californiana ha lanzado la marca Lipslut (que se traduciría como labios de zorra), que forma parte de la campaña «The Fuck Trump» (el jodido Trump), «un movimiento para dar poder a las mujeres y a las futuras generaciones». El 50% del total recaudado se destinará a la entidad benéfica relacionada con los derechos de la mujer que los clientes elijan por voto popular.

La historia del pintalabios es una historia de ciencia, de música, de política. Pero sobre todo es una historia que nos habla del poder de las mujeres.

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

El artículo Las mujeres poderosas se pintan los labios se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Las moléculas están en continuo movimiento. No solo de traslación, como cuando un camión hormigonera se desplaza a una obra, también existen movimientos de vibración, como el que en la hormigonera producen el motor o las irregularidades de la carretera y de rotación, como el que efectúa la cuba de hormigón. Al igual que en la hormigonera, todos los movimiento se dan a la vez. Pero, a diferencia de ésta, en la que todos los movimientos se producen en la escala de segundos, en las moléculas la escala es muchísimo menor.

Las moléculas rotan en el rango de picosegundos (10-12 s), sus átomos vibran en el rango de femtosegundos (10-15 s) y los electrones se mueven en el rango de attosegundos (10-18 s). Esto significa que, si queremos estudiar las moléculas y sus transformaciones, necesitamos señales que operen en estos rangos de tiempo, algo en absoluto trivial.

Un equipo de investigadores del Instituto Politécnico Federal de Zúrich (Suiza) encabezado por Thomas Gaumnitz ha logrado generar registrado con una duración de tan solo 43 attosegundos. Dicho de otra manera, este pulso de láser es el evento controlado más corto que jamás haya sido creado por humanos. Este pulso láser puede permitir observar con gran detalle cómo se mueven los electrones dentro de una molécula o cómo se forman los enlaces químicos.

Pero, ¿cuál es la ventaja de poder observar los pasos de las reacciones química con una resolución aún mayor? El ojo humano, por ejemplo, es muy eficiente cuando se trata de convertir fotones en señales nerviosas. En la rodopsina, un pigmento visual en la retina, la molécula fotosensible retinal se predispone de tal manera que su estructura puede cambiar extremadamente rápido mediante la absorción de un solo fotón. Esto permite que podamos ver incluso con poca luz. Una reacción mucho más lenta haría imposible la visión, porque la energía del fotón se convertiría en calor en solo unos pocos picosegundos. Esta eficiencia es algo que aún no tenemos en muchos sistemas industriales.

La espectroscopía en el rango de attosegundos podría contribuir al desarrollo de células solares más eficientes, ya que ahora sería posible por primera vez seguir el proceso desde la excitación por la luz solar hasta la generación de electricidad paso a paso. Una comprensión detallada de la vía de transferencia de carga podría ayudar a optimizar la eficiencia de la próxima generación de elementos fotosensibles.

La espectroscopía láser de attosegundos no solo sirve para observar. Las reacciones químicas también pueden ser manipuladas directamente: el uso de un pulso láser puede alterar el curso de una reacción; incluso los enlaces químicos se pueden romper al detener el cambio de carga en una determinada ubicación de la molécula. Intervenciones específicas como estas en reacciones químicas no han sido posibles hasta ahora, ya que nunca se había alcanzado la escala de tiempo del movimiento de electrones en las moléculas.

Si los químicos de síntesis tenían mucho de cirujano-barbero hace tan solo 50 años, esta herramienta una vez desarrollada los terminará de convertir en microcirujanos moleculares de alta precisión. ¡Quién sabe lo que lograrán entonces!

Referencia:

Thomas Gaumnitz et al (2017) Streaking of 43-attosecond soft-X-ray pulses generated by a passively CEP-stable mid-infrared driver Optical Express doi: 10.1364/OE.25.027506

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 El pulso láser más corto se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Mi anterior entrada en el Cuaderno de Cultura Científica, El problema de la plantación de árboles en filas, terminaba con dos problemas de ingenio propuestos por el experto inglés en matemática recreativa Henry E. Dudeney (1857-1930), en su libro Amusements in mathematics –Diversiones matemáticas- (1917). Uno de ellos era el conocido como Rompecabezas de Newton.

Rompecabezas de Newton: plantar 9 árboles de forma que formen 10 filas con 3 árboles en cada fila.

Os animo a quienes estáis leyendo esta entrada a que intentéis resolver el rompecabezas de Newton, antes de mirar la solución que mostraré más adelante.

Caricatura, realizada por Gerardo Basabe de Viñaspre, del matemático inglés Sir Isaac Newton (1642-1727), a quien se le atribuye la autoría del anterior juego de ingenio, perteneciente a la exposición El rostro humano de las matemáticas, de la Real Sociedad Matemática Española

Este problema de ingenio está relacionado con la familia de problemas de ingenio llamados de plantación de árboles en filas o problemas de puntos y líneas. La formulación general de estos problemas es la siguiente.

Problema: ¿Cómo pueden distribuirse n puntos en el plano (o quizás, n árboles en un huerto) formando filas, cada una de las cuales contiene exactamente k puntos (respectivamente, árboles), con el objetivo de obtener el mayor número de filas posibles? ¿Y cuál ese mayor número de filas posibles para cada n y k, que denotamos r(n,k)?

El matemático inglés James J. Sylvester (1814-1897) estuvo trabajando en este problema, para el caso clásico de filas formadas por tres árboles, es decir, el caso k = 3, desde la década de 1860 hasta su muerte. El problema de la línea de Sylvester del que hablamos en la anterior entrada formaba parte de esta investigación.

El problema general de determinar la mayor número de filas r(n, k) para n puntos y k puntos por fila no se ha resuelto todavía. Se ha obtenido la solución para algunos casos particulares y también algunas cotas inferiores para r(n, k). Por ejemplo, el propio Sylvester demostró la siguiente cota inferior:

x es el número entero más grande que es menor o igual que x, por ejemplo, 5,2 = 5; ó –3,2 = – 4.

Cuando k = 2 el problema es trivial, ya que cada par de puntos de los n dados forman una recta, luego el máximo número de rectas posibles es el número combinatorio “n sobre 2”, es decir, las formas de elegir dos objetos de un conjunto de n,

Para el caso clásico de filas de tres árboles, k = 3, la cuestión se complica ya mucho. Como comentaba Martin Gardner en su artículo Problemas de plantación de árboles, del libro Viajes en el tiempo y otras perplejidades matemáticas, este problema está relacionado con diferentes teorías matemáticas, como teoría del diseño, triples de Kirkman-Steiner, geometrías finitas, funciones elípticas de Weierstrass, curvas cúbicas, planos proyectivos, códigos de corrección de errores y muchas otras.

En la siguiente imagen vemos soluciones para un número bajo de puntos, es decir, distribuciones maximales de puntos (resp. árboles) en filas de tres puntos (resp. árboles) para una cantidad de puntos entre 3 y 10, muchos de los cuales aparecen en libros clásicos de problemas de ingenio.

En concreto, el diagrama para el caso de 9 puntos (abajo a la izquierda) es la solución al rompecabezas de Newton.

El diagrama que resuelve el caso de once puntos, es decir, la distribución maximal de 11 puntos, que permite obtener 16 rectas, es la solución del otro problema de ingenio de Henry E. Dudeney (1857-1930), de su libro Amusements in mathematics –Diversiones matemáticas-, que propusimos en la anterior entrada del Cuaderno de Cultura Científica, El problema de la plantación de árboles en filas.

Turcos y rusos (versión de N. J. A. Sloane): Durante una batalla de la Primera Guerra Mundial, 11 soldados turcos fueron rodeados por 16 soldados rusos. Cada ruso disparó una vez y cada bala pasó exactamente por la cabeza de tres turcos. ¿Cómo estaban colocados los soldados turcos?

Es el siguiente diagrama:

El ingeniero Robert H. Macmillan (1921-2015) que era un apasionado de la matemática recreativa, y colaborador habitual de la revista The mathematical Gazette anunció en esta revista en 1946 que se podía obtener una distribución de 12 puntos que permitía obtener 19 rectas. Después Stefan A. Burr, Branko Grunbaum, N. J. A. Sloane, en su artículo The Orchand Problem –el problema del huerto- (1974) demostraron que 19 era maximal, es decir, r(12, 3) = 19. A continuación mostramos la distribución maximal que aparece en el artículo de Burr, Grunbaum y Sloane. Esta distribución simétrica se ha realizado sobre el plano proyectivo, es decir, con puntos del infinito, de hecho, tres de los puntos están en el infinito y una de las rectas es la recta del infinito. Esta solución se puede trasladar al plano normal (euclídeo), pero no es tan sencilla de visualizar, por eso mostramos aquí la del plano proyectivo.

Aprovechemos para recordar que el plano proyectivo es una estructura geométrica que extiende el concepto de plano euclídeo ordinario. En el plano euclídeo dos rectas se intersecan en un punto o son paralelas. El plano proyectivo puede pensarse como el plano euclídeo al que se le añaden “puntos del infinito”, donde se intersecan las rectas paralelas. Por lo tanto, en el plano proyectivo cualesquiera dos rectas se cortan y lo hacen en un único punto. Además, todos los puntos del infinito forman la “recta del infinito”.

Stefan A. Burr, Branko Grunbaum, N. J. A. Sloane también obtuvieron en su artículo una nueva cota inferior para r(n, k), en concreto:

Así, por ejemplo, para las siguientes cantidades de puntos n = 13, 14, 15 y 16, se sabe que la cantidad de rectas, con tres puntos, maximal es mayor, o igual, que 22, 26, 31 y 35, respectivamente.

Recientemente, los matemáticos inglés Ben Green y australiano Terence Tao, han demostrado que la cota inferior para r(n, k) de Burr, Grunbaum y Sloane es también una cota superior, para valores suficientemente grandes de n, y por lo tanto, es el valor exacto de r(n, k), para dichos valores suficientemente grandes de n.

Los números r(n, 3) forman una sucesión de números enteros que aparece en la Enciclopedia On-line de Sucesiones de Números Enteros (The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences) como la sucesión A003035.

Los valores que se conocen de r(n, k), para n menor o igual que 20 son los siguientes:

Si aumentamos el número de puntos (o árboles) por línea a cuatro, k = 4, el problema de la plantación de árboles por filas, que ya era complicado para el caso clásico de 3 puntos por fila, se complica más aún.

En la actualidad se ha conseguido calcular el valor de r(n, 4) para n entre 4 y 20.

La sucesión de números r(n, 4) es la sucesión A006065 [https://oeis.org/A006065] en la Enciclopedia On-line de Sucesiones de Números Enteros (The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences).

Los diseños maximales para valores bajos de n pueden verse en la siguiente ilustración del artículo de Martin Gardner, Problemas de plantación de árboles.

Este tipo de cuestiones han sido utilizadas por muchos expertos en matemática recreativa, como el mencionado Dudeney o el americano Sam Loyd (1841-1911), para crear problemas de ingenio. Por ejemplo, la solución óptima para 16 árboles (n = 16) fue utilizada por Dudeney en el “acertijo del Labrador” de su libro Los acertijos de Canterbury (RBA, 2007).

El acertijo del Labrador: El labrador, de quien Chaucer señaló, “Un verdadero trabajador y muy bueno era él, que vivía en paz y caridad perfectas”, se quejó de que los acertijos no eran para mentes simples como la de él, pero mostraría a los buenos peregrinos, si así lo deseaban, uno sobre el que había escuchado discutir a ciertas personas inteligentes de su vecindario: “El señor de la mansión en la región de Sussex de la que provengo tiene una plantación de dieciséis buenos robles, y están dispuestos de tal forma que hacen doce filas con cuatro árboles cada una. Una vez un hombre de gran sabiduría que iba de paso por esa zona, dijo que los dieciséis árboles podían haber sido plantados de manera que formaran quince filas rectas con cuatro árboles en cada una de ellas. ¿Podéis demostrarme cómo esto puede ser? Muchos han dudado de que sea posible de realizar.” La ilustración muestra una de las varias maneras de formar las doce filas. ¿Cómo podemos formar quince?

La solución a este acertijo es precisamente el diseño maximal de 16 puntos, con el que se forman 15 líneas rectas, con cuatro puntos en cada recta, que es un diseño simétrico hermoso y sugerente. Por lo tanto, r(16, 4) = 15.

Mucho más difícil aún es el problema para líneas que contengan 5 árboles, es decir, k = 5. En la actualidad se conocen los valores de r(n, 5), para n entre 5 y 20, en concreto, los valores son 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 6, 6, 7, 9, 10 y 11. Para los primeros n (hasta 13) las estructuras maximales son triviales, una recta de cinco puntos, dos rectas de cinco puntos con un vértice común o un triángulo.

La solución maximal para n = 15 es la siguiente.

Como Martin Gardner comenta, la solución maximal simétrica para 16 puntos, formando filas con 4 puntos, que hemos visto arriba, recuerda a la estructura de flor de la Hoya carnosa o flor de cera, que se muestra en la siguiente imagen.

Hoya carnosa o flor de cera

Bibliografía

1.- Miodrag S. Petkovic, Famous puzzles of Great Mathematicians, AMS, 2009.

2.- John Jackson, Rational Amusement for Winter Evenings, Longman, Hurst, Rees, Orme and Brown, 1821.

3.- Henry E. Dudeney, El misterio del muelle (Diversiones matemáticas III), Biblioteca Desafíos Matemáticos, RBA, 2008.

4.- Martin Gardner, Viajes en el tiempo y otras perplejidades matemáticas, Biblioteca Desafíos Matemáticos, RBA, 2007.

5.- Orchard-Planting Problem, Wolfram MathWorld.

6.- Stefan A. Burr, Branko Grunbaum, N. J. A. Sloane, The Orchand Problem, Geometriae Dedicata 2 (4), 1974, pp. 397-424.

7.- Ben Green, Terence Tao, On sets defining few ordinary lines, Discrete and Computational Geometry 50 (2), 2013, pp. 409–468.

8.- 3.- Henry E. Dudeney, Los acertijos de Canterbury, Biblioteca Desafíos Matemáticos, RBA, 2007.

9.- Tree Planting Problems, de Erich Friedman.

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 El problema de la plantación de árboles en filas (2) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El sistema respiratorio de los mamíferos se parece poco al de las aves. Sus pulmones no están organizados como una batería de bronquios en paralelo, como el de aquellas, sino que son invaginaciones, como si fuesen bolsas hacia dentro. El aire entra por los orificios nasales, pasa por la faringe -vía que comparten los sistemas respiratorio y digestivo- y de la faringe pasa a la tráquea. El epitelio traqueal tiene dos tipos celulares. Unas células secretan mucus y las otras tienen unos cilios que baten hacia el exterior; de esa forma expulsan las partículas de polvo e impurezas que penetran por la nariz en el sistema, protegiendo así el epitelio respiratorio. La tráquea se divide en dos bronquios, cada uno de los cuales penetra en un pulmón. Los bronquios se ramifican en bronquiolos cada vez más finos de forma muy similar a como surgen las ramas de un árbol. Los primeros son los bronquiolos terminales; esos dan lugar a los bronquiolos respiratorios, que son cada vez más finos y cortos, hasta que el último llega a un alveolo.

En la mayor parte de los mamíferos la tráquea y los bronquiolos de mayor calibre son bastante rígidos, y su estructura se sostiene gracias a una serie de anillos cartilaginosos. Conforme se van subdividiendo pierden la protección cartilaginosa y sus paredes pasan a estar provistas de musculatura lisa. Esa musculatura está inervada por el sistema nervioso autónomo y es sensible a ciertas hormonas y sustancias químicas de origen local. De esa forma se controla el grado de apertura de los bronquiolos y, por lo tanto, el flujo de aire a los alveolos.

Los pulmones se encuentran en el interior del denominado saco pleural, un saco cerrado de doble pared que separa al pulmón del resto de estructuras presentes en la caja torácica. Las dos láminas de la pleura están en contacto una con la otra; casi no hay espacio entre ambas. Producen un fluido intrapleural que lubrifica las superficies de ambas capas cuando se desliza una sobre la otra con los movimientos respiratorios.

Los alveolos son las estructuras respiratorias básicas de los pulmones de mamíferos. Tienen forma esférica o próxima a la de una esfera y tienen unos poros, denominados poros de Kohn, que conectan alveolos adyacentes y permiten el flujo de aire entre ellos; ese intercambio se denomina ventilación colateral. La anatomía alveolar minimiza la distancia de difusión (se pueden consultar los límites a la difusión de gases en virtud de la ley de Fick aquí). La pared que envuelve a cada alveolo está formada por una sola capa de células muy planas –células alveolares o neumocitos de tipo I- y la pared de los capilares también está formada por una sola capa de células. De esa manera, la distancia que ha de recorrer el oxígeno del aire respirado desde la luz del alveolo hasta los capilares sanguíneos que irrigan el espacio intersticial no supera los 0,25 µm; es una distancia de difusión ínfima. La red de capilares que cubre los alveolos es tan densa que se podría decir que una fina película de sangre los envuelve. Además de las células planas antes citadas, en el epitelio hallan acomodo unas pocas células alveolares o neumocitos de tipo II, cuyo cometido es el de secretar un surfactante pulmonar, complejo de fosfolipoproteinas que facilita la expansión del pulmón. Los alveolos carecen de musculatura, por lo que no hay intervención pulmonar en el inflado y desinflado del pulmón. Son los cambios en las dimensiones del tórax, que se producen como consecuencia de los movimientos de inspiración y espiración, los que producen la succión del aire desde el exterior y su posterior expulsión. Un tercer tipo celular presente en los alveolos –en este caso en la luz- son los macrófagos para la defensa frente a microorganismos.

Además de minimizar la distancia de difusión, la anatomía pulmonar también maximiza la superficie disponible para el intercambio de gases. Cada pulmón tiene del orden de 350 millones de alveolos; o sea, son 700 millones en total. Y la superficie interna de todos esos alveolos viene a ser de 70 m2, el equivalente a una pista de tenis. Merece la pena señalar que si los pulmones fuesen bolsas simples sin la estructura alveolar interna, la superficie total sería del orden de 0,01 m2. La diferencia, a la vista está, es abismal.

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: el pulmón de los mamíferos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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A fines del siglo XIX, un pequeño pero influyente grupo de científicos comenzó a cuestionar los supuestos filosóficos básicos de la mecánica newtoniana. Incluso cuestionaron la idea misma de átomo. El físico austríaco Ernst Mach, figura muy influyente, argumentaba que las teorías científicas no deberían depender de asumir la existencia de cosas (como los átomos) que no podían observarse directamente. Era cuestión de tiempo que estos científicos se dedicasen a esgrimir argumentos con los que poner en cuestión la teoría cinética. Asumiendo que la segunda ley era la piedra de toque definitiva emplearon especialmente dos aparentes contradicciones que se conocen como la paradoja de la reversibilidad (o de Lochsmidt) y la paradoja de la recurrencia. Según ellos, estas dos paradojas demostraban la incompatibilidad entre la segunda ley y la teoría cinética.

La paradoja de la reversibilidad

Fueron dos defensores de la hipótesis atómica, como se conocía entonces, William Thomson (Lord Kelvin) en 1874 y Josef Loschmidt en 1876, los que descubrieron la paradoja de la reversibilidad. No se consideró como una objeción seria a la teoría cinética hasta veinte años después. La paradoja se basa en el simple hecho de que las leyes del movimiento de Newton son reversibles en el tiempo.

Por ejemplo, si vemos un vídeo de una pelota que rebota, es fácil saber si la cinta de video se está moviendo hacia delante o hacia atrás: sabemos que las colisiones de la pelota con el suelo son inelásticas y que la pelota sube menos cada vez que rebota. Sin embargo, si la pelota hiciera rebotes perfectamente elásticos, subiría a la misma altura después de cada rebote. En este caso no podríamos decir el vídeo va hacia adelante o hacia atrás.

En la teoría cinética, se supone que las moléculas producen colisiones perfectamente elásticas. Imaginemos que se pudiese hacer un vídeo de moléculas de gas colisionando elásticamente de acuerdo con esta suposición. Al visionar este vídeo, no habría forma de saber si va hacia adelante o hacia atrás. En cualquier caso mostraría secuencias válidas de colisiones. Pero aquí está la paradoja: consideremos vídeos de interacciones que involucren objetos grandes, que contienen muchas moléculas. Podemos decir de inmediato la diferencia entre la dirección de tiempo hacia adelante (verdadera) y hacia atrás (imposible). Por ejemplo, una bombilla rota no se reconstruye en la vida real, aunque un vídeo que se ejecute hacia atrás puede hacer que parezca que lo hace. Y esto contradice un principio básico de las leyes de Newton.

En efecto, la teoría cinética se basa en leyes de movimiento que suponen que los movimientos son reversibles para cada interacción molecular individual. ¿Cómo, entonces, puede explicar la existencia de procesos irreversibles a gran escala, que involucran muchas colisiones moleculares? La existencia de procesos así parece indicar que el tiempo fluye en una dirección definida, es decir, del pasado al futuro. Esto contradice la posibilidad, implícita en las leyes del movimiento de Newton, de que, cuando se trata de observar fenómenos físicos, no importa si pensamos que el tiempo fluye hacia adelante o hacia atrás. Thomson lo expresó de esta manera:

Si […] el movimiento de cada partícula de materia en el Universo se invertiese precisamente en cualquier instante, el curso de la naturaleza daría simplemente marcha atrás para siempre. La burbuja de espuma que estalla al pie de una cascada se reformaría y descendería al agua; los movimientos térmicos reconcentrarían su energía y arrojarían la masa hacia arriba por la cascada en gotas que se transforman en una columna cerrada de agua ascendente. El calor generado por la fricción de los sólidos y disipado por conducción, y radiación por absorción, volvería nuevamente al lugar de contacto y arrojaría el cuerpo en movimiento contra la fuerza a la que había cedido previamente. . . . Pero los fenómenos reales de la vida trascienden infinitamente la ciencia humana; y la especulación con respecto a las consecuencias de su reversión imaginaria es completamente improductiva.

El mismo Thomson, y más tarde Boltzmann, utilizaron la probabilidad estadística para explicar por qué no observamos tales reversiones a gran escala. Hay un número casi infinito de posibles disposiciones desordenadas de moléculas de agua en la caída de una cascada. Solo un número extremadamente pequeño de estas disposiciones conduciría al proceso descrito por Kelvin. Las reversiones de este tipo son posibles en principio pero, a todos los efectos prácticos, la naturaleza estadística de la segunda ley los hace imposibles.

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

El artículo La paradoja de la reversibilidad se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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“Keats vs. Feynman” de Patxi Razkin es el vídeo ganador del premio al mejor vídeo de divulgación de la 7ª edición de los premios On Zientzia. En menos de 4 minutos explora esa dimensión de la belleza desconocida para aquellos que renuncian a saber algo de ciencia.

Ya está en marcha la 8ª edición de On zientzia.

¿Tienes una idea genial para explicar un concepto científico en un vídeo? ¿Quieres ver tu trabajo emitido en televisión? La Fundación Elhuyar y el Donostia International Physics Center (DIPC) han organizado la octava edición de On zientzia, un concurso de divulgación científica y tecnológica enmarcado en el programa Teknopolis, de ETB. Este certamen pretende impulsar la producción de vídeos cortos y originales que ayuden a popularizar el conocimiento científico.

On zientzia tendrá tres categorías. El mejor vídeo de divulgación recibirá un premio de 3.000 euros. Para impulsar la producción de piezas en euskera, existe un premio de 2.000 euros reservado a la mejor propuesta realizada en ese idioma. Por último, con el objetivo de impulsar la participación de los estudiantes de ESO y Bachillerato, hay un premio dotado con 1.000 euros para el mejor vídeo realizado por menores de 18 años.

Los vídeos han de tener una duración inferior a los 5 minutos, se pueden realizar en euskera, castellano o inglés y el tema es libre. Deben ser contenidos originales, no comerciales, que no se hayan emitido por televisión y que no hayan resultado premiados en otros concursos. El jurado valorará la capacidad divulgativa y el interés de los vídeos más que la excelencia técnica.

Las bases las encuentras aquí. Puedes participar desde ya hasta el 25 de abril de 2018.

Edición realizada por César Tomé López

El artículo Keats vs Feynman, mejor vídeo de divulgación “On zientzia” se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Al parecer, el comportamiento generoso o altruista es más frecuente en las mujeres que en los hombres. Y esa diferencia está relacionada con diferentes niveles de actividad de sus respectivos sistemas de recompensa en respuesta a uno u otro tipo de comportamiento, altruista o egoísta. En otras palabras, el comportamiento altruista suele resultar más grato a las mujeres que lo practican, mientras que ocurre lo propio a los hombres cuando se comportan de forma egoísta. Este es el resumen de una serie de experimentos a cargo de Alexander Soutschek y colaboradores, de la Universidad de Zurich, cuyos resultados se han publicado recientemente en la revista Nature Human Behaviour.

El sistema de recompensa es un conjunto de estructuras encefálicas responsables de la cognición ligada a las recompensas. Incluye el aprendizaje asociativo, la generación de incentivos o motivación (como el deseo, por ejemplo, o el gusto por ciertas cosas) y las emociones positivas, como el placer. Es por ello el responsable de que experimentemos sensaciones placenteras cuando satisfacemos necesidades fisiológicas esenciales para nuestra supervivencia y reproducción, cuando hacemos cosas que nos gustan o cuando consumimos sustancias a las que nos hemos hecho adictos.

Los investigadores diseñaron una serie de experimentos en los que redujeron con un fármaco la actividad de las vías dopaminérgicas1 del sistema de recompensa, tanto en hombres como en mujeres. Lo que observaron es que al reducir la sensibilidad de las vía dopaminérgicas en mujeres, estas reducían su comportamiento prosocial; en otras palabras, ante la disyuntiva de comportarse de forma generosa o de forma egoísta, tendía a disminuir el comportamiento generoso en beneficio del egoísta. Y en los hombres ocurría lo contrario: al ser tratados para reducir la actividad de las vías dopaminérgicas, se reducía la tendencia al comportamiento egoísta en beneficio de las decisiones generosas.

Esas observaciones confirman, por un lado, que hay diferencias entre hombres y mujeres en su tendencia a comportarse de forma generosa o egoísta. Las mujeres, como se ha dicho, tienden a tener comportamientos y actitudes prosociales (generosidad, altruismo, aversión a la desigualdad), mientras que los hombres, por comparación, tienden a comportarse de forma más egoísta. Y por otro lado, el hecho de que los circuitos de recompensa respondan en cada caso a uno u otro tipo de comportamiento quiere decir que la toma de decisiones de unas y de otros tiende a guiarse por incentivos o motivaciones opuestas. Este elemento es muy importante de cara a los estudios sobre toma de decisiones sociales, pues deberán tener en cuenta el sexo de los individuos que intervengan como objetos experimentales.

Por último, conviene advertir de que las diferencias observadas en este trabajo no tienen por qué ser innatas o debidas a una determinada arquitectura neuronal prefijada en virtud del sexo. Precisamente, dado que la actividad dopaminérgica participa en el aprendizaje asociativo ligado a recompensas y que codifica el valor aprendido de acciones o estímulos, el procesamiento de las recompensas puede ser el resultado de la educación o de las expectativas culturales. En otras palabras, los resultados aquí reseñados no implican que las diferencias documentadas sean independientes de los estereotipos propios de cada sexo. De hecho, esos estereotipos podrían funcionar como profecías autocumplidas y dar lugar a estas diferencias. Así, si desde la infancia temprana las mujeres perciben actitudes más favorables hacia ellas en respuesta a comportamientos prosociales, ello bien puede conducir a interiorizar esos comportamientos como normas culturales, lo que provocaría que el comportamiento prosocial les resulte más valioso. Todo ello, por supuesto, por comparación con los hombres.

Fuente: A. Soutschek, C. J. Burke, R. Schreiber, S. C. Weber, I. I. Karipidis, J. Ten Velden, B. Weber, H. Haker, T. Kalenscher y P. n. Tober (2017): The dopaminergic reward system underpins gender differences in social preferences. Nature Human Behaviour doi: 10.1038/s41562-017-0226-y

Nota:

1 Se refiere a vías cuyo neurotransmisor es la dopamina. En el sistema de recompensa hay circuitos con otros neurotransmisores, además de la dopamina, como GABA y glutamato.

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

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Más de 40 kg de alimentos perfectamente consumibles encontrados en la basura de hogares neozelandeses en un muestreo realizado en 2014 por Love Food Hate Waste NZ. El hogar promedio neozelandés tira el doble al año. Fuente

Hace un año, más o menos, Cristina Romero, de Girona y madre de un alumno de Primaria, inició una campaña para evitar que cada día se tiren a la basura toneladas de alimentos que sobran en los comedores escolares. Para conseguirlo hay que cambiar o regular de otra manera la Ley 17/2011 de Seguridad Alimentaria y Nutrición que prohíbe la utilización de la comida que sobra por razones higiénicas y sanitarias y, además, no puede ser manipulada o transformada.

También en septiembre de 2016, el día 26, se celebró en Madrid una reunión con el título de “Punto de Encuentro AECOC (Asociación de fabricantes y distribuidores) contra el Desperdicio Alimentario”. Asistieron empresas de la industria alimentaria y de la distribución de alimentos, miembros del gobierno y expertos en la materia. La industria presentó ideas, proyectos y campañas para evitar que la comida acabe en la basura. Por ejemplo, Eroski llevó los buenos resultados obtenidos en su campaña “Desperdicio Cero” que ha conseguido que, en sus tiendas, no se tiren alimentos aptos para el consumo.

Si se tiene en cuenta todo el proceso de tratamiento de los alimentos, desde la cría de ganado y la siembra y cosecha de cultivos hasta la distribución al consumidor, entre el 40% y el 55% de la comida termina en la basura en todo el planeta. En 2010 eran una 510 kilocalorías, de media, por persona y día. Algo así como tirar, cada día, diez manzanas a la basura. Son unos 1300 millones de toneladas al año los que se desperdician. Tanto es lo que se tira que se calculó, de nuevo para 2010, que sería el 20% de lo cosechado en el mundo y supone una cantidad que llegaría para alimentar a todos los seres humanos.

Además, Ceren Hiç y sus colegas, del Instituto Postdam de Investigación sobre el Cambio Climático, encuentran que, cuanto más desarrollado es un país, más alimentos desperdicia. En lo más alto del ranking están Bélgica, Francia, Estados Unidos y Alemania. En lo más bajo, o sea, los que menos alimentos tiran a la basura, aparecen Bolivia y Tayikistán. España, en la mitad superior de la tabla, desperdicia casi un 30% de la comida.

Más datos: pasan hambre en el planeta, según estadísticas de Davy Vanham y su grupo, del Centro de Investigación de la Unión Europea de Ispra, en Italia, 842 millones de personas para 2014, mientras que 1500 millones tienen sobrepeso y, de ellos, 502 millones son obesos. En la Unión Europea, 227 millones de adultos tienen sobrepeso, incluyendo a 91 millones de obesos. Según la FAO, aproximadamente un tercio del alimento que producimos acaba en la basura y, como decía antes, son unos 1300 millones de toneladas al año. Y, también como decía, se tiran alimentos en toda la cadena de producción, distribución y consumo. La FAO ha calculado que, en Europa y Estados Unidos, los consumidores tiran de 95 a 115 kilogramos por persona y año, de un total de 280-300 kilogramos que se pierden en toda la cadena. Sin embargo, afirman Vanham y su grupo, faltan datos concretos y estadísticas ajustadas para la UE.

Plantean un estudio en la UE para cuantificar la comida que tiramos a la basura. Consiguen datos del consumo de alimentos en la UE según las estadísticas de la propia Unión, de los países que la forman y de la FAO. Estudian los 28 países que pertenecen a la Unión y, con más detalle, a seis de ellos: Reino Unido, Holanda, Dinamarca, Finlandia, Alemania y Rumania.

Calculan la comida en la basura total y por habitante. Los datos son de 1996 a 2005, con una población estimada de 487 millones de personas en toda la Unión. A cada europeo le llegan, al año, 789 kilogramos de comida. La comida que tira a la basura es de 123 kilogramos por año, es decir, el 16% de la comida que le llega. La comida en la basura para la que se podía evitar su desperdicio es, según los autores, de 97 kilogramos por persona y año, el 12% del total. Unos 47 millones de toneladas al año. Y 842 millones de personas pasan hambre en el mundo.

Quien más alimentos tira a la basura es el Reino Unido y quien menos Rumania. Los autores calculan que, con los alimentos que tira el Reino Unido al año, cada habitante podría recibir una lata de alubias cada día.

Otro ejemplo más concreto es el desperdicio de alimentos marinos en Estados Unidos que han estudiado Dave Love y su grupo de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore. Lo hacen con datos de 2009 a 2013 y encuentran que entre el 40% y el 47% de estos alimentos se pierde. La mayor parte, entre el 51% y el 63%, en los hogares de los consumidores; del 16% al 32% es descartado por los propios pescadores; y entre el 13% y el 16% se pierde en la distribución y venta.

Vistas estas cifras, sería interesante conocer en detalle la conducta de os consumidores y las causas que provocan este desperdicio de alimentos. Dani Qi y Brian Roe, de la Universidad Estatal de Ohio, lo han investigado en los consumidores de Estados Unidos. La mayoría de los encuestados considera que tirar comida a la basura es una conducta en su beneficio. Cerca del 70% desecha comida porque se ha pasado la fecha de consumo y el comprador busca, de esta manera, evitar problemas de salud. O el 60% lo hace porque busca que su comida esté fresca, casi recién cosechada, para que mantenga todo su sabor. Sin embargo, hasta el 77% de los encuestados que tiran comida se sienten culpables por ello. Pero, también, solo el 14% piensa que tira más comida que otros hogares de parecido tamaño e ingresos; la mayoría declara que son los demás los que tiran mucha comida. Como dato concreto, el 53% reconoce que tiró comida por lo menos alguna vez en los últimos doce meses.

También interesa conocer el desperdicio de alimentos en un grupo de consumidores muy concreto, los que se consideran “verdes”. Según la investigación de Breda McCarthy y Hong Bon Liu, de la Universidad James Cook, en Australia, también tiran comida a la basura.

Encuestan a 346 voluntarios que se declaran preocupados por el entorno. Los resultados sorprenden a los autores del trabajo pues el consumo de alimentos orgánicos no está relacionado con una menor propensión a tirar alimentos. Las causas están en la caducidad de los alimentos frescos, el deterioro consiguiente y, en último término, en una gestión deficiente del contenido de la nevera.

Otro aspecto nuevo e interesante del desperdicio de alimentos es el cálculo, que ha hecho Ceren Hiç, de la emisión de gases con efecto invernadero por la producción y distribución de esos alimentos y, por tanto, la participación de la comida en la basura en el cambio climático. Se ha calculado que, en los últimos 50 años, la comida en la basura ha incrementado en un 300% la emisión de gases con efecto invernadero. El sector agrícola contribuye, directa o indirectamente, a un 22%-24% de la producción de gases con efecto invernadero.

También el grupo de Stephen Peters, de la Universidad de Edimburgo, ha estudiado la contribución de la comida en la basura en el cambio climático. Los alimentos desechados se han multiplicado por tres entre 1961 y 2011 e, igualmente, se ha multiplicado por tres la emisión de gases con efecto invernadero asociada a la producción de esos alimentos. A nivel global, estas emisiones han aumentado un 44% por persona durante esos años. El mayor aumento del desperdicio de alimentos se da en países desarrollados y, por tanto, en esos mismos países se encuentra el mayor aumento en la emisión de gases, además de las áreas emergentes como China o Latinoamérica. Sobre todo se tiran frutas y verduras.

Y queda plantear algunas líneas de investigación para el futuro con el objetivo de conocer y mitigar el problema del desperdicio de alimentos en un mundo con una gran población que tiene hambre. Gustavo Porpino, de la Corporación Brasileña de Investigación Agrícola, ha publicado un meta-análisis después de revisar 24 estudios publicados sobre la comida en la basura entre 1975 y 2015 y referidos a 16 países.

Solo incluyo a continuación algunas de las sugerencias de Porpino respecto al desperdicio de alimentos en el hogar: investigar el papel de la persona que cocina la mayoría de las comidas, relacionar el coste de los alimentos con el coste de la comida que se tira, explorar por qué los hogares con pocos ingresos a menudo son los que más comida desperdician, comprender por qué se tiran tantas chucherías o, mejor, la comida de mala calidad, establecer cuanta comida se tira por los textos que aparecen en los envases, averiguar por qué se desperdicia más comida cuanto más importante es la celebración que provoca la comida,… Y así podía seguir un buen rato más con las sugerencias de Porpino. Seguro que a los lectores se les ocurren unas cuantas más, según su experiencia personal en este asunto.

Y más de 800 millones de personas pasan hambre en el mundo.

Referencias:

Hiç, C. et al. 2016. Food surplus and its climate burdens. Environmental Science and Technology 50: 4269-4277.

Love, D.C. et al. 2015. Wasted seafood in the United States: Quantifying loss from production to consumption and moving toward solutions. Global Environmental Change 35: 116-124.

McCarthy, B. & H.B. Liu. 2017. Food waste and the “green” consumer. Australasian Marketing Journal 25: 126-132.

Patel, P. 2016. ¿Cuánta comida tiramos? Investigación y Ciencia. Agosto 2016.

Porpino, G. 2016. Household food waste behavior: Avenues for further research. JOurnal of Association for Consumer Research doi: 10.1086/684528

Porter, S.D. et al. 2016. A half-century of production-phase greenhouse gas emissions from food & waste in the global food supply chain. Science of the Total Environment DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.07.041

Qi, D. & B.E. Roe. 2016. Household food waste: Multivariate regression and principal components analyses of awareness and attitudes among U.S. consumers. PLOS ONE 11: e0159250

Vanham, D. et al. 2015. Low water and nitrogen resources due to UE consumer food waste. Environmental Research Letters doi: 10.1088/1748-9326/10/8/08-4008

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

El artículo La comida en la basura se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El pasado 14 de septiembre de 2017 se celebró la primera edición de Naukas Pro, en el que Centros de Investigación, Laboratorios, científicos de renombre o equipos de trabajo contaron con 20 minutos para explicar a un público general en qué consiste su trabajo.

4ª Conferencia: Julián Estávez, grupo de inteligencia computacional de la UPV/EHU

Julián Estevez habla sobre la inteligencia artificial

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

El artículo Naukas Pro 2017: Julián Estévez y la inteligencia computacional se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Aprendiendo a ser consciente del movimiento. (Lantegi Batuak)

Aprender a ser consciente del movimiento mejora el equilibrio corporal y la movilidad de personas con discapacidad intelectual, según la investigación llevada a cabo en el Departamento de Fisiología de la UPV/EHU y dirigida por el doctor Jon Irazusta. El grupo de investigación, en colaboración con el Departamento de Acción Social de la Diputación Foral de Bizkaia, ha analizado la evolución experimentada durante seis meses por 32 personas (21 hombres y 11 mujeres) de la empresa Lantegi Batuak.

La discapacidad intelectual se define como una capacidad significativamente reducida para entender información nueva o compleja y para aprender y aplicar nuevas habilidades. Además, las personas con esta capacidad reducida presentan signos de envejecimiento precoz (como la disminución de movilidad y equilibrio), lo que puede aumentar la discapacidad, la pérdida de calidad de vida y el riesgo de exclusión social.

El estudio, desarrollado entre septiembre de 2015 y mayo de 2016, utilizó el método Feldenkrais, un sistema basado en la atención consciente al movimiento y desarrollado por el ingeniero y doctor en física de origen ucraniano Moshé Feldenkrais. Las 32 personas de entre 40 y 60 años con discapacidad intelectual que han participado en la investigación fueron divididas en dos grupos de 16 personas (uno de intervención y otro de control). Durante 30 semanas, el primer grupo recibió una sesión semanal grupal dirigidas al autoconocimiento a través del movimiento. Es decir, se les daban instrucciones verbales para realizar una tarea y cada participante decidía cómo realizarla, y exploraba diferentes acciones para escoger la que sentía como más fácil de hacer y con menos esfuerzo. El grupo de control no recibió ninguna clase, ni otra terapia basada en el movimiento.

Al finalizar el estudio, las personas que integraron el grupo de intervención realizaron las tareas de evaluación funcional en menor tiempo y mejoraron en las pruebas que testaban la movilidad y el equilibrio, en comparación con el grupo de control. En concreto se utilizó el análisis de la estabilidad mediante una plataforma estabilométrica además de las siguientes pruebas funcionales: velocidad al caminar, elevación de una silla y equilibrio de pie. Todas ellas fueron efectuadas inmediatamente antes del inicio y nada más finalizar la última de las 30 sesiones.

Esta investigación demuestra por primera vez la efectividad del método Feldenkrais para mejorar el estado físico y la capacidad funcional de personas de mediana edad con discapacidad intelectual.

Referencia:

Jon Torres-Unda, Vanesa Polo, Iratxe Dunabeitia, Iraia Bidaurrazaga-Letona, María García-Gil, Ana Rodriguez-Larrad, Jon Irazusta. The Feldenkrais Method improves functioning and body balance in people with intellectual disability in supported employment: A randomized clinical trial. Research in Developmental Disabilities. DOI: 10.1016/j.ridd.2017.08.012.

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

El artículo El método Feldenkreis y las personas con discapacidad intelectual se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Cuando se estudia el movimiento de un cuerpo y sus reacciones ante la presencia de fuerzas se suele partir del supuesto de que tratamos con un objeto rígido. El motivo es que las fuerzas suelen hacer dos cosas: o aceleran los cuerpos o los deforman. En el primer caso aplicamos la segunda ley de Newton para el movimiento y ya está; en el segundo caso tenemos que estudiarlo como un material deformable, y si tiende a adoptar la forma del contenedor en que se encuentra lo llamamos fluido.

La física de fluidos se aplica a líquidos y gases, pero también a otros sistemas que en principio no consideramos que fluyen. Una carretera llena de vehículos es un sistema que podemos tratar cono un material fluido: nos permite hablar de velocidad media y densidad, estudiar el efecto de un estrechamiento o un ensanchamiento, variar el flujo de coches cambiando la velocidad.

¿Nunca se han preguntado por qué la zona de pago de una autopista de peaje es tan ancha? Estamos tan tranquilos conduciendo en un sistema de dos carriles y zas, de repente se convierten en seis u ocho. Esto puede explicarse mediante la ecuación de continuidad, una relación basada en que lo que entra por un lado tiene que salir por el otro; cuando la explico en clase suelo llamarla “el principio de José Mota” por aquello de las gallinas que entran por las que van saliendo. La ecuación de continuidad nos dice que el producto de la sección de la tubería (en este caso la autopista) por la densidad del fluido y su velocidad es constante: Aρv=cte. Para pagar el peaje tenemos que disminuir nuestra velocidad, así que una de dos: o aumentamos la sección o la densidad de vehículos aumenta (aumenta ρ) y tenemos un embotellamiento entre manos.

Aplicar las leyes de la mecánica de fluidos a sistemas como humanos o animales es arriesgado porque los seres vivos tienen tendencia a decidir por su cuenta, de modo que su comportamiento puede diferir del seguido por un sistema de objetos inertes. En los accidentes de autovía tenemos un ejemplo típico. Cuando se cierra uno de los carriles (por causa de obras o de accidente), la única posibilidad de que no se forme un tapón es aumentar la velocidad del fluido, es decir de los coches, pero eso es precisamente lo que nunca hacemos. No sólo nos arriesgamos a una multa sino que una zona de accidentes es el último lugar donde deberíamos conducir a alta velocidad, así que disminuimos la velocidad y el resultado es un aumento en la densidad del tráfico. Una molestia menor comparada con las posibles consecuencias, y en cualquier caso un efecto que la Guardia Civil de Tráfico puede y debe tener en cuenta.

La física de fluidos macroscópica se ha aplicado desde hace miles de años. Los constructores de las instalaciones recreativas donde entra y sale gran cantidad de personas han de tenerla en cuenta, como hicieron los antiguos romanos al diseñar el Coliseo. Aun cuando no conocieran la formulación de la ecuación de continuidad, sus vomitoria permitían la evacuación de miles de personas en pocos minutos. Cualquier experto en gestión de masas sabe lo peligroso que resulta dejar pasar grandes cantidades de personas por estrechamientos, como lo demostró el caso Madrid Arena hace algunos años.

Como profesor de Física suelo buscar ejemplos peculiares para mostrar a mis alumnos lo variado que pueden llegar a ser los sistemas a los que puede aplicarse la mecánica de fluidos. Hace poco encontré un caso que superó todas mis expectativas. Resulta que hay un galardón, llamado IgNobel, que premia resultados científicos particularmente hilarantes. Son trabajos de ciencia seria en cuanto a procedimiento y resultados pero cuyo objeto de estudio o resultado nos arranca una risa.

En la edición de 2017 el ganador en la modalidad de Física fue el francés Antoine Fardin, reólogo de Lyon (Francia), por un trabajo en el que intentaba determinar si un gato es un sólido o no. Un fluido adopta la forma del contenedor que lo alberga, un sólido deformable no, así que ¿a qué categoría pertenecen los gatos? Fardin se inspiró en una entrada de Bored Panda e intentó determinar la cuestión en un divertido artículo de tres páginas publicado en 2014.

Para determinar la naturaleza fluida del gato Fardin echó mano de sus conocimientos de reología (que, por cierto, es la ciencia que estudia la deformación de la materia, particularmente en sustancias fluidas) y utilizó un parámetro llamado número de Deborah De= τ/T, que es el cociente entre dos tiempos característicos, a saber: el llamado tiempo de relajación τ, que es lo que tarda el objeto en acomodarse a la forma del recipiente; y el tiempo de observación T. Si De es muy grande es porque el objeto, o es sólido, o es líquido pero tarda muchísimo tiempo en adoptar la forma del recipiente (como un bloque de mantequilla); si por el contrario De es pequeño, el objeto se acomoda enseguida a su recipiente y lo consideramos líquido.

A partir de aquí usaré las ilustraciones del artículo de Fardin. Veamos, para empezar, algunos ejemplos de gatos sólidos y líquidos [Referencia (a), (b)]:

La figura (a) nos muestra un ejemplo de gato con número de Deborah muy alto, debido a que el tiempo de observación es muy pequeño, lo que nos indica solidez. Por el contrario, en (b) el gato ha tenido tiempo para asentarse y ha adoptado la forma de la copa, por lo que podemos considerarlo como un gato líquido.

Los ejemplos anteriores correspondían a gatos jóvenes, con un tiempo de relajación de entre un segundo y un minuto. Es posible, afirmó el autor, que los gatos viejos tengan un tiempo de relajación menor, e incluso que no se encuentren en estado líquido sino gaseoso [Referencia (c), (d)]:

La reología de los gatos se presta al estudio de diversas propiedades de los fluidos tales como la ruptura capilar [Referencia desconocida]…

…el comportamiento de un gato sobre una superficie superhidrofóbica, o más bien supergatofóbica [Referencia desconocida]…

…la ausencia de movimiento fluido en determinadas circunstancias [Referencia]…

…la extensión del fluido gatuno en sustratos muy rugosos [Referencia]…

…la extremadamente baja afinidad entre gato y las superficies acuosas [Referencia desconocida]…

…y el sorprendente rango de valores para la interacción gato-superficie, que van desde un movimiento sin rozamientos sobre una superficie horizontal húmeda hasta la adhesión casi total en una pared vertical [Referencias (f), (g)]

Fardin se atrevió incluso a estudiar inestabilidades de flujo, que pueden aparecer cuando un gato encajado en un tarro comienza a girar. El problema es difícil porque, al parecer, los gatos son materiales activos, esto es, se mueven por sí solos, lo que dificulta su estudio. Queda mucho trabajo por hacer, como el estudio en tigres, cosa que estoy deseando ver como tema de tesis de algún valiente doctorando (no a título póstumo, espero). El autor acaba sugiriendo el estudio de gatos no como elementos aislados sino como sistemas capaces de absorber estrés, y afirmo que, según parece,hay cafés gatunos en Japón en los que los tensos clientes humanos pueden acariciar mascotas para eliminar el estrés. Como bien dice Francis Villatoro, la reología gatuna es un campo de estudio que dará mucho que hablar en el futuro.

Me hubiera encantado conocer la opinión de los revisores del artículo (los llamados referees), pero Rheology Bulletin no es realmente una publicación científica al uso sino más bien un boletín de la comunidad de reólogos de EEUU, así que dudo de que el proceso de peer review haya sido muy exigente en este caso. Ni siquiera incluye referencias bibliográficas, aunque al menos incluye los créditos de las fotografías gatunas. A pesar de todo ello, felicito al autor por su triunfo y le deseo lo mejor en sus investigaciones futuras.

Personalmente hubiera deseado poder contribuir al estudio de gatos para ampliar los conocimientos de la reología gatuna nacional, pero por desgracia no es algo que entre en mi campo de investigación habitual. A pesar de ello entré en contacto con mi hermana Belén, única persona de mi entorno que tiene gato. Su primera valoración le ha permitido determinar que PeekaBoo se comporta como líquido de forma indudable, adaptándose a los recipientes que la contiene con gran facilidad y adoptando, en general, un comportamiento cinemático bastante viscoso.

A partir de aquí, como suele decirse en la literatura científica, further reserach is needed.

Este post ha sido realizado por Arturo Quirantes (@Elprofedefisica) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

El artículo Felinos líquidos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Catástrofe Ultravioleta #20 CÁPSULAS

A finales de noviembre de 2009 el arqueólogo Daniel Pérez Vicente trabajaba en las obras de ampliación del parking de la plaza de las Cortes en Madrid cuando su equipo descubrió algo inesperado. “Lo que encontramos fue una caja rectangular de plomo“, recuerda Daniel. “Completamente lisa, negra, en muy buen estado. No se sabía lo que había dentro y estaba absolutamente sellada. Aquello no podía ser otra cosa que una cápsula del tiempo”, recuerda. En este capítulo hablaremos de los mensajes para el futuro que se encuentran bajo nuestras ciudades, en lugares que nunca habrías imaginado.

Agradecimientos: Museo Arqueológico Regional (MAR), Human File Project, Daniel Pérez Vicente, Javier Casado, Miguel Contreras, José María Jiménez, Instituto Cervantes, Patrick Tejedor. Y Murielle Lo, José Maria del Río y Noelia Lasso por las voces. El tema musical “Ha llegado de otra planeta” cuenta con la voz de Sr. Anido y los coros de Cris Blanco y Kimberley Tell. “Come on, Tutankamon” es una versión de “Streets of Cairo”, de Sol Bloom.

* Catástrofe Ultravioleta es un proyecto realizado por Javier Peláez (@Irreductible) y Antonio Martínez Ron (@aberron) con el patrocinio parcial de la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco y la Fundación Euskampus. La edición, música y ambientación obra de Javi Álvarez y han sido compuestas expresamente para cada capítulo.

El artículo Catástrofe Ultravioleta #20 CÁPSULAS se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Existen dos tipos básicos de conocimiento: el objetivo y el subjetivo. Este último, por definición, es interno y no transmisible; una experiencia personal que se puede describir pero no compartir como una sensación, un sentimiento o un éxtasis. Por eso y por esencia el conocimiento científico del universo es únicamente el objetivo, el que se puede transmitir: aquello que permanece igual con independencia de quién es el que lo observa y que puede por tanto transmitirse entre personas sin deterioro. De esto se deduce que el conocimiento objetivo, y por tanto el científico, es en esencia compartido: de nada sirve un trozo de saber que no abandona la cabeza de alguien. Como el ruido que hace el árbol al caer en mitad del bosque si nadie lo recibe no se puede hablar de conocimiento; quizá de experiencia personal, pero desde luego jamás de ciencia. El conocimiento científico es por definición compartido: un proceso albergado en por lo menos dos mentes, algo dinámico y vivo en su misma esencia.

Y por tanto algo que no puede ser propiedad de nadie, porque no se puede encerrar o vallar. El conocimiento objetivo, y en especial el científico, no puede tener dueños por definición.

Existen, por supuesto, sistemas y métodos para controlar y sobre todo para rentabilizar parcelas concretas de conocimiento. Hemos inventado sofisticadas herramientas legales como la normativa de copyright o las leyes de propiedad intelectual e industrial con el objeto de favorecer la conversión en dinero de determinados tipos de ideas que consideramos socialmente deseables, y que han resultado útiles tanto para impulsar ciertos tipos de creación como, paradójicamente, para diseminar conocimiento. El Dominio Público, por ejemplo, permite a la sociedad recuperar de modo abierto tras cierto número de años el acceso abierto a productos del intelecto tras garantizar un cierto periodo de monopolio para recompensar el esfuerzo creativo original. Las patentes, por su parte, tienen fecha de caducidad con el mismo propósito. El hecho de que haya empresas e industrias que abusan de esos mecanismos para extender el periodo de monopolio temporal pactado no invalida su uso, aunque haga necesario discutir cómo se están iusando y de qué manera eliminar estos abusos.

Pero el hecho mismo de que haga falta una legislación propia y especializada demuestra que la ‘propiedad’ intelectual e industrial es diferente del resto de las propiedades como un coche o una casa, en virtud de que se multiplica al compartirla. Las propiedades materiales son exclusivas: si una persona las usa las demás no pueden usarla al mismo tiempo. Por eso en cuestiones como objetos la posesión y el control son sinónimos, y así se reconoce en las leyes. En el caso de las ideas o conocimientos y dado que el hecho de compartir es consustancial a su existencia y que por naturaleza se pueden usar de modo concurrente (varias personas pueden leer la misma novela, o escuchar la misma canción, o calcular la misma ecuación a la vez) este género de control es imposible. El conocimiento no puede ser de nadie; es, en realidad, de todos.

Esto es lo que hace posible proyectos como la Wikipedia: una encarnación del viejo sueño de recopilar todo el conocimiento humano, solo que esta vez sin dueños ni autores. El conocimiento disperso en las mentes de millones de personas en todo el mundo por virtud de la educación y la experiencia, la ciencia que por definición es libre porque se comunica se almacena ahora en un único depósito sin propietarios y de acceso completamente abierto. Por primera vez en la historia podemos disponer de un almacén de conocimiento que respeta la esencia de lo que es el saber: la apertura y la comunicación abierta y sin límites. Esta realidad va más allá de este proyecto concreto: hay muchos más depósitos de saber en Internet además de Wikipedia. No es la primera vez que se produce una revolución profunda en los modos de transmitir conocimiento, y por ello sabemos que tendrá consecuencias.

La última vez que ocurrió algo parecido se produjo cuando la tecnología de la imprenta y los ideales de la Ilustración se unieron para crear el proyecto de la L’Encyclopédie, que tuvo influencia en los cambios políticos posteriores con su idea básica de que el saber no era de nadie y por tanto pertenece a todos con independencia del estamento o nivel social al que se pertenezca. En este sentido el conocimiento es revolucionario, y por eso la actual era en la que el conocimiento se ha liberado aún más de las ataduras preexistentes será más igualitaria que la anterior. Porque el saber no es de nadie y por tanto es de todos, y en esto los humanos somos cada vez más iguales.

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

El artículo ¿Qué es y de quién es el conocimiento? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Zeta Ophiuchi es una estrella azul de tipo espectral O9V situada a 458 años luz del Sistema Solar y en está en el centro de la imagen. Es una de las estrellas conocidas como estrellas fugitivas, expulsadas de un sistema estelar por la explosión de la estrella acompañante. Debido a nubes de polvo interestelar, una de las cuales es iluminada por ella formando una nebulosa de emisión catalogada como S27, tiene una apariencia rojiza si se observa en el visible, ya que la luz azul es absorbida por el polvo. De hecho, si no fuera por las nubes, Zeta Ophiuchi sería una de las estrellas más luminosas del cielo. Esta es una imagen en infrarrojo tomada por Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Los colores son falsos y representan distintas longitudes de onda del infrarrojo.

En el cielo nocturno existe un tenue fondo de radiación difusa que llega desde todas las direcciones del espacio y que abarca prácticamente todo el espectro electromagnético. La componente más conocida de ese fondo difuso es la que corresponde a la banda de microondas, el famoso fondo cósmico de microondas por ser la radiación fósil del Big Bang. Sin embargo, el cielo nocturno brilla también en otras frecuencias, como el óptico, el ultravioleta o el infrarrojo.

El llamado fondo cósmico infrarrojo (FCI) es una luz difusa que proviene fundamentalmente de galaxias ricas en polvo donde se están formando estrellas; eso polvo, a su vez, proviene de estrellas que explotan como supernovas o que expulsan al espacio sus capas más externas.

Para conocer el origen de los planetas, de las estrellas y de la propia vida es necesario conocer la composición química de este polvo interestelar. Por eso centenares de investigadores han dedicado décadas a tratar de identificar las sustancias químicas que producen los distintos picos del espectro infrarrojo del espacio. Muchos se han identificado, otros siguen siendo un misterio.

El trabajo teórico de dos investigadores mexicanos, Héctor Álvaro Galué de la Vrije Universiteit Amsterdam (Países Bajos) y Grisell Díaz Leines de la Ruhr-Universität Bochum (Alemania), puede que haya resuelto la llamada emisión cósmica infrarroja no identificada. El modelo desarrollado por los investigadores consolida la hipótesis de que esta emisión está producida por hidrocarburos con defectos estructurales.

Algunos compuestos aromáticos policíclicos.

En los años ochenta del siglo pasado, algunos investigadores asociaron estos picos sin identificar del infrarrojo a unas moléculas llamadas hidrocarburos aromáticos policiclicos. Estas moléculas planas no son más que átomos de carbono e hidrógeno, con los átomos formando anillos de tal forma que parecen trozos de valla metálica. Cuando un hidrocarburo aromático se calienta comienza a vibrar y estas vibraciones emiten radiación a longitudes de onda que parecen coincidir con las de esos picos infrarrojos sin identificar. Sin embargo, las longitudes de onda exactas de los picos infrarrojos se sabe que se desplazan dependiendo del entorno astrofísico, es decir, no es lo mismo el pico en una nube planetaria que en la soledad del espacio interestelar. Esto es lo que el modelo de hidrocarburos aromáticos policíclicos no consigue explicar.

Hace algunos años Galué propuso que la emisión podría deberse a moléculas con una estructura en forma de anillos como la de los hidrocarburos aromáticos policíclicos pero con defectos estructurales que hacían que la molécula se curvase algo, dejando de ser plana. Los defectos los produciría la propia luz de las estrellas. Lo que Galué y Díaz Leines demuestran ahora usando varias técnicas teóricas es que la introducción de defectos permite que los electrones de las moléculas se redestribuyan en función del entorno. Este efecto desplaza los picos de emisión vibracional de las moléculas de tal manera que coinciden con los desplazamientos observados en la emisión infrarroja.

Referencia:

Héctor Álvaro Galué and Grisell Díaz Leines (2017) Origin of Spectral Band Patterns in the Cosmic Unidentified Infrared Emission Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.171102

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 Defectos moleculares explicarían el fondo cósmico infrarrojo no identificado se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Conviene señalar de paso que Poe había demostrado ya, en Charlottesville, una aptitud de las más notables para las ciencias físicas y matemáticas. Más tarde la empleará con frecuencia en sus extraños cuentos, y obtendrá de ella medios absolutamente inesperados.

Charles Baudelaire en [3]

&nbsp

Melville es un abeto marino, de sus ramas
nace una curva de carena, un brazo
de madera y navío. Whitman innumerable,
como los cereales, Poe, en su matemática
tiniebla, Dreiser, Wolfe,
frescas heridas de nuestra propia ausencia,
Lockridge reciente, atados a la profundidad,
cuántos otros, atados a la sombra:
sobre ellos la misma aurora del hemisferio arde
y de ellos está hecho lo que somos.

Pablo Neruda, fragmento del canto IX, Que despierte el leñador, en Canto General.

Eduardo Angulo habló en este blog de La ciencia de Edgar Allan Poe, y en Trigonometría para piratas comentamos un pequeño error de cálculo en su magnífico cuento El escarabajo de oro. Poe ‘coqueteaba’ con la ciencia en muchos de sus escritos, incluso en su faceta de crítico literario utilizaba las matemáticas para insistir en sus juicios. Su opinión sobre los escritores Cornelius Mathews y William Ellery Channing no tiene desperdicio:

To speak algebraically: Mr. M. is execrable but Mr. C. is (x+1)-ecrable.

Hoy traemos un fragmento de uno de sus ensayos en el que habla sobre una máquina –El jugador de ajedrez de Maelzel–que existió realmente: la construyó en 1769 el inventor Wolfgang von Kempelen y se exhibió durante los siglos XVIII y XIX en ferias y teatros de París, Viena, Londres y Nueva York. Cuando von Kempelen murió, su hijo vendió la máquina a Nepomuk Maelzel, un violinista de Viena que construía aparatos musicales que funcionaban de forma autónoma.

Ilustración de Joseph Racknitz, el secreto interior de “El turco”. Fuente

Edgar Allan Poe presenció una demostración del funcionamiento de esta máquina y escribió el ensayo El jugador de ajedrez de Maelzel (1836)para probar que se trataba de un fraude.

En efecto, no era la máquina la que jugaba al ajedrez; en su interior una persona –el ajedrecista francés Jacques Mouret– la controlaba realmente.

La minuciosidad con la que Poe explica el motivo del fraude es excepcional; Charles Babbage, la ciencia y las matemáticas, aparecen como ingredientes importantes en su razonamiento.

Anuncio de la demostración en 1819. Fuente

Tal vez ninguna exhibición de esta clase haya llamado tanto la atención general como el Jugador de Ajedrez de Maelzel. En cualquier parte donde haya sido visto ha sido objeto de gran curiosidad para todas las personas que piensan. Sin embargo, la cuestión de su modus operandiestá aún sin aclarar. No se ha escrito nada sobre este tema que pueda considerarse como decisivo; y, de hecho, encontramos en todas partes hombres dotados del genio mecánico, de una gran sutilidad general y de inteligencia discriminativa, que no tiene escrúpulos en afirmar que el autómata es une pure machine cuyos movimientos no tienen relación alguna con la actividad humana, y que, por consiguiente, es incomparablemente el más asombroso de los inventos de la humanidad. Y esto sería indudable si tuvieran razón en lo que suponen. Aceptando esta hipótesis, sería muy absurdo comparar el Jugador de Ajedrez con otra cosa cualquiera semejante, moderna o antigua. Sin embargo, han existido muchos y magníficos autómatas. […]

Si esas máquinas son tan ingeniosas, ¿qué podemos pensar de la máquina calculadora de míster Babbage? ¿Qué podemos pensar de un ingenio de madera y metal que, aparte de poder calcular las tablas astronómicas y de navegación, puede certificar la verdad matemática de sus operaciones y corregir sus posibles errores? ¿Qué podemos pensar de una máquina que no sólo puede realizar todo esto, sino que también imprime sus resultados, elaborados nada más que han sido obtenidos, y sin la menor intervención de la inteligencia de hombre? Tal vez se pueda decir que una máquina como la que hemos descrito sea mucho mejor que el Jugador de Ajedrez de Maelzel. Ni mucho menos; es completamente inferior, siempre que admitamos que el Jugador de Ajedrez es una pura máquina y que realiza sus operaciones sin ninguna intervención inmediata del hombre (cosa que sólo podría ser admitida por un instante). Los cálculos aritméticos y algebraicos, por su naturaleza, son fijos y determinados. Aceptados ciertos datos, se siguen ciertos resultados, necesaria e inevitablemente. Estos resultados son independientes, y no son influidos por nada excepto por sus datos originarios. Y la cuestión que hay que resolver procede o deberá proceder, hasta su última determinación, por una sucesión de pasos infalibles que no pueden cambiar ni ser objeto de modificación. […]

Pongamos el primer movimiento, en el juego de ajedrez, en justa posición con los datos de una cuestión algebraica, y percibiremos inmediatamente su enorme diferencia. En los datos, el segundo paso de la cuestión depende, absoluta e inevitablemente, del último. Es creado por los datos. Es necesario que sea el que es y no otro. Pero en una partida de ajedrez, del primer movimiento no se sigue necesariamente el segundo. En la cuestión algebraica, mientras avanza a su solución, la certeza de sus operaciones sigue siendo inalterable. Si el segundo paso ha sido una consecuencia de los datos, el tercero también es una consecuencia del segundo, el cuarto del tercero, y así hasta la solución, sin ninguna alteración posible. Pero en el juego del ajedrez, la certeza de la jugada siguiente está proporcionada al progreso de la partida. Se han hecho algunos movimientos, pero ningún paso es cierto. Diferentes espectadores podrán aconsejar diversos movimientos. Todo depende, por lo tanto, del juego variable de los jugadores. Ahora bien, aún concediendo (lo que no se puede conceder) que los movimientos del jugador autómata de ajedrez están determinados en sí mismos, se verían necesariamente interrumpidos y cambiados por la voluntad indeterminada de su adversario. Así, pues, no hay ninguna analogía entre las operaciones del Jugador de Ajedrez y las de la máquina calculadora de míster Babbage, y si queremos llamar al primero una pura máquina, estaremos obligados a admitir que, sin comparación posible, es el más maravilloso de todos los inventos humanos. […]

Es completamente cierto que las operaciones del autómata están reguladas por la mente y no por otra cosa. Incluso se puede afirmar que este asunto es susceptible de una demostración matemática a priori. La única cuestión, pues, que hay que resolver es el modo de producirse la intervención humana.

Referencias

[1] Edgar Allan Poe, Cuentos cortos completos (traducción de J. Cortázar), Alianza Editorial, Madrid, 2002

[2] Sergio E. Negri, Edgar Allan Poe y su diatriba que enriqueció al ajedrez, Ajedrez 12, 2016

[3] Georges Walter: Poe. Anaya & Mario Muchnik, Madrid, 1995

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

El artículo Desenmascarando al autómata se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Saurópsidos al sol

Esta anotación debería quizás llevar el nombre “saurópsidos1” en el título, pero entonces pocos habrían sabido de qué se trata. Por eso he optado por referirme a reptiles y aves. Hay gran variedad de pulmones en los saurópsidos. Los más sencillos son sacos simples en los que prácticamente no hay compartimentos. De hecho, se podría decir de un pulmón así que es como un único gran alveolo. También hay pulmones más complejos, con numerosos septos o paredes que se proyectan desde la superficie pulmonar hacia la luz. Los septos delimitan unos cubículos, unidades espaciales denominadas edículas. El intercambio de gases tiene lugar, principalmente, en los septos, aunque no están tan vascularizados como los alveolos de mamíferos. En otros casos los pulmones son multicamerales; están constituidos por diferentes cámaras dispuestas en paralelo. En estos, un bronquio intrapulmonar principal se va ramificando en bronquios secundarios que conectan el bronquio principal con cada cámara o saco aéreo.

Pulmones de algunos reptiles. Filogenia de “Diapsida“.

En la gran mayoría de reptiles estudiados, la ventilación es mareal: se produce por flujo y reflujo del aire respirado, como si fuese impulsado por un fuelle. Una parte importante de muchos pulmones de reptiles no se dedica al intercambio respiratorio, sino que su función principal es ayudar a ventilar las porciones bien vascularizadas. Los mecanismos que participan en la impulsión del aire que entra y sale de los pulmones de los reptiles son variados, pero en general corren a cargo de la musculatura del tronco; como, en ocasiones, esa musculatura también participa en los movimientos de desplazamiento, ello puede representar una limitación. Quizás por esa razón algunos, como los varanos y otros lagartos, también utilizan la boca como bomba de impulsión del aire, como hacen las ranas. Otros reptiles poseen un diafragma o protodiafragma, cuyos desplazamientos arrastran el hígado hacia atrás y hacia adelante, dando lugar a la expansión y contracción de los pulmones en función del espacio que deja aquel.

Algunos reptiles, como es sabido, tienen un modo de vida acuático. Entre estos, unas especies han retenido la condición de respiradores aéreos, como los cocodrilos, algunas tortugas y las serpientes de mar, a pesar de lo cual pueden hacer inmersiones prolongadas. Hay serpientes de agua dulce capaces permanecer sumergidas hasta media hora; la tortuga verde marina llega a estar bajo el agua 50 minutos; y las serpientes marinas aguantan sin respirar una hora. Estas tienen un pulmón muy largo, que se extiende a lo largo de casi todo su cuerpo, por lo que es capaz de almacenar mucho oxígeno; además, reducen de forma considerable su metabolismo durante la inmersión. Y hay especies que tienen la capacidad, al sumergirse, de recurrir a vías metabólicas anaerobias para obtener ATP.

Otros reptiles son capaces de incorporar oxígeno del medio acuático de forma directa, como algunas culebras y tortugas. Las serpientes lo hacen a través de su superficie corporal, mientras que las tortugas recurren en mayor medida a captar O2 a través de las cavidades bucal y faríngea, e incluso, a través de la cloaca, que ha sufrido modificaciones que facilitan el intercambio de gases respiratorios. Ninguna de esas superficies es demasiado extensa, de manera que el intercambio gaseoso a su través es muy limitado, pero parece ser suficiente para cubrir las necesidades metabólicas de esos animales. Al fin y al cabo, dado que se trata de animales ectotermos, su metabolismo es relativamente bajo.

Los pulmones de las aves, aunque relativamente pequeños, son los más complejos. En cada pulmón, el bronquio principal se ramifica en varios bronquios secundarios, y estos están conectados entre sí por numerosos bronquios terciarios o parabronquios. Los parabronquios son cilíndricos y discurren en paralelo unos con otros. Los bronquios secundarios y los parabronquios forman una unidad integrada que permite que el aire circule a su través siempre en la misma dirección; el aire pasa de los llamados dorsobronquios a los ventrobronquios (denominaciones relativas a la posición que ocupan en el pulmón) a través de los parabronquios. La corriente inhalante entra por los dorsobronquios y la exhalante sale por los ventrobronquios. Al pasar por los parabronquios, el aire penetra en los capilares aéreos, un conjunto de canalículos interconectados que forman una tupida red y que aumentan de forma muy considerable la superficie para el intercambio gaseoso. Los capilares aéreos están a su vez íntimamente entrelazados con capilares sanguíneos en una disposición denominada de corriente cruzada (cross current), de manera que la sangre circula en una dirección que mantiene un ángulo de unos 90º, aproximadamente, con la dirección que sigue el aire respirado. Esa disposición permite una transferencia de O2 de altísima eficiencia.

Los pulmones de las aves están conectados con un conjunto de sacos aéreos, unos en disposición anterior y otros, posterior. Los sacos posteriores reciben el aire recién inhalado, de allí pasa a los pulmones y de estos, a los sacos anteriores, de donde es expulsado al exterior. Los sacos están dispuestos de manera que el aire inhalado no se mezcla con el que ya ha pasado por los parabronquios, por lo que todo el aire que llega al pulmón es aire fresco. El aire circula a través de ese sistema gracias, principalmente, a la contracción de los músculos de las costillas en asociación con el esternón.

Las pulmones de aves son, sin duda, los órganos respiratorios más eficaces de entre los metazoos. Ello se debe, como se ha señalado ya, a la circulación unidireccional de la corriente respiratoria y a la disposición en corriente cruzada de los parabronquios y los capilares sanguíneos. En esos rasgos las aves se diferencian de forma clara de la mayor parte del resto de saurópsidos. Sin embargo, es importante destacar que hay, al menos, tres especies de saurópsidos no aviares (un cocodrilo, un varano y una iguana) en cuyos pulmones hay flujo de aire unidireccional. Y es muy posible que otras especies también cuenten con esa ventaja, o que otras ya extinguidas también la tuviesen. Así pues, aunque el pulmón de las aves tiene características muy sofisticadas, todo hace indicar que hubo versiones previas, aunque quizás no fuesen tan eficaces.

Nota:

1 El clado Sauropsidae comprende todos los denominados reptiles, salvo los extinguidos “reptiles mamiferoides” (supuestos antecesores de los mamíferos) y las aves. La razón por la que quizás debería haber optado por ese nombre en el título es que los pulmones de las aves tienen seguramente antecedentes en otros saurópsidos.

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: los pulmones de reptiles y aves se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Maxwell exploró los límites de una concepción estadística de la segunda ley mediante un “experimento mental” interesante. Supongamos que un recipiente de gas se divide por una membrana delgada en dos partes, el gas en una parte está más caliente que en la otra. “Ahora concibe un ser finito”, sugirió Maxwell, “que conoce las trayectorias y las velocidades de todas las moléculas, pero que no puede hacer otro trabajo que no sea abrir y cerrar un agujero en el diafragma”. Este “ser finito”, ahora conocido como El “demonio de Maxwell” puede calentar el gas caliente y enfriar el gas frío, permitiendo que las moléculas rápidas se muevan en una sola dirección a través del orificio (y las moléculas lentas en la otra), como se muestra en el diagrama, en el que, convencionalmente, el rojo representa moléculas de alta velocidad (y energía) y las azules de baja velocidad (y energía).

Por supuesto, no existe un demonio tan fantasioso (ni siquiera en forma de máquina) que pueda observar y seguir todas y cada una de las moléculas en un gas; por lo tanto, no existe ningún procedimiento como este para violar la segunda ley que puede realizarse en la práctica. De hecho, si de alguna manera se pudiera construir un “demonio”, podríamos encontrar que la propia entropía del demonio (que sería en sí mismo un sistema) se ve afectada por sus acciones. Así, su entropía podría aumentar lo suficiente como para compensar la disminución de la entropía del gas, con lo que la entropía neta aumenta, como dicta la segunda ley.

Esto es exactamente lo que sucede en otros sistemas donde se crea orden local, como en una bandeja de agua que se congela en cubos de hielo en un congelador; la entropía debe aumentar en algún otro lugar del universo, como en la habitación en la que está el congelador, donde se disipa el calor residual del motor del congelador.

Hay quien han sugerido que ciertas moléculas grandes, como las enzimas, pueden funcionar como “demonios de Maxwell”. Las moléculas grandes pueden influir en los movimientos de las moléculas más pequeñas para construir las estructuras ordenadas de los sistemas vivos. Esto es algo que no ocurre en los objetos inanimados y sería una aparente violación de la segunda ley de la termodinámica. Esta sugerencia, sin embargo, lo que demuestra es que no se ha entendido un aspecto fundamental de la segunda ley.

Efectivamente, la segunda ley no dice que el orden no pueda aumentar nunca en un sistema. Hace esa afirmación solo para sistemas aislados. Cualquier sistema “no aislado”, que pueda intercambiar energía con su entorno, puede aumentar su propio orden sin violar la segunda ley, ya que la entropía del entorno aumentará, compensando la disminución en el sistema abierto y aumentando la entropía del universo. Exactamente igual que un congelador, que es un sistema cerrado pero no aislado.

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

El artículo El demonio de Maxwell se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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